電阻抗斷層成像在急危重癥醫學研究熱點與發展方向

摘 要：目前急危重癥患者的搶救和治療一直是醫學界的關注焦點。電阻抗斷層成像技術提供了一種非侵入性的監測方法，可用于評估肺通氣和肺灌注情況。介紹了目前電阻抗斷層成像技術在急危重癥患者應用的研究熱點；展望未來，電阻抗斷層成像技術將在急危重癥患者的救治、改善治療效果、提高患者的生存率和生活質量中發揮更大的作用。

關鍵詞：急危重癥；電阻抗斷層成像技術；應用

中圖分類號：TP391.41 文獻標志碼：A 文章編號：1671-5276（2024）04-0001-06

Research Hotspot and Development Direction of Electrical Impedance Tomography in Emergency and Critical Care Medicine

SONG Yujia， CUI Xinyue， WANG Jing， ZHANG Yingqi

（Emergency Department， 1st Hospital of Hebei Medical University， Shijiazhuang 050030，China）

Abstract：The rescue and treatment of critical patients have always been the focus of medical attention， and electrical impedance tomography provides hospitals with a non-invasive monitoring method for assessing lung ventilation and perfusion. This paper introduces the current research focus on the application of electrical impedance tomography technology in criticalpatients. It is prospected that electrical impedance tomography technology will play a greater role in the treatment of acute patients and improvement in treatment effect and the survival rate and quality life of patients.

Keywords：acute and critical illness; electrical impedance tomography; application

0 引言

急危重癥^[1]是醫學領域中的一大挑戰，與高病死率和巨大經濟負擔密切相關。為了促進發展，急診醫學需要不斷進行轉化，引入新的技術和方法來改善診斷和治療。在這方面，電阻抗斷層成像（electrical impedance tomography，EIT）具備潛力^[2]。EIT作為一種無創且實時的監測技術，為急危重癥患者的診斷和治療提供了新的思路和機會。通過實時監測病理、生理變化，EIT能夠提供及時反饋和個體化的治療策略。這不僅有助于及時調整治療方案，而且可以優化資源利用，降低病死率并減輕經濟負擔。因此，進一步推動EIT的研究和應用，促進其在急危重癥領域的發展，對于提高急診醫學轉化水平具有重要意義。

本研究旨在以電阻抗斷層成像為關鍵檢索詞，在Web of Science數據庫上廣泛檢索相關文獻，時間范圍為2013年9月23日—2023年9月23日，涵蓋3 703篇論文。經過篩選，排除了與臨床醫學無關的文獻，保留了1 146篇與研究主題高度相關的文獻。進一步結合WordCloud庫生成了信息豐富的詞云圖。該詞云圖是一種高度可視化的工具，用于呈現急危重癥研究領域的關鍵主題和詞匯，探尋未來急危重癥醫學結合EIT的研究熱點和發展方向，可為急危重癥醫學科的研究人員提供參考。

1 EIT介紹

EIT技術是一種用于監測和成像人體內部電阻抗分布的無創生物醫學成像技術。在急危重癥領域，EIT技術可以提供對患者肺功能狀態的實時監測和評估，對于呼吸機調節以及急性呼吸衰竭的治療和管理具有重要意義。通過在患者胸部或腹部周圍放置多個電極并通過這些電極傳遞微弱的電流，EIT技術就可以測量到體內不同區域的電阻抗變化。根據這些測量數據，利用數學算法可以重建出體內不同區域的電阻抗分布圖像，從而實現對肺部結構和功能的監測和成像^[3]。

2 EIT在急危重癥醫學研究熱點

當前電阻抗斷層成像技術在急危重癥醫學研究領域前9位高頻詞匯分別為電阻抗斷層成像、肺通氣、肺灌注、急性呼吸窘迫綜合征、COVID-19、急性呼吸衰竭、肺栓塞、COPD、腦，如圖1所示。

