通过对56个WHO成员国的手术数据进行统计分析，全球每年需要进行术中通气的外科手术预计达2.342亿例［1］，而术后肺部并发症（postoperativepulmonarycomplications，PPCs）是围手术期的主要并发症，其总体发生率为11%~33%，其中约90%的麻醉患者会出现肺不张［2］。PPCs风险增加的患者往往有更高的住院死亡率和更长的重症监护及住院时间［3-5］，这极大影响了患者围手术期的康复及预后。鉴于此，采取有效措施降低术后肺部并发症发生率显得尤为重要。目前，最有效的方法是精准快速地施行围手术期肺保护性通气策略（lungprotectiveventilationstrategies，LPVS），主要方法包括通过调节呼吸机参数设置小潮气量、适度呼气末正压（positiveend-expiratorypressure，PEEP）、限制吸气压力、低吸入氧浓度或通过手动进行间断肺复张，其他辅助措施包括俯卧位通气、高频振荡通气及液体通气疗法等［6］。然而，PEEP参数的调整需综合患者的年龄、手术方式、肺部状态及基础健康情况等因素进行考虑。研究［7］表明，个性化PEEP设置可以有效减少术后肺不张，降低术后肺部并发症的发生率，同时改善术中氧合和驱动压力。

电阻抗成像技术（electricalimpedancetomography，EIT）作为一种新型的影像学检查手段，是一种无创、便携、无辐射、可实现实时监测的床旁肺部成像技术，在机械通气期间，通过提供连续、动态的肺部通气分布信息来监测肺容积、通气分布及区域呼吸力学的变化［8］。这种高频率的数据采集使得EIT能够捕捉到传统方法难以发现的细微变化，从而指导更精确的通气调节［9-10］。目前，虽然量化局部肺通气的金标准是正电子发射断层扫描（PET）［11-12］，但RICHARD等［13］的研究通过与PET进行比较验证，确认了EIT在不同肺状态下（包括急性肺损伤）的可靠性和准确性。因此，EIT有望成为一种更加可靠和全面的肺部监测工具。近年来，EIT的独特优势使其逐渐成为个性化肺保护性通气的重要工具，这些独特优势也在围手术期肺保护中尤其是肺复张过程中显示出巨大的潜力。因此，本文就EIT在围手术期肺保护中的应用和前景展开论述。

1、EIT的基本原理及使用方法

生物组织的电导率取决于其分子组成、细胞结构、细胞内和细胞外液体的量、细胞内液及细胞外液中离子的浓度和迁移率、温度和其他因素［14］，而组织和器官的电导率值随其生理和病理条件而变化，以提供有用的诊断信息。EIT则根据物体的电导率分布、几何形状和所采用的电极配置来确定电导率，在EIT中，将身体的横截面内的局部组织电阻的分布显示为断层图像，通过测量表面电流（I）-电压（V）数据来计算区域阻抗（Z）［15］，重建横截面电导率图像［16］，从而反映组织结构及其功能状态的变化。这种通过胸带获得的肺部实时断层功能图像，为临床医生提供患者实时肺部通气及灌注分布，可用于肺部疾病的量化和机械通气的滴定，在机械通气患者中特别有价值［12，17］。

EIT的使用方法也较为简单，使用酒精及生理盐水适当清洁患者胸廓周围皮肤，确保患者皮肤表面无任何阻碍电极接触的体液或物质，并根据患者的胸围大小选择合适的硅胶电极绷带，将绷带沿患者第5肋间水平环绕并连接，硅胶电极绷带内有16组电极，前正中线左、右侧分别是1号、16号电极，8号、9号电极位于后正中线左、右侧，注意各组在胸骨正中左右两边对称分布保证电极间隔一致，并保证皮肤与电极间充分接触，完成连接后再次测试肺EIT是否正常成像。若患者皮肤干燥，可在使用电极绷带前在电极上涂抹电极凝胶或喷洒物，保证有效成像。在图像可准确采集后，保持其他呼吸参数不变，按照PEEP由0cmH2O开始逐渐上调，每次调整间隔时间30min，测定患者呼吸力学、气体分布、气体交换等参数，通过最佳膨胀/塌陷区域比分析以确定最佳PEEP值。综合患者情况调整呼吸机参数后，在EIT滴定的PEEP水平下维持机械通气［6］。

