健康人群電阻抗層析成像的特征及正常范圍分析

王 冠, 李天嬌, 張 藝, 劉勝利, 翁以炳

(首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院, 1. 重癥醫(yī)學科, 2. 體檢中心, 北京, 101149)

電阻抗層析成像(EIT)系統(tǒng)是近年發(fā)展的新技術，主要用于動態(tài)評估肺通氣狀態(tài)[1], 其通過綁縛在人胸廓規(guī)定位置(正力體型者一般在第4～6肋間)的16個電極發(fā)射阻抗波進而計算其在胸廓內(nèi)不同組織間衰減的程度，并通過相應算法最后還原為肺組織斷層影像[2-3]。EIT成像是連續(xù)的、動態(tài)的，通過監(jiān)視屏幕，實時反映肺組織在吸、呼過程中的變化，還可通過該設備的局部定點監(jiān)測功能對某一區(qū)域的肺組織通氣狀態(tài)進行評價，判斷受檢者是否存在病理狀態(tài)或疾病的恢復程度[4-7]。目前，尚未有EIT檢測健康成年人的參考數(shù)據(jù)(正常范圍)[8]。本研究中探討北京地區(qū)健康人肺組織的EIT測量值的正常范圍，現(xiàn)報告如下。

1 資料和方法

1.1 研究設計

本研究為分層抽樣調(diào)查，以首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院體檢中心受檢人群為基礎，按性別、年齡階段、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)為抽樣標準，收集2018年12月—2019年3月受檢的102例健康志愿者的肺EIT數(shù)據(jù)。所有受試者均為漢族，其中青年(≤40歲)、中年(41～59歲)、老年(≥60歲)各34例，男性和女性各51例，年齡26～73歲，平均(43±12)歲，平均BMI為(24±4) kg/m2。受檢人群基線特征見表1。

表1 受檢人群基線特征

納入標準: ① 體格檢查結(jié)果正常，沒有吸煙、飲酒史和慢性病史者; ② 體內(nèi)沒有植入性電子設備者; ③ 無胸、脊柱畸形者; ④ 同意進行EIT測量者。本研究已通過首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院倫理委員會批準(批準號2018LH-KS-015, 臨床試驗注冊號ChiCTR1800015680)。

1.2 方法

根據(jù)EIT系統(tǒng)要求(Infinity C500, 德國Dr?ger, Ltd), 坐位檢查時患者應坐直，然后根據(jù)患者的胸廓選擇合適的電極條帶，并將其固定在第4～5肋間處，待阻抗波成像穩(wěn)定后開始記錄。5 min后指示受試者以恒定的速度進行5次深呼吸以達到最大呼吸狀態(tài)，然后繼續(xù)平靜呼吸5 min。隨后，指示患者平躺，并按如上步驟繼續(xù)記錄10 min。重復上述過程3次后，收集阻抗值，并計算平均值。記錄和保存的阻抗值包括總阻抗(GI)值和4個阻抗區(qū)域(ROI)，即ROI1～ROI4(圖1)。

1.3 統(tǒng)計學分析

圖1 EIT監(jiān)測的肺通氣狀態(tài)分區(qū)顯示(由上至下依次為ROI1～ROI4, 所有ROI區(qū)域阻抗值之和為GI)

2 結(jié) 果

2.1 受試者在不同呼吸條件下坐姿和臥姿的肺GI值

一般最大呼吸狀態(tài)下GI值高于平靜呼吸，男性高于女性(臥位平靜呼吸時除外)。見表2。

表2 在不同呼吸條件下坐位和仰臥位受試者的肺總阻抗分布

2.2 受試者不同體位和呼吸狀態(tài)下監(jiān)測EIT時各區(qū)域阻抗值

男性受試者分別處于坐位和臥位時，其 ROI2和ROI3區(qū)域數(shù)值在平靜呼吸、最大呼吸狀態(tài)下差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05), 且占GI比率較高; 女性受試者的監(jiān)測數(shù)據(jù)分布特點與男性基本相同，僅在ROI2區(qū)域有所不同，該區(qū)域平靜呼吸和最大呼吸狀態(tài)比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3、4。

表3 男性在不同體位和呼吸狀態(tài)下監(jiān)測EIT時各區(qū)域阻抗值

表4 女性在不同體位和呼吸狀態(tài)下監(jiān)測EIT時各區(qū)域阻抗值

3 討 論

EIT技術是近年來在床旁實時監(jiān)測心肺狀態(tài)的一項新技術，用于監(jiān)測肺通氣狀態(tài)[9]。其可連續(xù)、可視地監(jiān)視整個肺部或肺部特定部位的通氣狀態(tài)[10]。EIT已用于呼氣末正壓滴定、氣體陷閉等領域[11]。目前，尚未有EIT系統(tǒng)應用于正常人群肺通氣阻抗值參考范圍的報道。因此，本研究層抽樣了102名健康志愿者，進行EIT肺阻抗值采樣，并記錄其在坐位和仰臥位下的平靜呼吸和最大呼吸狀態(tài)下的GI和ROI。ROI可體現(xiàn)肺局部動態(tài)通氣變化，該區(qū)域的設定可分為4個區(qū)域，也可設為研究者想要觀察的某些特定區(qū)域，以動態(tài)對比治療前后的變化[12]。

102例健康參與者年齡和性別分布均勻，無病史或身體異常，體質(zhì)量和BMI均正常，表明所有參與者可參與本研究。EIT的肺阻抗值測量結(jié)果表明，除平靜呼吸狀態(tài)外，在任何姿勢和呼吸狀態(tài)下，男性參與者的肺GI和ROI均高于女性，這與潮氣量和肺活量的表現(xiàn)相同，表明男性GI和ROI通常高于女性[12-13]。平靜呼吸狀態(tài)下，女性GI高于男性，分析原因可能為女性以胸式呼吸為主; 平臥時男性膈肌上抬，導致GI較低。此外，本研究發(fā)現(xiàn)無論是男性還是女性，無論是坐位還是仰臥位，從最大呼吸中獲得的GI都大于平靜呼吸。4個ROI區(qū)域中, ROI2和ROI3是阻抗分布占比較高的區(qū)域，且不受性別、體位和呼吸狀態(tài)的影響。但與平靜呼吸相比，最大呼吸狀態(tài)下ROI1和ROI4區(qū)域的阻抗值占GI值比例有不同程度的升高，顯示這2個區(qū)域通氣增加以適應機體的需要。

綜上所述，本研究測量了健康志愿者肺EIT阻抗值的正常范圍，有助于臨床診斷和治療相關疾病，可為進一步使用EIT提供理論依據(jù)。