超聲技術在麻醉氣道管理中的研究進展

黃昌云，柳兆芳，姚衛東

(皖南醫學院第一附屬醫院、弋磯山醫院麻醉科，安徽 蕪湖 241000)

麻醉氣道管理是圍術期醫學的重點組成部分,氣道管理得當直接關系到患者的快速康復，氣道處置不當可能導致患者病情加重,帶來嚴重并發癥。正確氣道管理已成為臨床麻醉中研究的熱點問題，國內外在超聲管理氣道方面的研究取得了較大的進步。超聲與其它醫學影像技術相比，全身麻醉患者呼吸道管理中有一些獨特的優勢，它具有創新、簡單、便攜、無創等特點。最初超聲在臨床麻醉及危重患者是應用于引導深靜脈及動脈的穿刺、神經阻滯，超聲在現代氣道管理中的應用有新的研究[1]。隨著超聲儀器及圖像處理能力的改進以及人們對于超聲圖像理解的深入，越來越多的研究表明超聲可用于氣道解剖圖像的識別與評估。現將超聲在麻醉氣道管理中的應用及最新進展情況進行綜述。

1 超聲識別呼吸道解剖

1.1超聲原理超聲技術原理是是指利用頻率超過2 MHz的聲波，是人耳感覺不到的聲波,它可以在氣體、液體和固體中傳播,并且具有與聲波相同的物理性質。目前臨床麻醉中常用的超聲頻率主要在2～15 MHz之間。超聲技術的探頭通過產生壓電效應從而發出超聲波，其發生的超聲穿過組織、氣管形成不同的超聲圖像。超聲波的映射由不同軟組織間的聲阻抗決定。超聲圖像最終由聲信號的映射構成。超聲聲波頻率決定分辨率的高低，頻率高則分辨率高，反之越低，但是隨著聲波頻率的不斷升高，組織的穿透能力也會越低[2]。

超聲技術的快速發展使得超聲在麻醉應用中發展迅速，最重要是超聲圖像的數字化處理，使圖像的變得更加清晰，這是一般模擬信號根本無法實現的，特別是在超聲引導神經阻滯方面，可以看到近似真實的圖像，包括穿刺針、肌肉、血管、神經等。另一方面是超聲探頭技術的發展，壓電陶瓷技術制作的探頭，增加了成像率和成像質量。臨床上高頻線陣探頭(5～10 MHz)是淺表氣道結構掃查時的最佳選擇，而低頻凸陣探頭頻率(2～6 MHz)，最適用于聲門上至頜下結構的旁矢狀面和矢狀面檢查。

1.2超聲圖像超聲可用于顯像氣道的解剖結構，其中包括將聲門上、聲門、聲門下的解剖結構可視化。超聲技術在診斷評估過程中經常使用的平面有矢狀面、橫斷面、旁矢狀面，患者通常需要平臥并且將檢查部位充分暴露以便配合實施超聲檢查。將超聲探頭置于下頦至頸部掃描，通過氣道超聲，可以清楚地顯影會厭、喉部、聲帶、舌體、舌骨、口咽、甲狀軟骨、環狀軟骨、氣管和頸部的食管等結構[3]，甚至非常清楚的顯影氣管軟骨環，甲狀軟骨在旁矢狀和矢狀平面掃描表現為線性影，在橫斷面則呈現倒V低回聲影，環狀軟骨在旁矢狀軸呈圓回聲影，在橫斷面呈拱形影。會厭旁矢狀面掃描呈現曲線形，橫斷面下表現為倒轉的C形低回聲影，會厭前間隙和會厭后間隙分別呈現為三角形強回聲和線性強回聲。超聲觀察甲狀軟骨平面是聲帶結構的最佳視角。左右聲帶在超聲圖像中表現為中央帶低回聲的氣管陰影的等腰三角形，聲帶內側聲韌帶呈現高回聲，真聲帶與假聲帶頭側平行排列，比真聲回聲略高,胸骨上切跡橫軸切面左右掃描超聲探頭,可見食道在氣管的后方呈無回聲圓形狀，此時作吞咽動作，會發現無回聲圓形隨著吞咽而慢慢移動，用此法常常識別食道[4]。由于氣道管腔內的氣體產生一定的偽影，在氣管環的左下角，可以看到食道上端的入口，咽后壁、后聯合、氣管后壁等結構無法準確識別。另外有學者[5]在舌骨水平面觀察下氣道結構時，通過CT測量結果與超聲測量相關指標基本相同。