2、EIT的临床应用

与传统的影像学技术相比，EIT具有极大的优势（表1），它也可以提供PEEP方法相和其他通气机参数的上级个体滴定［10］，优化通气参数，为患者提供更加精准、有效的肺保护通气策略。目前EIT在临床中应用的主要目标人群为需要重症监护的机械通气患者。另外基于其特征性的可以无创、实时地测量局部肺灌注及肺通气的区域变化、可以生成表征动态条件下肺组织的异质行为的区域测量及能够识别机械通气期间的各种不良事件，将有助于优化肺保护，实现早期治疗干预或减少对其他诊断方法的需求，安全有效地指导成人、新生儿、婴儿和儿童的机械通气［18-19］。目前，EIT的适用范围较广，尤其适用于急性呼吸窘迫综合征（acuterespiratorydistresssyndrome，ARDS）的患者，ARDS患者由于其弥漫性的肺泡损伤及肺水肿，导致了严重的低氧血症及呼吸衰竭，需要进行积极的肺复张，根据柏林ARDS定义［20］中的治疗选择，低潮气量、较高的PEEP和俯卧位通气应用于重度ARDS。对于ARDS患者而言，基于EIT的指导，可通过最大化肺泡复张和最小化过度扩张来优化PEEP设置，有效改善ARDS患者的氧合及实现肺的复张。在一前瞻性研究［21］中，将24例重症ARDS患者纳入EIT组，使用EIT为患者进行个性化PEEP滴定，并设历史对照组，对另外31例重症ARDS患者资料进行回顾性分析，结果为EIT组患者住院生存率为66.7%，对照组为48.4%，说明在重度ARDS患者中，床边用EIT指导PEEP滴定是可行的、安全的。与压力-容量曲线相比，EIT指导PEEP滴定可能与改善氧合、顺应性、驱动压力和脱机成功率相关。对于急性肺栓塞的患者而言，基于血流脉动分析的EIT成像方法具有真实的时间反映栓塞前后发生的肺血流变化的潜力，这为在临床环境中对急性肺栓塞患者进行无创实时监测提供了新的途径。LI等［22］在麻醉家猪上诱发急性肺栓塞进行自身对照实验，并使用常规侵入性高渗盐水（5mL10%NaCl）造影技术进行对照验证。通过成像和指示剂数据证明，脉动法栓塞后的灌注变化与高渗盐水法中观察到的灌注变化具有高度一致性（Kappa=0.75，P<0.05）。此外，EIT在心脏监测及脑部监测中的功能也有一定应用。

表1EIT与其他监测技术的特点对比

3、EIT在围手术期实现肺保护性通气的应用前景

EIT在临床上尤其是重症监护室的使用弥补了传统影像学方法在评估患者肺通气情况时的缺陷，也为围手术期患者的肺保护带来新的启发。有研究［23］证明，与非保护性机械通气的实践相比，在全麻手术患者中使用肺保护性通气策略与改善临床结局相关，其中具有适当PEEP设置的保护性机械通气也已被证明可改善临床结局。然而，术中患者如何确定一个理想的PEEP值是一个难题，目前也未对最佳PEEP值有一个共识，部分原因是PEEP值通常无法根据患者生理学进行个性化设置。有研究［9，24-29］表明，一个固定的PEEP值不可能适用于所有患者，个体特征（如胸壁尺寸和形状、腹部内容物、肺重量和胸膜压）的不同会导致PEEP要求存在很大差异。而EIT的成像原理及功能也很好的解决了这一难题。EIT图像是由胸内生物阻抗的分布来确定的。生物阻抗由组织的特定组成定义，考虑了水、电解质、脂肪等因素。高含量的胞外水、高浓度的电解质和大量的细胞连接会降低阻抗，而脂肪积聚、骨头和空气会增加阻抗。因此，组织组成的病理性改变（如胸腔积液、肺纤维化、肺泡内积液等）会导致区域生物阻抗的改变。因此，肺部成像是EIT的一个理想应用；由于肺部接近体表，因此可以轻松检测肺容积的变化。

ZHANG等［30］评估了通过EIT滴定个性化PEEP在减少接受腹腔镜手术患者术后肺部并发症（PPCs）方面的效果。将75例接受腹腔镜手术的患者以2∶1的比例随机分配至个体化EIT滴定PEEP组（PEEPEIT组），或传统PEEP值为5cmH2O组（PEEP5cmH2O组）。结果显示与PEEP5cmH2O组相比，接受PEEPEIT的患者具有更高的呼吸系统顺应性、更低的驱动压、更好的氧合以及更少的术后肺不张。且两组之间的血液动力学值无显著差异。术中未观察到不良反应。表明通过EIT进行个体化PEEP可改善术中肺力学和氧合，而不损害血流动力学稳定性，并减少术后肺不张。

