Bài viết Chụp cắt lớp trở kháng điện lồng ngực, phân tích dữ liệu, thuật ngữ, áp dụng lâm sàng và khuyến cáo: tuyên bố đồng thuận của nhóm TRanslational EIT developmeNt stuDy được dịch bởi Bác sĩ Đặng Thanh Tuấn từ bài viết gốc: Chest electrical impedance tomography examination, data analysis, terminology, clinical use and recommendations: consensus statement of the TRanslational EIT developmeNt stuDy group
Tóm tắt
Chụp cắt lớp trở kháng điện (EIT) đã trải qua 30 năm phát triển. Kiểm tra chức năng lồng ngực với công nghệ này được coi là có liên quan về lâm sàng, đặc biệt là giám sát thông khí phổi khu vực ở bệnh nhân thở máy và thử nghiệm chức năng phổi khu vực ở những bệnh nhân bị bệnh phổi mãn. Khi EIT trở thành một công nghệ y tế, nó đòi hỏi phải có sự đồng thuận về kiểm tra, danh pháp, phân tích dữ liệu và cách giải thích. Sự đồng thuận như vậy là cần thiết để so sánh, hiểu và tái tạo các kết quả nghiên cứu từ và giữa các nhóm nghiên cứu khác nhau, để cho phép các thử nghiệm lâm sàng lớn và cuối cùng là sử dụng lâm sàng thông thường. Các khuyến cáo về các dấu hiệu EIT có thể được áp dụng để tạo ra các chẩn đoán và tác động đến việc ra quyết định lâm sàng và lập kế hoạch điều trị là bắt buộc. Tài liệu này được chuẩn bị bởi một nhóm làm việc quốc tế, cộng tác trong việc thúc đẩy lâm sàng của EIT được gọi là nhóm TRanslational EIT developmeNt stuDy. Nó giải quyết các nhu cầu đã nêu bằng cách cung cấp (1) phân loại mới các quy trình cốt lõi liên quan đến kiểm tra EIT và phân tích dữ liệu, (2) tập trung vào các ứng dụng lâm sàng với đánh giá và triển vọng có cấu trúc (riêng cho người lớn và trẻ sơ sinh/trẻ em), (3) một khuôn khổ có cấu trúc để phân loại và hiểu mối quan hệ giữa các phương pháp phân tích và vai trò lâm sàng của chúng, (4) đồng thuận, thống nhất với các định nghĩa và giải thích thân thiện với người dùng lâm sàng, (5) tổng quan tất cả các công việc chính trong EIT lồng ngực và (6) đề xuất cho phát triển trong tương lai (193 trang bổ sung trực tuyến có hệ thống liên kết với các phần chính của tài liệu chính). Chúng tôi hy vọng thông tin này hữu ích cho các bác sĩ lâm sàng và các nhà nghiên cứu làm việc với EIT, cũng như cho các nhà sản xuất công nghiệp của công nghệ này.
Giới thiệu
Chụp cắt lớp trở kháng điện (EIT) là phương pháp chụp ảnh chức năng không có bức xạ được phát minh cách đây hơn 30 năm. [1] Sự quan tâm về khoa học và lâm sàng của phương pháp này được thúc đẩy bởi nhu cầu lâm sàng để giám sát thông khí và tưới máu phổi, và đánh giá chức năng phổi tại giường. Sự quan tâm ngày càng tăng được xác nhận bởi số lượng ấn phẩm về EIT liên tục tăng và bởi sự sẵn có thương mại của các thiết bị từ một số công ty.
Bài báo này đã được chuẩn bị bởi một nhóm làm việc, cộng tác về xúc tiến lâm sàng của EIT được gọi là nhóm TRanslational EIT developmeNt stuDy (TREND). Nhóm được thành lập tại cuộc họp “EIT lồng ngực: Tình trạng, Tầm nhìn và Ưu tiên” (Manchester, Anh, 16–17 tháng 11 năm 2012), tại đó các nhà lãnh đạo của tất cả các nhóm nghiên cứu EIT theo định hướng lâm sàng từ Bắc và Nam Mỹ, Châu Âu, Châu Á và Úc và đại diện của mỗi công ty sản xuất công nghệ EIT đã được đại diện. Nhóm TREND bao gồm các nhà nghiên cứu ưu việt và các nhà lãnh đạo lâm sàng bao trùm các lĩnh vực sơ sinh, nhi khoa và người lớn của EIT lồng ngực. Các cuộc họp của nhóm này diễn ra tại các hội nghị EIT thường niên và các hội nghị của Hiệp hội Lồng ngực Mỹ và Hiệp hội hô hấp châu Âu.
