血管可視化技術在外周淺靜脈穿刺中的應用研究進展▲

吳圓春 黃霜霞

(廣西醫科大學第一附屬醫院急診科,廣西南寧市 530021)

【提要】 外周淺靜脈穿刺是臨床上最常用的操作技術之一,其被廣泛使用于臨床,如給藥、采血、輸液和輸血等,更是搶救急危重癥患者的重要途徑。本文介紹外周淺靜脈穿刺的血管可視化技術及相關儀器,血管可視化技術在外周淺靜脈穿刺的應用能更直觀、準確地查看靜脈位置和穿刺深度,便捷、快速、安全、有效地建立靜脈通路。旨在為臨床護理人員選擇血管可視化輔助設備提供借鑒,為國內推廣血管可視化技術提供參考。

外周淺靜脈穿刺是臨床上最常用的操作技術之一,其被廣泛使用于臨床,如給藥、采血、輸液和輸血等,更是搶救急危重癥患者的重要途徑。許多研究證實臨床護理人員靜脈穿刺的首次成功率約為72.5%[1]。Shaw[2]指出,穿刺失敗會延誤治療搶救時機,給患者帶來不良就醫體驗,甚至導致不必要的并發癥發生,而血管可視化技術是一項公認的安全有效的解決方法[3]。市場上有許多外周淺靜脈可視化設備,如手背靜脈顯示儀、血管成像導航儀、紅外線輔助定位系統等[4],但是由于靜脈定位系統的功能局限性、使用方法、技術缺陷以及設備的相對高端[5]等,限制了國內血管可視化技術的應用推廣。本文對血管可視化技術在外周淺靜脈穿刺的工作原理、使用方法、適用對象、產品特點等方面進行綜述,旨在為臨床護理人員選擇血管可視化輔助設備提供指導,為國內血管可視化技術的推廣應用提供參考。

1 可見光透射儀

在美國靜脈輸液護理學會(INS)的相關指南[6]中,對穿刺困難的新生兒和兒童患者,可以使用可見光透射儀。

1.1 手電筒 李毅琳等[7]在麻醉后的患兒手(足)背使用半導體發光二極管強光手電筒照透定位,由于小兒手足掌面皮膚嬌嫩,表皮角質層薄,皮下組織疏松,可見光的穿透效果較成人強,強光手電筒在嬰幼兒中應用的效果明顯。其方法是將手電筒的光源放在患兒手掌(或足心)面,打開電源,通過強光的穿透照射,在手(足)背上可見明顯的靜脈走向顯影,顯暗紅色,邊界淡紅,用筆標記靜脈走向,然后開始常規靜脈穿刺。但手電筒光源穩定性差,聚光性弱,實施效果不佳[8],僅在野外暗光環境下或基層醫務人員中偶有應用報道。

1.2 冷光源乳腺檢查儀 趙永勝等[9]將冷光源乳腺檢查儀探頭垂直放置于患兒的手(足)心或頭皮靜脈附近,利用冷光源可透過正常脂肪組織,不能透肌肉組織和血液而清晰顯示靜脈的原理[3],使光束穿透注射部位,調節光的強度,清晰顯示皮下靜脈后進行常規消毒穿刺。該儀器對四肢靜脈的顯示效果較頭皮靜脈好,常用于小兒、肥胖患者,其對人體無副損傷,且價格低廉,便于攜帶,適用于各級醫院。由于這類輔助設備在使用過程中直接接觸光源,需要注意避免熱灼傷,同時做好儀器消毒隔離工作,避免發生交叉感染。使用時需調暗周圍環境光線,保證儀器光照充足,才能確保清晰顯示靜脈。此儀器對深靜脈顯影較差,如果患者過度肥胖,皮下脂肪會限制光譜定位。隨著科技的日新月異,此類設備終會被逐步取代。

2 近紅外光譜技術

紅外光之靜脈可視化技術主要有兩種類型[10],一種是遠紅外光譜(far infrared spectrum,FIR),另一種是近紅外光譜(near infrared spectrum,NIR)。FIR技術可以采集到高質量的靜脈圖像,但是其價格昂貴,成本高,因而國內外使用的多是NIR,其波長范圍為700～2 500 nm,可視皮下靜脈圖案,其中波長為850 nm左右的高功率近紅外發光二極管,對皮下組織深處血管細節穿透深度顯示效果最好[1,11]。近年來,紅外線在靜脈血管定位領域有重大突破,同類技術亦在國內外相繼推出,其主要代表產品有:2010年奧地利首先推出的血管顯像儀;2011年美國推出的AccuVein AV300靜脈定位儀;2013年由我國深圳市中科微光醫療器械技術有限公司與中科院西安光學精密機械研究所研制的投影式紅外血管顯像儀[5]。這類產品的工作原理是根據人體血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對紅外線有較強的吸收能力[12],利用光學反差區分靜脈和周圍組織,經數字圖像處理后清晰顯示血管輪廓,將采集到的血管圖像通過投影技術直接顯示于皮膚表面或呈現在顯示器上[13]。

