健康人群电阻抗层析成像的特征及正常范围分析

王 冠, 李天娇, 张 艺, 刘胜利, 翁以炳

(首都医科大学附属北京潞河医院, 1. 重症医学科, 2. 体检中心, 北京, 101149)

电阻抗层析成像(EIT)系统是近年发展的新技术，主要用于动态评估肺通气状态[1], 其通过绑缚在人胸廓规定位置(正力体型者一般在第4～6肋间)的16个电极发射阻抗波进而计算其在胸廓内不同组织间衰减的程度，并通过相应算法最后还原为肺组织断层影像[2-3]。EIT成像是连续的、动态的，通过监视屏幕，实时反映肺组织在吸、呼过程中的变化，还可通过该设备的局部定点监测功能对某一区域的肺组织通气状态进行评价，判断受检者是否存在病理状态或疾病的恢复程度[4-7]。目前，尚未有EIT检测健康成年人的参考数据(正常范围)[8]。本研究中探讨北京地区健康人肺组织的EIT测量值的正常范围，现报告如下。

1 资料和方法

1.1 研究设计

本研究为分层抽样调查，以首都医科大学附属北京潞河医院体检中心受检人群为基础，按性别、年龄阶段、体质量指数(BMI)为抽样标准，收集2018年12月—2019年3月受检的102例健康志愿者的肺EIT数据。所有受试者均为汉族，其中青年(≤40岁)、中年(41～59岁)、老年(≥60岁)各34例，男性和女性各51例，年龄26～73岁，平均(43±12)岁，平均BMI为(24±4) kg/m2。受检人群基线特征见表1。

表1 受检人群基线特征

纳入标准: ① 体格检查结果正常，没有吸烟、饮酒史和慢性病史者; ② 体内没有植入性电子设备者; ③ 无胸、脊柱畸形者; ④ 同意进行EIT测量者。本研究已通过首都医科大学附属北京潞河医院伦理委员会批准(批准号2018LH-KS-015, 临床试验注册号ChiCTR1800015680)。

1.2 方法

根据EIT系统要求(Infinity C500, 德国Dräger, Ltd), 坐位检查时患者应坐直，然后根据患者的胸廓选择合适的电极条带，并将其固定在第4～5肋间处，待阻抗波成像稳定后开始记录。5 min后指示受试者以恒定的速度进行5次深呼吸以达到最大呼吸状态，然后继续平静呼吸5 min。随后，指示患者平躺，并按如上步骤继续记录10 min。重复上述过程3次后，收集阻抗值，并计算平均值。记录和保存的阻抗值包括总阻抗(GI)值和4个阻抗区域(ROI)，即ROI1～ROI4(图1)。

1.3 统计学分析

图1 EIT监测的肺通气状态分区显示(由上至下依次为ROI1～ROI4, 所有ROI区域阻抗值之和为GI)

2 结 果

2.1 受试者在不同呼吸条件下坐姿和卧姿的肺GI值

一般最大呼吸状态下GI值高于平静呼吸，男性高于女性(卧位平静呼吸时除外)。见表2。

表2 在不同呼吸条件下坐位和仰卧位受试者的肺总阻抗分布

2.2 受试者不同体位和呼吸状态下监测EIT时各区域阻抗值

男性受试者分别处于坐位和卧位时，其 ROI2和ROI3区域数值在平静呼吸、最大呼吸状态下差异均有统计学意义(P<0.05), 且占GI比率较高; 女性受试者的监测数据分布特点与男性基本相同，仅在ROI2区域有所不同，该区域平静呼吸和最大呼吸状态比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3、4。

表3 男性在不同体位和呼吸状态下监测EIT时各区域阻抗值

表4 女性在不同体位和呼吸状态下监测EIT时各区域阻抗值

3 讨 论

EIT技术是近年来在床旁实时监测心肺状态的一项新技术，用于监测肺通气状态[9]。其可连续、可视地监视整个肺部或肺部特定部位的通气状态[10]。EIT已用于呼气末正压滴定、气体陷闭等领域[11]。目前，尚未有EIT系统应用于正常人群肺通气阻抗值参考范围的报道。因此，本研究层抽样了102名健康志愿者，进行EIT肺阻抗值采样，并记录其在坐位和仰卧位下的平静呼吸和最大呼吸状态下的GI和ROI。ROI可体现肺局部动态通气变化，该区域的设定可分为4个区域，也可设为研究者想要观察的某些特定区域，以动态对比治疗前后的变化[12]。

102例健康参与者年龄和性别分布均匀，无病史或身体异常，体质量和BMI均正常，表明所有参与者可参与本研究。EIT的肺阻抗值测量结果表明，除平静呼吸状态外，在任何姿势和呼吸状态下，男性参与者的肺GI和ROI均高于女性，这与潮气量和肺活量的表现相同，表明男性GI和ROI通常高于女性[12-13]。平静呼吸状态下，女性GI高于男性，分析原因可能为女性以胸式呼吸为主; 平卧时男性膈肌上抬，导致GI较低。此外，本研究发现无论是男性还是女性，无论是坐位还是仰卧位，从最大呼吸中获得的GI都大于平静呼吸。4个ROI区域中, ROI2和ROI3是阻抗分布占比较高的区域，且不受性别、体位和呼吸状态的影响。但与平静呼吸相比，最大呼吸状态下ROI1和ROI4区域的阻抗值占GI值比例有不同程度的升高，显示这2个区域通气增加以适应机体的需要。

综上所述，本研究测量了健康志愿者肺EIT阻抗值的正常范围，有助于临床诊断和治疗相关疾病，可为进一步使用EIT提供理论依据。