福建医科大学研究生(福建医科大学研究生院)

福建医科大学研究生,福建医科大学研究生院

福建医科大学附属协和医院麻醉手术部

2022年2月福建医科大学附属协和医院麻醉手术部张良成教授团队在Anaesthesia Critical Care & Pain Medicine杂志发表改良长轴平面内超声引导桡动脉插管研究结果。本研究创新性引入中心线和接触线作为超声引导的信号线,为超声引导桡动脉插管提供一种新技术。原文题目:Modified long-axis in-plane ultrasound-guided radial artery cannulation in adult patients: A randomized controlled trial。

研究亮点

● 改良超声长轴平面内方法提高了桡动脉插管的成功率。

● 改良方法显示插管时间较短,血肿发生率较低。

● 将动脉长轴保持在超声平面内,以获取最大动脉内径。

● 超声探头上的两条信号线提高了穿刺的几何精度。

研究背景

桡动脉插管是一种经常使用的有创性操作,主要用于持续动脉压监测和动脉血样采集,尤其是在手术室、重症监护室和急诊室。然而对于小桡动脉或桡动脉解剖变异的患者,桡动脉插管难度显著增加,反复尝试穿刺插管可能会造成严重并发症,包括出血、血肿、血管痉挛、缺血和血管后壁损伤等。

近年来,超声技术已被推荐为引导血管插管的有效手段。研究表明,与传统触诊(C-P)方法相比,超声引导下的桡动脉插管可以提高首次插管成功率,并降低插管相关并发症的发生率。

然而,在成人患者中(成人桡动脉平均直径为2.2–2.8 mm),传统的超声技术引导桡动脉插管的首次成功率并不高,从53%到73%不等。其原因可能是多方面的。众所周知,短轴(SAX)方法存在针尖可视化不佳和针尖控制困难的缺陷。而长轴(LAX)方法的局限性是难以将针尖和血管中心长轴对齐,此外,超声切面存在厚度,这可能导致超声引导时针尖定位错误。

此外,对于桡动脉直径小于2.2 mm的成年患者,采用常规超声方法引导桡动脉插管极具挑战性。目前缺乏相关研究。

因此,本研究提出了一种改良长轴平面内(M-LAIP)的新方法来应对上述挑战。与LAX相比,M-LAIP方法的新颖之处在于额外引入超声探头上的两条信号线(中心线和接触线),以及平移动探头来准确识别动脉中心轴位置的方法。这些改良措施从几何角度上提高了穿刺的精度和动脉插管的成功率。

因此,我们进行了一项随机对照临床试验,评估应用M-LAIP超声技术、短轴平面外方法(SAOP)和C-P方法引导的成人(桡动脉直径小于2.2mm)桡动脉插管的效果。我们假设M-LAIP可以提高桡动脉插管首次成功率。

改良技术关键操作步骤和研究过程

在M-LAIP组中,操作者坐在患者手臂末端的前面(如下图C),而不是传统LAIP方法中坐在患者手臂的一侧(下图A)。

首先,采用短轴方法扫描桡动脉,然后将探头旋转90度以获取桡动脉的长轴视图。始终保持探头垂直于腕部皮肤表面,维持探头与桡动脉长轴平行,通过横向滑动探头,由此可以获取最大桡动脉内径(在超声图中)。同时,使用彩色多普勒模式获得最佳的动脉血流多普勒信号。根据获取桡动脉的最大内径和动脉的最佳彩色多普勒血流信号确定最佳探头位置,见图1。

Figure 1 Optimizing the position of the ultrasound probe

The projection of the radial artery on the body surface is represented with a black line. Features of the radial artery in the ultrasound section occurred differently for different positions of the probe, including the diameter of the radial artery (white arrows), Doppler signal of arterial blood flow (A, C). The position corresponding to the maximum radial diameter and the optimum Doppler blood signal is the best location of the probe (B).