2.1 LED靜脈觀察儀 LED靜脈觀察儀是采用LED技術和背光源技術研發的一種靜脈觀察儀器,屬于透射式顯影設備。張昕婷等[14-16]應用LED靜脈觀察儀對穿刺困難患兒的淺靜脈進行定位,明顯提高了穿刺成功率。手背靜脈顯示儀[17]、Venoscope[18]、手持式靜脈注射顯影透視器等均屬于此類產品。此類產品操作簡單,護士握住穿刺肢體末端,將穿刺部位平放于避光板上,固定在LED光源前,并向下觸發啟動按鈕,觀察儀發出的光線透過穿刺部位,將靜脈與周圍組織區分顯影。根據靜脈顯影情況調整光源,觀察靜脈的粗細、分布和走向,較細的靜脈區域顯示紅色,較大、較粗的靜脈則顯示暗青色或暗紅色,選擇合適的靜脈進行穿刺,穿刺完成后移開避光板,儀器自動關閉光源。該儀器無輻射、體積小、重量輕、便于操作,易被臨床護士接受,且成本低,對使用環境無限制,可在不同的醫療環境下使用,此類儀器在兒科中的應用報道較多,特別是應用于肥胖患兒。但在使用時需將穿刺部位按壓在避光板上,且對操作環境的光亮度有一定要求,對哭鬧不配合、肢體不能伸直、皮膚不能繃緊的患兒,其使用效果不佳。因LED靜脈觀察儀需要通過選擇不同顏色、數量和光源強度才能清晰地顯示靜脈[19],且血管的深淺度顯示不明確,因此較適合四肢淺靜脈,如手背等靜脈豐富且皮膚較薄處的血管。

2.2 血管成像導航儀 血管成像導航儀,也稱血管成像儀、投影式紅外血管成像儀,是利用組織光學特性與投影技術,將捕獲到的紅外靜脈圖像,經數字影像技術處理后直接投影到皮膚表面,在皮膚上清晰顯示外周靜脈,屬于投影顯像設備[4,20-22]。血管成像導航儀的使用方法較簡單,在操作時將其固定在靜脈輸液臺或支架上,距離穿刺部位 20～33 cm[23-24],儀器發出的光投影在皮膚上,以顯示清晰的影像文字為最佳靜脈顯影距離;若文字顯示不清晰,可采取切換模式、調整導航儀位置、調節亮度等方法。韋月瓊等[23,25]在圖像顯影中發現,靜脈在綠色光投影下呈褐色或深灰色網狀分布;區域內的靜脈圖像清晰,且與解剖學描述的靜脈數量、形態、管徑粗細一致;能明顯區分血管壁與血液;靜脈間隙的軟組織呈透明的火紅色表示靜脈顯像滿意。護士可通過血管成像導航儀客觀地評估血管粗細和走向,有無破損、滲血、滲液、靜脈瓣或血管閉合,可以清晰地看到皮下8～12 mm內血管,精準定位并選擇最佳穿刺靜脈。文麗娜等[24,26]總結了儀器使用經驗,通過圖像清晰度可判斷血管的深淺,顯影清晰表示位置較淺,顯影模糊表示位置較深,若出現靜脈方向彌漫模糊一片時,說明靜脈有破損,不宜穿刺;與血流方向逆向按壓血管,放開后觀察血流恢復情況,即時恢復血流,表示血管通暢,反之則是血管硬化或血液循環差;進針速度不能過快,針頭刺入血管后,影像下可看到回流入針頭的血液,如進針后,影像顯示靜脈周圍模糊一片,證明已刺破血管;遇到哭鬧不配合的患兒,可以先使用儀器定位靜脈位置,在皮膚上做好標記,再根據自己的經驗操作?？芫├虻萚27]發現這種定位穿刺方法更容易被臨床護士所接受,穿刺成功率較高。血管成像導航儀的出現給老年患者、腫瘤患者、燒傷浮腫患者、患兒的靜脈穿刺帶來極大便利[28]。目前市面上大多數這類設備還有一些缺點[10],如美國AccuVein公司研制的AccuVein AV300靜脈定位儀、美國Lumintex公司研制的Vein Viewer[4],其可視化后的血管圖像和實際圖像的位置存在一定誤差值,血管圖像會產生焦點偏移和圖像模糊問題。血管圖像的精確度受投影角度影響,特別是對前臂靜脈;且受光波強度、亮度等光照方面的影響,易引起護士視覺疲勞[24]。

2.3 靜脈穿刺引導儀 靜脈穿刺引導儀屬于顯示器顯像設備,是將組織的光學特性與攝像機的原理組合,并結合紅外成像與投影顯像兩項關鍵技術,將捕獲的紅外靜脈圖像顯示在顯示器上[4]。圖像顯示技術是靜脈穿刺引導儀與血管成像導航儀的主要不同之處,其使用方法也略有不同,需要患者手握光柄,將手背置于紅外攝像頭正下方,調節弧形支架高度和位置,使手背靜脈圖像顯示在液晶顯示屏上[8],醫護人員在顯示器的引導下實施靜脈穿刺。這類儀器體積小,結構簡單,顯影較清晰,可廣泛應用于各類醫院、社區診所、家庭病房及醫學院校等任何對靜脈穿刺有需求的教學和醫療單位,具有廣闊的應用前景[29]。但這類儀器也存在一定不足,如圖像觀看不夠直觀,血管定位局限在手背靜脈等。