GIRRBACH等［31］研究了通过EIT优化个性化PEEP在腹腔镜膀胱切除术患者中的应用效果。结果发现，不同患者个性化PEEP值设置差异较大，且拔管前使用EIT进行个性化PEEP滴定组（RM/PEEPIND组）的患者PaO2/FiO2升高10.0kPa（95%CI：2.6~17.3kPa，P=0.001），呼气末肺容积增加1.49L（95%CI：1.09~1.89L，P<0.001）。研究表明，在非肥胖患者中，通过EIT进行个性化通气策略显著改善了术中氧合，表明“一刀切”的治疗策略并不理想。EIT优化的个性化PEEP可以有效提高患者术中氧合水平，并增加呼气末肺容积，改善依赖性肺区域的通气。

COSTA等［32］在一项涉及39只猪的实验中，评估了基于EIT的气胸检测算法的有效性，结果显示EIT可检测出小至20mL的气胸，灵敏度为100%，特异度为95%，并可容易地与PEEP或肺复张操作引起的实质过度扩张区分开来。由此可见，EIT能够检测出气胸的早期迹象，为机械通气的患者提供安全，大大减少呼吸机性肺损伤的可能。这为临床提供了可靠的工具，有助于及时发现和处理气胸问题，从而改善患者的预后。

目前，在临床围术期的应用中，EIT也展现出其特有的个性化通气的优势。尤其在肥胖手术患者当中的应用尤为明显。肥胖患者手术过程中面临着更高的麻醉、呼吸系统及术后恢复方面的风险，在接受全身麻醉和机械通气的肥胖患者中通常具有更高的PPCs的发生，这是由于肥胖患者氧储备降低、胸壁顺应性降低及腹内压增高等，肥胖患者容易出现肺不张、低氧血症及高碳酸血症等，术后肺功能恢复较慢，容易发生肺部感染及肺不张［33］，在围术期为肥胖患者进行个性化通气显得尤为重要。NESTLER等［34］将接受择期腹腔镜手术的体质量指数（BMI）≥35kg/m2的患者随机分为两组，一组使用EIT进行个体化PEEP滴定（PEEPIND组）；另一组PEEP固定为5cmH2O（PEEP5组），结果显示在PEEPIND组中，拔管前PaO2/FiO2高出23kPa（95%CI：16~29kPa，P<0.001），呼气末肺容量增加1.8L（95%CI：1.5~2.2L，P<0.001），驱动压比PEEP5低6.7cmH2O（95%CI：5.4~7.9cmH2O，P<0.001），区域通气比PEEP5更均匀分布。明显改善了患者术后肺部氧合情况，加快了患者的术后恢复。

在胸腔镜手术中，其便携、实时、无创的特点也给患者带来更可靠的监测方法。有研究表明，个性化调节PEEP的肺保护性通气策略在婴幼儿单肺通气的手术中，可以改善通气侧肺部的顺应性及氧合，大大降低了术后婴幼儿肺部并发症的发生率。胸腔镜手术需要进行单肺通气确保术侧形成肺萎陷，对肺萎陷的评估有着不同的影像学技术，相比于CT容易收手术环境的限制，EIT可实现床旁实时监测肺通气及灌注情况，提供更加可靠的通气情况［35-36］。

此外，在更加复杂的心外科手术中，其手术时间长，危险性高，术后长时间卧床及气管插管极易影响患者的肺部通气，该类患者术后发生肺不张及肺部感染的风险显著增加，有研究［37］纳入不停跳冠状动脉旁路移植术后患者，实验组患者使用EIT实现PEEP滴定确定最佳PEEP，对照组患者常规应用3cmH2OPEEP，两组患者进行比较，结果发现，与对照组相比，实验组发生术后并发症的概率显著降低（P=0.02），说明应用EIT对冠状动脉旁路移植术后患者进行PEEP滴定，可显著改善患者肺部通气情况。

综合多项研究结果，EIT在围手术期患者术中的连续通气监测及对高危术后肺损伤患者的通气指导中有着重要意义，能有效预防和减少术后肺损伤的发生，其无创、实时、便携及可床旁操作的优势是其他传统肺部影像监测技术不可替代的。

4、EIT未来发展方向

目前，EIT的成像结果容易受到噪声的影响，从而导致空间分辨率低。这一局限性在一定程度上限制了EIT在临床应用中的广泛使用和诊断准确性。尤其在一些复杂的病例中，比如在某些复杂的腹部疾病（如局灶性肺炎、肺栓塞或肿瘤）中，病变的区域通常较小且位置较为明确，然而，EIT的低分辨率可能导致这些病灶无法清晰识别或被误判为更大的区域异常，影响诊断的准确性。其次，EIT的优势在于实时监测，但是在复杂的病例中，快速细微的变化可能因为其分辨率低下而被掩盖。再而，在术后患者当中，早期发生的气胸或小范围肺不张可能无法及时通过EIT检测出来，延误患者治疗时机，影响患者预后。

