發(fā)布時間：2020-04-06 04:39

【摘要】：肺臟是進行氣體交換的主要器官,良好的氣體交換需要充分的肺通氣與血流灌注。因而在危重病人的機械通氣治療過程中,醫(yī)生需要密切關(guān)注患者的肺通氣與肺灌注狀況。然而目前傳統(tǒng)的成像手段雖然能夠滿足臨診斷和評估的需要,但由于其輻射性、體積龐大等原因,不適合在床旁對機械通氣患者進行監(jiān)測與評估。電阻抗斷層成像(Electrical impedance tomography,EIT)可以對生物體內(nèi)電阻抗分布或變化進行成像,具有便攜、無創(chuàng)、無輻射、實時等優(yōu)點,因而適宜于在床旁環(huán)境評估機械通氣患者的肺通氣與肺灌注狀況。本文的研究工作圍繞對機械通氣下肺通氣與肺灌注評估方法的優(yōu)化展開,主要內(nèi)容包括:首先本文對一種基于阻抗順應(yīng)性法評估肺通氣區(qū)域的EIT方法進行了優(yōu)化,避免使用單一值平臺壓來計算阻抗順應(yīng)性。隨后使用優(yōu)化前后的方法處理了6例急性呼吸窘迫綜合癥模型小豬的EIT數(shù)據(jù),得到的結(jié)果與對應(yīng)的CT數(shù)據(jù)進行了對比。優(yōu)化后的過度膨脹占比相對誤差減少了24.36±18.29%,塌陷占比相對誤差減少了16.41±19.18%,表明本文對目前國際上常用的阻抗順應(yīng)性法的優(yōu)化相對有效。其次本文對基于最大斜率法和基于非負(fù)矩陣分解法評估肺灌注分布的兩種EIT方法分別進行了優(yōu)化,對最大斜率法不進行伽馬曲線的擬合,而直接對注入鹽水后阻抗下降的斜率進行計算;對非負(fù)矩陣分解法則是自動選取初始基向量進行迭代,而非手動選取初始基向量。隨后使用各自優(yōu)化前后的方法對7例肺栓塞和7例肺正常術(shù)后病人的EIT數(shù)據(jù)進行處理,從結(jié)果上看,兩種方法優(yōu)化前后的結(jié)果相差甚微,但優(yōu)化后的方法明顯降低了計算量和手動操作量,表明本文對最大斜率法和非負(fù)矩陣分解法的優(yōu)化相對有效。最后本文提出了EIT肺通氣/灌注匹配分布圖像的概念,以及過通氣占比和過灌注占比的指標(biāo),用于評估肺通氣/灌注的空間匹配情況。對上述的7例肺栓塞的EIT數(shù)據(jù)處理后得到平均過通氣占比為29.00±7.31%,平均過灌注占比為25.21±8.80%;對上述的7例肺正常的EIT數(shù)據(jù)處理后得到平均過通氣占比為12.44±9.86%,平均過灌注占比為13.01±8.18%,肺正常組的過通氣占比和過灌注占比要明顯低于肺栓塞組(P0.01),證明本研究提出的這兩個指標(biāo)可以用于評估肺通氣/灌注空間匹配程度。
【圖文】：

分布或變化為成像目標(biāo)的一種醫(yī)學(xué)成像手段。其原理是通過在人體表面放置一定數(shù)量的電極，以一定的驅(qū)動方式由電極注入安全電流，并同時測量其他電極的表面電壓，然后通過特定的重構(gòu)算法重建出電極層周圍的人體阻抗分布圖像，，流程如圖1.2所示。自 1978 年 Henderson 和 Webster 等[12]發(fā)表了第一張肺部電阻抗圖像以來，EIT 因其便攜、無創(chuàng)、實時、無輻射等優(yōu)點，已成為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重要課題之一[13]。EIT 流程1987 年，英國 Sheffield 大學(xué) Brown 等人開發(fā)了第一套完整的 EIT 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