2 超聲在氣管插管中的應用

2.1術前評估氣道麻醉醫師從容地有步驟地處理困難氣道能明顯的提高患者的安全性，降低氣道困難的風險性。因此，術前患者行氣道評估是十分有必要的，尤其見于困難氣道患者。然后目前預測困難氣道的方法主要有咽部結構分級(Mallampati分級)、張口度、甲頦距離、顳頜關節活動度、頭頸部活動度、喉鏡顯露分級，但是常規的困難氣道評估很難預測所有的困難氣道，評估仍有局限性和主觀性。盡管臨床上可以通過 CT、MRI、頸部正側位片及間接喉鏡、纖維喉鏡檢查等進行數據重建，進一步觀察患者困難插管的情況。但是CT、MRI、纖維喉鏡檢查等檢查價格昂貴、有輻射，且不便捷。然而多項研究[6-7]認為通過B超測量頸部周圍的軟組織厚度、舌頦距離、舌頭的寬度、舌體的厚度、咽喉后壁的厚度等可以預測困難氣道。Hui和Tsui[8]研究通過舌下超聲將1個特殊凸陣超聲探頭放入患者舌下，觀察舌骨的顯影來預測困難氣道，結果顯示利用舌骨顯影預測困難氣道的特異度為97%，靈敏度為 73%，明顯高于傳統的氣道分級方法，舌下超聲是預測一個困難氣道的潛在工具。吳昊等[9]利用超聲定位好舌骨后測量舌頦距離(HMDu)，HMDu預測困難氣道的靈敏度為64.6%、特異度為91.5%，明顯高于人工定位。另外姚衛東等[10]通過超聲測量舌體厚度以及它與甲頦距離的比值，認為舌體厚度>6.1cm，是預測困難氣道的獨立危險因素，敏感度為0.75 (95%CI:0.60～0.86)，特異度為 0.72 (95%CI:0.70～0.74)。超聲還可以顯影會厭圖像，在左旁矢狀位測量正常氣道和困難氣道患者甲狀軟骨上緣平面皮膚至會厭的距離分別為(19.21±0.27)mm和(23.31±0.43)mm，超聲測量皮膚至會厭的距離在最佳截點時敏感度與 Mallampati 分級的差異無統計學意義，而其特異度卻明顯升高，準確率達到89%，可用于預測困難插管[11-12]。超聲在頸前不同位置可以測量不同軟組織厚度，Xue等[13]在舌骨、甲狀舌骨膜和前連合不同水平上測量的前頸部軟組織厚度是喉鏡檢查困難的獨立預測因子。金梅等[14]用超聲測量聲帶水平軟組織厚度可以作為一項預測肥胖患者困難喉鏡顯露指標,插管前測量出皮膚表面到聲帶前聯合之間距離為頸前軟組織厚度，該厚度大于20 mm可準確地預測肥胖患者困難喉鏡顯露。Ezri等[15]研究顯示頸周超過50 cm同時氣管前軟組織厚度在聲帶水平位置超過28 mm則有插管難度。但是Reddy等[16]認為聲帶水平位置氣管前軟組織厚度超過23 mm提示喉鏡暴露分級3或4級，敏感性85.7%，而舌骨水平位置氣管前軟組織厚度超過28 mm存在潛在困難插管可能。關于超聲評估困難氣道的參數較多，然而報道超聲可以幫助鑒別喉鏡困難患者需要多參數參與，包括舌頦距離，舌間距離比，舌橫截面積，舌寬，舌容積，舌厚度與口腔的高度比等9個參數[17]。另外與張口度和其它參數等間接評估相比，使用超聲檢查下頜關節活動情況，下頜關節活度小于10 mm時提示與困難的喉鏡檢查相關聯，并表現出獨立和顯著的預測性[18]。此外Liu等[19]認為超聲測量咽側壁厚度或者舌底寬度，提示與打鼾、舌根后墜等睡眠呼吸有一定的相關性。對于超聲診斷咽喉部管腔狹窄、腫瘤、及會厭炎等疾病有重要作用，超聲在術前評估氣道方面的價值十分重要，未來可能會寫入教科書。