用无菌膜将两条外科缝线固定在超声探头上。位于探头侧面中间的一条线被定义为中心线;而位于超声探头下边缘并与中心线垂直的另一条线被定义为接触线。中心线和接触线统称为信号线。

以超声探头中心线和皮肤接触处为穿刺点,穿刺针与皮肤成30度角进行桡动脉穿刺。通过调节穿刺针的角度,使穿刺针与超声探头上的接触线垂直,从而提高穿刺的准确度。穿刺者正面朝向探头的中心线,双眼聚焦于穿刺针和接触线,将有助于提高穿刺针和接触线垂直的准确度判断即两者夹角为90度。(图2B)。当穿刺针刺入皮肤后,在实时超声动态图像中,可以清晰显示高回声的针尖影。如果穿刺针没有垂直于接触线(图2A,C),那么在穿刺针推进过程中,针尖会偏离超声波平面,从而偏离桡动脉中心轴。

Figure 2 The signal lines on the probe for accurately guiding alignment

The two signal lines (centerline and contact line) are set perpendicular to each other. The needle was inserted into the point at which the centerline of the probe contacted the skin. The angle between the puncture needle and the contact line is greater than 90° (A) or less than 90° (C). It would cause a deviation of the tip from the central axis of the artery during the process. The approach is most optimal when the needle is perpendicular to the contact line (the angle is 90°) (B).

在穿刺过程中,采用超声实时监测针尖与动脉后壁的相对位置。如果在穿刺针推进过程中发现针尖很接近动脉后壁,则需要稍微降低进针的角度并旋转穿刺针,使针尖斜面朝动脉后壁,从而避免动脉后壁穿刺。

在穿刺针针芯有回血后,继续将穿刺针向前推进,直到套管也进入动脉管腔,如果此时仍有回血,则用右手食指和拇指将针芯和套管分离1-2厘米。然后,将穿刺针连带套管一起送入动脉内。最后,拔出针芯,连接换能器。

研究终点

研究的主要结果是首次插管成功率,次要结果包括总插管成功率、插管失败、插管时间、首次定位时间、尝试次数、插管相关不良事件(血管痉挛和后壁穿刺)和并发症(血肿、血栓、水肿或感染)。

主要研究结果

在本研究中,共纳入216名患者。20名患者被排除在外,196名患者被随机分入最终分析。患者以1:1:1的比例随机分为M-LAIP、C-P或SAOP组。

M-LAIP组的插管成功率显著高于SAOP或CP组(首次成功率:80.3% vs 53.8%或33.8%;P < 0.001;总成功率:93.9% vs 78.5%或50.8%;P < 0.001)。M-LAIP组总插管时间短于SAOP组(P = 0.002)或C-P组(P < 0.001)。M-LAIP组后壁穿刺和血肿发生率低于SAOP组和C-P组(P < 0.008)。详见下表。

M-LAIP组在100秒内首次累积插管成功率显著高于SAOP组和C-P组(分别为80.3%(95%CI:70.5%-90.2%)、53.8%(95%CI:41.4%-66.3%)和33.8%(95%CI:22.4%-46.3%);P < 0.0001)(图4A)。M-LAIP组、SAOP组和C-PT组的5分钟累计插管成功率分别为93.9%(95%CI:88.0%-99.9%)、78.5%(95%CI:68.2%-88.7%)和50.8%(95%CI:38.3%-63.3%)(P < 0.0001)(图4B)。

Figure 4 Cumulative success rate for the three groups

(A) Cumulative success rate of the first cannulation in 100 seconds.

(B) Cumulative success rate of the total cannulation in 5 minutes.

在本研究中,我们发现,与SAOP或C-P相比,M-LAIP超声引导技术可以提高成人桡动脉(直径<2.2mm)的首次和总插管成功率。此外,本研究还发现M-LAIP超声引导技术可以缩短桡动脉插管时间,降低血肿和后壁穿刺发生率。

采用长轴平面内方法进行超声引导桡动脉插管时,如何确定最佳超声探头位置及如何精准引导动脉穿刺是成功插管的两大挑战。既往研究表明,常规超声方法能够将桡动脉插管首次成功率从传统触诊法(即盲法)的49.9%增加到69.8%。本研究发现,使用M-LAIP可将LAX的首次插管成功率从61.5%或73.2%提高到80.3%。

本研究从两个方面对传统LAX方法进行改良:首先保持动脉的中心轴在超声平面内,其次是尽可能避免针尖偏离超声平面。改良法可以提高动脉穿刺时针尖控制的精准度。当使用超声平面内长轴法对动脉进行扫描时,随着超声探头的平移,动脉长轴切面大小亦随之变化,由此导致超声切面中动脉内径亦不同(图5A)。当动脉中心轴位于超声平面内时,桡动脉直径将达到最大(超声图中),由此可以确定超声探头在腕部的最佳引导穿刺位置(图5A,3,(3),b)。这种方法可以显著降低由于超声平面的厚度而导致针尖定位误差的发生率。

