Method Article

Monitorização da Função Pulmonar com Tomografia por Impedância Elétrica na Unidade de Terapia Intensiva

DOI:

10.3791/66756

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September 6th, 2024

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1Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 2Department of Anesthesiology, Faculty of Medicine, Chulalongkorn University. King Chulalongkorn Memorial Hospital, 3Department of Anesthesiology and Intensive Care Medicine, Catholic University of Sacred Heart, 4School of Medicine and Surgery, University of Milano-Bicocca, 5Department of Respiratory Care, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 6Electronics Engineering, Aeronautics Institute of Technology, 7Instituto do Coracao (InCor), Hospital das Clinicas HCFMUSP, Faculdade de Medicina, Universidade de Sao Paulo

In This Article

Summary

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A Tomografia de Impedância Elétrica é uma ferramenta de monitoramento de ventilação pulmonar em tempo real, não invasiva e livre de radiação. Ao medir as mudanças de impedância no tórax, ele pode visualizar a distribuição do ar respiração a respiração. Inicialmente destinada ao monitoramento da ventilação, a tomografia por impedância elétrica também pode medir a perfusão por meio de injeção intravenosa de solução salina.

Abstract

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A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica de imagem inovadora, não invasiva e livre de radiação para monitoramento contínuo e em tempo real da ventilação. Também tem aplicação no monitoramento da perfusão pulmonar. A TIE quantifica os padrões de ventilação e perfusão no pulmão a partir da medição e processamento de alterações de impedância no tórax. É uma ferramenta poderosa para os médicos visualizarem as mudanças respiração a respiração na função pulmonar.

Uma aplicação inovadora da TIE é sua capacidade de avaliar a perfusão pulmonar usando a análise cinética de uma injeção de solução hipertônica durante uma apneia. A solução gera uma mudança de impedância no tórax à medida que circula pela vasculatura pulmonar. Esse método indireto permite estimar os padrões de perfusão, contribuindo significativamente para a compreensão da dinâmica do fluxo sanguíneo pulmonar à beira do leito.

A TIE não é apenas uma ferramenta de monitoramento, mas também pode ser crítica para o diagnóstico de patologias respiratórias, como pneumotórax e intubação brônquica. Pode ajudar a identificar a etiologia da incompatibilidade ventilação/perfusão (V/Q) em pacientes que recebem ventilação mecânica invasiva, o que não é possível com outras ferramentas diagnósticas. Além disso, a TIE pode auxiliar na otimização individual das configurações do ventilador, como titulação de pressão expiratória final positiva (PEEP) e volume corrente, melhorando a oxigenação e a saúde pulmonar em cuidados intensivos.

Em resumo, a TIE representa uma mudança de paradigma no monitoramento e diagnóstico pulmonar à beira do leito. Sua natureza não invasiva e imediatismo de dados tornam o EIT uma ferramenta indispensável na medicina respiratória moderna. Com suas aplicações crescentes, o EIT será fundamental para avançar nossa compreensão e abordagem dos cuidados respiratórios, particularmente em ambientes de terapia intensiva.

Introduction

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A Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica de monitoramento pulmonar que traduz variações na impedância ao longo do tempo em imagens topográficas. Isso é obtido injetando uma corrente elétrica alternada baixa (5-10 mA) de eletrodos posicionados circunferencialmente ao longo do tronco (Figura 1A). A impedância reflete a oposição de um tecido ao fluxo dessa corrente elétrica. Durante a inspiração, a impedância aumenta, enquanto diminui durante a expiração. Uma mudança semelhante na impedância ocorre na presença de fluidos intravenosos. Por exemplo, quando fluidos com maior condutividade elétrica em comparação com o sangue são injetados por meio de um cateter central, há uma diminuição correspondente na impedância elétrica 1,2,3,4.

Por praticidade, os eletrodos da EIT (em número de 16 ou 32) são colocados em um cinto, que é então posicionado ao redor do tórax do paciente, especificamente entre o4º e o5º espaços intercostais. Esse posicionamento fornece uma visão ideal dos pulmões e reduz a interferência do diafragma. No processo de medição, dois eletrodos diferentes injetam uma corrente predefinida sequencialmente, enquanto os eletrodos restantes atuam como receptores para as leituras de tensão correspondentes. Este processo é repetido rapidamente para cada par de eletrodos, girando em torno do tórax a uma frequência de 20-50 Hz. Essa rotação rápida é o motivo pelo qual o EIT tem uma alta resolução temporal. Um dispositivo EIT torácico calcula a distribuição da impedância elétrica na seção transversal do tórax a partir de cada ciclo de medição e converte esses valores em uma imagem bidimensional. Esta imagem é então exibida em tempo real em um monitor dedicado.

