超声引导椎管内神经阻滞

背景

传统的椎管内麻醉是通过皮肤表面的解剖标志定位进行的，触摸嵴间线以及各个棘突的位置来决定中线、棘突间隙、椎板间隙或者通过阻力消失技术定位。硬膜外麻醉效果与硬膜外穿刺技术及导管的位置关系密切。其成功主要依赖于操作者的经验，其失败率为2％-3％。这种传统的椎管内麻醉的操作难易程度与患者解剖标志触摸的难易程度相关。这些皮肤表面的解剖标志有时候可能并不十份清楚。有研究表明肥胖患者、有脊柱手术史的患者以及高龄患者可能产生脊柱变形或退行性改变变得难以触及。其中尤其是肥胖患者，在美国有约30%的人群为肥胖人群，其中多达50%的患者需要实施关节置换术。在2007年到2009年美国椎管内麻醉下行全髋及全膝置换术的患者的一项调查表明：其中48%为70岁以上的老年人，22%的患者体重指数大于35。这些手术最理想的麻醉方式是椎管内麻醉，而这些人群恰恰都是解剖定位困难的高危人群。近年来，高分辨率便携式超声设备的使用，为超声引导椎管内麻醉提供了条件。 同济大学附属东方医院疼痛科王祥瑞

 腰部脊柱区域的超声影像

骨骼组织是超声显像中的一个弱项，超声很难透过超声观察骨骼下组织结构，脊柱的骨性结构非常复杂，使这一区域的超声影像大打折扣。Cork是首位描述脊柱椎间隙这一区域超声影像的麻醉医师，他指出超声影像是一项强有力的技术，能够使硬膜外腔可视化。超声成像的进一步工作由Currie等3位进行：在1984年，Currie检查了75位进行硬膜外麻醉分娩的孕妇。应用5-MHz探头，硬膜外腔的预计深度被探测出来，并与穿刺时的深度比较，发现两者之间有高度的一致性：1992年，Wallace发表了一项前瞻性研究结果，包括对36位女性的脊柱解剖的超声评价，该研究显示，腰部脊柱结构可以被超声可靠地鉴别；Curde和Wallace两人发现超声中椎板为一高密度结构，硬膜外腔为一低回声区；Bonazzi有一个相似的研究，检查了40位实行了硬膜外麻醉的男性病人。他发现了一高回声结构，鉴定为黄韧带，还描述了骨头回声阴影里的低回声结构．硬膜外腔。在这些早期的腰部脊柱超声数据分析中，超声测量及实际穿刺深度被证明有密切相关性。这些早期研究的主要弊端是超声图像处理较差，这也是将超声技术引入日常的中枢神经麻醉与镇痛的主要限制因素。

从光学原理分析，光波频率越高、组织的分辨率越高但组织的穿透性越差，引用到超声技术中，如需对于单薄、细小结构的充分的图像处理，需要引入高频超声探头。但同时穿透深度便会下降。麻醉与镇痛中绝大多数成年人的穿刺深度在3-9cm之间，所以4-11MHz的超声探头足够了。这样的探头能够产生高质量的图像分析及得到正确的角度。线阵探头是神经结构成像的最有效的探头，用这种探头获得的图像能够确定理想的穿刺点、穿刺方向以及皮肤至黄韧带和硬膜外腔的距离；而凸阵探头也能够获得较好骨骼及黄韧带图像，使我们能够观察硬膜及椎间隙。应用数字超声系统，可以提高图像质量，尤其是黄韧带及骨骼附近。还可通过软件升级提高成像系统性能来越过技术的限制，能帮助展示脊柱区域的神经结构和血管。 

正常成年人影像

扇形探头及线阵探头对于成年人，哪个能提供更好的中枢神经的超声影像还无定论，有的研究者采用线阵探头，同时有人采用扇形探头。黄韧带是鉴定硬膜外腔的阻力消失技术的主要标志，在成年人的超声影像中是较难完全显现的。黄韧带与椎弓相连，且至皮肤的距离不尽相同，因此超声声束不能完全垂直的通过黄韧带，而这是良好显影的先决条件。随着年龄的增长及骨化发生，声束的反射及阴影增多，这大大的减小了声窗，在紧密连接的胸部脊柱最为突出，尽管如此，合理的描述成年人硬脊膜和黄韧带也是可能的。旁正中入路是成年人观察硬脊膜的最佳途径，此入路使硬脊膜最大程度地可视化。 

