王玉光 王宏偉 王雙雙 楊衛(wèi)然 葉 鋼

(首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院急救醫(yī)學部急診重癥監(jiān)護病房,北京 101149)

·基礎研究·

通過電阻抗斷層成像技術觀察體位對機械通氣ARDS患者肺通氣的影響

王玉光 王宏偉 王雙雙 楊衛(wèi)然 葉 鋼*

(首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院急救醫(yī)學部急診重癥監(jiān)護病房,北京 101149)

目的利用電阻抗斷層成像技術(electrical impedance tomography,EIT)觀測急性呼吸窘迫綜合征 (acute respiratory distress syndrome,ARDS)患者機械通氣時，在不同體位下患者的肺內(nèi)氣體分布情況,并觀察氧分壓、氧合指數(shù)、潮氣量的變化情況。方法采用前瞻性隨機對照研究方法，選擇首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院急診重癥監(jiān)護病房2015年1月至2017年6月收治行機械通氣的ARDS患者作為研究對象，應用隨機數(shù)字表法分為試驗組和對照組。試驗組設定為常規(guī)體位有效抬高30°的基礎上，每日間斷予患者采取90°端坐位8 h；對照組設定為體位持續(xù)抬高30°。比較2組患者入組時、體位有效保持72、96、120 h后，分別通過EIT收集2組患者的感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)值，同時收集患者潮氣量、通過血氣分析收集氧分壓、氧合指數(shù)等參數(shù)，以及呼吸機使用時間和監(jiān)護室住院時間。結(jié)果研究期間最終共60例患者納入分析，其中試驗組27例，對照組33例。2組患者性別、年齡、急性生理和慢性健康評分Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ,APACHEⅡ)評分以及導致ARDS的病因等比較差異無統(tǒng)計學意義。與對照組相比，試驗組患者在體位有效保持96 h及120 h后PaO2及氧合指數(shù)明顯高于對照組，2組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05),同時通過EIT觀測試驗組患者肺重力依賴區(qū)96 h及120 h ROI3值、ROI4值明顯高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，試驗組患者呼吸機使用時間及監(jiān)護室住院時間明顯低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),試驗組與對照組患者在體位有效保持96 h及120 h后潮氣量值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),試驗組與對照組患者體位有效保持72 h時比較，氧分壓、氧合指數(shù)、潮氣量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)論對于ARDS患者行機械通氣期間，每日間斷予患者采取90°端坐位8 h以上,在96 h后，能夠有效改善重力依賴區(qū)的肺通氣情況，有效改善患者的氧分壓及氧合指數(shù)，促進患者早日成功脫機拔管。

電阻抗成像技術；體位；肺內(nèi)氣體分布；潮氣量；氧分壓

急性呼吸窘迫綜合征 (acute respiratory distress syndrome,ARDS)[1]是臨床常見的急性呼吸系統(tǒng)疾病，常繼發(fā)于嚴重感染、休克、創(chuàng)傷及燒傷等多種疾病，病死率高達30%～40%[2]。對于發(fā)生ARDS的患者，行有創(chuàng)機械通氣是挽救患者生命的有效手段。但是，氣管插管的置入也是并發(fā)呼吸機相關性肺炎(ventilator associated pneumonia,VAP)等致命合并癥的主要途徑，如何在“肺保護性通氣”和“肺開放”(open lung)及“維持肺開放”(keep lung open)等通氣策略[3]的基礎上輔以物理的肺康復治療方案，使患者的病情盡快得到有效的控制，是近年來重癥監(jiān)護醫(yī)護人員關注的重點。那么對于ARDS行機械通氣的患者在不同體位時，肺內(nèi)氣體是如何分布的以及對患者的治療效果有什么樣的影響呢,筆者采取間斷予患者采取90°端坐位作為實施肺康復的主要措施，取得了很好的結(jié)果，現(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2015年1月至2017年6月入住首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院急診重癥監(jiān)護病房行機械通氣的患者。納入標準：①年齡≥18周歲；②符合ARDS柏林標準[4]的有創(chuàng)機械通氣患者；③給予有創(chuàng)機械通氣超過48 h的患者。排除標準：①體內(nèi)安裝有永久或臨時心臟起搏器者；②中、大量胸腔積液者；③血流動力學嚴重不穩(wěn)、椎骨或骨盆疾患，骨科術后體位特殊要求者；④體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)>30 kg/m2的患者。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗方法