2.1 肺通氣

肺通氣^[4]相關研究前8位熱詞為成像、肺功能測試、急性呼吸窘迫綜合征、PEEP滴定、肺保護性通氣、區域通氣、機械通氣、潮氣量，如圖2所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在評估和管理急危重癥患者的呼吸功能方面的重要應用。通過EIT技術的成像功能，醫生可以實時觀察和評估患者肺部的通氣情況并獲得肺功能的圖像化呈現，提供直觀的信息支持。EIT技術在肺功能測試方面發揮著關鍵作用。它可以進行非侵入性的肺部檢測，實時監測PEEP滴定，用于調整和優化呼吸機參數，以改善患者的通氣情況。LOWHAGEN等^[5]在研究中發現，當PEEP從6 cmH₂O增加到16 cmH₂O時，通過EIT監測呼氣末肺容量的區域性增加分布在腹側和腹中部，與CT掃描結果大致一致。BLANKMAN 等^[6]通過EIT評估通氣區域分布來比較不同通氣模式（壓力控制模式和神經調節通氣模式）下依賴區域和非依賴區域的通氣情況。對于急性呼吸窘迫綜合征患者，EIT技術可幫助醫生評估肺部病理變化并指導肺保護性通氣策略的制定。通過實時監測區域通氣狀態，醫生可以避免過度通氣或低通氣區域的發生，減少肺損傷風險。此外，EIT技術在機械通氣中的應用也非常重要。它可以幫助醫生監測患者的潮氣量，確保患者接受到適當的通氣支持并防止過度通氣或低通氣的發生^[7]。

2.2 肺灌注

肺灌注^[8]相關研究前8位熱詞為肺栓塞、急性呼吸窘迫綜合征、呼吸衰竭、肺血流、通氣/血流比、COVID-19、床旁、呼吸機相關肺損傷，如圖3所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在評估和管理肺血流與氣體交換方面的重要應用。EIT技術在肺栓塞方面具有潛力。肺栓塞是一種嚴重的疾病，可導致肺部血流受阻。通過監測肺血流分布情況，EIT技術可以幫助醫生進行早期檢測和評估并指導治療策略的制定^[9]。對于急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）和呼吸衰竭患者，EIT技術可以提供肺血流情況的實時監測^[10]。這對于了解肺血流動力學的變化以及調整通氣/血流比具有重要意義，有助于制定個體化的治療方案。肺血流的監測還可以幫助評估COVID-19患者的病情。在COVID-19引發的肺部炎癥中，EIT技術可以提供對肺血流分布的客觀評估，指導治療和監測疾病進展^[11]。此外，EIT技術在床旁使用具有很大的優勢。由于其非侵入性和實時性的特點，EIT技術可以在床旁方便地進行肺灌注監測，為臨床決策提供即時的數據支持。此外，EIT技術在呼吸機相關肺損傷的研究中也有廣泛應用。通過實時監測患者的通氣/血流比，EIT技術能夠幫助醫生調整呼吸機參數，減少通氣過度或低通氣區域的發生，減少呼吸機相關肺損傷的風險。

2.3 急性呼吸窘迫綜合征

急性呼吸窘迫綜合征相關研究前8位熱詞為機械通氣、PEEP滴定、呼吸機相關肺損傷、COVID-19、俯臥位、重癥監護、保護性通氣、通氣，如圖4所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在ARDS管理中的重要領域。機械通氣是ARDS患者管理中常用的治療策略之一。通過EIT技術，醫生可以實時監測患者的肺通氣情況，幫助調整呼吸機參數以達到最佳通氣效果。PEEP滴定是一種調整呼氣末正壓水平的方法，用于改善肺泡開放性和氧合^[12]。EIT技術可監測患者的肺通氣情況，輔助醫生進行PEEP滴定，個體化地優化通氣支持。LONG等^[13]納入協和醫院重癥醫學科18例機械通氣下ARDS患者，在肺復張操作后，通過PEEP遞減并用EIT監測肺復張，顯示所有患者肺復張的像素隨著PEEP的減少明顯下降，過多擴張的像素PEEP在14～20 cmH₂O時較穩定，PEEP在8～14 cmH₂O時逐漸下降。結果顯示肺復張后，PEEP滴定顯著影響肺局部氣體分布，EIT可監測肺局部氣體分布，且EIT具有優化PEEP滴定的潛力。