O EIT tem várias aplicações clínicas. Com base na tecnologia de impedância, é possível monitorar a distribuição do ar dentro do tórax e a distribuição da perfusão, especialmente quando um agente de contraste é administrado para criar variações na impedância pulmonar. Determinar as configurações de PEEP para pacientes ventilados mecanicamente é desafiador e essencial para minimizar a lesão pulmonar. Além disso, sua capacidade de rastrear alterações de ventilação e perfusão ao longo do tempo oferece dados inestimáveis para o monitoramento longitudinal do paciente. Esse aspecto é crucial em ambientes clínicos dinâmicos, onde as condições do paciente podem evoluir rapidamente5.

O EIT facilita a visualização não apenas da mecânica global obtida por meio do sensor de fluxo ou dos dados do ventilador se o dispositivo EIT estiver conectado ao ventilador, mas também fornece informações cruciais sobre hiperdistensão e colapso regional 6,7,8,9. As imagens geradas fornecem informações funcionais sobre os pulmões, mas não se destinam ao diagnóstico anatômico e não emitem radiação. Nos Estados Unidos da América, o dispositivo EIT ENLIGHT 2100 é atualmente o único aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA. Outras empresas estão agora em processo de obtenção da aprovação do FDA para o uso do EIT nas populações adulta, infantil e neonatal. Para este artigo, usamos mapas de hardware (por exemplo, cintos e tela), ventilação e perfusão do dispositivo ENLIGHT 2100.

A configuração do conjunto EIT inclui três equipamentos essenciais, além do próprio monitor, que são uma correia de eletrodos, o sensor de fluxo e o cabo de referência. O cinto de eletrodos é usado para obter uma imagem tomográfica bidimensional. A imagem pulmonar EIT é construída em uma representação bidimensional com resoluções variadas, como 32 x 32, 24 x 24 ou 16 x 16 pixels, dependendo do tamanho do perímetro do tórax e das especificações do fabricante. As imagens são geradas a partir de medições de tensão usando algoritmos de reconstrução. O sensor de fluxo foi projetado para uso em um único paciente e vem em dois tamanhos: um para adultos e pacientes pediátricos e outro para recém-nascidos. O sensor de fluxo adulto-pediátrico não pode medir o volume corrente inferior a 40 mL, enquanto o sensor neonatal pode registrar o volume corrente de 0 a 100 mL. Sem o sensor de fluxo, o EIT exibe apenas dados de impedância. Uma vez que o sensor de fluxo é conectado a um paciente, torna-se possível sincronizar os dados das formas de onda de impedância com os parâmetros de pressão, fluxo e volume. O cabo de referência é reutilizável e serve como ponto de referência para o valor de injeção da corrente elétrica.

Acompanhamento médico; paciente com eletrodos; diagrama de diagnóstico para colocação de eletrodos.
Figura 1: Colocação da correia de eletrodos de tomografia de impedância elétrica. (A) Cinto de eletrodos de tomografia por impedância elétrica colocado ao redor do tórax no4º e5º espaço intercostal. (B) Medindo o peito. O peito é medido enrolando uma fita métrica em volta de todo o peito. No entanto, a maioria dos pacientes está acamada e a medida de todo o tórax é inviável. Uma abordagem alternativa é ilustrada nas imagens. O perímetro do tórax é avaliado desde o processo espinhoso até o esterno. A medida é então dobrada para levar em conta a porção contralateral do tórax. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O foco principal deste vídeo é fornecer ao leitor o conhecimento e as habilidades necessárias para se tornar proficiente na gravação e interpretação de imagens EIT. Em busca desse objetivo, forneceremos uma visão geral dos princípios do EIT, mostraremos seus recursos de visualização em tempo real para distribuição de ar nos pulmões e exploraremos suas aplicações estendidas na avaliação de perfusão. Ao atingir esses objetivos, pretendemos permitir que o público utilize com confiança a tecnologia EIT para avaliação pulmonar.

Protocol

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As imagens fornecidas neste artigo foram anonimizadas e fazem parte de protocolos em andamento registrados no ClinicalTrials.gov sob o número NCT04497454 e aprovados pelo comitê de ética local (Incor da Universidade de São Paulo/HC-FMUSP 4001231, Brasil).

