电阻抗断层扫描(electrical impedance tomography,EIT)是一种无创的床边实时监测肺组织局部通气变化的技术，通过肺局部电阻抗的变化实现对区域性肺的通气分布和力学特征的监测，对机械通气患者进行个体化参数设置和调整，指导肺保护性机械通气的实施。EIT 已经成为实时床边区域性肺通气评估的有效工具。EIT 监测的优点是无创、快速、准确、可重复地在床边实施，对患者无辐射、无副作用。
1. EIT 监测的基本原理 电阻抗(impedance)描述电阻特性，不同的机体组织具有各自特异的电阻抗,又叫生物电阻抗(bioimpedance)。组织的构成及动态变化都会影响组织的生物电阻抗。细胞外液含量越高、离子浓度越高、细胞体型越大、通过缝
隙连接的细胞数目越多，组织的电阻抗越小；而脂肪组织、骨组织和气体则起到电阻的作用，电阻抗大。短时期内胸部局部电阻抗的变化主要受到通气和血流的影响。通过通气和血流变化不同频率的屏蔽，监测一定频率的局部电阻抗的变化可以反映局部肺通气的实时变化。
EIT 监测的原理是通过相邻的表面电极释放小量交流电，同时在胸部横截面的其他电极测量不同电极间的差异，测量的差异取决于胸腔内组织导电率的差异以及组织生物电特征。EIT 采用胸部放置的16个电极，发放极小的固定电流，通过电极探测电压的变化而进行电阻抗监测，根据肺通气过程中各电极获取的阻抗变化形成实时图像，反映局部肺
通气的变化。使用不同的重建技术，如Newton-type算法等，可计算出整体和局部的时间阻抗曲线，可反映组织电阻抗动态变化。
2. EIT数据采集EIT 数据采集是由 3 部分完成，即扫描设备、16 根电极和导线构成的采集装置和计算机。EIT 通过临近的两个电极释放高频(50~80kHz)、低能量的交流电(5mA),其余电极测定同步电压变化；当电流的数据采集完毕，下一对电极将再次释放电流，其余的电极测定相应的电压变化。一套全横断面的电极释放电流并测定数据称为一次采样，一个循环的数据可以重建为一个图像，见图21-1。常将第六椎体的横断面作为最佳扫描层面，电极等距离地放置在胸腔表面，此扫描层面可以收集上下5cm 范围内的肺组织电阻抗信息。
3. EIT 数据处理 随着技术进步，目前EIT 可以每秒采集25个完整的循环，因而有很高的时间分辨率，16个甚至更多的电极可具有较高的空间分辨率，可准确测定胸腔电阻抗的动态变化。假定测量期间胸廓形态不变，图像中每一个像素点的数据代表了相对于基础测定电阻抗的变化值，即△ZREL(t，x,y)=[Z(t,x,y)-ZBL(x,y)]/ZBL(x,y)。△ZREL(t,x,y)是电阻抗的相对变化值,ZBL(x,y)是基础测定时的电阻抗数据，t是图像数目，x和y则是图像二维矩阵中的位置参数。对于由于呼吸
导致的局部胸腔电阻抗从5 mΩ增加到 10 mΩ，或者从10 mΩ增加到 20 mΩ，两者会重建成相同的EIT图像。因此，f-EIT 是功能性成像，反映肺局部阻抗的变化。
4.图像重建 EIT 测量的是三维电阻抗数据，而重建的图像为二维的矩阵，因而存在不确定非线性图像重建问题，即对于所获得体表电压数据，其内部的电阻抗图像的重建具有多种可能性。EIT 可通过应用假设(例如胸腔内电阻抗平滑分布)和重建算法获得胸腔内电阻抗分布的合理重建图像。重建后的EIT 图像可以进一步整合为一幅图像，以分析肺组织通气状态的改变。
EIT重建的图像具有很高的时间分辨率，然而空间分辨率低于CT。现代的EIT 采样频率达到25次/s，个别可以达到50次/s，远远大于正常呼吸频率，因而有很高的时间分辨率，可以准确测定随着时间的变化，局部肺组织容积的改变。可是由于 EIT重建图像的矩阵仅有32×32或者64×64，远远低于胸部CT 重建图像256×256或者512×512的矩阵，因而其空间分辨率较低。