采用前瞻性隨機對照研究方法，選擇本院急診重癥監(jiān)護病房2015年1月至2017年6月收治行機械通氣的ARDS患者作為研究對象，所有患者在入室病情平穩(wěn)后，應用隨機數(shù)字表法分為試驗組(Group 1)和對照組(Group 2)。Group 1設定為常規(guī)體位有效抬高30°的基礎上每日間斷予采取90°端坐位8 h；Group 2設定為體位持續(xù)抬高30°。 研究方案得到本院倫理委員會的核準，患者及家屬均知情，并簽訂知情同意書?；颊呷虢M時收集患者一般資料，包括姓名、性別、年齡、診斷、住院號、身高、體質(zhì)量、有創(chuàng)機械通氣模式和參數(shù)、BMI、第一個24 h急性生理和慢性健康評分Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ,APACHEⅡ)和生命體征；分別于患者入組時、體位有效保持72 h(Time 1)、96 h(Time 2)、120 h(Time 3)后記錄患者的感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)值及氧分壓、氧合指數(shù)、潮氣量等數(shù)值。

1.2.2 電阻抗斷層成像技術(electrical impedance tomography,EIT)所得參數(shù)

EIT是通過綁縛在患者胸廓上的一條電極帶連續(xù)發(fā)射阻抗波、并根據(jù)其在胸腔內(nèi)穿透不同組織后的衰減程度、進而構(gòu)建成圖像的一項新技術。具有無創(chuàng)、實時、可連續(xù)觀測的特點，并可對肺組織的不同區(qū)域分層或段ROI觀察，進而了解肺在不同狀態(tài)下的通氣變化[5]。使用時根據(jù)患者的胸圍給予佩戴合適型號的EIT(Drager C500，德國德爾格公司)電極帶(圖1)。調(diào)整EIT基線，待基線平穩(wěn)后，設置為4層模式，即ROI1～ROI4(圖2),將ROI3～ROI4區(qū)認定為重力依賴區(qū)，2組患者體位有效保持72、96、120 h后記錄10 min EIT數(shù)據(jù)。在整個實驗的過程中，不對患者行強刺激操作，呼吸機(Drager V500，德國德爾格公式)參數(shù)保持不變。

圖1 EIT綁帶的具體位置Fig.1 Location of the EIT bind

EIT：electrical impedance tomography.

圖2 EIT圖像分區(qū)示意圖Fig.2 EIT image partition diagram

ROI1,ROI2,ROI3 and ROI4 were respectively from top to bottom.From left to right,right lung and left lung;ROI:region of interest.

1.2.3 患者體位有效性的觀察

本科室使用的電動床上配有量角器，能夠直觀查看到患者體位抬高的角度，本研究負責人隨時查看患者體位的有效性。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 一般資料

本研究共調(diào)查68例患者，因病情導致試驗不能進行、放棄治療及96 h內(nèi)死亡患者8例，最終共60例患者納入分析，其中試驗組(Group 1)27例，對照組(Group 2)33例?；颊叩囊话阗Y料詳見表1。

2.2 在不同體位、不同時間時,相關呼吸力學指標情況

本研究顯示，ARDS患者在行機械通氣期間，90°端坐位有利于促進肺功能的恢復，隨著端坐時間的延長，患者的呼吸力學指標明顯恢復,患者采取間斷90°端坐位72 h及與保持體位持續(xù)抬高30°72 h(Time 1)比較，2組患者的氧分壓、氧合指數(shù)、潮氣量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，間斷端坐96 h(Time 2)與120 h(Time 3)，2組患者的氧分壓、氧合指數(shù)差異有統(tǒng)計學意義(P值分別為0.042，0.006和0.002,0.000),而潮氣量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，詳見表2。

2.3 不同體位肺部不同區(qū)域氣體分布情況

本研究發(fā)現(xiàn)端坐更有利于患者重力依賴區(qū)肺通氣的改善，患者采取間斷90°端坐位72 h及與保持體位持續(xù)抬高30°72 h(Time 1)比較，2組患者肺部ROI1、ROI2、ROI3、ROI4 4個區(qū)域氣體分布情況差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，而給予患者采取間斷90°端坐位96、120 h后，患者重力依賴區(qū)氣體分布與體位持續(xù)抬高30°96 h(Time 2)、120 h(Time 3)比較，肺部ROI1、ROI2、ROI3、ROI4 4個區(qū)域氣體分布情況差異有統(tǒng)計學意義(P值分別為0.042;0.022,0.000;0.046,0.010;0.035,0.000)。詳見表3。

表1 2組患者一般資料比較 Tab.1 Baseline data comparison n(%)

表2 患者在不同體位不同時間時氧分壓、氧合指數(shù)及潮氣量的情況Tab.2 The oxygen partial pressure,oxygenation index and tidal volume of patients in different positions

1 mmHg=0.133 kPa;*P<0.05vsgroup 2;Time1:72 h;Time2:96 h;Time3:120 h;Group1:experimental group;Group2: control group.