一 PEEP 下肺區(qū)內(nèi) CL 和 OD 占比之和最小時機械通氣改善氧合和通氣的效果最好，這一 PEEP 值也被稱為最佳 PEEP 值。確定最佳 PEEP 值的過程被稱為 PEEP 滴定，通常是從高 PEEP 水平開始進行機械通氣，每 2~3 分鐘降低一次 PEEP，每次降低2~5cmH2O，直至較低值或為 0，隨后根據(jù)每個 PEEP 下的通氣情況來確定最佳 PEEP值。本章主要分析了目前文獻中報道的一種 EIT 評估肺通氣區(qū)域的方法，隨后通過開展動物實驗結(jié)合 CT 數(shù)據(jù)對其準(zhǔn)確性進行驗證，然后根據(jù)結(jié)果針對其進行優(yōu)化。2.2 肺通氣區(qū)域評估方法介紹在使用 EIT 評估肺通氣區(qū)域時，首先需要采集 PEEP 滴定過程中不同 PEEP 下機械通氣時的 EIT 數(shù)據(jù)。在采集到多個 PEEP 下的 EIT 數(shù)據(jù)后，接著會選取參考幀和進行重建圖像，然后從重建的 EIT 圖像中選取關(guān)鍵幀，并以此計算肺部感興趣區(qū)（regionof interest, ROI），最后對 ROI 內(nèi)的像素點使用相應(yīng)的方法來評估 CL/OD 占比，其流程如圖 2.1 所示。從選取參考幀到計算肺區(qū) ROI 的過程，統(tǒng)稱為 EIT 數(shù)據(jù)的預(yù)處理。本節(jié)內(nèi)容將按 EIT 數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和基于阻抗順應(yīng)性評估 CL/OD 的順序展開。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R563.8;TP391.41

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃頌民;;慢性阻塞性肺疾病高危人群肺通氣測定用于早期診斷的作用分析[J];數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志;2016年02期

2 戈鶴山;謝明;;肺通氣量動態(tài)測量機理的研究[J];中國衛(wèi)生監(jiān)督雜志;2006年04期

3 王電軍,尹邦良,喻風(fēng)雷,劉建新;間斷肺通氣對體外循環(huán)肺損傷的保護作用[J];中國胸心血管外科臨床雜志;2005年02期

4 韓淑貞,王立祥,韋中余,徐yN,姜濤;手控測定急性呼吸窘迫綜合征1例肺通氣量與氧合指數(shù)對照觀察[J];武警醫(yī)學(xué);2000年01期

5 ;肺通氣量計研制成功[J];勞動保護;1986年05期

6 李天麟,金書香,黃海潮,呂云鳳,陳芳;對肺通氣量計應(yīng)用的評價[J];衛(wèi)生研究;1986年06期

7 周冠雄,句樹銘,張初芳;肺通氣量計的研制[J];衛(wèi)生研究;1986年05期

8 周冠雄;肺通氣量計的性能及使用[J];勞動保護;1987年01期

9 方建平,張松鶴;碳?xì)衷赮A—1型肺通氣量儀上的隔熱作用[J];工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病;1988年03期

10 黃建偉;肺通氣與非肺通氣治療新生兒窒息療效比較[J];新醫(yī)學(xué);1988年08期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王相成;王雪梅;周偉娜;;兩種肺通氣顯像裝置在肺通氣顯像中的研究對比[A];中華醫(yī)學(xué)會第九次全國核醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2011年

2 陳賢楠;;氣管內(nèi)肺通氣降低羊生理死腔[A];中華醫(yī)學(xué)會全國第五次急診醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];1994年

3 巴建濤;景紅麗;郭寧;吳貴華;李方;;放射性監(jiān)測儀在一日法肺通氣／肺灌注顯像中的應(yīng)用[A];第七屆全國核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文摘要集[C];2005年

4 李蓓蕾;蔡良;陳曙光;;肺通氣顯像劑Technegas給藥后環(huán)境放射性污染評價[A];中華醫(yī)學(xué)會第九次全國核醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2011年

5 巴建濤;;放射性監(jiān)測儀在一日法肺通氣／肺灌注顯像中的應(yīng)用[A];第三屆全國核素顯像暨核素治療學(xué)術(shù)交流會論文匯編[C];2006年

6 梁曉燕;劉定靜;汪靜;王U

本文編號：2616026