1. Como começar a utilizar o dispositivo EIT

  1. Cinto EIT e colocação
    1. Meça a parede torácica para uma seleção precisa do tamanho da correia.
    2. Meça o perímetro torácico entre o4º e o5º espaços intercostais usando uma fita métrica (Figura 1B). Em pacientes com mamas grandes, mova o cinto para um espaço intercostal mais alto.
    3. Cubra a correia do eletrodo com um material descartável com gel condutor.
      NOTA: Isso garante a aderência à pele do paciente, mesmo naqueles pacientes com muito cabelo, facilitando a captação do sinal de impedância.
    4. Coloque os cintos no4º e5º espaços intercostais da parede torácica do paciente (igual ao perímetro medido) e certifique-se de que não haja sobreposição dos eletrodos ao colocar os cintos.
    5. Mantenha a continuidade sem lacunas nas costas, pois o algoritmo de reconstrução da imagem permite uma lacuna anterior proporcional ao tamanho da correia.
    6. Durante a colocação do cinto, vire o paciente para acessar as costas. Proteja as vias aéreas, todas as linhas venosas ou arteriais de demora e drenos e siga as orientações específicas fornecidas pelos profissionais de saúde.
  2. Conecte o sensor de fluxo ao circuito ventilatório próximo à peça em Y e posicione-o com o sensor para cima para evitar acúmulo de fluido e interferência de sinal (Figura 2A).
  3. Conecte o eletrodo de referência a um eletrodo eletrocardiográfico (ECG).
    NOTA: Não é possível monitorar um paciente sem o cabo de referência (Figura 2B).
    1. Para pacientes adultos e pediátricos, posicione o eletrodo no abdômen ou ombro.
    2. Para pacientes neonatais, posicione o eletrodo na perna.
  4. Ligue o EIT e insira os dados demográficos do paciente (Figura 3).
  5. Iniciar o monitoramento e evitar qualquer movimento do paciente; uma imagem de referência é gerada e a tela de ventilação é exibida após o início do monitoramento (Figura 4). Duas imagens são geradas: a imagem dinâmica e o mapa de ventilação.
    NOTA: Durante a gravação, é crucial evitar que qualquer movimento do paciente interfira nas correias.
  6. Passo a passo para a ferramenta de titulação PEEP no dispositivo EIT
    1. Selecione a ferramenta de titulação PEEP no ícone da tela principal .
    2. Acesse as Opções da ferramenta clicando no ícone Opções da ferramenta .
    3. Defina Intervalos de tempo para ajustar os intervalos de tempo para mudanças de PEEP durante a titulação para estabilizar a ventilação em cada condição.
      NOTA: O intervalo de tempo depende da condição do paciente (por exemplo, instabilidade hemodinâmica) e das instruções do dispositivo.
    4. Ajuste o valor de limite para detecção automática de alteração de PEEP.
    5. Inicie a titulação pressionando Iniciar na tela Titulação PEEP para iniciar a contagem regressiva com base no tempo ajustado para as alterações de PEEP.
    6. Quando solicitado, ajuste o valor de PEEP no ventilador de acordo com o protocolo. O dispositivo detectará automaticamente essa alteração e iniciará uma nova contagem regressiva.
    7. Monitore as alterações de PEEP - a tela é atualizada com cada alteração de PEEP. Se a detecção automática falhar, pare manualmente e comente o procedimento. Opcionalmente, forneça comentários ou nomeie a titulação. O gráfico de titulação da PEEP será exibido.
  7. Ferramenta passo a passo para perfusão no dispositivo EIT
    1. Preparação do paciente
      1. Garanta sedação suficiente e, se necessário, bloqueio neuromuscular, pois qualquer esforço respiratório pode atrapalhar o procedimento.
        NOTA: O paciente pode apresentar esforços respiratórios indetectáveis apesar do monitoramento da ventilação mecânica.
    2. Inicie o procedimento. Inicie o procedimento clicando no ícone Iniciar no software EIT.
    3. Reconhecimento do ciclo ventilatório
      1. Permita que o software reconheça alguns ciclos ventilatórios para estabelecer dados de linha de base.
    4. Apneia e injeção
      1. Mude para o modo de pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP) ou ventilação de pressão de suporte (PSV) com um suporte de pressão de 0 cmH2O. Mantenha isso por mais de 20 s. Durante esse período, injetar rápida e consistentemente 10 mL de solução salina hipertônica a 7,5% ou bicarbonato a 8,4% através de um cateter de acesso venoso central na veia jugular interna ou subclávia.
    5. Restaure a ventilação. Quando a injeção estiver concluída, retorne às configurações regulares de ventilação.
    6. Reconstrução de imagem
      1. Deixe o algoritmo EIT reconstruir a imagem de perfusão com base na cinética de primeira passagem do contraste que flui através do coração e dos pulmões.

