Εφαρμογή της τομογραφίας ηλεκτρικών αντιστάσεων στο σύνδρομο αναπνευστικής δυσχέρειας πρόωρων νεογνών πριν και μετά τη χορήγηση του επιφανειοδραστικού παράγοντα

Abstract

Electrical Impedance Tomography (EIT) is a relatively new non-invasive imaging technique, mainly applied in adults as a research tool. Although 20 yrs have passed since its first application, clinical studies in neonates are relatively few. Proposed applications in medicine include monitoring of lung and intestinal system function. Application of EIT in neonates is well promising, due to the fact that there is no other competitive non – invasive at bedside monitoring technique. The electrical resistivity of different body tissues vary widely. By applying series of small currents to body surface, a set of potential difference measurements can be made from non-current pairs of electrodes. By placing electrodes around the thorax, a high frequency electrical current is applied. Data collected, can measure biological tissues impedance and also two dimensional images can be reconstructed, using a variety of methods. Αim: To determine immediate changes of global and regional lung function before and after exogenous surfactant administration in mechanically ventilated infants with respiratory distress syndrome (RDS) using electrical impedance tomography (EIT) measurements. Methods: Repeated EIT measurements were performed before and after (15 min - 30 min) surfactant administration. Global lung function changes were assessed with two markers, namely absolute resistivity (AbsR) and normalized impedance change (ΔZ); redistribution of regional lung ventilation was assessed as well. Airway pressure and arterial blood gases were recorded. Maltron Sheffield Mk 3.5 EIT 8 electrode system that was used in our research, designed mainly for neonates, is easy to use and has the ability to calculate Absolute Resistance (AbsR) and generate image reconstruction in a multifrequency pattern of applied electrical current. Conclusions: 1. The improvement of respiratory status after the instillation of surfactant is reflected by the statistically significant increase of AbsR (Absolute Resistivity) and DZ (normalized Impedance Resistivity change). A high correlation between DZ and measured tidal volume (Vt) was found, confirming the fact that tomography measures resistivity changes proportional to lung air changes. AbsR values in healthy premature infants were completely comparable to literature. 2. AbsR measurement is highly reproducible and can be used as an index of pulmonary ventilation in time (low intraindividual variability) and not between infants (high interindividual variability). 3. Assessing regional ventilation with EIT after surfactant administration confirmed the heterogeneous compromise of lung tissue due to RDS, as in recent literature. A ventilation shift with less asymmetry, towards more balanced ventilation at the post-surfactant period from RL to LL, anterior to posterior quadrant of both lungs and along the gravitational axis took place. 4. Image reconstruction analysis was not so detailed and sometimes unpredictable, a finding compatible with the type of tomograph that we used in our research. 5. Our research confirmed difficulties in applying electrodes. Handling electrodes was sometimes extremely difficult and time consuming (positioning and detachment of patches from body surface). Firm attachment and equal positioning of electrodes to body surface is of major importance for valuable data collection and image reconstruction.

