肺脏是进行气体交换的主要器官,良好的气体交换需要充分的肺通气与血流灌注。因而在危重病人的机械通气治疗过程中,医生需要密切关注患者的肺通气与肺灌注状况。然而目前传统的成像手段虽然能够满足临诊断和评估的需要,但由于其辐射性、体积庞大等原因,不适合在床旁对机械通气患者进行监测与评估。电阻抗断层成像(Electrical impedance tomography,EIT)可以对生物体内电阻抗分布或变化进行成像,具有便携、无创、无辐射、实时等优点,因而适宜于在床旁环境评估机械通气患者的肺通气与肺灌注状况。本文的研究工作围绕对机械通气下肺通气与肺灌注评估方法的优化展开,主要内容包括:首先本文对一种基于阻抗顺应性法评估肺通气区域的EIT方法进行了优化,避免使用单一值平台压来计算阻抗顺应性。随后使用优化前后的方法处理了6例急性呼吸窘迫综合症模型小猪的EIT数据,得到的结果与对应的CT数据进行了对比。优化后的过度膨胀占比相对误差减少了24.36±18.29%,塌陷占比相对误差减少了16.41±19.18%,表明本文对目前国际上常用的阻抗顺应性法的优化相对有效。其次本文对基于最大斜率法和基于非负矩阵分解法评估肺灌注分布的两种EIT方法分别进行了优化,对最大斜率法不进行伽马曲线的拟合,而直接对注入盐水后阻抗下降的斜率进行计算;对非负矩阵分解法则是自动选取初始基向量进行迭代,而非手动选取初始基向量。随后使用各自优化前后的方法对7例肺栓塞和7例肺正常术后病人的EIT数据进行处理,从结果上看,两种方法优化前后的结果相差甚微,但优化后的方法明显降低了计算量和手动操作量,表明本文对最大斜率法和非负矩阵分解法的优化相对有效。最后本文提出了EIT肺通气/灌注匹配分布图像的概念,以及过通气占比和过灌注占比的指标,用于评估肺通气/灌注的空间匹配情况。对上述的7例肺栓塞的EIT数据处理后得到平均过通气占比为29.00±7.31%,平均过灌注占比为25.21±8.80%;对上述的7例肺正常的EIT数据处理后得到平均过通气占比为12.44±9.86%,平均过灌注占比为13.01±8.18%,肺正常组的过通气占比和过灌注占比要明显低于肺栓塞组(P<0.01),证明本研究提出的这两个指标可以用于评估肺通气/灌注空间匹配程度。