試驗組及對照組肺通氣示意圖詳見圖3。

2.4 呼吸機使用時間及監(jiān)護室住院時間

本研究顯示間斷予患者采取90°端坐位，能夠促進患者肺部炎性反應的局限，促進盡早脫機拔管。試驗組(Group 1)患者在呼吸機使用時間方面和監(jiān)護室住院時間方面，均少于對照組(Group 2)患者，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，詳見表4。

3 討論

3.1 EIT技術能夠有效監(jiān)測有創(chuàng)機械通氣患者肺通氣的情況

既往主要是通過計算機斷層掃描(computed tomography,CT)來了解患者肺損傷的情況，但是，需要患者外出到CT室進行檢查，這使得重癥患者在轉(zhuǎn)運的過程中存在一定的風險性，使得該項檢查存在一定的局限性。近年來用于評價肺內(nèi)氣體分布的新興手段是EIT[6]。它通過監(jiān)測肺內(nèi)通氣引起的胸內(nèi)阻抗變化，可以提供ARDS局部肺組織的力學特征，較之于金標準CT來說，它的優(yōu)點是無創(chuàng)、床邊、實時、無輻射[7-8]。它的原理在于不同的組織導電率不同，進而形成不同的影像學資料。然而，EIT的分辨率比CT要低得多，因此不能用于肺形態(tài)學的準確表示[9]。就臨床護理而言，EIT能夠于床旁通過直觀的影像學資料，實時客觀的反映出患者在保持不同體位時，肺內(nèi)氣體分布的具體情況，能夠有效的反映出患者肺部通氣質(zhì)量差的區(qū)域，從而指導護士重點加強該區(qū)域物理治療的手段，進而能夠起到有效預防肺不張、促使炎性反應局限等作用。

圖3 肺通氣情況Fig.3 Pulmonary position

Group1:experimental group;Group2: control group;Time1: 72 h EIT;Time2: 96 h EIT;Time3: 120 h EIT;EIT:electrical impedance tomography.

表3 患者肺的四個區(qū)域氣體分布情況Tab.3 Distribution of the four areas of the patient’s lungs (%,)

The cross section of the lung was divided into four equal parts from the ventral side to the dorsal side,which were respectively ROIl,Rol2,ROI3 and ROI4 regions.The data measured were the percentage of the total ventilation in different positions and regions； 1 mmHg=0.133 kPa;*P<0.05vsGroup 2;Time1: 72 h;Time2: 96 h;Time3: 120 h;Group1:experimental group;Group2: control group;ROI：region of interest.

表4 患者呼吸機使用時間及住監(jiān)護室時間Tab.4 MV time and total ICU length of stay

3.2 端坐臥位可有效改善患者重力依賴區(qū)部位的肺內(nèi)氣體分布

對于接受有創(chuàng)機械通氣的患者，中華醫(yī)學會曾建議將重癥患者的床頭抬高30～45°[10]，但對于不同角度臥位下，患者肺內(nèi)氣體分布的具體情況，多年來相關的研究并不多，且沒有提供足夠的證據(jù)。EIT的臨床應用填補了這一項的空白，相關的臨床實驗數(shù)據(jù)[11-13]顯示，在肺內(nèi)氣體分布方面，EIT與CT之間存在著良好的相關性,它通過監(jiān)測肺內(nèi)通氣引起的胸內(nèi)阻抗變化而顯像。在臨床使用的過程中，常將EIT設定為四層模式，并將ROI3～ROI4區(qū)認定為重力依賴區(qū)，患者端坐位時，由于重力的作用，患者的膈肌下降，胸腔范圍增大，肺活動的空間增大。通過實驗發(fā)現(xiàn)，當患者處于端坐臥位時，可能因為膈肌下降,肺內(nèi)重力依賴區(qū)氣體分布隨膈肌的下移而增加。當患者端坐達到96 h以上時，患者原重力依賴區(qū)因為體位的改變不再是重力依賴區(qū)，使得有效參與呼吸的肺泡數(shù)量明顯增多，同時使肺內(nèi)氣體分布更加均勻。