Một mối quan tâm chính của nhóm TREND dẫn đến việc chuẩn bị bài báo này là thiếu các khuyến cáo cho kiểm tra EIT lồng ngực, thuật ngữ nhất quán và cách tiếp cận chung được chấp nhận để phân tích và giải thích hình ảnh EIT. Cấu trúc của bài báo này khác với các đánh giá trước đây, thay vì mô tả. [2–11] Nó dựa trên năm quy trình cốt lõi mà chúng tôi đã xác định trong quá trình kiểm tra và phân tích dữ liệu EIT (hình 1). Các quy trình này bao gồm: (1) thực hiện các phép đo EIT, (2) tạo ra các hình ảnh EIT thô, (3) dạng sóng EIT và vùng quan tâm (ROI, regions-of-interest), (4) hình ảnh EIT chức năng và (5) các phép đo EIT. Chúng được giải quyết liên tục trong năm phần đầu tiên của bài báo. Mỗi phần được kèm theo một bổ sung trực tuyến điện tử (EOS) với các số liệu, định nghĩa, đề xuất và ví dụ chi tiết. Một bổ sung trực tuyến riêng biệt với các định nghĩa của các điều khoản liên quan đến EIT được cung cấp.
Phần cuối của bài viết tập trung vào việc sử dụng lâm sàng của EIT ở bệnh nhân người lớn, trẻ sơ sinh và trẻ em. Các quần thể mục tiêu chính là bệnh nhân thở máy, thường đòi hỏi phải điều trị chăm sóc đặc biệt, và bệnh nhân bị bệnh phổi mãn tính. Hai phần bổ sung liên quan đến các phần lâm sàng này cung cấp tóm tắt và danh sách các vấn đề lâm sàng được hưởng lợi từ các quyết định lâm sàng do EIT hướng dẫn. Cuối cùng, chúng tôi đề xuất các khuyến nghị cho nghiên cứu và phát triển EIT trong tương lai được trình bày chi tiết trong EOS cuối cùng. Tất cả chín phần bổ sung trực tuyến đều chứa danh sách tham khảo toàn diện.
Bài viết của chúng tôi là kết quả của một nỗ lực chung của các chuyên gia EIT dựa trên tìm kiếm y văn, chuyên môn và kinh nghiệm của họ với công nghệ y học này. Nó không phải là một đánh giá công nghệ y tế cũng không phải là một đánh giá hệ thống thông thường. Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng nó sẽ trở thành tài liệu tham khảo đánh giá những thành tựu chính và phác thảo các khuyến nghị cho sử dụng lâm sàng, mô tả các sai sót và giải thích những lầm lẫn trong thu thập và phân tích dữ liệu EIT có thể tránh được và tạo điều kiện chia sẻ và so sánh kết quả nghiên cứu và lâm sàng.
Chúng tôi mong đợi tài liệu đồng thuận của chúng tôi có liên quan đến người sử dụng lâm sàng hiện tại của EIT (các bác sĩ hồi sức của người lớn và trẻ sơ sinh/trẻ em), tiềm năng người dùng mới (bác sĩ chuyên khoa hô hấp người lớn và nhi khoa) và nhà sản xuất công nghệ EIT.
Thực hiện các phép đo EIT lồng ngực
Kiểm tra EIT yêu cầu đặt các điện cực trên chu vi ngực, được định vị để nhạy cảm với các hiện tượng quan tâm. Các điện cực được đặt riêng lẻ với khoảng cách bằng nhau hoặc được tích hợp vào các đai hoặc sọc điện cực (electrode belts or stripes), làm cho ứng dụng trở nên thân thiện với người dùng. Một số thiết bị EIT sử dụng 16 điện cực, mặc dù các hệ thống có số điện cực cao hơn và thấp hơn cũng đã được phát triển. Các điện cực thường được đặt trong một mặt phẳng ngang, mặc dù vị trí xiên cũng đã được mô tả. Vết thương ngực lớn, nhiều ống dẫn lưu ngực, băng không dẫn điện hoặc chỉ khâu dẫn điện có thể loại trừ hoặc ảnh hưởng đến các phép đo EIT.
Vị trí của mặt phẳng điện cực tác động đến kết quả, [12-15] do đó, sự so sánh các kiểm tra được thực hiện vào những lần riêng biệt đòi hỏi các vị trí điện cực giống nhau. Không nên đặt các điện cực thấp hơn khoảng liên sườn thứ sáu vì cơ hoành có thể định kỳ đi vào mặt phẳng đo. [13] Tư thế [14,16–19] và loại thông khí [20–25] ảnh hưởng đến kết quả. Các thao tác thông khí đặc hiệu, chế độ thông khí cơ học và các cài đặt … cần được ghi lại để dễ dàng giải thích các dấu hiệu của EIT.
Trong quá trình kiểm tra EIT, các dòng điện xoay chiều rất nhỏ được áp dụng thông qua các cặp điện cực trong khi điện áp thu được được đo trên các điện cực còn lại. Dạng không gian phổ biến nhất của các ứng dụng và các phép đo điện áp hiện tại là thông qua các cặp điện cực liền kề. Các mẫu khác của các ứng dụng và các phép đo điện áp hiện tại ngày càng được sử dụng và có thể được dự kiến thay thế mô hình lân cận bởi vì chúng cung cấp các lợi thế kỹ thuật. Thông tin thêm về việc thực hiện các phép đo EIT được cung cấp trong EOS 1.