Configuração de ventilação mecânica com sensor de fluxo; Diagrama da interface do paciente e componentes do circuito.
Figura 2: Posicionamento do sensor de fluxo. (A) Colocação do sensor de fluxo entre o circuito e o ETT. (B) O cinto ao redor do tórax está conectado ao dispositivo EIT. O sensor de fluxo é conectado entre o ETT e o circuito. Cabo de referência conectado ao eletrodo na barriga. Abreviatura: TET = tubo endotraqueal. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Interface de software médico, tela de configuração do paciente, campos de entrada de dados para diagnóstico e análise.
Figura 3: A tela de inicialização do dispositivo de monitoramento de tomografia de impedância elétrica. Os campos marcados com asteriscos vermelhos indicam informações obrigatórias que devem ser preenchidas para configuração e operação adequadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Diagrama do sistema de ventilação com imagem dinâmica, mapa de ventilação e análise de dados respiratórios.
Figura 4: A tela EIT exibindo uma imagem dinâmica, mapa de ventilação e pletismograma. No lado esquerdo da tela, há distribuição de ventilação dividida por região ((A/P, R/L). No lado direito da tela, existem parâmetros de ventilação, incluindo pressão de acionamento, PEEP, PEEP automático, PIP,P Plat Alv, VT, CRS, RR e RAW. Abreviaturas: EIT = tomografia por impedância elétrica; A/P=anterior/posterior, R/L=direita/esquerda; PEEP = pressão expiratória final positiva; PIP = pico de pressão inspiratória; PPlat Alv = pressão do platô alveolar; VT = volume corrente; CRS = complacência do sistema respiratório; FR = frequência respiratória; RAW = resistência das vias aéreas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Results

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Monitoramento de ventilação
A imagem dinâmica (Figura 4) exibe variações em tempo real da distribuição do ar durante a ventilação usando cores que variam de azul escuro (menos ventilado) a branco (mais ventilado) para representar mudanças regionais. As áreas cinzentas indicam que não há variação na ventilação. As imagens dinâmicas permitem a rápida identificação de diferenças nas constantes de tempo intrapulmonar e a presença de padrões paradoxais. É importante observar que áreas com variação de ar limitada durante um ciclo respiratório podem resultar de distensão excessiva ou áreas colapsadas.

O "mapa de ventilação" (Figura 4) ilustra como o volume de ar se distribui em uma seção transversal definida durante os ciclos respiratórios. O azul brilhante indica as regiões pulmonares que recebem a maior parte do volume corrente, que é proporcional à mudança do sinal de impedância entre a inspiração e a expiração. Por outro lado, o azul escuro representa áreas com baixa variação de volume. O mapa de ventilação permite avaliar a distribuição da ventilação regional dentro dos pulmões. Os pulmões são divididos em regiões anterior/posterior e direita/esquerda, permitindo avaliação detalhada e exibição de pletismógrafos em regiões específicas na tela4.

A curva de variação da impedância do tórax do pletismograma (Figura 4) representa a amplitude da onda correspondente ao volume corrente, com a linha de base equivalente à aeração pulmonar ou Capacidade Residual Funcional (CRF) ou Volume Pulmonar Expiratório Final (EELV). As informações de aeração podem estimar mudanças relativas no volume total de ar intratorácico.

Os parâmetros das vias aéreas no lado direito da tela (Figura 4) são capturados pelo sensor de fluxo e exibidos como gráficos e números de forma de onda. Parâmetros como pressão motriz, PEEP automática, pressão do platô alveolar, complacência e resistência (na coluna numérica à direita) são calculados durante os ciclos controlados. Os parâmetros PEEP, pressão de pico, volume corrente e frequência respiratória serão exibidos em todos os ciclos. O uso do sensor de fluxo proximal permite a integração de dados de ventilação e impedância na mesma tela, independentemente da marca ou modelo do ventilador mecânico.

Ferramenta de titulação PEEP (Figura 5)
O paciente deve ser sincronizado com o ventilador, evitando esforço respiratório espontâneo e movimentos que possam afetar a titulação da PEEP. Isso pode ser alcançado com sedação adequada e, se necessário, com agentes paralíticos. O sensor de fluxo e a tubulação do ventilador devem estar livres de quaisquer obstruções, como líquidos e secreções, para manter um monitoramento preciso.