2.2實時引導氣管插管超聲能夠為困難氣管插管的評估，提供實時的動態圖像，胡雙燕等[20]認為應用超聲技術是判斷急診危重癥哮喘患者氣管插管時的有效的檢查方法，能夠及時、有效地判斷氣管導管位置且具有較高的靈敏度和特異度。Fiadjoe等[21]報道了一例直接喉鏡顯露分級Ⅲ級小下頜幼兒患者，插管失敗，在超聲引導下順利完成了氣管插管，研究中可實時顯露到超聲下導管前端進入氣道時聲帶等腰三角形結構變為圓形結構的“子彈征”，當給予呼吸機通氣時超聲探頭在腋中線附近可見高回聲線，隨呼吸來回滑動的“肺滑動征”；當在氣管旁邊發現到無回聲陰影及一條強回聲曲線，即氣管導管誤入食道。王俊安和汪春英[22]使用超聲引導氣管插管應用臨床并與普通喉鏡比較來評估超聲引導下氣管插管的可行性。利用超聲顯露長軸和短軸面的聲門、會厭和環狀軟骨后,經口插入換管器,超聲引導下將套有氣管導管的換管器送入聲門,然后氣管導管沿著換管器順勢插入氣管;插管成功率無顯著差異，但超聲引導下氣管插管可減少氣管插管并發癥且血流動力學波動較小。另外超聲在小兒插管中報道，當超聲探頭置于聲門水平進行掃描時，清晰顯露聲帶，見到聲門口增寬的特征表現，說明導管已經插入氣管。

2.3確定氣管導管位置目前的證據支持,超聲識別具有較高的診斷價值，尤其可以鑒別插入食道具有最佳的敏感性和特異性,超聲氣道評估這方面是一個有價值的方法，特別是在呼末二氧化碳不可靠的情況下。Tessaro等[23]使用超聲用于定位氣管導管位置為確定氣管導管的位置提供了新的思路，同時使用氣管套囊內沖入生理鹽水來評估氣管導管的位置及深度，另外有研究者將超聲探頭可放置于胸部腋中線掃描從而間接判斷氣管導管的位置,在呼吸運動開始時觀察到“肺滑動征”，而肺靜止時僅僅觀察到“肺搏動”。Li等[24]利用氣管前壁超聲確定氣管插管的位置，敏感性及特異性均為100%，并指出插入食道后的圖像，并且能夠確定氣管插管的深度。采用凸陣探頭放置于環甲膜水平可行實時掃描矢狀面或橫斷面，當觀察到甲狀軟骨的輕微震顫，導管即進入氣管，如果可在氣管一側觀察到一條強回聲曲線及遠端的聲影出現則誤入食道。董鳳林等[25]利用超聲清晰顯示導管氣囊的上緣、氣管的前緣和主動脈上緣,并能準確測量主動脈上緣與球囊上緣的距離(DGA)，用來判斷患者氣管導管末端的位置準確范圍,為臨床提供了一種的新型檢查手段，可以應用到危重患者的氣道管理中。超聲快速判斷困難氣道患者氣管導管誤入食管，麻醉誘導后行氣管插管的同時利用超聲觀察在胸骨上切跡處掃描并識別食管、頸動脈、氣管,判斷氣管導管是否誤入食管的特異度和靈敏度均為100%[26]。

2.4預測導管型號與傳統年齡、升高公式和經驗相比，超聲測量氣管氣管導管外徑和最狹窄橫徑來選擇氣管導管的型號更加準確，實踐證明此方法減少再插管次數。通過超聲測量氣管內徑大小與臨床上實際選用氣管插管型號有明顯的相關性。超聲同樣可以用于兒童氣管內徑的評估，以評估插管的合適大小的氣管插管，Altun等[27]報道通過超聲測量聲門下直徑并結合漏氣實驗可以很好的選擇適合大小的導管型號，表明超聲測量聲門下直徑與帶氣囊的氣管導管直徑相符程度較好。同樣Shibasaki等[28]認為采用超聲技術測量聲門下氣道直徑，可以預測兒童氣管導管最佳型號。超聲可測量環形管腔直徑，Lakhal等[29]的研究顯示MRI測量的橫徑和超聲環狀軟骨平面橫徑高度相關。同樣超聲在雙腔管的選擇上有其優勢，Sustic等[30]分別采用超聲技術和CT影像技術測量左側支氣管內徑，二者與左支氣管管徑均具有一定相關性，說明超聲技術選擇雙腔氣管導管型號是一個新型的方法。