Hình ảnh EIT thô
Tập dữ liệu EIT thu được trong một chu kỳ của các ứng dụng hiện tại và các phép đo điện áp thường được gọi là khung. Một khung dữ liệu EIT chứa thông tin cần thiết để tạo ra một hình ảnh thô. Số lượng khung hình (hoặc hình ảnh thô) được đo mỗi giây tương ứng với tỷ lệ quét EIT. Các thiết bị EIT hiện tại cung cấp tốc độ quét tối đa khoảng 50 hình ảnh/giây cho phép đánh giá chức năng phổi trong điều kiện động.
EIT nhạy cảm với sự thay đổi định kỳ và không định kỳ trong độ dẫn điện của mô trong một lát cắt với độ dày dọc khoảng một nửa chiều rộng ngực. [26] Sự gia tăng thể tích khí trong phổi làm giảm độ dẫn điện, đồng thời tăng lượng máu hoặc thể tích dịch hoặc phá vỡ các hàng rào tế bào làm tăng độ dẫn điện.
Tái tạo hình ảnh là quá trình tạo ra hình ảnh EIT thô từ điện áp đo được, điển hình là một lát hai chiều qua mặt phẳng điện cực. [27] Tái tạo ảnh EIT chênh lệch thời gian tính toán các thay đổi về tính chất mô giữa khung cơ sở (tham chiếu) và khung hiện tại. Hình ảnh chênh lệch thời gian rất phù hợp để theo dõi các hiện tượng sinh lý thay đổi theo thời gian như thông khí và tưới máu phổi. Hai phương thức hình ảnh khác là các lĩnh vực hoạt động nghiên cứu, nhưng không đủ mạnh cho EIT lồng ngực: (1) hình ảnh chênh lệch tần số, nhạy cảm với sự khác biệt về tính chất mô giữa hai tần số kích thích tại một thời điểm nhất định và (2) hình ảnh tuyệt đối, với hình ảnh tính toán từ các thuộc tính tại một thời điểm nhất định (không chỉ là thay đổi trở kháng tương đối).
Một thuật toán tái tạo lý tưởng sẽ đảm bảo đáp ứng biên độ đồng đều, lỗi vị trí nhỏ và đồng nhất, ít bị nhiễu, độ phân giải đồng đều, biến dạng hình dạng hạn chế, độ phân giải cao và thể hiện độ nhạy nhỏ với điện cực và chuyển động biên. [28] Hình ảnh là tròn hoặc trong thuật toán mới hơn, đường viền của chúng phản ánh hình dạng giải phẫu của lồng ngực. Phát triển các thuật toán mới là một lĩnh vực hoạt động trong nghiên cứu EIT với những tiến bộ về chất lượng hình ảnh đạt được bằng cách sử dụng, ví dụ, một thông tin giải phẫu ưu tiên.
Định hướng của hình ảnh EIT giống hệt với hình ảnh được tạo ra bởi các phương thức hình ảnh được cài đặt như CT với phần ngực bên phải ở phía bên trái của hình ảnh và phía trước ở phía trên cùng. Mã hóa màu của hình ảnh EIT phụ thuộc vào lựa chọn khung cơ sở và không thống nhất (ví dụ, xem EOS 2).
Dạng sóng EIT và vùng quan tâm – ROI (regions-of-interest)
Phân tích dữ liệu EIT dựa trên các dạng sóng EIT được tạo ra từ một loạt các hình ảnh EIT thô trong các điểm ảnh riêng lẻ. ROI có thể được xác định trong một hình ảnh (kích thước tối thiểu là một pixel hình ảnh). Trong mỗi ROI, dạng sóng theo thời gian hiển thị các thay đổi ngắn hạn và dài hạn trong trở kháng điện cục bộ do các hiệu ứng sinh lý hoặc bệnh lý khác nhau. Dao động tín hiệu có tính chu kỳ được gây ra bởi thông khí hoặc do tác động của tim và tưới máu phổi (hình 2). Bộ lọc tần số kỹ thuật số thường được sử dụng trong phân tích dữ liệu EIT để cô lập các hiện tượng định kỳ này. Một sự thay đổi không định kỳ có thể được gây ra, ví dụ, bởi sự gia tăng tổng thể về thể tích khí gây ra bằng cách tăng áp lực dương cuối kỳ thở ra (PEEP) trong quá trình thông khí cơ học. [29–31]
Biên độ của trở kháng thay đổi liên quan đến thở tự phát hoặc thở máy là khoảng một bậc biên độ lớn hơn so với những thay đổi gây ra bởi tác động của tim và tưới máu phổi. [32] Bên cạnh tác dụng sinh lý và bệnh lý, dạng sóng EIT cũng có thể hiển thị tín hiệu nhiễu có nguồn gốc từ, ví dụ, chuyển động cơ thể [33] hoặc nhiễu với một số thiết bị y tế. [34] Các thiết bị EIT hiện đại đã cải thiện phần nào hiện tượng nhiễu. Các tín hiệu nhiễu thường có thể được loại bỏ bằng cách điều chỉnh các thông số thu thập dữ liệu EIT hoặc bằng cách xử lý tín hiệu sau thu thập.