O EIT detecta alterações na ventilação regional e, quando integrado a um medidor de vazão, é capaz de estimar a mecânica respiratória regional, incluindo pressão das vias aéreas, volume corrente e fluxo. Apresenta os resultados como porcentagens de áreas colapsadas e hiperdistendidas em diferentes níveis de PEEP, calculando as mudanças de conformidade regional. Alguns autores propuseram titular a PEEP até o ponto de cruzamento entre o percentual de hiperdistensão (curva branca na Figura 5 e área branca na Figura 6) e o percentual de colapso (curva azul na Figura 5 e área azul na Figura 6). Nesse nível de PEEP, há uma ocorrência mínima de áreas hiperdistendidas e colapsadas (curva laranja na Figura 5) e função pulmonar. Estudos em andamento estão investigando se a PEEP definida no ponto de cruzamento entre hiperdistensão e colapso é clinicamente vantajosa.

Complacência e hiperdistensão vs. gráfico PEEP; análise da mecânica pulmonar; visualização de dados.
Figura 5: A ferramenta de titulação PEEP na tela EIT. A curva laranja representa complacência, a curva branca representa hiperdistensão e a curva azul representa colapso. Abreviaturas: EIT = tomografia por impedância elétrica; PEEP = pressão expiratória final positiva. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Diagrama de complacência pulmonar; níveis de PEEP, hiperdistensão, variações de colapso; Análise de tomografia computadorizada.
Figura 6: Exibição das porcentagens de hiperdistensão (branco) e colapso (azul) e conformidade para diferentes valores de PEEP na tela do EIT. Abreviaturas: EIT = tomografia por impedância elétrica; PEEP = pressão expiratória final positiva. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Avaliação da perfusão pulmonar com TIE: um guia para profissionais de saúde
A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) foi recentemente reconhecida como uma valiosa ferramenta de monitoramento da ventilação pulmonar, medindo mudanças na condutividade elétrica. Embora a EIT se concentre principalmente na avaliação da distribuição de ar nos pulmões, ela também pode fornecer informações valiosas sobre a perfusão pulmonar por meio de técnicas inovadoras.

As alterações na impendância do movimento do sangue no tórax são de amplitude muito menor do que aquelas relacionadas à ventilação. Assim, a TIE não tem sido tradicionalmente usada para medir a perfusão. No entanto, certos métodos que envolvem a injeção intravenosa de uma solução salina hipertônica em combinação com uma manobra de apneia podem isolar e amplificar as alterações de impedância relacionadas ao fluxo sanguíneo. À medida que essa solução viaja pelos vasos sanguíneos, ela altera as propriedades elétricas do sangue, que a TIE pode detectar. A TIE pode inferir indiretamente os padrões de perfusão, observando as alterações de impedância causadas por essa solução à medida que circula pela vasculatura pulmonar. Essa abordagem nos permite obter uma compreensão mais profunda da ventilação e da perfusão dentro dos pulmões simultaneamente10. Esta ferramenta é para fins de pesquisa apenas nos EUA e/ou de acordo com os regulamentos dos hospitais locais e/ou a aprovação de outras nações por órgãos reguladores legais.

Visualizando a perfusão pulmonar
A injeção intravenosa de uma solução com alta condutividade elétrica, como solução salina hipertônica ou bicarbonato de sódio, auxilia na visualização do fluxo sanguíneo dentro da vasculatura pulmonar 11,12,13. Áreas com maior perfusão exibem padrões de impedância diferentes em comparação com regiões menos perfundidas. Essa aplicação inovadora da TIE permite uma avaliação relativa da perfusão juntamente com a imagem da ventilação, fornecendo uma visão abrangente da função pulmonar, o que ajuda a diferenciar a hipoxemia causada por defeitos de perfusão, geralmente tratada com terapias que modulam a perfusão pulmonar, da hipoxemia causada por distúrbios ventilatórios, muitas vezes abordados com estratégias de ventilação ou mudanças de posição. Essa aplicação também permite o monitoramento das alterações na perfusão pulmonar regional em resposta ao tratamento estabelecido (como óxido nítrico inalatório, anticoagulantes e trombolíticos).

Ferramenta de perfusão
A ferramenta de perfusão dentro da TIE foi projetada especificamente para visualizar o fluxo sanguíneo pulmonar durante a ventilação mecânica controlada. Envolve a injeção de uma solução salina hipertônica em uma veia durante um breve período de apneia. A imagem resultante mostra a distribuição da perfusão pulmonar, com cores variando de amarelo (indicando maior perfusão) a vermelho escuro (indicando menor perfusão) na seção transversal do tórax (ver Figura 7).