3 超聲在喉罩中的應用

喉罩目前在臨床應用廣泛，喉罩位置不佳時需增加充氣量來提高密閉性,但是會增加咽喉部并發癥，因此LMA的正確放置是十分重要的，喉罩的密封性主要取決于遠端有充氣密封的套囊，當套囊的位置與咽后壁吻合，才能準確地使咽部密封性良好,從而可以充分實施機械通氣。超聲可以很好識別套囊內液體，通過側路看到套囊邊緣的位置,當套囊不能對稱地顯示在雙側面,說明喉罩位置放置錯誤，需重新定位[31]。相比于纖維支氣管鏡，超聲檢查喉罩位置是否正確是可行的，超聲檢査理想解剖位置率為69%,而纖維支氣管鏡檢查理想解剖位置率為59%,說明纖維支氣管鏡檢查喉罩密封性上不如超聲檢查，超聲更有利于改善通氣條件且無創。Kim等[32]認為盡管喉罩不可以預測喉罩插入的深度，但是可以預測喉罩放置時是否正確，超聲在預測小兒喉罩的放置是一個不錯的選擇。

4 超聲在氣管切開中的應用

超聲快速掃描頸部使得醫師能夠清晰顯露氣管周圍組織，從而指導并定位氣管切開手術。為了減少對氣管前組織的損傷，可以避開重要血管、神經而選擇較好的氣管切開位置，同時計算氣管插管管徑、皮膚至氣管管腔的距離以及評估套管置入深度，從而避免單肺通氣和再插管等風險。尤其對于病態肥胖、頸部粗短、巨大甲狀腺腫物等,使用超聲技術進行氣管定位及氣管導管型號的選擇，更有利于患者緊急行環甲膜切開術，具有不可比擬的優勢[33]。另外有研究[34]利用超聲從橫軸面和縱軸面的方向，對病態肥胖的受試者的超聲引導環甲膜的鑒別，以確定哪一種更快更成功，用橫軸面技術來識別環狀甲膜的時間更短，臨床醫師可以利用超聲定位環甲膜，緊急情況行氣管切開是可行的,為臨床急救患者提供思路。臨床上超聲引導檢查頸部識別氣管前組織厚度，皮下血管和氣管位置，我們能規避掉大多數的并發癥[35]。

5 超聲在氣管拔管中的應用

傳統方法漏氣試驗常常用在評估患者拔管是否困難，現運用超聲技術預測術后喘鳴，尤其是在高危喉水腫患者拔管前實施氣囊漏氣試驗中,更加安全拔管，減少臨床并發癥，超聲可能更有優越性。將超聲探頭置于在機械通氣的患者環甲膜水平，通過超聲測量橫斷面下患者松套囊后氣柱寬度，發現拔管后氣柱寬度窄的患者發生喘鳴的可能性增加。因此超聲預測拔管后喘鳴的方法是可行的、安全的、無創的[36]，相關研究需要進一步證實。

6 展望

目前超聲在臨床麻醉工作中優勢逐步體現，在困難氣道預測和處理方面有著巨大發展空間，隨著麻醉醫生對超聲診療水平的提高以及培訓的增加，超聲技術在未來臨床麻醉及疼痛診療工作中的開展更加普及，而且隨著食道超聲、內鏡超聲、口袋型超聲以及3D超聲等各種新型設備相繼出現，超聲技術將會逐步突破傳統的局限，未來在困難氣道模型建立、困難氣道預測、緊急氣道管理、氣道處理培訓、氣道模擬教學等方面的應用前景值得期待。同時對麻醉醫師的要求更加全面，對超聲的掌握有更高的要求。

超聲技術優點頗多，但超聲在氣道管理方面也有其缺點，超聲在氣道管理中的應用尚處于探索階段，目前的超聲對氣道的解剖識別尤其是氣道后壁顯示不清、超聲探頭無法觀察整體氣道結構，另外超聲顯示聲門上解剖以及對氣道水腫的評估有其局限性。超聲的診斷評估易受麻醉醫師水平的影響，需要進一步培訓來完善相關技能和臨床操作。

總之，超聲在氣道管理方面顯示出優越性，增加了臨床麻醉的工作內容,提高了臨床麻醉的安全性與可靠性，相信隨著超聲儀器的不斷改進，超聲影像質量的提高以及麻醉科醫師對超聲的深入理解,超聲在麻醉及危重病氣道管理中的應用越來越廣泛，隨著便攜式超聲的到來，超聲將成為像聽診器一樣協助臨床診斷。