Hình ảnh EIT hiển thị không chỉ là của phổi mà cả mặt cắt ngang ngực. Để tăng độ nhạy của phân tích dữ liệu EIT, lý tưởng là các dạng sóng có nguồn gốc từ vùng phổi cần được phân tích. Đường viền giữa mô phổi và không phải mô phổi không bị mờ trong hình ảnh EIT. Do đó, một số phương pháp đã được đề xuất để xác định ROI đại diện cho phổi. [35,36]
Các ROI phổi EIT hầu hết được xác định chức năng là các vùng có sự thay đổi trở kháng liên quan đến thông khí. Nếu phương pháp này được áp dụng, các vùng phổi không thay đổi hoặc chỉ có thay đổi nhỏ trở kháng liên quan đến thông khí (ví dụ, xẹp phổi, tràn dịch màng phổi hoặc tràn khí màng phổi) có thể bị bỏ qua. Nếu không tính đến, điều này có thể ảnh hưởng đến các phân tích tiếp theo, ví dụ, bằng cách hiển thị sự không đồng nhất thông khí ít hơn so với hiện tại.
Động lực khác để phân tích dữ liệu EIT dựa trên ROI là mô tả tính không đồng nhất không gian của thông khí phổi. Đối với ứng dụng này, các ROIs tùy ý, như phần tư hình ảnh hoặc lớp được sử dụng. [24,37–39] Đây là một trong hai ứng dụng được áp dụng cho toàn bộ hình ảnh hoặc được kết hợp với ROI phổi được xác định trước đó. Bạn có thể tìm thấy thêm chi tiết trong EOS 3.
Hình ảnh EIT chức năng
Hình ảnh EIT chức năng được tạo từ hàng loạt hình ảnh thô và dạng sóng EIT pixel tương ứng, bằng cách sử dụng các phương trình toán học thích hợp trong mỗi pixel hình ảnh. Tất cả các giá trị được tính toán sau đó được vẽ (hoặc mã hóa màu hình ảnh) trong các pixel tương ứng. Các phép đo EIT chức năng khác nhau đã được đề xuất và sử dụng để định lượng và mô tả thông khí phổi khu vực (và tưới máu). Dưới đây là những mô tả ngắn gọn, nhưng được mô tả chi tiết trong EOS 4.
Tốc độ quét EIT cao ngày hôm nay cho phép xác định chính xác các thay đổi đỉnh-tới-đáy theo chu kỳ thở trong dạng sóng EIT pixel và tạo ra các hình ảnh EIT chức năng tỷ lệ thuận với thể tích khí lưu thông cục bộ (VT). [25,37,40,41] Xác định các điểm ảnh cực tiểu cuối kỳ thở ra trước và sau khi thay đổi cài đặt máy thở (ví dụ, thay đổi PEEP) tạo ra một hình ảnh EIT chức năng của những thay đổi cục bộ trong thể tích phổi cuối thì thở ra (EELV). [29] Nếu dữ liệu EIT được đo trong khi thở ra gắng sức được sử dụng thì tính toán sự thay đổi trở kháng điện trong giây đầu tiên của việc thở ra gắng sức sẽ là hình ảnh sự phân bố của FEV1 cục bộ. [42]
Phân tích các đặc tính động của các dạng sóng EIT pixel cho phép đánh giá tính phi tuyến tính của việc đổ đầy và làm trống phổi cục bộ và tạo ra các hình ảnh EIT chức năng cho thấy sự phân bố không gian của hành vi phi tuyến tính này. [43] Nếu kiểm tra EIT thực hiện từng bước theo bơm phồng phổi lên hoặc làm xẹp dần phổi xuống sau đó lắp các hàm toán học vào dạng sóng EIT pixel có thể được sử dụng để tính toán và tạo hình ảnh của hằng số thời gian hô hấp cục bộ. [44]
Sự kết hợp của các dạng sóng EIT pixel với các tín hiệu đồng thời khác như áp lực đường thở cho phép tạo các đường cong áp suất – thời gian pixel [45,46] và tạo ra các ảnh chức năng hiển thị, ví dụ, mở và đóng vùng phổi khu vực hoặc độ giãn nở hệ thống hô hấp khi vực (Crs). [48]
Một số loại hình ảnh chức năng có thể được tạo ra từ một phép đo EIT đơn lẻ. Chúng giải quyết các khía cạnh khác nhau của chức năng phổi khu vực, do đó, sự kết hợp của những phát hiện này cho phép giải thích kỹ lưỡng hơn về dữ liệu EIT.
Các phép đo EIT
Hình ảnh EIT chức năng hiển thị các phép tính chức năng được tính toán với độ phân giải không gian cao nhất có sẵn. Dựa trên những hình ảnh này, mong muốn là tạo ra các phép đo lâm sàng có thể định lượng để đánh giá hiện trạng phân bố thông khí và các xu hướng của nó. Hình ảnh và giá trị số là bổ sung.
