引用本文：杨庆云,胡兴硕,解立新. ICU可视化动态评估心肺功能新技术:电阻抗断层成像[J] . 国际呼吸杂志,2023,43(1):15-20.DOI:10.3760/cma.j.cn131368-20220715-00611.

电阻抗断层成像（electrical impedance tomography,EIT）是一种无辐射、可视化的床旁无创、连续、动态监测肺部区域通气及灌注的功能成像技术，其原理是通过局部电极对胸腔施加微弱电流而计算出胸腔变化的生物电阻，进而利用相应算法成像来监测胸腔功能状态^［1］（图1）。EIT对于胸部功能（如肺区域通气、呼吸系统顺应性及区域灌注等）的评估被认为是有临床意义的^［2］，可以有效地进行动态评估和指导临床决策，具有重要的临床价值。本文依据新的循证医学证据结合临床应用经验，探讨EIT在ICU不同场景下的应用价值并进行展望。

HFNC作为近几年新兴的呼吸支持设备，其疗效得到了临床的广泛认可，而EIT作为床旁可视化动态评估肺通气设备，可有助于指导HFNC的治疗。EIT显示HFNC可以增加呼气末肺容积（end-expiratory lung volume，EELV)和潮气量来降低呼吸频率和改善氧合^［3］；同时在Mauri等^［4］的研究中也发现HFNC的流速对急性呼吸衰竭患者的肺通气是有改善效果的。然而在临床应用中HFNC的流速就是设置的越高越好吗？在一项HFNC流速＞60 L/min的急性低氧性呼吸衰竭患者的研究^［5］中提到，在较高流速下EELV虽有明显增加，但主要集中在非重力依赖区，且舒适度是明显下降的；更有个别报道出生2个月的婴儿在使用HFNC后出现了气胸导致的纵隔偏移问题，应考虑到HFNC与婴儿气压伤的新联系^［6］。所以对于HFNC在临床中的应用是存在个体差异的，而EIT作为床旁可视化动态评估设备可有效识别此类差异，指导和优化HFNC参数设置。一项拔管后应用EIT评估HFNC对肺复张和过度通气^［7］研究观察了HFNC不同流速下肺部区域通气的分布，通过复张像素的对比定义了3种类型：(1)高度可复张时应用高的流速可能有助于减少呼吸疲劳；(2)可复张性低但无过度通气时增加流速，可以增加肺泡通气，但需关注过度通气；(3)可复张性低但有过度通气时如果继续增加流速可能会造成肺损伤，所以需考虑其他治疗（改变体位、早期运动、无创正压通气等）；上述方法也许是指导和优化临床中HFNC流速设置的新方式。

COPD主要是由小气道阻塞造成的呼气流速受限和气体陷闭，严重时可能需要机械通气的支持，若参数设置不当可能会导致内源性呼气末正压（positive end expiratory pressure,PEEP）的增加，进而影响人机同步甚至血流动力学。临床中为了避免由于参数设置不当而导致内源性PEEP增加，通常会通过呼吸力学和监测血气来指导和优化机械通气参数的设置，但由于无创正压通气允许漏气且患者存在自主呼吸，所以测得的力学参数并不可靠。在一项应用EIT评估严重呼吸衰竭的区域呼气时间常数的可行性研究^［8］发现呼吸机PEEP的设置与区域呼气时间常数有较高的相关性，且在Kostakou等^［9］的研究中证实区域呼气时间常数指导的机械通气参数设置对COPD患者有减少过度通气、死腔和呼吸做功的作用。同时在1例应用EIT监测COPD患者进行PEEP递减操作过程中发现，当外源性PEEP下降至患者内源性PEEP以下时，其EELV就会停止下降，通过此种方法与传统测定内源性PEEP来设定外源性PEEP的方法有较好的一致性^［10］，笔者团队结合EIT的优势及临床经验对1例应用无创正压通气的COPD患者进行呼气压力的指导，也收获了很好的临床效果。所以EIT有助于优化应用无创正压通气COPD患者的外源性PEEP设置。