3.3 端坐臥位可有效改善機械通氣患者呼吸力學的相關指標

肺康復是近年來逐步引起大家重視的一個領域，對于ARDS的患者，由于病情進展快、肺的滲出液比較多，患者的氧分壓和氧合指數(shù)很難維持，目前國內(nèi)外主要的治療手段之一是利用不同的方法進行肺復張。比較推崇的是俯臥位通氣，但是俯臥位通氣的過程中存在的風險比較大，包括皮膚壓力性損傷、管路滑脫、氣道梗阻、心律失常等[14-16]。對于機械通氣期間行俯臥位通氣，不僅需要極大的人力，對患者來說也存舒適度極差等弊端。國內(nèi)外大型醫(yī)院予患者采取直立位作為肺康復的手段[17]，但需要多科室人員共同參與才能保證患者的安全。對于人力、設備等條件均有限的情況，可嘗試采用床上端坐位來替代直立位為患者進行肺康復。筆者通過實驗發(fā)現(xiàn)，當間斷予患者采取90°端坐位96 h后，患者的氧分壓、氧合指數(shù)、潮氣量明顯改善。在治療方案相同的情況下，患者端坐時間越長，患者上述呼吸力學指標的改善越明顯。進而縮短了呼吸機的使用時間，同時減少了患者的監(jiān)護室住院時間。

3.4 結(jié)論

EIT技術能夠?qū)崟r監(jiān)測患者肺通氣的情況，是一種安全、可靠的臨床技術方法，對于機械通氣的ARDS患者，端坐臥位能夠有效的改善患者肺重力依賴區(qū)的通氣，減少肺不張等的發(fā)生，能夠有效改善患者的呼吸力學等參數(shù)，進而促進患者的脫機拔管，減少患者的監(jiān)護室住院時間，端坐位是對機械通氣患者肺康復的有效的方案之一。

由于本研究為單中心，樣本量有限，所獲得的結(jié)果有一定的局限性，有待于將來聯(lián)合多中心、大樣本進行進一步研究，以探討其可推廣性和臨床實用性。

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Throughtheelectricalimpedancetomographytechnology(EIT)toobservethepositionoftheeffectsofmechanicalventilationinpatientswithARDSlungventilation

Wang Yugang,Wang Hongwei,Wang Shuangshuang,Yang Weiran,Ye Gang*

(EmergencyIntensiveCareUnit,BeijingLuheHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing101149,China)

ObjectiveTo use electrical impedance tomography technology(EIT) to observe acute respiratory distress syndrome (ARDS) patients with mechanical ventilation,in the distribution of gas in the lungs of patients with different position,and to observe the oxygen partial pressure,oxygenation index,changes of the tidal volume.MethodsThe prospective randomized study method will be used,the patients with ARDS in the Emergency Intensive Care Unit,Beijing Luhe Hospital,Capital Medical University in January 2015 to June 2017 were tested with lines of mechanical ventilation as the research objects,and vis application of random grouping method,the tests were divided into trial group and control group.Experimental group will be set to normal position effectively to raise 30 degrees,on the basis of daily 8 hours continuously to patients with 90 degrees of sitting position.The control group was set up 30 degrees continuously for the position.The two groups of patients were compared,position effectively maintains 72,96,120 hours,respectively which were collected by electrical impedance imaging region of interest (ROI) values of two groups of patients,patients which were collected through breathing machine tidal volume,through the blood gas analysis to collect oxygen partial pressure,oxygenation index parameters,such as breathing machine and use time and care in the hospital.ResultsFinally,a total of 60 patients were included in the analysis of 27 cases of test group and control group 33 cases.Two groups of patients with gender,age,acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ (APACHEⅡ) scores and lead to the causes of ARDS was no statistically significant difference.Compared with the control group,experimental group patients in position effectively maintain 96 hours and 120 hours after PaO2and oxygenation index was significantly higher than the control group,differences were statistically significant (P<0.05),at the same time,through the observation of EIT technology experimental group patients gravity ROI3 values depend on the area for 96 hours and 120 hours,ROI4 value was significantly higher than the control group (P<0.05).Patients in the experimental group were significantly lower in ventilator use time and in the hospital than in the control group (P<0.05)；the experimental group compared with the control group in position effectively maintain 96 hours and 120 hours after,tidal volume no significant change (P>0.05).Position effectively maintain 72 hours,the experimental group compared with the control group patients of oxygen partial pressure,oxygenation index,tidal volume，the difference were statistically significant (P>0.05).ConclusionFor patients with ARDS line during invasive ventilation,daily continuously to 90 degrees patients keep sitting more than 8 hours,after 96 hours,can effectively improve the gravity depend on the changes of pulmonary ventilation,effectively improve the patient’s oxygen partial pressure and oxygenation index,promote patients of pulmonary rehabilitation,promote patients successfully weaning tube drawing at an early date.

electrical impedance tomography;position;the distribution of gas in the lungs;tidal volume;oxygen partial pressure

*Corresponding author，E-mail：Steelye@126.com

時間：2017-12-13 21∶09

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3662.R.20171213.2109.034.html

10.3969/j.issn.1006-7795.2017.06.027]

R459.7

2017-10-20)

編輯 孫超淵