Các phép đo EIT định lượng có thể được chia thành ba nhóm. Nhóm đầu tiên có các phép đo giống như các phép đo được sử dụng để tạo ra các hình ảnh EIT chức năng, chỉ các giá trị pixel của các số đo này được tính trung bình (hoặc tổng hợp) trên toàn bộ hình ảnh hoặc các phần của nó. Ví dụ, tổng các thay đổi trở kháng theo chu kỳ thở trong tất cả các điểm ảnh cung cấp một ước lượng VT khu vực trong mặt cắt ngực được nghiên cứu.
Nhóm thứ hai nhằm mục đích mô tả sự phân bố không gian của thông khí. Một phân nhóm mô tả mức độ tổng thể của tính không đồng nhất không gian của thông khí. Ví dụ là chỉ số không đồng nhất tổng thể (global inhomogeneity index) [36,40,49] hoặc hệ số biến thiên (coefficient of variation) [36,42,50] được tính toán từ các bản đồ biến thiên trở kháng theo chu kỳ thở. Một phân nhóm khác mô tả định hướng của sự phân bố không gian của các phép đo chức năng, thường theo hướng từ trước ra sau. Hướng này có liên quan về mặt lâm sàng khi bệnh nhân được kiểm tra ở vị trí nằm ngửa, nơi nó tương ứng với vector trọng lực. Phép đo đơn giản nhất là tỷ lệ thông khí trước/sau (trên xuống dưới), được tính bằng tỷ lệ giữa tổng trở kháng theo chu kỳ thở ở nửa trước và nửa sau của hình ảnh chức năng hoặc ROI của phổi. [51] Ngoài ra, tỉ lệ thông khí của phía trước và phía sau cũng có thể được tính toán. [24] Tỉ lệ thông khí còn có thể được tính toán bằng số lượng lớn hơn của các ROI nhỏ hơn hiển thị toàn bộ hình ảnh theo hướng trước-sau và được sử dụng để tạo các cấu hình thông khí. [37,52,53] Trung tâm thông khí, thường xuyên được sử dụng để mô tả sự phân bố thông khí liên quan đến đường kính ngực, có nguồn gốc từ các cấu hình như vậy. [20,37,53,54]
Nhóm thứ ba bao gồm các phép đo kiểm tra cụ thể. Ví dụ là các phép đo tưới máu thông qua một truyền bolus chất dẫn điện tương phản, [55] hoặc các biện pháp có nguồn gốc từ dữ liệu EIT đăng ký song song với các tín hiệu khác, chủ yếu là áp lực đường thở. Các phép đo này nhằm mô tả đặc trưng của các Crs khu vực theo điều kiện [45,56] nhưng chủ yếu là tình trạng động. [57,58] Tốc độ quét cao cho phép đánh giá sự thay đổi Crs theo chu kỳ thở trong khu vực. [38] Một phép đo EIT khác về cơ học hô hấp là hằng số thời gian hô hấp trong khu vực. [44,59]
Tính không đồng nhất tạm thời của hệ thống thông khí có thể được đặc trưng bằng cách tính toán các thay đổi theo pha trong thông khí khu vực [60] hoặc chỉ số thông khí trễ (ventilation delay index). [61] Thời gian thở ra khu vực cần thiết để thở ra các tỷ lệ phần trăm khí cục bộ nhất định cũng có thể được lấy từ dạng sóng EIT. [42,62,63] các biện pháp được trình bày trong EOS 5.
Việc phân loại các thuật ngữ EIT với các định nghĩa và giải thích thân thiện với người dùng lâm sàng được cung cấp trong EOS 6.
Sử dụng EIT lâm sàng ở bệnh nhân người lớn
Ba sử dụng tổng quát của EIT lồng ngực đã được xem như có triển vọng ở bệnh nhân người lớn: (a) giám sát thông khí cơ học, (b) giám sát hoạt động tim và tưới máu phổi và (c) thử nghiệm chức năng phổi. Tính hợp lệ và khả năng tái tạo của các kết quả EIT với các kỹ thuật tham chiếu như CT, [61,64-66] CT phát xạ đơn photon, [67] chụp cắt lớp phát xạ positron, [68] hình ảnh phản ứng rung, [69] xả thải khí trơ [70] và spirometry. [14,30,71]
Kiểm tra EIT theo thời gian thường cung cấp thông tin lâm sàng độc đáo khó có được bằng các công nghệ khác tại giường. Với hầu như không có tác dụng phụ, EIT cho phép đánh giá nhạy cảm và nhanh chóng về đặc điểm phổi trong quá trình bệnh và điều trị.
Giám sát thông khí cơ học
Sự cần thiết phải theo dõi các hiệu ứng khu vực của thông khí cơ học dựa trên sự hiểu biết của chúng ta về những thiệt hại trực tiếp gây ra bởi máy thở trên phổi mong manh. Việc thông khí bảo vệ ngày càng được yêu cầu bên trong và bên ngoài các đơn vị chăm sóc đặc biệt để ngăn ngừa/giảm thiểu tổn thương phổi do máy thở gây ra. Các biện pháp tổng thể về oxygen hóa hoặc cơ học hệ hô hấp, được sử dụng như cách cổ điển làm tham chiếu để điều chỉnh thông khí cơ học, có thể tạo ra thông tin sai lệch bằng cách tính “trung bình” hiện tượng bệnh lý ngược nhau (ví dụ, huy động theo chu kỳ thở và quá căng phế nang) ở các đơn vị phổi khác nhau. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải theo dõi chức năng phổi của khu vực.