ARDS是急性呼吸衰竭的一个重要原因，通常与多器官功能衰竭有关，其特点是血管通透性增加造成的肺水肿、严重的低氧血症和二氧化碳弥散障碍。大量临床研究显示应用肺保护性通气时，患者生存率得到了提高。严重ARDS的肺保护性通气策略包括：小潮气量、合适的PEEP和俯卧位通气等。数据表明，与大潮气量相比4～8 ml/kg的小潮气量，并保持平台压＜30 cmH₂O（1 cmH₂O=0.098 kPa）是可以降低病死率的^［11］。同时，俯卧位通气也是改善严重ARDS患者氧合的成熟方法并可降低病死率^［12］，而PEEP的设置仍不确定，PEEP虽有助于肺泡复张，防止肺泡塌陷，达到改善氧合、减少肺部应力和应变的目的，但同时也有一些潜在风险，有可能会造成肺泡过度膨胀导致损伤，增加肺内分流、死腔和血管阻力。虽然没有严格定义什么是较高PEEP与较低PEEP，但大多数研究已证实与较低PEEP相比，较高PEEP治疗的病死率相对较低。此外，不适当的高PEEP可能会导致肺损伤的发生，所以个体化的PEEP设置一直是ARDS患者机械通气所面临的难题。EIT的应用似乎是近几年滴定PEEP研究的热点，其中区域顺应性评估过度膨胀和塌陷主要是通过EIT计算出不同PEEP水平的塌陷率和过度膨胀率，根据塌陷与过度膨胀率选择和指导“最佳PEEP”，进而防止肺泡塌陷和过度膨胀（图2）。作为一种无创、无辐射、可视化、动态评估设备相较于传统ARDSnet（急性呼吸窘迫综合征协作网）滴定PEEP的方法明显减少了整体肺组织弥漫性损伤（水肿、炎症）^［13］。较传统准静态压力-容积（pressure-volume,P-V）曲线滴定PEEP策略相比，EIT应用顺应性评估过度膨胀和塌陷的方法指导滴定PEEP可改善氧合及顺应性，降低驱动压和病死率^［14］。而对于肺异质性较高的ARDS来说“呼吸钟摆”现象会加重其肺损伤的发生，因此，指导区域性肺通气显得尤为重要，Scaramuzzo等^［15］研究中提到在肺源性ARDS中EIT指导的PEEP值比跨肺压指导的要低，同时可使吸气末跨肺压明显降低且通气分布更均匀；而肺外源性ARDS患者中EIT建议应用更高的PEEP值，从而获得更好的重力依赖区通气分布，但呼吸系统驱动压和跨肺压略高。目前基于EIT滴定PEEP的方法有很多，除上述顺应性评估过度膨胀和塌陷方法外，总体不均一指数（global inhomogeneity index,GI）也是应用较广且安全可行的方法之一^［16］。笔者团队结合EIT临床应用经验将两种方法作为PEEP滴定的共同参考指标，患者临床获益明显。

一些危重症（包括严重ARDS和难治性低氧血症、高碳酸血症或无法控制的高气道压力）患者通常以“超保护性”通气策略为目标行静脉-静脉ECMO治疗^［17］，使肺得到休息进而减少呼吸机引起的肺损伤。而对于应用ECMO行“超保护性”通气策略的机械通气参数设置，目前只有体外生命支持组织给予的建议：平台压≤25 cmH₂O，PEEP≥10 cmH₂O，以减少重力依赖区的肺塌陷进而减少局部应力和应变。然而，不适当的高水平PEEP可能会导致非重力依赖区肺的过度充气引起肺过度膨胀，继发右心功能障碍而引起血流动力学不稳定，同时Di Pierro等^［18］通过EIT监测证实在接受ECMO支持的严重ARDS患者中肺的异质性也同样存在，所以，通过EIT进行个体化PEEP滴定是可行的。Puel等^［19］对应用静脉-静脉ECMO的患者进行了EIT监测以评估最佳PEEP，证实EIT可床旁监测肺塌陷和过度膨胀、评估区域通气分布，以优化小潮气量的“超保护性”通气策略下ECMO患者的PEEP水平。值得注意的是ECMO辅助的新型冠状病毒所导致ARDS患者进行EIT下PEEP滴定时，虽然氧合指数和通气的不均一性得到了改善，但其肺复张的潜力呈现出很大的异质性，主要表现在通气/灌注的不匹配比例较高^［20］，给予PEEP滴定的同时行俯卧位通气治疗，在维持机械通气参数不变的同时，1 h后观察到背侧通气得到改善，同时通气和灌注的全局不均一指数都有所下降，总体增加了通气/血流比，改善了氧合^［21］。所以，EIT在指导ECMO患者可视化个体化机械通气管理领域拥有巨大潜力。

