新型冠状病毒感染ARDS患者EIT监测下俯卧位通气成像的改变

doi:10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2024.01.005

目的

通过电阻抗断层成像（EIT）动态评估新型冠状病毒（简称新冠病毒）感染急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者俯卧位通气（PP）的生理效应，并确定其肺保护的预测因素。

方法

本前瞻性研究共纳入2022年12月至2023年2月入住上海交通大学附属第一人民医院ICU的15例采用PP治疗的新冠病毒感染ARDS患者。收集PP开始前（T0）、PP开始后2 h（T1）、PP结束后（T2）3个时间节点所有患者动脉血气（ABG）分析结果、呼吸机参数和血流动力学参数，包括心率（HR）、平均动脉压（MAP），同时进行EIT记录。

结果

经过PP治疗，PaO₂/FiO₂逐渐上升[T0 vs T1 vs T2：（173.17±17.73）vs（257.05±57.39）vs（299.03±71.18）mmHg，P<0.001]，分钟通气量（MV）显著上升[T0 vs T1 vs T2：（8.14±2.38）vs（8.89±1.29）vs（11.40±1.91）L/min，P<0.001]，Crs显著上升 [T0 vs T1 vs T2：（27.63±7.50）vs（30.60±7.40）vs（31.53±8.29）ml/cmH₂O，P=0.041]，差异均有统计学意义。背侧通气占比增加[T0 vs T1 vs T2：（39.87±18.74）% vs（62.20±18.70）% vs（51.40±18.43）%，P=0.001]，差异有统计学意义。与PP开始前（T0）比较，PP开始后2 h（T1）通气-灌注匹配显著提高[T0 vs T1（66.67±12.81）% vs（78.24±10.60）%，P=0.03]，差异有统计学意义。

结论

PP改善了新冠病毒感染ARDS患者肺部Crs与通气分布均一性，改善通气-灌注匹配。

关键词: 急性呼吸窘迫综合征, 电阻抗断层成像, 俯卧位通气, 新型冠状病毒感染

Objective

To assess the impact of prone positioning (PP) on lung ventilation and perfusion in COVID-9 patients with moderate to severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) using electrical impedance tomography (EIT), to investigate the effects of PP on the distribution of ventilation and oxygenation in non-intubated patients.

Methods

This prospective study comprised 15 patients with COVID-19 ARDS who received treatment in the prone position and were admitted to the Critical Care Medicine Department of Shanghai General Hospital, affiliated with Shanghai Jiaotong University, between December 2022 and February 2023. Arterial blood gas (ABG) analysis, ventilator parameters, and hemodynamic parameters of all patients at three-time points before the start of the prone position (T0), 2 hours after the start of the prone position (T1), 2 hours after the end of the prone position (T2) were collected. Measurements of heart rate (HR), mean arterial pressure (MAP), and EIT recordings were conducted simultaneously at T0, T1, and T2.

Results

After prone positioning, PaO₂/FiO₂ increased significantly [T0 vs T1 vs T2: (173.17±17.73) mmHg vs (257.05±57.39) mmHg vs (299.03±71.18) mmHg, F=15.270, P<0.001]. Additionally, there was an increase in the proportion of dorsal ventilation after PPV [T0 vs T1 vs T2: (39.87±18.74) % vs (62.20±18.70)% vs (51.40±18.43)%, F=9.340, P=0.001]. The minute ventilation (MV) was significantly increased [T0 vs T1 vs T2: (8.14±2.38) L/min vs (8.89±1.29) L/min vs (11.40±1.91) L/min, F=22.917, P<0.001, respectively]. Similarly, respiratory compliance (Crs) showed a substantial improvement at different time points [T0 vs T1 vs T2: (27.63±7.50) ml/cmH₂O vs (30.60±7.40) ml/cmH₂O vs (31.53±8.29)ml/cmH₂O, F=3.582, P=0.041, respectively]. The ventilation-perfusion matching showed a substantial improvement after PP compared to before PP [T0 vs T1: (66.67±12.81)% vs (78.24±10.60)%, P=0.03].

Conclusion

PP improves the uniformity of ventilation distribution and ventilation-perfusion matching in patients with COVID-19 ARDS.

