EIT在ARDS模型局部复张/过度膨胀比值监测中的应用

doi:10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2022.04.014

目的

观察电阻抗成像技术（EIT）用于监测急性呼吸窘迫综合征（ARDS）模型局部复张/过度膨胀比值（RI ratio）的可行性。

方法

健康巴马猪6只，通过油酸静脉滴入的方法建立ARDS模型，呼气末正压（PEEP）为5 cmH₂O的情况下，氧合指数＜200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），并稳定维持30 min，即模型建立成功。模型成功后进行一次肺复张，在PEEP 15 cmH₂O（1 cmH₂O=0.098 kPa）水平下通气1 h，通过慢吐气的方法将PEEP由15 cmH₂O降至5 cmH₂O再通气1 h，全程进行EIT监测，实验结束后进行离线分析。肺从腹侧到背侧划分为2个“感兴趣区（ROI）”，通过EIT计算复张容积（Vrec）、整体RI ratio，并计算局部的Vrec和局部的RI ratio。

结果

所有的实验动物均达到了ARDS的标准，造模后的氧合指数明显低于造模前，差异有统计学意义［（151.7±13.4）mmHg vs（422.5±49.9）mmHg，t=14.100，P＜0.001］。所有实验动物的RI ratio为1.59（1.42，1.67），6只动物的整体RI ratio、非重力依赖区和重力依赖区RI ratio分别为：1.83、1.03、2.06，1.68、1.51、2.28，1.64、0.98、1.83，1.23、0.93、1.33，1.38、0.02、1.27，1.55、1.41、1.99。

结论

通过EIT监测ARDS患者的局部RI ratio，可提供更多分区复张性的信息。

关键词: 电阻抗成像技术, 急性呼吸窘迫综合征, 复张/过度膨胀比值, 慢吐气

Objective

To observe the application of regional recruitment-to-inflation ratio (RI ratio) monitored by electrical impedance tomography (EIT) in the models of acute respiratory distress syndrome (ARDS).

Methods

ARDS models were established by intravenous infusion of oleic acid in 6 Bama pigs. The model was considered as being successfully established when the ratio of the partial pressure of oxygen in arterial blood PaO₂ to FiO₂ (PaO₂/FiO₂) remained below 200 mmHg for at least 30 min. After the ARDS model was established, a recruitment manuver (RM) was performed. After RM, the animal was ventilated at PEEP 15 cmH₂O for one hour. Then, a prolonged expiration was performed and PEEP was decreased from 15 to 5 cmH₂O. The process was monitored by EIT, and offline analysis was performed after the experiment. Lung images were divided into two ventral-to-dorsal horizontal regions of interest (ROI). Recruitment volume (Vrec), global RI ratio, regional Vrec and regional RI ratio were calculated by EIT.

Results

ARDS was successfully induced in all experimental animals with median (IQR) PaO₂/FiO₂ decreasing from (422.5±49.9) mmHg to (151.7±13.4) mmHg (t=14.100, P＜0.001). The median and interquartile range of the RI ratio of all experimental animals was 1.59 (1.42, 1.67). The global RI ratio, RI ratio of nondependent areas and dependent areas of 6 animals were 1.83, 1.03, 2.06; 1.68, 1.51, 2.28; 1.64, 0.98, 1.83; 1.23, 0.93, 1.33; 1.38, 0.02, 1.27; 1.55, 1.41, 1.99 respectively.

Conclusion

Regional RI ratio can be calculated and monitored by EIT in ARDS patients, which may provide more information on regional recruitability.

Key words: Electrical impedance tomography, Acute respiratory distress syndrome, Recruitment-to-inflation ratio, Prolonged expiration

表1 所有实验动物造模前后各指标比较

指标	造模前（6只）	造模后（6只）	t值	P值
氧合指数（mmHg）	422.5±49.9	151.7±13.4	14.100	＜0.001
Vd/Vt（%）	13±7	19±9	2.122	0.087
MAP（mmHg）	139±23	106±23	3.165	0.025
HR（次/min）	57±20	70±38	1.518	0.189
MPAP（mmHg）	21±2	31±6	4.554	0.006
PAWP（mmHg）	9±3	11±3	3.606	0.015
CO（L/min）	2.8±0.4	2.9±0.7	0.393	0.710
Pplat（cmH₂O）	11.6±2.1	18.1±3.8	7.047	0.001
DP（cmH₂O）	8.4±2.3	14.6±3.4	8.711	＜0.001
Crs（ml/cmH₂O）	43.7±11.5	24.4±6.1	6.003	0.002
Crs-nondep（ml/cmH₂O）	31.7±9.7	18.7±5.0	5.263	0.003
Crs-dep（ml/cmH₂O）	11.5±4.4	5.7±1.4	3.588	0.160
Vt-nondep（ml）	251±23	260±29	0.715	0.507
Vt-dep（ml）	93±20	80±13	1.508	0.192
COV	27±9	23±4	1.209	0.281