EIT có thể tạo ra các phép đo khu vực mô tả hành vi không đồng nhất của mô phổi trong điều kiện động có thể được sử dụng trong hướng dẫn thông khí cơ học. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy đáp ứng khu vực của phổi với một “thủ thuật huy động phổi”, [37,72] PEEP, [29,41,57] nồng độ oxy [54] hoặc điều chỉnh VT [52] có thể được liên tục thu được bằng EIT. Dữ liệu lâm sàng gần đây cho thấy sử dụng đầy hứa hẹn các thông số EIT phản ứng nhanh để chuẩn độ kết hợp PEEP/VT bảo vệ hoặc để đánh giá khả năng huy động phổi ở những bệnh nhân có hội chứng suy hô hấp cấp (ARDS). Các phép đo này thường được bắt nguồn từ việc chuẩn độ PEEP giảm dần sau huy động. [73–75] Hình 3 cho thấy một ví dụ về đánh giá bệnh nhân trong quá trình làm thủ thuật này. Bằng cách đo liên tục các Crs khu vực theo hướng dẫn EIT, có thể định lượng số lượng mô (a) tái xẹp trong quá trình thử nghiệm, loại trừ chúng khỏi thông khí và (b) được đưa trở lại thông khí vừa đủ, trước đó bị ảnh hưởng bởi căng phế nang quá mức.
Các tác dụng phụ của thông khí cơ học sẽ bị trầm trọng hơn do tính không đồng nhất của phổi hoặc truyền áp lực gây ra bởi bệnh, lão hóa hoặc lực hấp dẫn. Sự không đồng nhất chủ yếu trong thông khí khu vực trong các bệnh như ARDS, [44,66] COPD, [42,62] ung thư phổi [76] hoặc xơ nang có thể được truy tìm bằng EIT. Ảnh hưởng của lão hóa cũng có thể được phát hiện. [16,42] Khả năng của EIT xác định các thay đổi phụ thuộc trọng lực đã được xác nhận trong các nghiên cứu mà đối tượng đặt trong môi trường không trọng lực [43] hoặc thay đổi tư thế. [14,16] Các thay đổi phụ thuộc tư thế có thể ghi bởi EIT trong một cài đặt lâm sàng [78] là tốt và được sử dụng để theo dõi đáp ứng của bệnh nhân khi xoay. Những nghiên cứu lâm sàng này, mặc dù thường có số lượng bệnh nhân tương đối thấp, giúp theo dõi thời gian thực về tính không đồng nhất của phổi bằng EIT tại giường, có khả năng giúp tối ưu hóa bảo vệ phổi.
Một vài nghiên cứu lâm sàng ngụ ý tính hữu ích của việc giám sát EIT trong quá trình thông khí cơ học được hỗ trợ, nơi hoạt động thở tự phát được kết hợp với sự phân phối khí của máy thở. EIT có thể xác định các Cr khu vực khi thông khí này [31] và phát hiện ra VT khu vực có khả năng gây hại quá mức, ngay cả trong bối cảnh một VT “bảo vệ” được cung cấp toàn bộ phổi. [22] Việc phát hiện hiện tượng ‘pendelluft’ này bằng EIT được thể hiện trong hình 4.
Một tính năng liên quan của EIT là khả năng xác định các sự kiện bất lợi khác nhau trong quá trình thông khí cơ học. Điều này sẽ cho phép can thiệp điều trị sớm và/hoặc giảm nhu cầu cho các phương pháp chẩn đoán khác. Các nghiên cứu thực nghiệm khẳng định phát hiện tràn khí màng phổi, [39,79] hoặc mất huy động, ví dụ, sau khi hút đàm [61,80] Dữ liệu lâm sàng hiếm gặp: có các nghiên cứu ở bệnh nhân tràn dịch màng phổi, chỉ xác nhận khả năng phát hiện những thay đổi trở kháng liên quan đến rút bỏ dịch, [81] nhưng không xác định được sự phát triển tràn dịch màng phổi. Khả năng của EIT để phát hiện thông khí một phía với đặt nội khí quản chọn lọc đã được xác nhận ở bệnh nhân. [82]
Quan điểm của chúng tôi là EIT sẽ trở thành một kỹ thuật giám sát tiêu chuẩn cho thông khí cơ học bảo vệ cá nhân và điều chỉnh máy thở tối ưu, tăng sự an toàn của bệnh nhân trong quá trình thông khí cơ học và giám sát liên tục. Giải thích một cách tự động các chuỗi hình ảnh EIT sẽ là chìa khóa để cải thiện việc sử dụng nó hàng ngày.