Key words: Acute respiratory distress syndrome, Electrical impedance tomography, Prone positioning, Corona virus disease 2019

表1 15例接受PP治疗的新冠病毒感染ARDS患者一般资料统计

性别	年龄（岁）	BMI（kg/m²）	PaO₂/FiO₂（mmHg）	MAP（mmHg）	体温（℃）	APACHE Ⅱ评分（分）	PP时间（h）
男	68	25.61	172.00	97.67	38.0	14	45.0
女	87	21.08	151.00	88.33	36.3	23	45.0
男	87	19.03	199.78	58.67	37.6	20	23.0
男	66	24.49	170.20	81.33	39.2	30	45.0
男	76	22.68	158.67	88.00	37.6	28	42.0
男	79	22.60	199.99	102.33	37.4	16	19.0
女	73	17.58	166.00	112.00	37.0	21	18.0
男	79	23.14	151.00	92.00	39.0	32	19.5
男	70	23.18	183.08	61.67	36.5	20	48.0
男	73	23.03	180.00	80.67	38.2	16	48.0
男	65	19.03	91.07	83.67	38.9	24	48.0
女	69	16.53	90.00	78.00	37.0	18	29.5
男	73	23.03	127.75	116.33	36.5	21	28.0
男	78	26.81	147.50	69.00	36.8	22	48.0
男	58	29.76	114.55	104.00	36.6	16	22.0

表1 15例接受PP治疗的新冠病毒感染ARDS患者一般资料统计

性别	年龄（岁）	BMI（kg/m²）	PaO₂/FiO₂（mmHg）	MAP（mmHg）	体温（℃）	APACHE Ⅱ评分（分）	PP时间（h）
男	68	25.61	172.00	97.67	38.0	14	45.0
女	87	21.08	151.00	88.33	36.3	23	45.0
男	87	19.03	199.78	58.67	37.6	20	23.0
男	66	24.49	170.20	81.33	39.2	30	45.0
男	76	22.68	158.67	88.00	37.6	28	42.0
男	79	22.60	199.99	102.33	37.4	16	19.0
女	73	17.58	166.00	112.00	37.0	21	18.0
男	79	23.14	151.00	92.00	39.0	32	19.5
男	70	23.18	183.08	61.67	36.5	20	48.0
男	73	23.03	180.00	80.67	38.2	16	48.0
男	65	19.03	91.07	83.67	38.9	24	48.0
女	69	16.53	90.00	78.00	37.0	18	29.5
男	73	23.03	127.75	116.33	36.5	21	28.0
男	78	26.81	147.50	69.00	36.8	22	48.0
男	58	29.76	114.55	104.00	36.6	16	22.0

表2 PP在不同时段对患者氧合和血流动力学稳定性的影响（

）

相关指标	T0	T1	T2	F值	主体内效应检验P值
PaCO₂（mmHg）	47.66±10.85	46.66±9.21	44.59±7.10	0.998	0.388
PaO₂/FiO₂（mmHg）	173.17±17.73	257.05±57.39^a	299.03±71.18^a	15.270	<0.001
Lac（mmol/L）	1.43±0.99	1.25±0.73	1.09±0.76	2.019	0.162
HR（次/min）	90.67±22.96	93.33±21.98	87.07±22.62	1.080	0.361
MAP（mmHg）	86.27±16.71	88.33±11.08	82.53±6.85	0.808	0.461
RR（次/min）	20.33±4.50	21.00±4.21	20.60±4.32	0.732	0.490
PEEP（cmH₂O）	8.67±0.98	9.07±1.28	9.20±1.26	1.492	0.261
MV（L/min）	8.14±2.38	8.89±1.29	11.40±1.91^a	22.917	<0.001
Crs（ml/cmH₂O）	27.63±7.50	30.60±7.40^a	31.53±8.29	3.582	0.041
Pplat	22.87±5.99	23.80±4.72	23.13±6.72	0.141	0.869

表2 PP在不同时段对患者氧合和血流动力学稳定性的影响（

）

相关指标	T0	T1	T2	F值	主体内效应检验P值
PaCO₂（mmHg）	47.66±10.85	46.66±9.21	44.59±7.10	0.998	0.388
PaO₂/FiO₂（mmHg）	173.17±17.73	257.05±57.39^a	299.03±71.18^a	15.270	<0.001
Lac（mmol/L）	1.43±0.99	1.25±0.73	1.09±0.76	2.019	0.162
HR（次/min）	90.67±22.96	93.33±21.98	87.07±22.62	1.080	0.361
MAP（mmHg）	86.27±16.71	88.33±11.08	82.53±6.85	0.808	0.461
RR（次/min）	20.33±4.50	21.00±4.21	20.60±4.32	0.732	0.490
PEEP（cmH₂O）	8.67±0.98	9.07±1.28	9.20±1.26	1.492	0.261
MV（L/min）	8.14±2.38	8.89±1.29	11.40±1.91^a	22.917	<0.001
Crs（ml/cmH₂O）	27.63±7.50	30.60±7.40^a	31.53±8.29	3.582	0.041
Pplat	22.87±5.99	23.80±4.72	23.13±6.72	0.141	0.869