Mapa de perfusão pulmonar; com análise de perfusão, mostrando tendências filtradas e ajustadas.
Figura 7: Variações na porcentagem de distribuição da perfusão para diferentes regiões do tórax. São mostradas variações na perfusão para anterior, posterior, direita e esquerda, com cores variando de amarelo (maior perfusão) a vermelho escuro (menor perfusão) na seção transversal do tórax. Também é possível executar o vídeo processado online mostrando o contraste fluindo através do coração na cor azul depois para os pulmões nas cores vermelhas. Abreviaturas: A = anterior; P = posterior; R = direita; L = esquerda. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Análise online e offline
O EIT mede continuamente os pletismogramas e a distribuição do ar pelos pulmões. A variação da impedância reflete as mudanças do volume corrente, permitindo a avaliação regional dos pulmões. O pletismograma representa graficamente as alterações do volume pulmonar durante a inspiração e a expiração (Figura 8). A variação do ar pode ser medida em diferentes partes dos pulmões. Esta é uma das medidas mais vantajosas da TIE, pois avalia a ventilação regional.

O dispositivo EIT cria uma matriz de 32 x 32 para mapear toda a área pulmonar. Esta matriz é transportada para uma grade que cobre todos os pulmões. Cada pequeno quadrado dentro da grade, conhecido como pixel, recebe um valor de resistividade ou impedância. Alterações nos valores de impedância correspondem a alterações no volume pulmonar na parte específica do pulmão.

Usando um software dedicado, o EIT pega essas alterações nos valores de impedância e gera uma imagem. Esta imagem nos ajuda a entender a magnitude da variação de volume, representada em uma escala de cores. Azul brilhante significa alto volume e azul escuro indica baixo volume. Nenhuma variação na impedância ou nenhuma mudança no volume corrente é representada na cor cinza (Figura 8). Essencialmente, funciona como um mapa, identificando precisamente onde essas mudanças ocorreram dentro do pulmão.

Diagrama dinâmico de ventilação com gráfico de impedância-tempo e análise da unidade pulmonar para monitoramento do TIMPEL.
Figura 8: A imagem dinâmica de ventilação ilustrando cada pixel em uma matriz de 32 x 32, totalizando 1.024 pixels. A amplitude da ventilação é representada pela amplitude da onda e intensidade da cor, com o cinza indicando nenhum volume e a transição do azul brilhante para o azul escuro representando o volume alto para o baixo, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Existem inúmeras situações clínicas em que a TIE pode ser benéfica. Por exemplo, na identificação precoce de complicações e condições que podem levar à lesão pulmonar, como atelectasia, hiperdistensão e pneumotórax. A atelectasia é uma das patologias mais comuns em pacientes hospitalizados. Envolve o colapso parcial ou completo do tecido pulmonar, reduzindo os volumes pulmonares e prejudicando as trocas gasosas. A atelectasia pode ser detectada pela TIE, conforme mostrado na Figura 9A. A Figura 9A e a Figura 9B são as imagens do mapa de ventilação do mesmo paciente, com menos de 13 minutos de intervalo. Na Figura 9A, apenas 23% das alterações de impedância ocorrem na região posterior, o que também pode ser observado pela redução das áreas azul brilhante e azul escuro observadas nessa região. Após um aumento da PEEP de 4 para 10 cmH2O, a Figura 9B revela aumento da ventilação no pulmão posterior, que aumentou de 23% para 43%. Em comparação com a Figura 9A, o paciente apresenta um aumento na complacência de 18,8 para 27,6 mL/cmH2O. Notavelmente, esse ganho ocorre na região posterior bilateral, o que é evidente pelo aumento das áreas azul claro e escuro na parte posterior (Figura 9B). Além disso, há uma redução na pressão motriz, indicando que novos aumentos no volume corrente e na PEEP não impõem estresse adicional aos pulmões14,15.

Diagrama de distribuição ventilatória com parâmetros PEEP, platô, RR, VT, mostrando os mapas ventilatórios A e B.
Figura 9: Diferenças na ventilação em diferentes valores de PEEP. (A) Na PEEP 4 cmH2O, a imagem mostra uma diferença na ventilação entre as regiões anterior (mais ventilada) e posterior (menos ventilada). (B) Após um aumento da PEEP de 4 para 10 cmH2O, fica evidente melhora da ventilação na região posterior. Abreviatura: PEEP = pressão expiratória final positiva. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A hiperdistensão refere-se à expansão excessiva ou alongamento do tecido pulmonar além de sua capacidade fisiológica, levando a possíveis danos aos alvéolos e estruturas circundantes. A hiperdistensão pode ocorrer quando a pressão aplicada por um ventilador mecânico para inflar os pulmões é muito alta. A monitorização da impedância pulmonar regional durante os procedimentos ventilatórios evita a hiperdistensão e a lesão pulmonar16. Na Figura 10A, o paciente está em PEEP de 22 cmH2O, enquanto na Figura 10B, a PEEP é reduzida para 12 cmH2O. Na Figura 10B, a Imagem Dinâmica de Ventilação do EIT exibe um aumento nas áreas azul claro e escuro no pulmão anterior, indicando aumento da ventilação. Simultaneamente, há redução das áreas azuis claras e escuras no pulmão posterior (de 67% para 43%), sugerindo alívio da hiperdistensão associada à PEEP mais elevada de 22 cmH2O na Figura 10A. Este exemplo mostra a capacidade da TIE de identificar a hiperdistensão e promover a ventilação protetora pulmonar através do pulmão9.

