Vliv aplikace tekutin na obraz elektrické impedanční tomografie při umělé plicní ventilaci

Abstract

Elektrická impedanční tomografie (EIT) je neinvazivní zobrazovací technika, která nezatěžuje pacienta ionizujícím zářením a umožňuje monitoraci plicní ventilace v reálném čase. Cílem studie na zvířecím modelu je zjistit, zda rychlá intravenozní aplikace fyziologického roztoku (FR) může způsobit změny v endexspirační plicní impedanci (EELI) u zdravých prasat a ovlivnit tak interpretaci EIT obrazu, porovnat změny impedance hrudníku související s rychlou aplikací FR se změnami impedance spojenými se změnami pozitivního tlaku na konci exspíria (PEEP) a zjistit, zda změny impedance způsobené intravenozní aplikací FR mohou být odlišeny od změn impedance způsobenými změnami PEEP. Studie byla provedena na 12 prasatech v celkové anestezii s myorelaxací na umělé plicní ventilaci. Byly provedeny dva PEEP manévry (zvýšení a snížení hodnoty PEEP o 2 cmH2O), mezi kterými bylo aplikováno rychlou intravenozní infuzí 500 ml FR. Pomocí EIT byla kontinuálně měřena impedance hrudníku, wash-in/wash-out metodou pro dusík byl měřen endexspirační objem plic (EELV) a systémem PiCCO byly monitorovány hemodynamické parametry. U všech pokusných zvířat byl při aplikaci FR zjištěn pokles EELI. Zároveň byl při zvýšení PEEP vždy pozorován vzestup EELI a při snížení PEEP pokles EELI. Při aplikaci bolusu FR byly pozorovány minimální a nevýznamné změny v distribuci ventilace v oblastech zájmu (ROI), definovaných jako 4 horizontální vrstvy. Naproti tomu při změnách PEEP byly změny v distribuci ventilace v ROI větší a statisticky významné. Ekvivalentní změna EELV vypočtená na základě změn EELI byla při bolusu FR signifikantně vyšší oproti změně EELV měřené wash-in/wash-out metodou pro dusík. Pokles EELI při bolusu FR odpovídal poklesu EELI při snížení PEEP o 4,6 cmH2O. Byl zaznamenán signifikantní rozdíl ve změně intrathorakálního objemu krve při aplikaci bolusu FR oproti zvýšení PEEP. U ostatních hemodynamických parametrů, měřených pomocí systému PiCCO, nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly, a to ani při aplikaci bolusu FR, ani při snížení a zvýšení PEEP. Studie prokázala, že EIT reaguje jak na změny ve ventilačních parametrech, tak na intravenozní aplikaci FR. Změny impedance plic způsobené intravenozní aplikací bolusu FR jsou srovnatelné se změnami EELV, které mohou být způsobeny poklesem PEEP v řádu několika cmH2O. Tyto dva vlivy na obraz EIT je možné odlišit analýzou změn v regionální distribuci ventilace.

Electrical impedance tomography (EIT) is a non-invasive, radiation-free imaging technique that allows real-time monitoring of lung ventilation. The aim of the animal model study is to determine whether rapid intravenous administration of normal saline solution (NS) can cause changes in end-expiratory pulmonary impedance (EELI) in healthy pigs and thus can affect EIT image interpretation; to compare chest impedance changes associated with rapid NS administration with impedance changes associated with changes in positive endexpiratory pressure (PEEP); to determine whether impedance changes caused by intravenous FR administration can be distinguished from impedance changes caused by PEEP changes. The study was performed on 12 pigs under general anesthesia with muscle relaxation on artificial lung ventilation. Two PEEP maneuvers (increase and decrease of PEEP by 2 cmH2O) were performed, between which a 500 mL of normal saline was administered by rapid intravenous infusion. Chest impedance was measured continuously by EIT, end-expiratory lung volume (EELV) was measured by the wash-in/wash-out method for nitrogen, and hemodynamic parameters were monitored by the PiCCO system. A decrease in EELI was observed in all experimental animals when NS was administered. An increase in EELI was always observed with an increase in PEEP and a decrease in EELI was always observed with a decrease in PEEP. Minimal and insignificant changes in ventilation distribution in regions of interest (ROIs), defined as 4 horizontal layers, were observed with the NS administration. In contrast, with PEEP changes, changes in ventilation distribution in ROIs were larger and statistically significant. The equivalent change in EELV calculated from the changes in EELI was significantly higher with the NS administration compared to the change in EELV measured by the wash-in/wash-out method for nitrogen. The decrease in EELI with the NS administration corresponded to a decrease in EELI with a 4.6 cmH2O decrease in PEEP. There was a significant difference in the change in intrathoracic blood volume with the NS administration compared to the increase in PEEP. No other statistically significant differences were found for the other haemodynamic parameters measured with the PiCCO system, either with the NS administration or with the decrease and increase in PEEP. The study showed that EIT responds to both changes in ventilation parameters and intravenous administration of normal saline. Changes in lung impedance caused by NS administration are comparable to changes in EELV, which can be caused by a decrease in PEEP of several cmH2O. These two effects on the image of the EIT can be distinguished by analyzing changes in the regional distribution of ventilation.