Theo dõi hoạt động của tim và tưới máu phổi
Trọng tâm chính của EIT trong lĩnh vực này là đo thời gian thực của tưới máu khu vực, mặc dù các nghiên cứu nhỏ đo lường cung lượng tim, tương tác tim-phổi và PE cũng tồn tại. Sự tưới máu phổi chủ yếu được đánh giá bởi biên độ của xung tín hiệu EIT khu vực. Biến thiên tín hiệu EIT liên quan đến nhịp tim này phản ánh những thay đổi có tính chu kỳ trong kích thước mạch máu. Sử dụng phương pháp này, đã xác định được co thắt mạch máu phổi do thiếu oxy vùng, [83,84] và giãn mạch do prostacyclin gây ra [85] ở bệnh nhân và giãn mạch tăng oxy máu ở những người tình nguyện khỏe mạnh. [86] Cách tiếp cận duy nhất đặc biệt theo dõi lưu lượng máu phổi sử dụng động học đầu tiên của bolus dung dịch nước muối ưu trương tiêm tĩnh mạch tiêm tĩnh mạch (hình 5) và được mô tả và xác nhận trong các nghiên cứu thực nghiệm. [55,88]
Theo dõi sự tưới máu phổi có thể là quan trọng trong việc sử dụng EIT đã được giải quyết để hướng dẫn điều trị máy thở vì nó sẽ cho phép tính đến sự phân bố thông khí/tưới máu không phù hợp. Tuy nhiên, xác nhận lâm sàng trong lĩnh vực này còn thiếu.
Kiểm tra chức năng phổi
Một nhu cầu tăng lên là làm sao quan sát cho hình ảnh EIT ở bệnh nhân di động, như là một trợ giúp cho các xét nghiệm chức năng phổi thông thường. Ở bệnh nhân COPD, [42,62] hen suyễn [63] và xơ nang, [77] EIT tạo ra các bản đồ cắt ngang của các phép đo chức năng phổi được biết từ phép đo phế dung thông thường, cho phép đánh giá tính không đồng nhất về mặt không gian và thời gian của chức năng phổi khu vực theo thời gian hoặc sau can thiệp (ví dụ, thuốc giãn phế quản) trong quá trình thở tự phát và bài tập thông khí gắng sức (hình 6).
Thử nghiệm chức năng phổi khu vực bằng EIT có thể cải thiện kiểu hình bệnh nhân, theo dõi lịch sử tự nhiên của bệnh và hiệu quả điều trị và dự đoán kết cục lâm sàng. Rõ ràng, nhiều thử nghiệm lâm sàng là cần thiết trong lĩnh vực này, đặc biệt là những nghiên cứu về mối quan hệ giữa mức độ nghiêm trọng của bệnh và kết quả EIT.
Bên cạnh ba lĩnh vực sử dụng EIT chính được mô tả ở bệnh nhân người lớn, có các tình huống lâm sàng bổ sung trong đó thông tin EIT hữu ích cho các quyết định lâm sàng (tham khảo EOS 7 để biết thêm thông tin và tham khảo rộng rãi).
Sử dụng EIT lâm sàng ở bệnh nhân trẻ sơ sinh và trẻ em
Bởi vì không xâm lấn và phóng xạ, cũng như cho phép giám sát hô hấp độc lập với một ống nội khí quản, EIT đưa ra hứa hẹn đặc biệt ở những bệnh nhân dễ bị tổn thương như trẻ sơ sinh và trẻ em. Cho đến nay, trọng tâm của hầu hết các nghiên cứu là theo dõi những thay đổi khu vực về sục khí phổi, và ở mức độ thấp hơn, tưới máu phổi, với mục tiêu nâng cao kiến thức về sinh lý học phổi và hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa tác động của bệnh phổi và can thiệp lâm sàng về chức năng phổi.