图1 EIT四分法区域划分（以通气图像为例）。图a~c分别为T0、T1、T2，且由上到下（腹侧到背侧）依次为ROI 1、2、3、4

图2 68岁男性新冠病毒感染ARDS患者PP后EIT监测下肺部的通气血流图像。图a为通气分布；图b为血流分布；图c为通气-血流匹配图像；黄色为通气区域，蓝色为血流灌注区域，叠加区域即为通气-血流匹配区域注：ARDS为急性呼吸窘迫综合征；EIT为电阻抗断层成像

图3 68岁男性新冠病毒感染重症肺炎ARDS患者肺部CT图像。图a、b分别为PP前（T0）、后（T2）肺部CT图像，厚度为1.5 mm，红色箭头显示CT密度改变的区域注：ARDS为急性呼吸窘迫综合征

表3 EIT监测下患者PP不同时段肺部通气分布的变化（%，

）

通气分布	T0	T1	T2	F值	主体内效应检验P值
GI	36.56±3.21	34.46±9.95	37.33±3.20	0.417	0.672
RVD[M（Q₂₅，Q₇₅）]	3（0，11）	0（0，3）	1（0，10）	7.069	0.017
通气ROI 1	17.40±8.52	9.80±9.29^a	15.87±9.59	8.006	0.002
通气ROI 2	42.73±13.48	28.13±12.43^a	32.73±13.30^a	6.641	0.004
通气ROI 3	30.13±11.67	45.73±12.65^a	37.13±11.41^a	11.261	<0.001
通气ROI 4	9.73±10.21	16.47±10.00^a	14.27±10.61^a	7.602	0.007
灌注ROI 1	20.09±9.35	14.99±8.05	20.31±7.58	1.425	0.266
灌注ROI 2	46.31±9.74	38.63±17.69	40.48±16.43	0.716	0.502
灌注ROI 3	24.77±9.86	34.96±15.91	38.63±13.25^a	3.339	0.058
灌注ROI 4	8.83±6.16	11.42±11.22	10.59±6.15	0.644	0.200
腹侧通气	60.13±18.74	37.93±18.57^a	48.60±18.43^a	9.180	0.001
背侧通气	39.87±18.74	62.20±18.70^a	51.40±18.43^a	9.340	0.001
腹侧血流	66.41±14.36	53.62±24.64	60.78±18.65	1.001	0.387
背侧血流	33.59±14.36	46.38±24.64	49.22±16.30^a	3.039	0.073
通气-灌注	66.67±12.81	78.24±10.60^a	73.90±9.77	3.798	0.069

表3 EIT监测下患者PP不同时段肺部通气分布的变化（%，

）

通气分布	T0	T1	T2	F值	主体内效应检验P值
GI	36.56±3.21	34.46±9.95	37.33±3.20	0.417	0.672
RVD[M（Q₂₅，Q₇₅）]	3（0，11）	0（0，3）	1（0，10）	7.069	0.017
通气ROI 1	17.40±8.52	9.80±9.29^a	15.87±9.59	8.006	0.002
通气ROI 2	42.73±13.48	28.13±12.43^a	32.73±13.30^a	6.641	0.004
通气ROI 3	30.13±11.67	45.73±12.65^a	37.13±11.41^a	11.261	<0.001
通气ROI 4	9.73±10.21	16.47±10.00^a	14.27±10.61^a	7.602	0.007
灌注ROI 1	20.09±9.35	14.99±8.05	20.31±7.58	1.425	0.266
灌注ROI 2	46.31±9.74	38.63±17.69	40.48±16.43	0.716	0.502
灌注ROI 3	24.77±9.86	34.96±15.91	38.63±13.25^a	3.339	0.058
灌注ROI 4	8.83±6.16	11.42±11.22	10.59±6.15	0.644	0.200
腹侧通气	60.13±18.74	37.93±18.57^a	48.60±18.43^a	9.180	0.001
背侧通气	39.87±18.74	62.20±18.70^a	51.40±18.43^a	9.340	0.001
腹侧血流	66.41±14.36	53.62±24.64	60.78±18.65	1.001	0.387
背侧血流	33.59±14.36	46.38±24.64	49.22±16.30^a	3.039	0.073
通气-灌注	66.67±12.81	78.24±10.60^a	73.90±9.77	3.798	0.069

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Prone positioning improves ventilation distribution and ventilation-perfusion matching assessed by electrical impedance tomography in COVID-19 patients with ARDS

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