Η τομογραφία ηλεκτρικών αντιστάσεων (T.H.A, Εlectrical Impedance Tomography, EIT), αποτελεί μια νέα απεικονιστική μέθοδο με κύρια εφαρμογή στους ενήλικες και περισσότερο σε ερευνητικό επίπεδο. Παρά την 20ετή εμπειρία, οι κλινικές μελέτες εφαρμογής της τομογραφίας σε νεογνά είναι σχετικά περιορισμένες. Κυριότερα πεδία εφαρμογής της στην ιατρική είναι η μελέτη της λειτουργίας του αναπνευστικού και πεπτικού συστήματος. Η εφαρμογή της Τ.Η.Α στα νεογνά είναι πολλά υποσχόμενη, δεδομένης της απουσίας ανταγωνιστικής εκτίμησης της πνευμονικής λειτουργίας του νεογνού στη θερμοκοιτίδα. Με την εφαρμογή ηλεκτροδίων στην περίμετρο του θώρακα, χρησιμοποιεί υψηλής συχνότητας εναλλασσόμενο ρεύμα και μετρά διαφορές δυναμικού. Τα δεδομένα που συλλέγονται μετατρέπονται σε εικόνες δύο διαστάσεων. Σκοπός: Η εφαρμογή της τομογραφίας των ηλεκτρικών αντιστάσεων (Electrical Impedance Tomography-ΕΙΤ) στην παρακολούθηση της πνευμονικής λειτουργίας των νεογνών με Σύνδρομο Αναπνευστικής Δυσχέρειας (ΣΑΔ) και η μέτρηση της αντίστασης, του τμηματικού αερισμού (τεταρτημόρια και ο κάθε πνεύμονας ξεχωριστά) πριν και μετά τη χορήγηση του επιφανειοδραστικού παράγοντα. Επίσης, η συσχέτιση των παραπάνω δεικτών με την κυψελιδοαρτηριακή διαφορά οξυγόνου, το αρτηριοκυψελιδικό πηλίκο της μερικής τάσης οξυγόνου, την οξεοβασική ισορροπία, την ευενδοτότητα, τον αναπνεόμενο όγκο και τον κατά λεπτό αερισμό. Tέλος, η σύγκριση της πνευμονικής λειτουργίας της ομάδας των νεογνών με ΣΑΔ με αυτήν φυσιολογικών πρόωρων νεογνών. Μεθοδολογία: Χρήση του τομογράφου Maltron Sheffield Mk 3.5 των 8 ηλεκτροδίων, ο οποίος είναι ειδικά σχεδιασμένος για νεογνά, με δυνατότητα προσδιορισμού της απόλυτης αντίστασης όπως και της επεξεργασίας της εικόνας σε πολλές συχνότητες και της μελέτης της κατανομής του τμηματικού αερισμού. Συμπεράσματα: 1. Η απόλυτη αντίσταση των πνευμόνων (όπως και η κανονικοποιημένη), ως δείκτης αερισμού, αυξήθηκε μετά τη χορήγηση του ΕΠ λόγω τη βελτίωσης του αερισμού (αναπνεόμενου όγκου) των πνευμόνων, σε απόκλιση όμως συγκρινόμενη με τα φυσιολογικά νεογνά. Η υψηλή συσχέτιση της κανονικοποιημένης αντίστασης με τον αναπνεόμενο όγκο, ήταν αναμενόμενη, καθότι αποτελεί και τη βάση λειτουργίας της τομογραφίας. 2. Η μέτρηση της απόλυτης αντίστασης έχει υψηλή επαναληψιμότητα, είναι δε χρήσιμη για κάθε ασθενή στο χρόνο με μάρτυρα τον ίδιο ασθενή και όχι ως μέτρο σύγκρισης της πνευμονικής λειτουργίας μεταξύ ασθενών. 3. Η μελέτη του τμηματικού αερισμού πνευμόνων στην άμεση περίοδο μετά χορήγηση ΕΠ απέδειξε ότι το ΣΑΔ αποτελεί ανομοιογενή νόσο, επιβεβαιώνοντας σχετικές κλινικές μελέτες. Επίσης έδειξε ότι ο ΕΠ οδήγησε σε ομογενοποίηση του αερισμού, τόσο σε εγκάρσιο επίπεδο (μεταξύ του δεξιού-αριστερού πνεύμονα), όσο και κατά μήκος του προσθοπισθίου άξονα (μετατόπιση του κέντρου βαρύτητας της αναπνοής). 5. Η ανάλυση εικόνας δε βρέθηκε ιδιαίτερα ικανοποιητική, πολλές μάλιστα φορές ήταν και ασταθής. 6. Επιβεβαιώθηκαν οι πρακτικές δυσκολίες τοποθέτησης των ηλεκτροδίων. Η σωστή τοποθέτηση και επαφή των ηλεκτροδίων στο θωρακικό τοίχωμα είναι ιδιαίτερα σημαντική για την αξιόπιστη συλλογή δεδομένων και τη λεπτομερή απεικόνιση.