Imagem em medicina nuclear; perfusão cardíaca; comparação de vazão percentual; esquerda 67%, direita 43%.
Figura 10: Alterações na PEEP. (A) PEEP de 22 cmH2O; (B) PEEP de 12 cmH2O. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O pneumotórax é uma condição caracterizada pela presença de ar na cavidade pleural, o espaço entre o pulmão e a parede torácica. Esse acúmulo de ar pode levar ao colapso pulmonar, desvio do mediastino e colapso hemodinâmico. Com a TIE, as alterações na impedância do tórax puderam ser observadas em tempo real, conforme ilustrado na Imagem Dinâmica de Ventilação 17,18,19. Há um sinal na Imagem Dinâmica de Ventilação mostrando a suspeita de pneumotórax, chamado de sinal "fora de fase". O sinal de "fora de fase" refere-se a uma indicação visual em que as alterações de impedância no pulmão não se alinham corretamente com o ciclo respiratório. Em um ciclo respiratório normal, as alterações de impedância no pulmão devem ser sincronizadas com as fases de inalação e expiração. Quando ocorre pneumotórax, a imagem dinâmica de ventilação demonstrará um desvio do padrão esperado, pois as alterações de impedância não são sincronizadas com as fases normais de inalação e expiração. Além disso, uma elevação na linha de base do pletismógrafo significando um aumento na impedância pulmonar expiratória final (EELI), apesar da redução da PEEP, pode indicar ainda mais a presença de um pneumotórax (Figura 11).

Medição da impedância durante o ciclo respiratório, diagrama mostrando as fases de inspiração/expiração.
Figura 11: O sinal de "fora de fase" em um mapa de ventilação. Simultaneamente, o pletismógrafo exibe uma elevação da linha de base, apesar de uma redução na PEEP. Ambos os achados apoiam fortemente e confirmam a presença de pneumotórax. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

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O comprometimento respiratório e a necessidade de intervenção de suporte, incluindo ventilação mecânica invasiva, são comuns em pacientes hospitalizados. Portanto, o monitoramento da ventilação e da perfusão pulmonar é fundamental para o diagnóstico e tratamento imediatos e personalizados. Ao contrário de técnicas de imagem mais padrão, como raios-X e tomografia computadorizada (TC), a TIE fornece imagens não invasivas e livres de radiação dos pulmões e suas características regionais em tempo real 1,2,3,4,20. A TIE é útil à beira do leito tanto na unidade de terapia intensiva quanto na sala de cirurgia devido a esses recursos. A TIE não apenas fornece monitoramento ventilatório, mas também oferece a capacidade de analisar a perfusão pulmonar, o que atualmente não é viável na prática clínica de rotina 6,7,8.

Durante a ventilação mecânica, proteger o pulmão é um objetivo fundamental do tratamento. Um dos objetivos é evitar atelectasias e hiperdistensão dos pulmões, que podem levar à lesão alveolar. Normalmente, a PEEP é administrada para prevenir atelectasias e manter o volume pulmonar. Identificar a PEEP ideal para pacientes individuais, conhecida como "titulação de PEEP", é um método crucial, particularmente em condições como Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA), obesidade e hipertensão abdominal21,22.

O método convencional para titulação de PEEP baseia-se na oxigenação e na mecânica pulmonar. No entanto, essa abordagem não leva em conta as alterações pulmonares regionais e se as áreas do pulmão estão hiperdistendidas ou colapsadas. Técnicas avançadas, como a TIE, fornecem imagens detalhadas e em tempo real dos pulmões à beira do leito durante a inspiração e a expiração. A titulação da PEEP usando TIE permite otimizar a oxigenação e a mecânica pulmonar, minimizando a hiperdistensão e o colapso do parênquima 23,24,25,26,27,28.