孕妇的影像

硬膜外麻醉是产科分娩镇痛的重要方法。在孕期，脊柱解剖结构显著变化，孕妇的硬膜外腔位置更深、棘突之间腔隙的斜面更陡，因此硬膜外腔穿刺的角度更难调整。除L3．4椎间隙的宽带较小外，黄韧带可穿刺区域的大小似乎没有变化。而孕期的肥胖和水肿使解剖标志变得更不明显，且棘间韧带变软，组织成分不均匀可导致假性的阻力消失感。这些都可使硬膜外麻醉难度增大，并发症增多。总之，妊娠后期硬膜外腔穿刺的最佳区域变小，棘突间的软组织渠道也变窄，皮肤至硬膜外腔的距离增大而硬膜外腔变窄。因此，自突破黄韧带至穿刺硬膜的安全区域变小了。超声技术可以较容易地观察到孕期的组织变化以及这些变化对脊柱及硬膜外腔解剖的影响。相关超声研究发现，在孕期，皮肤最佳硬膜外穿刺点位置可选区域更小了，棘突间的软组织区域更窄了，而皮肤至硬膜外腔的距离更大了。组织变化使得硬膜外腔变窄变形。与非孕时相比，黄韧带、硬脊膜、硬膜外腔的可视程度明显下降。尽管如此，穿刺前的超声影像检查依然提供了有用的穿刺前信息。超声影像的质量在孕期比非孕期下降50-70％，但在所有病例都足以鉴别黄韧带和硬膜外腔。 

减少椎管内麻醉的技术难度是我们每一个麻醉师都期望的，因为多次反复穿刺会增加椎管内麻醉并发症的发生，比如穿刺后的术后头痛、穿刺中异感的发生和硬膜外血肿的发生。有研究表明：在麻醉操作前进行超声成像定位可以使椎管内麻醉更为容易。 

超声引导硬膜外穿刺

1.超声判定穿刺椎间隙

椎管内穿刺常被用于手术麻醉或镇痛。此项技术成功的关键在于准确定位硬脊膜或其内腔隙的能力。传统的穿刺方法依赖体表解剖标志定位、韧带的突破和阻力的消失。解剖标志方法有效但是间接地标志，且在肥胖病人身上很难触摸。即使是正常体重指数的患者，麻醉医师也有错误定位的可能，从而增加脊髓受伤的风险尤其是对于鞘内注射。T线也并非可靠地标准。Schlotterbeck H 对121位女性病人比较了麻醉师判定的腰椎间隙与超声探测的实际的腰椎间隙的差异，即判定麻醉师所穿刺的腰椎间隙是否为L3，4间隙，超声扫描发现，准确率为36.4％，而有50％的人定位偏向头端，15％的人定位偏向尾端。这种在临床判断与超声下判断穿刺椎间隙的方法，强调了潜在的于高于L3棘突水平穿刺带来严重并发症的可能性。产科病人硬膜外麻醉的操作频率高提示我们必须意识到这种危险性的重要性。任何解剖标志学方法，在针刺入皮肤前均不能预测针的准确位置，可导致多次穿刺、疼痛及不适、阻滞失败(5.7％)、麻醉医师心理挫败和患者满意度差等。 

腰部脊柱区域椎骨连结不如胸椎部位紧密，且椎间隙较骶骨部位明显，最适宜超声检查。且L2、L3、L4各椎体较独立，因此，从图像中可以准确的辨认各个棘突及椎间隙。超声扇形探头观察腰部脊柱区域，可以确定正确的腰椎间隙水平。国外有研究显示，麻醉师进行腰麻或硬膜外麻醉穿刺时进行的定位，准确率只有约30％。超声对椎间隙进行准确定位，有重要的临床意义，尤其是产妇、肥胖、脊柱畸形的人。而临床工作中发现有一部分人会发生腰椎骶化或骶椎腰化，对于L5间隙与骶骨间隙辨别不清的患者，可以采用从上往下观察的办法，即从T12起(浮肋)向下依次数，直至L3-4间隙。 

2.超声判定穿刺深度

应用超声进行硬膜外腔的研究最先是应用正中平面入路，这是麻醉科实施穿刺进入硬膜外腔的传统方法。应用超声影像，可得到正确的穿刺间隙，最佳角度和硬膜外置管深度。Arzola C 于2007年的研究，用2-5MHz的曲线阵探头横切面观察腰部脊柱，为产妇硬膜外麻醉提供可靠标志。5.0MHz曲线阵探头，在L3．4椎间隙的正上方进行横切面和矢状面的扫描，这样可以给穿刺者提供一个脊柱韧带和相关骨结构的三维印象。有关腰部硬膜外腔深度与腰椎穿刺时直接测得的深度之间的相关系数在0.79-0.92之间。另外，一些学者研究了怀孕和病人的运动对于超声成像质量的影响，确定脊柱畸形对穿刺数据和区域麻醉质量的作用，定义了对探头施加的压力对测量数据准确性的影响。 