适应证
EIT 的适应证为任何需要进行肺通气监测和评估的患者，包括急慢性呼吸衰竭、机械通气患者等。
禁忌证
胸部严重畸形、胸部手术、胸部创伤患者或不能安放EIT 电极带的患者不适宜进行EIT 监测。
操作方法
1.开机自检和定标 EIT 开机后自动完成自检，自动进入待机状态(图21-2)，需要进行定标。在待机状态下将机器上的监测电缆接头连接到机器右侧下方的定标接口上(图21-3)，点击进行定标，完成后等待连接电极电缆进行监测。
2.安放监测电极和绑带 电极绑带最佳位置为第4~6肋骨间隙，用含酒精溶液适当清洁局部皮肤，必要时刮除过多的胸毛，确保电极与皮肤接触良好。在第4~6肋间测量胸围，根据胸围选择合适的电极绑带(表21-1和图21-4)。
电极信号检测页面显示见图21-6。电极的信号状态(A)采用红色、白色和灰色表示，同时显示检查电极连接或检查参比电极信息。如果EIT 电极电阻超出所定义的300Ω限值，参比电极超出 400Ω限值，则代表故障电极的柱形图将显示为红色，需要立即进行处理并再次校验；白色代表皮肤与电极间接触不稳定，信号质量可能会降低，可考虑再次校验；灰色代表皮肤与电极间接触良好。当显示“重新标定”信息时，则表示必须对设备进行校验。触按(开始)按钮(E)进行设备校验。
4.监测参数的设置 连接定标结束后点击，触摸屏右下角可见“系统设置”按钮，进入系统设置界面，可见“屏幕布局”“EIT 设置”“系统”“数据记录”，点击进入各界面，进行相关操作(图21-7)。设置完成后“开始”启动监测。
设置在心率以下，常用的是50次/min，尽可能过滤心跳和血流对呼吸导致的阻抗变化的影响。
5. ROI的选择 主界面可显示动态图像，呼气末静态图像，以及总肺阻抗变化值，和根据设定显示各个分区(region of interest,ROI)阻抗的变化。在数据回顾界面可在左下角见 ROI设置窗口，可分层设置、分象限设置或自由设置(图21-8)。
6.数据存储和导出 EIT 监测数据存储只需在监测过程中点击“记录”键即可开始记录，数据存储在EIT 硬盘内，结束监测进入待机界面可导出数据进行分析(图21-9)。
在设备运行中，如果需要标记事件如进行肺复张操作，请点击右侧的“标记事件……”出现下图中的屏幕键盘，在事件栏中输入事件名称，完成后点击“Enter”键保存(图21-10)。
将所需数据从主机中导出，在待机状态下进入“系统设置”的“数据记录”界面(图21-11)。
EIT 是一种功能性监测技术，床旁实时动态监测是其重要特点，即监测局部通气的相对变化，其主要临床应用包括如下几个方面。
1.评价肺局部通气状态 EIT 可直接监测肺局部区域的通气情况,可通过 ROI(region ofinterest)进行分区，监测各分区气体分布情况，评估肺通气的不均一性，对急性呼吸衰竭的鉴别诊断可能有一定指导意义(图21-12)。
2.评价肺局部呼吸力学特征 EIT 通过肺局部阻抗变化评估肺局部顺应性，评估肺局部呼吸力
(4)如果 ROI4 通气百分比小于10%,或与PEEP 最高值相比ROI4 通气百分比下降大于5%，则认为肺泡开始塌陷。
4.指导临床决策 通过机械通气患者床旁监测指导个体化治疗。评价肺复张和PEEP 对肺局部肺通气的作用，进行自主呼吸和撤机实验的评估等。
5.评估整体肺通气和血流 进行手术或机械通气患者的肺通气的评估，进行急性呼吸衰竭患者通气血流比例评估(尚在临床前研究阶段)等。
(3)比较不同 PEEP 水平下 ROI4 的通气百分比。
第二章
循环系统常用监测与治疗技术