在实际的临床应用中，尤其在手术过程中，EIT系统也会受到许多外部条件的干扰，尤其是其他医疗设备（如单极或双极电刀、超声刀等）同时使用时，这些设备产生的电磁信号可能会对EIT的测量结果造成显著影响。电刀的高频信号及超声刀的高频振动都有可能引起EIT设备的电子电路共振及改变局部电阻分布，进一步降低数据采集的稳定性。这需要临床医生在手术过程中注意确保EIT电极与电刀、超声刀的操作区域保持适当距离，尽量避免与其他设备同时运行。

介于以上不足之处，对EIT进行硬件优化，提高EIT设备的抗干扰能力及探索新的EIT重建算法来提高图像质量，并引入时间序列分析方法，通过对比干扰前后的数据变化，校正测量结果等引起了相当大的关注，已经成为相关研究领域的热点之一。考虑到深度学习在图像重建中应用的优势，一些研究人员将深度学习应用于EIT重建中，以提高图像质量和空间分辨率。深度学习为提高EIT图像重建的性能提供了一种新的方法，通过训练神经网络模型，可以有效减少噪声干扰，并显著提高图像的空间分辨率和细节清晰度。基于深度学习的EIT重建算法能够生成更高质量的图像，从而更好地反映肺部或其他器官的功能状态。此外，深度学习不仅提高了图像重建的性能，能够自动识别病变区域、提供实时反馈，还成为未来构建智能集成EIT诊断系统的基础。将EIT与其他传统成像技术结合也是提升其应用价值的重要途径，如将EIT与计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）相结合，可以融合多种模态的数据，弥补单一成像技术的不足，以获得更精准的诊断及更佳的指导意义［16］，并指导个性化的治疗策略。总之，EIT技术的发展及临床应用在改善患者预后、促进疾病的早期诊断与干预以及减轻患者负担方面展现出了巨大的潜力。尤其是在重症监护病房（ICU）和围手术期管理中，EIT的应用有助于及时发现并处理潜在问题，如肺不张、气胸等并发症，从而提高患者的生存率和生活质量。在未来的发展中，EIT的开发将往更加便携、更加经济、使用范围更加广的方向发展，实现可穿戴式及可远程监测，除了肺部疾病筛查和监测外，未来开发的便携式EIT系统可能还具有用于家庭诊断筛查和治疗监测其他身体部位（如肝脏、肾脏、乳房和滑膜关节）慢性疾病的潜力。希望未来这一创新成果能更加普及到各大医院甚至进入家庭，惠及更多患者。

5、小结

在现代医学中，机械通气作为一项生命支持技术，虽然挽救了无数生命，但其潜在的风险也不容忽视。传统通气模式往往采用统一的参数设置，忽略了不同患者之间存在的巨大差异。例如，某些患者可能因肥胖、胸廓畸形或肺部疾病而具有特殊的呼吸力学特性，这些因素若未被充分考虑，可能导致肺泡过度膨胀或塌陷，进而引发呼吸机相关性肺损伤（VILI）。个性化通气策略通过引入先进的监测手段和技术，使医生能够动态调整通气参数，确保每位患者都能获得最适合自己的治疗方案。因此，这将成为未来围手术期防治患者术后肺部并发症的主要积极干预手段，其目的在于根据每位患者的具体生理状态和需求，制定最适宜个人的机械通气参数。这种个体化的方法能够有效减少机械通气相关肺损伤。而EIT作为新型的肺部成像方式，与传统的CT或MRI相比，EIT无需使用造影剂，其无创、实时监测、无辐射、便携，而且其检查结果与金标准的高度一致性，正在成为个性化保护性机械通气和优化呼吸机调节的标准监测技术，为临床决策提供可靠依据。EIT的使用提高了机械通气期间患者的安全性，并降低了术后肺部并发症的发生，改善了患者预后，为患者带来福音。期待这一创新成果能够更加广泛地应用于临床实践，实现科技造福人类的目标。

参考文献:

[35]汤敏誉,梁鹏.胸科手术中单肺通气肺萎陷技术的应用进展[J].实用医学杂志,2024,40(20):2813-2818.

[36]黄伟坚,李洋,王海彦,等.基于驱动压的肺保护性通气策略在婴儿单肺通气中的应用效果[J].实用医学杂志,2024,40(3):360-364.

[37]王颍骅,潘雁,杨敏.电阻抗成像技术在不停跳冠脉旁路移植术后肺复张中的临床应用[J].上海交通大学学报(医学版),2018,38(6):653-657.

基金资助:广州地区临床高新､重大和特色技术项目(编号:2023P-TS28);广州市科技计划项目(编号:2025A03J4335,2023A03J1040);

文章来源:钟芊,符园园,王昊.电阻抗成像技术在围手术期肺保护中的应用与前景[J].实用医学杂志,2025,41(10):1433-1438.