Mais recentemente, a ferramenta de perfusão do EIT foi desenvolvida para fornecer uma avaliação detalhada do fluxo sanguíneo pulmonar regional, permitindo que médicos e pessoal médico estimem a relação ventilação-perfusão. A perfusão pulmonar avaliada pela TIE também tem sido utilizada para determinar a resposta aos ajustes ventilatórios e oxigenação, bem como a resposta à terapia vasodilatadora pulmonar 9,23,25,29,30,31. Além disso, a TIE também pode detectar grandes defeitos de perfusão pulmonar, sugerindo a presença de tromboembolismo32,33.

O EIT tem algumas contra-indicações. Primeiro, a TIE não é recomendada atualmente em pacientes com marca-passos ou desfibriladores implantáveis. Atualmente, não há estudos avaliando a interferência elétrica do sinal da TIE e da função do marcapasso. Em segundo lugar, o sinal de impedância pode ser alterado por condições como pneumomediastino significativo ou enfisema subcutâneo, prejudicando a interpretação correta dos mapas de ventilação e perfusão. Por fim, a exigência de que o cinto esteja em contato próximo com a pele apresenta desafios no uso da TIE em pacientes com bandagens torácicas34.

É fundamental ter cautela e evitar o uso da ferramenta de perfusão em determinados cenários: pacientes recebendo doses crescentes de vasopressores; pacientes com hipernatremia; pacientes com pneumotórax ativo e/ou fístula broncopleural; pacientes recém-nascidos e pediátricos. A utilização do EIT para avaliação de perfusão juntamente com a imagem de ventilação tradicional capacita os profissionais de saúde com uma compreensão mais profunda da função pulmonar, auxiliando no diagnóstico e tratamento de pacientes em vários ambientes clínicos.

Considerações para populações específicas
Os princípios da tecnologia EIT se aplicam a neonatos, pacientes pediátricos e adultos de acordo com o perímetro torácico e o tamanho do cinto correspondente. Os cintos para neonatos são descartáveis e recomendam ser colocados por 24 h em vez de 48 h para adultos. Foi criado um sensor de fluxo específico capaz de medir os pequenos volumes correntes (de 3 mL a 100 mL) associados a essa população e ter um espaço morto correspondente de 1 mL.

O monitoramento online categoriza os pulmões em Regiões de Interesse (ROI) predefinidas, por exemplo. quatro metades (esquerda, direita, anterior e posterior) ou quatro camadas horizontais. No entanto, a análise offline pode fornecer mais oportunidades para análises aprofundadas, como pixel a pixel. Todos os dados do EIT são armazenados em um formato proprietário conhecido como Product Information Management (PIM). O arquivo PIM encapsula informações pré-processadas, incluindo tensão medida antes da reconstrução tomográfica, sinais não filtrados e parâmetros de ventilação. Para extrair o arquivo PIM para análise offline, conecte uma unidade USB ao slot no dispositivo EIT; Em seguida, selecione o paciente índice. A análise off-line é útil porque fornece todos os dados detalhados necessários para entender a fisiologia pulmonar.

Como ferramenta de diagnóstico à beira do leito, a TIE pode auxiliar no diagnóstico de condições como atelectasia, hiperdistensão e pneumotórax. Além da apresentação clínica e do exame físico, a TIE oferece informações detalhadas para esses diagnósticos. O EIT permite uma recuperação de informações mais rápida em comparação com a investigação clássica. Essa capacidade capacita médicos e outros profissionais médicos a diagnosticar e tratar prontamente os pacientes 24,35,36,37.

Aprender a usar e interpretar o EIT é essencial porque se mostra benéfico na prática clínica. Sua natureza não invasiva e recursos de monitoramento em tempo real tornam o EIT uma ferramenta valiosa para médicos de saúde em vários ambientes médicos.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Glasiele Alcala, Caio C. A. Morais e Marcus Victor receberam honorários de consultoria, enquanto Carolyn La Vita recebeu honorários de depoimentos da Timpel, que fabrica um dispositivo utilizado neste estudo. Marcelo B. P. Amato é acionista minoritário da Timpel. Nenhum dos outros autores tem conflitos de interesse.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Expressamos nossa sincera gratidão a todos os coautores por sua contribuição para este artigo e agradecemos à TIMPEL Medical por apoiar generosamente este manuscrito com equipamentos e suporte.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Equipamento EIT (ENLIGHT2100)Cintos Médicos
Médico
 Timpel Medical
Sensor de fluxoTimpel
Medical
Solution com alta condutividade elétrica (por exemplo, solução salina hipertônica, bicarbonato de sódio)Não aplicável
Timpel Cobertura do Cinto Timpel Philips Cabo de referência

References

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