呼吸機相關肺損傷是機械通氣中的常見并發癥之一。通過EIT技術，可以監測肺泡的過度膨脹和低通氣區域的發生，幫助醫生調整呼吸機參數，降低呼吸機相關肺損傷的風險^[14]。在COVID-19流行期間，ARDS的管理顯得尤為重要。EIT技術可以實時監測患者的肺通氣情況，指導個體化治療策略的制定，優化通氣支持方案。俯臥位是ARDS患者中常用的體位支持方法。EIT技術可實時監測患者在俯臥位時的肺通氣分布和肺血流情況，輔助醫生確定最佳體位，改善通氣和氧合。重癥監護是ARDS患者管理中不可或缺的環節。EIT技術可在重癥監護病房中進行即時的肺通氣監測，為醫生提供有關通氣情況的實時數據以指導治療決策。保護性通氣是ARDS管理的重要目標之一。通過EIT技術，醫生可以監測肺部的通氣分布情況，調整呼吸機參數，采取保護性通氣策略，減少肺損傷的發生風險^[15]。

2.4 COVID-19

COVID-19相關研究前8位熱詞為急性呼吸窘迫綜合征、機械通氣、PEEP滴定、呼吸機相關肺損傷、個體化通氣策略、呼吸衰竭、俯臥位、通氣，如圖5所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在COVID-19患者管理中的重要應用。COVID-19引發的ARDS是該疾病的嚴重并發癥之一。EIT技術可以實時監測ARDS患者肺部的通氣情況，提供關鍵信息以指導治療和監測疾病進展。機械通氣是COVID-19嚴重病例中常用的治療手段。通過EIT技術，醫生可以實時調整呼吸機參數并監測患者的通氣情況，以確保有效的氣體交換和通氣支持。PEEP滴定是為確保肺泡的開放性和氧合而調整呼氣末正壓（PEEP）水平的過程。在COVID-19患者中，EIT技術可以幫助醫生評估和優化PEEP水平，以改善氧合狀況和防止呼吸機相關肺損傷^[16]。個體化通氣策略是COVID-19患者管理的關鍵之一。通過使用EIT技術，醫生可以根據患者的肺部情況和需要，制定個體化的通氣策略，優化通氣支持并減少呼吸機相關并發癥的風險^[17]。俯臥位是COVID-19重癥患者中常用的體位支持方法。EIT技術可以實時監測患者在俯臥位時的通氣分布和肺血流分布情況，以指導體位選擇和優化通氣效果。最后，EIT技術在COVID-19呼吸衰竭患者管理中的應用也十分重要。通過實時監測肺部通氣狀態和肺血流情況，EIT技術可以幫助醫生評估疾病的嚴重程度，并及時調整治療方案^[18]。

2.5 急性呼吸衰竭

急性呼吸衰竭相關研究前8位熱詞為機械通氣、經鼻高流量吸氧（HFNC）、重癥監護、急性呼吸窘迫綜合征、呼吸機相關損傷、肺通氣、個體化醫療，如圖6所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在急性呼吸衰竭管理中的關鍵內容。機械通氣是治療急性呼吸衰竭的主要手段之一^[19]。通過呼吸機提供通氣支持，可以改善患者的氣道通暢和肺功能。在機械通氣過程中，EIT技術可以實時監測患者肺部的通氣情況，為調整呼吸機參數提供指導。經鼻高流量吸氧是一種非侵入性的輔助通氣支持方法，適用于某些急性呼吸衰竭患者。EIT技術可以幫助監測和評估經鼻高流量吸氧對患者通氣效果的影響，從而指導治療的選擇。ZHANG等^[20]通過EIT識別HFNC對肺區域通氣的不同影響進而識別肺復張、肺非復張和過度擴張來進一步指導HFNC參數設置。重癥監護是急性呼吸衰竭患者管理中的重要環節。EIT技術可以在重癥監護病房中實時監測和評估患者的肺通氣情況，幫助醫生及時調整治療方案和呼吸支持策略。急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是急性呼吸衰竭的嚴重并發癥之一。EIT技術可以提供對ARDS患者肺部通氣狀態的實時監測和評估，為個體化治療提供重要參考。呼吸機相關損傷是機械通氣中常見的并發癥之一。通過EIT技術，醫生可以實時監測肺泡的過度膨脹和低通氣區域的發生，從而減少呼吸機相關損傷的風險。肺通氣是急性呼吸衰竭患者管理中的關鍵指標之一。EIT技術可以實時監測不同區域的肺通氣情況，包括通氣分布的均勻性和變化情況，幫助醫生了解肺功能狀態并做出相應調整。個體化醫療是急性呼吸衰竭管理的趨勢之一^[21]。通過EIT技術，醫生可以根據患者的特點和需求，制定個體化的治療方案，包括調整呼吸機參數、選擇適當的通氣支持方式等。在新型冠狀病毒肺炎大流行期間，通過應用EIT實時監測患者俯臥位后肺后部通氣情況，在避免插管上起到了至關重要的作用。俯臥位通過優化通氣灌注比，從而在灌注基本不變的情況下整體氧合改善。