接受机械通气的危重症患者通常处于镇静及卧床状态，而长期卧床会导致身体机能下降。随着人们对避免过度镇静、减少谵妄和自主呼吸价值的认识^［22］，同时早期康复可带来呼吸功能的改善、减少ICU住院时间等好处，EIT越来越受到重视。早期康复可通过改变体位来影响膈肌运动，改善肺部通气，而ICU的危重症患者进行早期康复是否都能达到改善肺部通气的目标？EIT作为床旁无创、连续、动态评估设备可提供可视化的肺通气状况。Eimer等^［23］通过EIT监测ICU危重症患者早期活动及物理治疗，证实其可增加EELV，改善背侧肺通气。一项上腹部手术后不同肺复张方式对肺功能影响的研究发现，EIT观察到不同康复手段对肺通气的影响是有临床意义的^［24］。Song等^［24］通过EIT量化不同感兴趣区域之间的通气分布来指导开腹大手术患者的早期康复，达到了预防术后并发症，增加患者氧合，进而改善肺部耐力、肌肉力量和生活质量的目的。同时Yuan等^［25］对患者进行了从仰卧位到坐位再返回仰卧位的体位改变，实现了EIT床旁可视化实时监测肺部区域通气变化，来指导ICU重症患者康复方案的临床效果评价，进而制定以区域通气目标为导向的康复治疗策略。因此，EIT在以目标为导向的重症患者康复方案制定中有广阔应用前景。

ARDS因炎症反应可导致肺渗出、实变和肺血管内皮弥漫性损伤，造成缺氧性血管收缩和（或）弥漫性血栓形成，使得灌注变得更加不均一，严重的通气/灌注不匹配可能增加通气诱导的肺损伤,因此，床旁评估ARDS患者肺通气和灌注显得尤为重要。众所周知，单光子发射计算机断\的方法之一，而临床中对于重度ARDS患者来说实现此项操作风险较高。研究证实，EIT所呈现的通气和灌注图像与SPECT肺通气灌注图像有较好的一致性^［26］。但EIT行肺灌注的同时需要应用10 ml 5%～10% NaCl注射液充当“造影剂”，其含钠量相对整个机体血容量而言很小，注射后机体可快速平衡，对内环境和容量影响小^［27］。高渗盐水造影EIT肺灌注技术是基于造影剂首次通过成像原理，通过“弹丸”式注射高电导率的造影剂（高渗盐水）引起胸腔电阻变化来反映区域肺灌注情况。为减少呼吸对电阻的干扰，在注射期间要求暂停呼吸，此时盐水注射导致某一肺区域电阻下降明显，提示流经该区域造影剂多，即血流灌注多；反之，电阻下降不明显，血流灌注少（图3）。针对高渗盐水注射对EIT肺灌注成像的的安全性，国内外已有大量研究证实其未见不良反应，进而证实该技术是安全可行的^［28］。同时，国内已有团队初步完成无需注射高渗盐水实时监测肺灌注的研究，其准确性还需大量临床数据来证实。针对目前现有技术，国内外关于不同浓度高渗盐水的研究均有报道，结合国内多应用10 ml的10% NaCl注射液进行肺灌注成像。Mauri等^［29］应用EIT监测状态下向中心静脉导管注入10 ml的5%NaCl溶液取得数据进行离线分析，得到了区域肺通气/灌注图像及特征，发现肺复张效果因个体化差异而不同，进而指导个体化机械通气设置。同时Fossali等^［30］通过EIT可直观评价俯卧位前后肺通气和灌注分布变化，识别肺复张可能性，减少肺损伤发生，改善通气血流比。Wang等^［31］通过EIT对中重度ARDS接受俯卧位通气患者进行观察，发现俯卧位通气对肺通气的改善较为明显，而对灌注分布的总体影响相对温和，但仍能明显增加肺重力依赖区的灌注。肺通气和灌注的可视化打开了呼吸治疗在生理学角度识别动态肺功能的大门，从而，指导临床应用EIT特有的无创、连续、动态监测功能制定个体化呼吸支持策略。