Možnosti využití elektrické impedanční tomografie k monitoraci plic při kapnoperitoneu

Abstract

Při laparoskopických operacích dutiny břišní je k zajištění optimálních operačních podmínek peritoneální dutina vyplněna oxidem uhličitým a je tak vytvořeno tzv. kapnoperitoneum. Využití laparoskopických technik přináší nespornou řadu výhod, ale zároveň zvyšuje riziko vzniku plicních patologií. Proto je žádoucí zavést do klinické praxe metodu, která by umožňovala sledování provzdušnění plicní tkáně během těchto operačních výkonů. Přestože v současné době není standardně monitorace plic během laparoskopických operací dutiny břišní prováděna, narůstá mezi výzkumníky snaha využívat během těchto výkonů systém elektrické impedanční tomografie (EIT), který se vzhledem ke svým vlastnostem jako je neinvazivnost či absence ionizujícího záření jeví jako vhodný. Vyvstává však řada otázek zpochybňujících zejména vhodnost umístění elektrodového pásu do standardní, výrobcem doporučované roviny 4. až 6. mezižebří. Cílem této práce je analyzovat, v jaké míře obsahují záznamy EIT pořízené během laparoskopických operací s kapnoperitoneem standardně umístěným elektrodovým pásem informaci o provzdušnění plic a zda by nebylo pro tuto aplikaci vhodnější kraniálnější umístění elektrodového pásu. Nejprve byla realizována studie na 20 pacientech podstoupivších laparoskopický výkon s kapnoperitoneem, ve které byla pomocí ultrazvuku potvrzena přítomnost bránice v oblasti podílející se na tvorbě EIT záznamu v 95 % případů. V navazující studii jsme pořizovali EIT záznam u 18 pacientů při laparoskopických výkonech s kapnoperitoneem dvěma elektrodovými pásy umístěných ve dvou rovinách: ve standardní rovině 4. až 6. mezižebří a v kraniálnější rovině v úrovni axily. Hlavním zjištěním studie je, že monitorování plic při laparoskopických operacích s kapnoperitoneem pomocí systému EIT PulmoVista 500 (Dräger Medical, Německo) s elektrodovým pásem umístěným ve standardně používané tomografické rovině nepřináší požadované informace o distribuci ventilace v plicích. Kraniální posun plicní tkáně při kapnoperitoneu způsobuje, že na záznamu EIT ze standardní roviny dochází k výraznému potlačení až vymizení impedančních změn způsobených dechovými exkurzemi a místo dechové aktivity je detekována aktivita srdeční. Objevují se tzv. out-of-phase oblasti, což je způsobeno přítomností kapnoperitonea s výrazně jinou impedancí než plicní tkáň. Na základě provedených analýz lze tvrdit, že EIT záznam ze standardní roviny nezobrazuje impedanční změny způsobené ventilací a nelze tak z těchto údajů jakkoliv hodnotit stav plic a regionální ventilaci. Při umístění elektrodového pásu do kraniálnější polohy poskytuje EIT relevantnější informace o distribuci ventilace pacienta, přestože záznam může být také částečně ovlivněn zvýšeným intraabdominálním tlakem způsobeným kapnoperitoneem.

During laparoscopic operations of the abdominal cavity, to ensure optimal operating conditions, the peritoneal cavity is filled with carbon dioxide, creating a so-called capnoperitoneum. The use of laparoscopic techniques brings an indisputable number of advantages, but at the same time increases the risk of developing lung pathologies. Therefore, it is desirable to introduce into clinical practice a method that would allow the monitoring of distribution of ventilation during surgical procedures. Although lung monitoring is not currently performed as a standard during laparoscopic operations of the abdominal cavity, there is an increasing effort among researchers to use the electrical impedance tomography (EIT) system during these procedures, which appears to be suitable due to its properties such as non-invasiveness and the absence of ionizing radiation. However, several questions arise, particularly questioning the appropriateness of placing the electrode belt in the standard, manufacturer-recommended plane of the 4th to 6th intercostal space. The aim of this work is to analyse to what extent the EIT signal obtained during laparoscopic operations with capnoperitoneum with a standardly placed electrode belt contain information about regional ventilation and whether a more cranial position of the electrode belt would be more suitable for this application. First, a study was carried out on 20 patients undergoing laparoscopic surgery with capnoperitoneum, in which the presence of the diaphragm in the EIT sensitivity region was confirmed by ultrasound in 95% of cases. In a follow-up study, we used EIT in 18 patients during laparoscopic procedures with capnoperitoneum with two electrode belts placed in two planes: in the standard plane of the 4th to 6th intercostal space and in a more cranial plane at the level of the axilla. The main finding of the study is that lung monitoring during laparoscopic operations with capnoperitoneum using the EIT system PulmoVista 500 (Dräger Medical, Germany) with an electrode belt placed in the standard position does not provide the required information about the distribution of ventilation. The cranial shift of the lung tissue during capnoperitoneum causes significant suppression or disappearance of ventilation-induced impedance changes in the EIT signal obtained from the standard plane, and cardiac activity is detected instead of respiratory activity. So-called out-of-phase areas appear, which is caused by the presence of capnoperitoneum with a significantly different impedance than lung tissue. Based on the performed analyses, it can be claimed that the EIT signal from the standard plane does not show impedance changes caused by ventilation, and thus it is not possible to evaluate lung condition and regional ventilation from these data in any way. By placing the electrode belt in a more cranial position, EIT provides more relevant information about the patient's ventilation distribution, although the signal may also be partially affected by increased intra-abdominal pressure caused by capnoperitoneum.