2.6 肺栓塞

肺栓塞相關研究前8位熱詞為肺灌注、肺通氣、通氣/血流比、床旁、評估、生理鹽水造影劑、呼吸衰竭、診斷，如圖7所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在肺栓塞管理中的關鍵方面。首先，肺灌注是肺栓塞研究中的重要指標之一^[22]。EIT技術可以實時監測患者肺部的血流分布情況，為評估肺循環狀態提供有價值的信息。肺通氣是肺栓塞研究中另一個重要指標。通過EIT技術，醫生可以實時監測患者不同區域的肺通氣情況，包括通氣分布的均勻性和變化情況，為評估通氣功能提供有效工具。通氣/血流比是肺栓塞研究中的核心參數之一。通過結合肺灌注和肺通氣的數據，EIT技術可以計算并評估患者的通氣/血流比，幫助醫生了解肺功能狀態，指導治療策略的制定。床旁監測是肺栓塞管理中的重要環節。EIT技術可以在床旁進行非侵入式的肺灌注和肺通氣監測，為臨床醫生提供即時的數據支持。評估是肺栓塞研究中的重要任務之一。通過EIT技術，醫生可以對患者的肺功能狀態進行全面評估，包括肺灌注、肺通氣和通氣/血流比等方面，為診治提供科學依據。生理鹽水造影劑是一種常用于肺栓塞診斷的方法。EIT技術可以結合生理鹽水造影劑的使用，幫助醫生檢測肺灌注和通氣情況，輔助肺栓塞的診斷^[23]。隆云團隊通過1例病歷報道的形式，報道1位 68 歲的男性在部分縱隔腫瘤切除術后的第1天，在床外運動時突然出現的呼吸困難和心臟驟停，懷疑肺栓塞，通過EIT進行區域肺灌注檢查，雙肺灌注大量缺損，通氣灌注不匹配，經肺動脈CTPA后確診左、右肺主動脈及分支栓塞，給予抗凝治療后，通過EIT監測通氣與灌注逐漸匹配，復查肺動脈CTPA，栓塞部位減少。本病歷提示EIT可能具有評估和監測區域灌注以快速診斷致命的肺栓塞的潛力。呼吸衰竭是肺栓塞的嚴重并發癥之一。EIT技術可以實時監測患者的肺功能狀態，包括通氣和灌注情況，幫助醫生及時評估呼吸衰竭的程度并采取相應的治療措施。

