频域带通滤波增强搏动法用于肺栓塞诊断与风险分层:一项两中心回顾性研究

Frequency-domain band-pass filtering enhanced pulsation method for pulmonary embolism diagnosis and risk stratification: a two-center retrospective study

作者信息Shaofei Xu, Jiazheng Li, Ziqi Li, Yuxuan Cai, Junlai Zhao, Rongrong Zhu, Maokun Li, Weiwei Wu
PMID42432771
期刊Crit Care
发布时间2026-07-10
DOI10.1186/s13054-026-06173-9

实验完整度

包含两中心回顾性病例对照研究、EIT数据采集与信号处理、ROC分析等,但无功能或机制验证,且为回顾性设计。

主要模型

肺栓塞患者(CTPA确诊) 健康对照受试者

重点核对

EIT采集时受试者体位、测量平面(3-5肋间)、采样频率(20 Hz)和持续时间(60秒) 心率自适应带通滤波器参数(频率范围0.8-2.0 Hz,带宽±0.2 Hz) 搏动性信号重建步骤(FFT、滑动窗口分析、ROI选择) MI、DI、SI等指标的阈值(如MI≤0.81) 风险分层定义(ESC指南)

摘要

背景:肺栓塞(PE)仍然是重症监护中发病和死亡的主要原因,然而传统诊断方法存在局限性,尤其是在危重症患者中。本研究介绍一种新颖的频域带通滤波增强电阻抗断层成像(EIT)搏动法,用于快速、无创的PE诊断和风险分层。方法:在一项两中心回顾性研究中,纳入了106名受试者(53名PE患者,53名健康对照)。使用16电极EIT系统记录肺血流搏动信号,并采用心率自适应带通滤波器,其下限截止频率略低于估计的心率,以提取与灌注相关的搏动性,同时将其与通气相关的低频成分分离。分析了关键参数(匹配指数(MI)、死腔指数(DI)、分流指数(SI)、电阻抗通气/灌注比(EIVQ))用于PE诊断和风险分层。结果:与健康对照相比,PE患者的MI显著较低(P < 0.001),DI和SI显著较高(P < 0.001和P = 0.005)。在风险分层方面,中高危PE患者的MI低于低危患者,DI高于低危患者,与低危患者的差异最强(校正后P均< 0.001)。在EIT衍生参数中,MI + DI+SI联合模型的AUC最高(0.820,95% CI:0.741–0.899),尽管相对于单独的MI改善有限;它优于DI和SI。EIVQ没有显示出显著的判别价值。结论:增强的EIT搏动性方法显示出对PE相关灌注异常进行无创床旁评估的前景。MI、DI和SI能够区分PE患者与健康对照,而MI和DI与风险分层相关。这些发现支持EIT衍生搏动性参数在诊断和风险分层中的潜力,并需要在连续怀疑PE的患者中进行进一步验证。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
心率自适应频域带通滤波EIT搏动法能否用于肺栓塞的诊断和风险分层?
核心机制
文中未明确提出核心机制,主要基于肺动脉灌注与通气不匹配的病理生理特征。
主要证据
两中心回顾性研究纳入53例PE患者和53例健康对照,MI、DI和SI在两组间有显著差异,且MI和DI在风险分层中有差异;ROC分析显示MI和联合模型AUC分别为0.817和0.820。
研究意义
提供了一种快速、无创的床旁肺栓塞评估工具,可能补充传统诊断方法并支持风险分层,但需前瞻性验证。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

研究设计与受试者纳入

纳入CTPA确诊的PE患者和健康对照,以比较EIT参数差异。

两中心回顾性病例对照研究,纳入了53例PE患者和53例健康对照。

2

EIT信号采集与预处理

获取肺血流搏动信号并减少呼吸和运动伪影。

使用16电极EIT系统在床旁记录信号,应用心率自适应带通滤波和滑动平均滤波。

3

脉搏参数计算

量化通气-灌注匹配程度。

基于滤波后的信号计算MI、DI、SI和EIVQ。

4

统计分析

评估参数在组间差异及诊断效能。

使用Mann-Whitney U检验、Kruskal-Wallis检验、ROC曲线等。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
EIT系统Model ET1000Infivision Medical Imaging Technology Co, Ltd, Beijing, China--
SPSS 26.0----
Python 3.9----
MATLAB R2023b----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
受试者纳入
PE诊断标准为CTPA确诊;对照组需排除心肺疾病等;排除标准需明确。
阅读提示:Materials and methods - Study design and participants
EIT采集
电极位置(3-5肋间);采样频率20 Hz;测量时间60秒;患者体位(仰卧位)。
阅读提示:Materials and methods - Frequency-domain band-pass filtering enhanced pulsation method
滤波与信号处理
带通范围0.8-2.0 Hz;中心频率自适应;带宽±0.2 Hz;窗长15秒,步长1秒。
阅读提示:Materials and methods - Frequency-domain band-pass filtering enhanced pulsation method
参数计算
MI、DI、SI的计算公式(基于肺像素值);EIVQ的计算公式。
阅读提示:Materials and methods - Frequency-domain band-pass filtering enhanced pulsation method
统计分析
两组比较使用Mann-Whitney U检验;多组比较使用Kruskal-Wallis检验;ROC分析;DeLong检验。
阅读提示:Materials and methods - Statistical analysis