表1 所有实验动物造模前后各指标比较

指标	造模前（6只）	造模后（6只）	t值	P值
氧合指数（mmHg）	422.5±49.9	151.7±13.4	14.100	＜0.001
Vd/Vt（%）	13±7	19±9	2.122	0.087
MAP（mmHg）	139±23	106±23	3.165	0.025
HR（次/min）	57±20	70±38	1.518	0.189
MPAP（mmHg）	21±2	31±6	4.554	0.006
PAWP（mmHg）	9±3	11±3	3.606	0.015
CO（L/min）	2.8±0.4	2.9±0.7	0.393	0.710
Pplat（cmH₂O）	11.6±2.1	18.1±3.8	7.047	0.001
DP（cmH₂O）	8.4±2.3	14.6±3.4	8.711	＜0.001
Crs（ml/cmH₂O）	43.7±11.5	24.4±6.1	6.003	0.002
Crs-nondep（ml/cmH₂O）	31.7±9.7	18.7±5.0	5.263	0.003
Crs-dep（ml/cmH₂O）	11.5±4.4	5.7±1.4	3.588	0.160
Vt-nondep（ml）	251±23	260±29	0.715	0.507
Vt-dep（ml）	93±20	80±13	1.508	0.192
COV	27±9	23±4	1.209	0.281

表2 所有实验动物高低PEEP水平之间各指标的比较（6只）

指标	PEEP 5 cmH₂O	PEEP 15 cmH₂O	t值	P值
氧合指数（mmHg）	158.4±28.9	229.7±32.7	4.197	0.009
Vd/Vt（%）	23±12	19±7	1.119	0.314
MAP（mmHg）	102±21	102±29	<0.001	1.000
HR（次/min）	72±31	86±29	1.070	0.334
MPAP（mmHg）	34±7	33±3	0.484	0.649
PAWP（mmHg）	9±3	11±2	2.712	0.042
CO（L/min）	2.9±0.8	2.0±0.6	3.758	0.013
Pplat（cmH₂O）	18.4±3.8	25.1±2.7	8.764	＜0.001
DP（cmH₂O）	15.5±3.8	11.4±2.7	5.499	0.003
Vt-nondep（ml）	273±23	241±30	6.054	0.002
Vt-dep（ml）	76±11	103±21	4.387	0.007
Crs（ml/cmH₂O）	23.6±6.1	31.8±8.5	5.138	0.004
Crs-nondep（ml/cmH₂O）	18.5±5.0	22.4±6.8	2.911	0.033
Crs-dep（ml/cmH₂O）	5.1±1.3	9.5±2.8	6.268	0.002
COV	22±3	30±6	4.626	0.006

表2 所有实验动物高低PEEP水平之间各指标的比较（6只）

指标	PEEP 5 cmH₂O	PEEP 15 cmH₂O	t值	P值
氧合指数（mmHg）	158.4±28.9	229.7±32.7	4.197	0.009
Vd/Vt（%）	23±12	19±7	1.119	0.314
MAP（mmHg）	102±21	102±29	<0.001	1.000
HR（次/min）	72±31	86±29	1.070	0.334
MPAP（mmHg）	34±7	33±3	0.484	0.649
PAWP（mmHg）	9±3	11±2	2.712	0.042
CO（L/min）	2.9±0.8	2.0±0.6	3.758	0.013
Pplat（cmH₂O）	18.4±3.8	25.1±2.7	8.764	＜0.001
DP（cmH₂O）	15.5±3.8	11.4±2.7	5.499	0.003
Vt-nondep（ml）	273±23	241±30	6.054	0.002
Vt-dep（ml）	76±11	103±21	4.387	0.007
Crs（ml/cmH₂O）	23.6±6.1	31.8±8.5	5.138	0.004
Crs-nondep（ml/cmH₂O）	18.5±5.0	22.4±6.8	2.911	0.033
Crs-dep（ml/cmH₂O）	5.1±1.3	9.5±2.8	6.268	0.002
COV	22±3	30±6	4.626	0.006

表3 每只实验动物分区的Vrec和Crec比较（6只）

编号	Vrec（ml）	Vrec-dep（ml）	Vrec-nondep（ml）	Crec（ml/cmH₂O）	Crec-dep（ml/cmH₂O）	Crec-nondep（ml/cmH₂O）
1	544	67	477	54.39	6.70	47.69
2	243	73	171	24.34	7.26	17.09
3	393	52	341	39.27	5.16	34.11
4	317	60	257	31.71	5.97	25.74
5	113	4	108	11.26	0.44	10.81
6	284	87	197	28.41	8.75	19.66

表3 每只实验动物分区的Vrec和Crec比较（6只）

编号	Vrec（ml）	Vrec-dep（ml）	Vrec-nondep（ml）	Crec（ml/cmH₂O）	Crec-dep（ml/cmH₂O）	Crec-nondep（ml/cmH₂O）
1	544	67	477	54.39	6.70	47.69
2	243	73	171	24.34	7.26	17.09
3	393	52	341	39.27	5.16	34.11
4	317	60	257	31.71	5.97	25.74
5	113	4	108	11.26	0.44	10.81
6	284	87	197	28.41	8.75	19.66

表4 每只实验动物的分区RI ratio比较（6只）

编号	总RI ratio	非重力依赖区RI ratio	重力依赖区RI ratio
1	1.83	1.03	2.06
2	1.68	1.51	2.28
3	1.64	0.98	1.83
4	1.23	0.93	1.33
5	1.38	0.02	1.27
6	1.55	1.41	1.99

表4 每只实验动物的分区RI ratio比较（6只）

编号	总RI ratio	非重力依赖区RI ratio	重力依赖区RI ratio
1	1.83	1.03	2.06
2	1.68	1.51	2.28
3	1.64	0.98	1.83
4	1.23	0.93	1.33
5	1.38	0.02	1.27
6	1.55	1.41	1.99

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