2.7 慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病（COPD）相關研究前8位熱詞為肺功能測試、肺通氣、無創通氣、肺康復、肺氣腫、肺活量、成像、治療，如圖8所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在慢性阻塞性肺疾病管理中的關鍵方面。肺功能測試是評估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能狀態的重要手段。通過EIT技術，醫生可以實時監測患者的肺通氣情況，包括通氣分布的均勻性和變化情況，提供客觀的肺功能評估，肺康復是慢性阻塞性肺疾病治療中的重要環節。通過EIT技術，醫生可以實時監測患者參與肺康復訓練的效果，幫助調整方案，提高肺功能^[24]。無創通氣是慢性阻塞性肺疾病患者管理中常用的治療方法之一。EIT技術可以幫助監測患者在無創通氣過程中的肺通氣情況，指導呼吸機參數調整，優化通氣支持效果。肺氣腫是慢性阻塞性肺疾病的常見特征之一。通過EIT技術，可以非侵入性地檢測和監測患者的肺氣腫情況，為治療方案的制定提供重要參考。肺活量是評估肺功能的指標之一。通過EIT技術，可以實時監測患者的肺通氣容量變化，包括呼氣末正壓（PEEP）水平的調整等，為優化肺功能提供專業的數據支持。KOSTAKOU等^[25]在1例應用EIT監測COPD患者進行PEEP遞減操作過程中證明EIT有助于評估局部通氣和建議最佳PEEP，EIT還可以指導通氣策略以減少過度充氣，減少死腔，從而減少不同步和呼吸功。成像是EIT技術的核心功能之一。通過EIT技術，可以實時獲取肺部結構和功能的圖像化呈現，幫助醫生對慢性阻塞性肺疾病進行評估和分析。治療是慢性阻塞性肺疾病管理中的關鍵目標。通過EIT技術，可以實時監測患者的肺通氣情況，指導個體化的治療策略，包括藥物治療、物理治療和肺康復等。

2.8 腦

腦相關研究前8位熱詞為腦成像、阻抗、腦卒中、癲癇、腦出血、腦灌注、腦水腫、顱內壓^[26]，如圖9所示。這些關鍵詞涵蓋了EIT技術在腦功能和腦疾病管理中的關鍵內容。腦成像是研究和評估腦部結構和功能的重要手段之一。阻抗是EIT技術的基礎概念。通過測量電阻抗的變化，EIT技術可以定量地描繪腦部的電阻抗分布情況，從而提供對腦部組織結構和功能的信息^[27]。腦卒中是一種常見的腦血管疾病。EIT技術可以用于監測腦部血流灌注情況并提供實時的腦灌注圖像，有助于早期診斷和治療決策。癲癇是腦部神經元異常放電導致的一種慢性腦疾病。通過EIT技術，可以監測癲癇發作時腦部電阻抗的變化，為癲癇的診斷和治療提供輔助信息。HANNAN等^[28]研究證明EIT在大鼠癲癇模型中可以快速成像大腦皮質與癲癇相關的腦電活動。此外，進一步研究大鼠大腦深部的癲癇灶，結果顯示EIT在成像大腦皮質下的神經活動方面也表現出很好的能力。腦出血是指腦部血管破裂導致的出血。EIT技術可以用于實時監測腦出血區域的電阻抗變化，有助于評估和監測腦出血的情況。腦灌注是腦功能的關鍵指標之一。通過EIT技術，可以實時監測腦部的血液供應情況，評估腦灌注狀態以及腦功能是否受損或缺血。腦水腫是腦組織充血、水腫和膨脹的一種情況。EIT技術可以幫助醫生監測腦水腫引起的電阻抗變化，提供實時的腦水腫評估和監測。FU等^[29]對重度腦水腫患者進行了甘露醇脫水治療并通過監測腦電阻抗的變化來評估治療效果。結果顯示，在脫水治療后，患者的腦總電阻抗顯著增加，而且脫水藥物在腦內不同區域引起的電阻抗變化也有明顯差異。顱內壓是反映腦內壓力狀態的指標。通過EIT技術，可以實時監測腦部區域的電阻抗，幫助評估顱內壓的變化和腦部組織的受壓情況。

3 展望

本文簡要介紹了電阻抗斷層成像技術在急危重癥領域相關研究熱點及發展方向。EIT是一種新型、無創、無輻射的床旁成像和監測工具。它主要用于研究，但最近已越來越多地被證明在臨床上可用。目前正在積極探索EIT的更廣泛應用。隨著其作用變得更加清晰，EIT有可能成為急危重癥醫學領域無處不在的補充^[30]。

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收稿日期：20231220