3 血管超聲儀

人們利用超聲波在人體中的折射和散射原理制造醫用超聲儀,超聲儀器發出的超聲波進入人體,碰到障礙物時會產生回聲,不同的障礙物會產生不同回聲,通過特定的儀器收集超聲波回聲信號,并轉換為圖像顯示在屏幕上,進而完成對人體內部器官的探查工作,為臨床診斷提供依據[30-31]。近年來,隨著現代醫療技術的不斷發展,血管超聲儀已成為外周靜脈穿刺的一種新選擇[32]。眾所周知,血管直徑是影響首次穿刺成功率的重要因素。在這方面,超聲引導下外周靜脈穿刺較傳統靜脈穿刺具有明顯優勢[33]。血管超聲儀可以利用B超平面外方式測量靜脈橫截面的直徑和深度,利用平面內方式查看靶靜脈縱切面的血管走向,在超聲下可以清晰顯示穿刺部位的動脈、靜脈、神經及周圍組織,穿刺時可以直接查看穿刺針的方向、角度和進針深度,讓穿刺變得直觀、準確、針對性強,避免穿刺時誤入動脈、刺穿血管或誤傷周圍組織。這為選擇留置針型號提供了依據,減少了留置并發癥,延長留置針使用時間。大量文獻均報道,超聲引導下外周靜脈穿刺整體及第一次穿刺成功率均高于傳統靜脈穿刺[34-36]。越來越多的醫務人員將超聲技術應用于外周靜脈穿刺中。陳瓊[37]在小兒外周靜脈留置針穿刺前使用血管超聲儀對靜脈進行評估和定位,在皮膚表面做好標記,再行消毒穿刺。易燕等[38]在超聲探頭上涂抹0.5%活力碘作為耦合劑,將探頭放置于穿刺部位,在探頭穿刺點直接穿刺,超聲屏幕上見留置針進入血管后,將留置針外套管刺入血管,并確認留置針位置。Thorn等[39]利用3M透明敷料部分覆蓋在皮膚上,形成一個像自由透明皮瓣的無菌屏障簾,將穿刺部位分為無菌無凝膠穿刺部位和非無菌超聲檢查部位,既保證了穿刺部位干燥無菌,又便于超聲探頭的自由移動,減少了凝膠污染針頭。此外,在穿刺時間上,高歡等[33]的Meta分析結果顯示,超聲引導下穿刺時間與傳統靜脈穿刺時間比較并未發現明顯差異,甚至在李海平等[34-35]研究中超聲穿刺所需時間明顯多于傳統穿刺法,這可能與超聲引導穿刺所需準備時間較長、操作者穿刺方法和技術熟練度有關。血管超聲儀對操作者技術要求較高,需要學習血管超聲成像原理、了解超聲下動靜脈的特征及條件評估、如何測量血管內徑、評估進針方式等專業知識,還需進行針對性訓練,掌握手眼協調的方法,特別是掌握超聲下進針過程的判斷,才能保證操作成功。由于培養周期長,條件嚴格,導致國內優秀的血管超聲置管者較少[40],同時由于血管超聲儀的價格昂貴,限制了其推廣應用。因此,文獻報道大多數是應用于外周血管條件較差、穿刺困難的患者。

4 血管可視化技術發展的趨勢

近年來,隨著超聲技術的不斷創新,輕巧便攜式超聲設備、無線探頭、App等讓醫務人員能隨時隨地地在任何救治場所使用超聲技術。但由于儀器造價昂貴、對操作者技術要求高,限制了該技術的推廣應用。為此,國內外專家不斷嘗試在原理和技術上進行多種組合,進一步研發更好的血管可視化設備,以便更直觀、準確地查看靜脈位置和深度,便捷、快速、有效、安全地建立靜脈通路。例如,近期較熱門的自動化靜脈穿刺器便結合了NIR和超聲成像掃描技術,通過微型系統控制,自動選擇合適的穿刺部位,基于圖像和力引導機器人將針頭插入血管內,達到自動靜脈穿刺置管的效果。

綜上所述,隨著影像技術和電子信息技術的發展,可視化技術在臨床中的應用越來越廣泛。但由于我國幅員遼闊,區域經濟發展不平衡、不充分,城市和基層醫院的醫療資源存在顯著差異,血管可視化技術發展也存在極度不平衡,該技術在臨床上并沒有普遍應用于廣大患者,僅在部分穿刺困難的患者中應用。在設備上,國內外血管可視化技術多采用NIR,絕大多數是二維圖像,血管顯像單一,缺點較多;相對而言,血管超聲儀具有更高的可靠性和安全性,能有效降低并發癥發生率,尤其對于小兒、肥胖、水腫、低血壓及脫水等患者,血管可視化、自動化技術將成為靜脈穿刺的必然發展趨勢。