我们将穿过超声切面中心的平面定义为超声平面,如图5B所示(平面abcd)。实质上,超声探头左右两部分结合处形成一条线即探头侧面的中心线(ma和nb)。ma和nb两条平行线构成了一个平面mnba,该平面和与超声平面bacd重叠,为同一个平面。在本研究中,穿刺点即为超声探头的中心线与皮肤接触点。由于接触线与超声平面垂直,在超声引导桡动脉穿刺时应调节穿刺针与接触线垂直(即穿刺针和接触线夹角为90度)(图5B)。由此可以确保在穿刺过程中,穿刺针将始终保持在超声平面内,在超声视图中可始终清晰见到高回声的针尖影像。

Figure 5 Localization map of the modified long-axis in-plane technique

The movement of the probe leads to different ultrasound sections of the artery (A: 1 -5), corresponding to different diameters of the artery in the ultrasound view (A: a, b, c). If the tip is accidentally positioned lateral to the radial artery or inserted into the artery wall (A: 1, 2, 4, 5), there will be no blood backflow in the needle core (A: (1), (2), (4), (5)). When the center axis of the artery is maintained in the ultrasound plane during the process, the probability of the artery lumen with the needle tip inserted will significantly increase (A: 3, (3), b).

The overlapped planes mnba and bacd are merged as the ultrasonic plane (B). The centerline lies in the ultrasonic plane and is perpendicular to the contact line (B). The two lines are defined as signal lines. According to the significant guidance of the two signal lines, the needle tip can be kept easily in the ultrasonic plane in the process.

M-LAIP超声技术与传统LAIP超声技术不同之处在于:信号线的设计、在超声视图中获取动脉最大内径的方法、旋转针头使得针尖斜面朝向动脉后壁和操作者的穿刺体位和位置等,这些可能是M-LAIP方法成功率较高的原因。

研究局限性和后续研究

本研究存在几个局限性。考虑到全身麻醉(GA)可以增加桡动脉的直径,因此,本研究中的所有程序都是在全麻诱导前进行的。研究过程中对各种指标的判断、记录和测量可能存在一定的偏差,这可能是本研究的潜在局限性。另一个局限性是,本研究中的操作人员具有一定的超声技术经验,这可能会在一定程度上降低了本技术对缺乏经验人员的推广性。在后续的研究中,将比较M-LAIPA方法和传统的LAX以及改良动态针尖定位超声技术,以验证它是否更有优势,尤其是对婴幼儿人群。

M-LAIP技术引导桡动脉插管视频。

结 论

总之,与SAOP或C-P相比,M-LAIP超声引导技术可以提高成人桡动脉(直径<2.2mm)插管成功率,缩短插管时间,降低了插管相关不良事件的发生率。

评 论

我们在使用超声长轴平面内技术时,可能会出现一种现象:在超声图像中可以见到高回声的针尖插入血管腔,但是穿刺针的针芯没有回血。可能的解释是,由于超声波切面存在一定的厚度(图5 B),当超声平面偏离动脉中心轴,针尖插入动脉壁(图5 A ②, ④) 或靠近动脉壁外侧(图5 A ①, ⑤), 同时,部分动脉管腔和针尖仍在超声切面中,即可观察到上述穿刺针似乎已经在血管内而没有回血的现象。

该技术主要改良之处:

◆ 根据血管内径大小和多普勒血流信号丰富程度确定超声探头最佳位置。

◆ 根据信号线(中心线和接触线)引导穿刺针精准穿刺和插管。

这种改良将解决:难以持续保持针尖在超声平面内和难以将针尖和血管中心轴对齐的问题。

此外,该改良技术尚可应用于超声引导深静脉穿刺及神经阻滞等,在针尖可视化程度和准确定位方面可能具有较大的优势。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352556821001934?via%3Dihub

doi:https://doi.org/10.1016/j.accpm.2021.100989.

引用:

Wang Jiebo,Weng Xianfeng,Huang Qijian et al. Modified long-axis in-plane ultrasound-guided radial artery cannulation in adult patients: A randomized controlled trial.[J] .Anaesth Crit Care Pain Med, 2022, 41: 100989.

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