若需要尽可能提高图像质量时，则应用旁正中入路。旁正中入路，可以减少超声区域内钙化结构的影响，扩大椎间隙“可视窗口”的利用率。“可视窗口”的扩大，使得可视程度提高并加强了硬膜外腔结构细节的显像。这种入路大大提高了硬脊膜及蛛网膜内神经结构的成像。还可以应用BW探测和彩色多普勒有选择的展示硬膜外腔的血管。旁正中入路允许我们更加准确的评价胸部硬膜外腔这一紧密结构的超声影像及穿刺路径。通过这个路径可以进行超声实时引导穿刺，这也是超声实时引导硬膜外穿刺的首次描述。研究发现，应用超声观察引起硬膜穿刺后头痛的裂隙是能够实现的，并可以在超声观察下放置血液补片。相关研究证实了超声实时影像对于CSEA的影响，并且在硬膜外穿刺针的引导及提高穿刺质量方面是不断进步的。 

3．超声判定穿刺角度

穿刺过程中，皮肤至硬膜外腔的深度不仅仅取决于穿刺点的位置，还取决于穿刺针穿刺路径的角度。因为穿刺针穿刺的实际角度可能与超声评估穿刺时的超声角度有所不同，在估计的穿刺深度内，可能会发生10%-30%的错误率。需要用一个更正因素来更准确的评估穿刺角度。因此，有必要在超声测量角度与实际穿刺角度之间设定一个差别，尤其是当穿刺角度有倾斜的时候，这种穿刺角度的可变性相对于所测量的角度称为测量的精度。精度仍然是一个问题，除非用超声仪进行同步实时超声引导并一次穿刺成功才能解决。 

4．超声实时引导硬膜外穿刺

仅在北美，硬膜外麻醉每年都应用于数百万分娩及外科手术。然而，其并发症的发生率高达20％。进行硬膜外麻醉，穿刺针必须准确进入脊柱中线上的硬膜外腔，操作可能会引起疼痛和神经损伤。硬膜外穿刺技术是比较难掌握的，主要依靠麻醉师的临床经验。哥伦比亚大学的一则报告称，超声研究员已经展示了超声可以鉴别脊柱各解剖结构的组成部分。超声已普遍应用于产科，作为麻醉科的有力工具，也快速成长起来。超声研究员已研制出新型的超声探头，能够清晰看到脊柱解剖，并能看到穿刺针进入组织的过程，这会提高硬膜外麻醉穿刺的准确性和安全性。超声探头的设计优于以往用于硬膜外穿刺的探头，因为其成像不会使针进入硬膜外腔时的中线部分模糊不清。传感器几何学技术允许穿刺针进入的同时获得实时的解剖图像，另外，新型超声探头可获得拥有最佳对比度的多重平面来引导穿刺针的进入。近年来超声实时引导硬膜外腔穿刺技术不断发展， Karmakar MK的研究中克服了必须由一助手辅助的困难，可由一人单独完成。

 5.超声实时引导硬膜外导管置入

超声引导下硬膜外导管置入，主要应用于婴幼儿。婴幼儿硬膜外腔的鉴别更加困难，硬膜外导管经常很难置入，因此其硬膜外麻醉更具有挑战性。Marhofer P等人对婴幼儿脊柱超声进行了研究，指出采用线阵探头进行旁正中纵切面扫描是胸腰部解剖结构成像的最佳方法，表现最佳的是小于3个月的婴儿，这为超声引导硬膜外操作技术的研究奠定了基础。由于婴幼儿骨骼尚未完全骨化，硬膜外导管的超声影像比较容易观察。现行应用的硬膜外穿刺针及导管在超声下可见度比较低，不能得到最佳的超声影像。随着最佳的高回声材料的应用(如金属加强型硬膜外导管)，使研究者可以更清晰的观察硬膜外穿刺针及导管，这将更加便于实现超声引导硬膜外导管到达准确的位置。 