Hướng dẫn an toàn và hiệu quả của thông khí cơ học ở trẻ sơ sinh, trẻ sơ sinh và trẻ em đòi hỏi phải xem xét thể tích khu vực của phổi bị bệnh. Do đó, hầu hết các nghiên cứu EIT điều tra sục khí phổi đã tập trung vào những thay đổi trong khu vực về thông khí EELV và/hoặc thay đổi thông khí theo chu kỳ thở. Các nghiên cứu ở trẻ non tháng có hội chứng suy hô hấp (RDS) nhận được thông khí tần số cao cho thấy việc huy động phổi theo từng bậc thang dẫn đến tăng EELV tương đối đồng nhất, với các mô hình tương tự như các phép đo thể tích tổng thể. [89] EIT có thể vẽ đường cong liên quan áp lực-thể tích của hệ thống hô hấp, đo lường mức độ trễ của phổi và cho phép xác định áp lực đường thở áp dụng tối ưu (hình 7). EIT đã giúp chứng minh rằng liệu pháp surfactant ngoại sinh ở trẻ sinh non dẫn đến tăng và ổn định EELV khu vực (hình 7) [46] và làm thay đổi hằng số thời gian hô hấp. [59]
Ở trẻ em thở máy thông thường có tổn thương phổi cấp tính, EIT có thể theo dõi EELV khu vực thay đổi trong quá trình huy động từng bước theo bậc thang. [90] Trong dân số này, có sự không đồng nhất rõ ràng trong đáp ứng thể tích phổi khu vực, với sự gia tăng EELV lớn nhất ở các vùng phổi phụ thuộc. Sự thay đổi đáng kể thông khí theo chu kỳ thở tại khu vực của phổi, không được công nhận khi sử dụng các công cụ tại giường hiện tại, đã được báo cáo trong một quần thể trẻ sinh non được thông khí nhắm mục tiêu theo thể tích, cho thấy EIT là một cách khác có thể hướng dẫn cài đặt máy thở tại giường. [91] EIT còn được sử dụng để theo dõi EELV trong các can thiệp lâm sàng, chẳng hạn như cảm ứng gây mê, đặt nội khí quản và hút nội khí quản. [21,92]
Các nghiên cứu EIT về hiệu quả của việc thay đổi tư thế cơ thể trên thông khí khu vực ở trẻ sơ sinh và trẻ em đã thách thức mô hình sinh lý rằng sự thông khí được ưu tiên phân phối tới phổi không phụ thuộc. Họ đã cho thấy sự phân bố thông khí rất biến thiên. [17–19,93] Một hiệu ứng vị trí có thể có lợi cho cả vùng phổi phụ thuộc và không phụ thuộc, có thể phụ thuộc vào các yếu tố như sự hiện diện của bệnh phổi và/hoặc hỗ trợ hô hấp, tư thế ban đầu, sử dụng của thuốc an thần, kiểu thở, áp lực xuyên phổi và tuổi tác.
Phân bố không đối xứng của thông khí đo bằng EIT có thể hỗ trợ các bác sĩ chẩn đoán bệnh phổi đơn thuần như tràn khí màng phổi, xẹp phổi và sai vị trí của ống nội khí quản. [94–96] Trong ngắn hạn, việc sử dụng này có thể là phương pháp dễ dàng nhất để kết hợp EIT vào môi trường lâm sàng. Kết quả của một vài nghiên cứu ở trẻ em bị hen và xơ nang cho thấy tiềm năng của xét nghiệm EIT chức năng phổi khu vực để phát hiện và theo dõi tính không đồng nhất của chức năng phổi. Đây là một triển vọng mới về sử dụng EIT trong chẩn đoán bệnh phổi trẻ em cần được đánh giá thêm.
Cho đến nay, các nghiên cứu ở trẻ sơ sinh và trẻ em về tưới máu phổi có nguồn gốc từ EIT đã bị hạn chế. Một nghiên cứu ở trẻ sinh non cho thấy rằng những thay đổi đo trong thể tích máu phổi bằng EIT là khả thi và cho thấy rằng những thay đổi lớn hơn trong phổi không phụ thuộc. [7] EIT đã được sử dụng để chứng minh sự giảm lưu lượng máu phổi tổng thể và khu vực sau thất bại sửa chữa thông liên thất ở trẻ em.[98]
Các nghiên cứu xác nhận ở trẻ sơ sinh và trẻ em bị hạn chế, vì việc giám sát so sánh với CT và quét hạt nhân phóng xạ thường không khả thi hoặc không an toàn. Cho đến nay, các hình ảnh EIT chức năng chủ yếu được so sánh với chụp X quang ngực, cho thấy sự mất sục khí tương tự. [23,94,95] Một nghiên cứu ở trẻ non tháng có RDS cho thấy các thay đổi đo được trong mặt cắt ngang của EIT là đại diện của những thay đổi trong toàn bộ phổi đo bằng plethysmography. [99]
Thông tin chi tiết về việc sử dụng EIT trong quần thể sơ sinh và nhi khoa với các bảng tóm tắt các vấn đề lâm sàng được giám sát bằng EIT có thể được tìm thấy trong EOS 8.
Hướng tương lai trong phát triển, đánh giá và sử dụng EIT
Ưu tiên của nghiên cứu EIT là cài đặt phương pháp này trong thực hành lâm sàng. [100] Quá trình này đòi hỏi phải xác định các nhu cầu lâm sàng chưa được đáp ứng có liên quan và thâm hụt còn lại trong công nghệ EIT và xác nhận lâm sàng. Chúng tôi cung cấp thông tin này trong EOS 9 cùng với các khuyến nghị cho các bước trong tương lai cần thiết.
Kết luận
Chúng tôi tin rằng EIT đang ở giai đoạn phát triển quan trọng, mang lại cả cơ hội và rủi ro. EIT có tiềm năng mang lại những khả năng mới cho việc quản lý bệnh nhân thở máy và bệnh nhân bị bệnh phổi mãn tính. Các kỹ thuật, thuật ngữ, phối hợp và thống nhất chung về ứng dụng EIT với các thử nghiệm lâm sàng đa trung tâm lớn là cần thiết để thúc đẩy việc sử dụng lâm sàng. Chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp hầu hết các thông tin cần thiết này trong bài viết này.
