本研究由韩国庆熙大学医学院的Young Eun Kim、Eung Je Woo、Tong In Oh以及庆尚国立大学医学院的Sang-Wook Kim共同完成，并于2019年4月15日发表于《Journal of Clinical Sleep Medicine》（第15卷第4期）。研究聚焦于睡眠医学领域，旨在探索一种新型无创成像技术——电阻抗断层扫描（Electrical Impedance Tomography, EIT）——在阻塞性睡眠呼吸暂停（Obstructive Sleep Apnea, OSA）患者自然睡眠过程中实时监测上气道塌陷的可行性。

学术背景

OSA的主要病理特征是睡眠期间上气道反复塌陷，而现有的影像学技术（如镇静睡眠下的磁共振成像、药物诱导睡眠内镜等）均无法在自然睡眠状态下实现连续监测。传统方法如持续气道正压通气（Continuous Positive Airway Pressure, CPAP）虽为一线治疗，但患者长期依从性差。手术干预需精准定位塌陷部位（如软腭后区或舌后区）及模式（前后向、侧向或环形塌陷），但缺乏动态评估手段。EIT技术通过体表电极测量生物阻抗变化，此前已用于肺通气监测，但尚未应用于上气道动态成像。本研究首次提出将EIT技术扩展至OSA领域，以填补自然睡眠状态下气道塌陷实时监测的技术空白。

研究流程与方法

研究分为预实验和验证实验两阶段，共纳入17名健康受试者和10名OSA患者。

预实验（可行性验证）
- 对象与设计：10名健康受试者（5男，平均年龄21.8岁）参与吞咽动作诱导的气道瞬时闭合测试。
- 技术开发：基于头颈部MRI扫描确定体表电极贴附位点（连接下唇中点与乳突下2 cm的连线，对应舌后气道空间）。使用16个MRI兼容的碳-水凝胶电极，同步进行EIT和MRI扫描，对比开放气道与吞咽闭合状态下的成像差异。
- 关键创新：开发了时间差分成像算法（Time-Difference EIT），通过对比基线（开放气道）与目标时间点（闭合气道）的电压差，重建气道塌陷区域的相对电导率变化（0-100标度，0为空气填充，100为完全闭合）。

验证实验（自然睡眠监测）
- 对象分组：7名健康受试者与10名OSA患者（均为男性，平均年龄41.6岁）接受同步EIT和多导睡眠图（Polysomnography, PSG）监测。
- 技术优化：采用三维扫描获取面部电极边界形状，提升图像重建精度；使用弹性网绷带固定电极以减少运动伪影。
- 数据分析：过滤瞬态（<1.25秒）或低幅度（<20%最大变化）的电导率变化，以PSG记录的呼吸事件（窒息/低通气）为金标准，分析EIT图像中气道区域的电导率变化特征。

主要结果

1. 预实验验证：所有受试者的吞咽诱导气道闭合均被EIT和MRI同步捕获，重建的EIT图像与MRI显示的塌陷形状（椭圆形或三角形）高度一致（图3）。
   
2. OSA患者监测：
   
   • 灵敏度：EIT成功识别所有OSA患者的阻塞性呼吸事件（低通气和窒息），健康组则无显著电导率变化。
     
   • 定量差异：阻塞性窒息期间气道电导率增幅（64.3%）显著高于低通气（26.3%，p<0.001），提示EIT可区分塌陷程度。
     
   • 意外发现：中央性窒息期间电导率亦缓慢上升（图6），但变化速率（4.3-4.5 %/s）显著低于阻塞性事件（68.2-9.0 %/s），可能反映被动气道狭窄机制。
     

结论与意义

本研究首次证实EIT可无创、实时量化自然睡眠中的上气道塌陷，其科学价值在于：
1. 技术突破：填补了自然睡眠状态下动态气道成像的技术空白，克服了传统影像学的辐射、噪音及镇静干扰问题。
2. 临床潜力：为OSA个体化治疗（如手术靶点选择、舌下神经刺激适应症评估）提供客观依据。例如，EIT识别舌后区塌陷的患者可能更适合神经刺激疗法。
3. 机制探索：通过高时间分辨率（≥50帧/秒）捕捉塌陷动态，为OSA的生物力学研究开辟新途径。

研究亮点

1. 方法创新：首次将EIT技术应用于上气道监测，开发了针对气道塌陷的时间差分成像算法。
   
2. 跨模态验证：通过MRI与PSG双重验证，确保结果的可靠性。
   
3. 临床转化设计：优化电极固定方案，减少运动伪影，提升自然睡眠监测的可行性。
   

局限性与展望

1. 单层面监测：当前仅聚焦舌后区，未来需扩展至软腭后区以实现多层面评估。
   
2. 镇静药物影响：部分受试者使用唑吡坦促眠，可能干扰气道动力学。
   
3. 运动伪影：需进一步开发抗干扰电极（如纳米纤维织物电极）或结合运动传感器。
   

该研究为OSA的精准诊疗提供了革命性工具，未来结合人工智能算法优化图像重建，有望成为睡眠实验室的常规监测手段。