主要优越性 

超声引导硬膜外穿刺是应用于临床实践的无创伤性硬膜外定位置管新方法。穿刺前用超声对穿刺的棘突间隙、相应的硬膜外腔间隙和毗邻解剖标志进行正中或旁正中纵切扫描，探明穿刺部位解剖结构能明显提高病人满意度，减少试穿次数和并发症，并缩短麻醉操作时间。 

1.精确定位

早在十年前，中国台湾成功纪念医院的Chen Carl P. C博士及其同事探讨了超声引导骶裂孔硬膜外穿刺的可行性。在2002年8月到2003年7月之间，70名（男39人，女31人）下腰痛和坐骨神经痛的患者参与了本研究。应用软组织超声探测仪确定骶裂孔的位置。在超声的引导下将21G的硬膜外穿刺针置入骶裂孔和硬膜外间隙。以荧光透视法确定穿刺针的位置。研究结果表明，在所有参与的病人中，超声都能明确的定位骶裂孔的位置，并且在超声的引导下都成功的将穿刺针置入硬膜外间隙。在超声的引导和荧光透视法的确定下硬膜外穿刺针置入硬膜外间隙的成功率可以达到100%。Chen博士认为，超声没有放射性，容易使用，并且能够提供实图像以引导硬膜外穿刺针顺利穿刺入硬膜外间隙。因此，超声可以作为硬膜外穿刺的一种辅助手段。

超声测量硬膜外腔的深度，已有多年的历史。Corkt和Currie是首次观察从皮肤至硬膜外腔的超声测量深度与穿刺针测量深度的研究者，他们都是用阻力消失法来鉴别硬膜外腔。Bonazzi等人的研究，证明超声诊断方法有减少硬膜外穿刺并发症的潜能。Graut等人的研究展示了超声应用于硬膜外穿刺前的观察是一项有效的技术，可以应用到临床工作中。找到从皮肤至硬膜外腔的理想穿刺路径，是硬膜外穿刺成功的关键。穿刺针进入硬膜外腔的侧面会导致穿刺失败，而硬膜外导管没有置入硬膜外腔的正中或已从椎间孔退出，可能会导致单侧阻滞。当硬膜外针进入硬膜外腔的侧面或椎骨间隙的外侧隐窝而完全绕过蛛网膜下腔时，会导致硬膜外硬膜外穿刺失败。超声技术允许我们观察进入硬膜外腔最短的轨道与需要的角度。研究发现超声的应用减少了穿刺的次数和穿刺点的个数。超声测量的硬膜外腔的深度，与应用阻力消失技术穿刺针测得的硬膜外腔深度有很好的相关性。在Currie和Bonazzi的研究中，超声测量深度与实际穿刺深度的相关系数分别为0.96和0.99。

传统方法不能确切定位导管在硬膜外间隙的位置，导管易发生扭折、盘旋、偏向一侧，甚至穿过椎间孔进入椎旁，导致麻醉不完全或失败。研究表明凭借超声引导和定位骨性标志能直接可视化精确放置硬膜外导管。通过穿刺针或导管向硬膜外间隙注气及注液可证明导管的确切位置，在施行术后硬膜外连续镇痛前也可于超声引导下注射少量局麻药或生理盐水进行定位。 

2.减少试穿次数，减少并发症

传统的硬膜外盲探穿刺技术虽然成功率很高，但存在遇上骨质难以进针、误穿血管神经、刺破硬脊膜、置管困难或不当导致麻醉不完全或失败等情况。穿刺前超声引导直视下完成穿刺置管有助于减少穿刺触碰骨质、误穿血管神经及刺破硬脊膜等并发症，提高硬膜外穿刺成功率及麻醉安全性。 

3.缩短操作时间

超声引导硬膜外穿刺虽较传统定位硬膜外穿刺麻醉前准备时间延长，但穿刺时问短、试穿次数少、并发症减少，是一项值得推广的技术。高质量的超声显影在5min内扫描成像，并在1min内采集，能帮助操作者迅速完成硬膜外定位置管，与传统定位硬膜外穿刺相比，缩短了穿刺时间，减少了穿刺次数，减少了并发症。

病人的准备时间并没有因超声的应用而有显著地变化。硬膜外麻醉之前进行超声检查需要一定的时间。然而，对于一位富有经验的医生来说此过程不会超过5分钟，而超声提供的信息又为实际操作过程大大节省了时间。 

5.提高特殊病人满意度

超声引导用于老年、小儿,、外伤、剖宫产等病人的硬膜外麻醉、硬膜外镇痛及产科分娩镇痛具有很大的优越性。孕妇产检过程中已习惯于超声检查，操作便利，所以往往不会有特殊不适和恐惧心理。因此可以在手术室、待产室或孕妇门诊手术麻醉过程中施行超声引导硬膜外穿刺，以提高麻醉安全性。 

综上所述，超声可以用来探明穿刺部位解剖结构，精确定位硬膜外问隙，引导穿刺针经最佳的途径进入硬膜外间隙；引导硬膜外导管置人硬膜外腔。减少穿刺时间，提高患者满意度等等。

 超声应用于椎管内麻醉的局限性 

为合理有效地应用超声，相关的技术训练是必不可少的。迄今为止在加拿大和美国还没有这方面正式运行的程序，欧洲一些国家做了较好的示范。欧洲一些中心城市举办了正式的超声技术训练，如奥地利、维也纳、德国海德尔堡、德国柏林等。只有掌握这项技术的相关原理及理论，积累在椎管内麻醉与镇痛中应用超声仪器与技术的经验，并对相关解剖知识有详细而牢固的掌握，才能更有效地应用超声。目前为止，这项技术的学习应用曲线还没有被描述及得到认可，这会延缓超声在椎管内麻醉中的广泛应用，但超声带来的诸多优点值得我们作出努力去熟练掌握这门技术，并且，超声技术不断发展，日新月异，加快了人们对于超声技术熟练掌握的速度。

超声仪成本比较高，包括购买超声仪并对其进行维护，相关人员对超声技术的训练及对超声的技术支持等方面。然而，评估任何临床技术的效价除以上因素外也应考虑病人护理质量的提高，相关并发症的发生频率及严重性的降低，教育和教学水平的促进，以及基于超声技术研究的诸多收益(例如超声用来进行血管穿刺，TEE，创伤评估，帮助和提高外周区域麻醉和镇痛等等等各方面。Grau T等人正在进行超声引导区域麻醉的效用分析，以此证明超声拥有有价值的经济影响。在某些特定的环境中，超声在增强病人安全方面有显著作用，如对不合作者，深度镇静者或者已经麻醉的儿科病人或创伤病人。

硬膜外或者腰硬联合麻醉之前进行超声检查需要一定的时间。然而，对于一位富有经验的医生来说此过程不会超过5分钟。而超声提供的信息又为实际操作过程大大节省了时间，尤其是对于困难病例，如体表标志较差定位困难者。

超声技术在腰部脊柱区域的应用拥有诸多局限性。脊柱的超声深度大约在6-8cm之间，因此图像清晰度受到了限制。四面环绕的骨性结构阻挡了较多超声声束进入硬膜外腔，加之反射较多，致使声束减弱，最终削弱了超声成像的能力。因此，应用于脊柱区域的超声仪必须用频率为5-8MHz的超声探头，而此波长下，声束范围内的分辨率降至0.2-0.6mm。

脊柱的复杂的解剖结构限制了超声在此部位的应用。脊柱部位允许超声研究的窗口是很小的，尤其是胸部脊柱，因此，获得脊柱硬膜外腔的全貌是相当困难的。另外，在声窗或可观察范围狭小的情况下，进行超声实时引导椎管内麻醉的评估，在技术上困难也有较大的困难。在这个有限的区域内，进行同步地穿刺与成像过程是不易实施的，虽然实时引导在某些情况下是可行的，但目前的超声技术水平导致这项技术在椎管内麻醉与镇痛中不能普遍应用。主要原因是，这项技术需要由两个人操作，一个人协助完成超声成像，另一人进行硬膜外穿刺，因此受到明显限制。进行双盲法超声研究是困难的，而非盲性研究又加大了偏倚的可能性。研究者抑或患者都可能影响到研究结果，而这又会影响临床试验的作用。 

总结与展望

超声影像在椎管内麻醉和镇痛中的应用日渐广泛，使这一麻醉技术不再是完全盲探。脊柱的超声影像学描述，为临床工作者提供诸多信息，尤其是解剖条件困难的情况下，使临床工作者对硬膜外穿刺有较好的把握，提高了椎管内麻醉和镇痛的质量。随着教学水平的增强，超声技术的学习曲线可能会缩短。超声的临床研究最终会使椎管内麻醉更加有效及安全，副作用及并发症减少。即使并发症发生时，超声也可更容易发现并进行超声引导下的保守治疗。超声技术的不断革新将会不断挖掘超声在椎管内麻醉和镇痛中的潜能。