血管可视化技术在外周浅静脉穿刺中的应用研究进展▲

吴圆春 黄霜霞

(广西医科大学第一附属医院急诊科,广西南宁市 530021)

【提要】 外周浅静脉穿刺是临床上最常用的操作技术之一,其被广泛使用于临床,如给药、采血、输液和输血等,更是抢救急危重症患者的重要途径。本文介绍外周浅静脉穿刺的血管可视化技术及相关仪器,血管可视化技术在外周浅静脉穿刺的应用能更直观、准确地查看静脉位置和穿刺深度,便捷、快速、安全、有效地建立静脉通路。旨在为临床护理人员选择血管可视化辅助设备提供借鉴,为国内推广血管可视化技术提供参考。

外周浅静脉穿刺是临床上最常用的操作技术之一,其被广泛使用于临床,如给药、采血、输液和输血等,更是抢救急危重症患者的重要途径。许多研究证实临床护理人员静脉穿刺的首次成功率约为72.5%[1]。Shaw[2]指出,穿刺失败会延误治疗抢救时机,给患者带来不良就医体验,甚至导致不必要的并发症发生,而血管可视化技术是一项公认的安全有效的解决方法[3]。市场上有许多外周浅静脉可视化设备,如手背静脉显示仪、血管成像导航仪、红外线辅助定位系统等[4],但是由于静脉定位系统的功能局限性、使用方法、技术缺陷以及设备的相对高端[5]等,限制了国内血管可视化技术的应用推广。本文对血管可视化技术在外周浅静脉穿刺的工作原理、使用方法、适用对象、产品特点等方面进行综述,旨在为临床护理人员选择血管可视化辅助设备提供指导,为国内血管可视化技术的推广应用提供参考。

1 可见光透射仪

在美国静脉输液护理学会(INS)的相关指南[6]中,对穿刺困难的新生儿和儿童患者,可以使用可见光透射仪。

1.1 手电筒 李毅琳等[7]在麻醉后的患儿手(足)背使用半导体发光二极管强光手电筒照透定位,由于小儿手足掌面皮肤娇嫩,表皮角质层薄,皮下组织疏松,可见光的穿透效果较成人强,强光手电筒在婴幼儿中应用的效果明显。其方法是将手电筒的光源放在患儿手掌(或足心)面,打开电源,通过强光的穿透照射,在手(足)背上可见明显的静脉走向显影,显暗红色,边界淡红,用笔标记静脉走向,然后开始常规静脉穿刺。但手电筒光源稳定性差,聚光性弱,实施效果不佳[8],仅在野外暗光环境下或基层医务人员中偶有应用报道。

1.2 冷光源乳腺检查仪 赵永胜等[9]将冷光源乳腺检查仪探头垂直放置于患儿的手(足)心或头皮静脉附近,利用冷光源可透过正常脂肪组织,不能透肌肉组织和血液而清晰显示静脉的原理[3],使光束穿透注射部位,调节光的强度,清晰显示皮下静脉后进行常规消毒穿刺。该仪器对四肢静脉的显示效果较头皮静脉好,常用于小儿、肥胖患者,其对人体无副损伤,且价格低廉,便于携带,适用于各级医院。由于这类辅助设备在使用过程中直接接触光源,需要注意避免热灼伤,同时做好仪器消毒隔离工作,避免发生交叉感染。使用时需调暗周围环境光线,保证仪器光照充足,才能确保清晰显示静脉。此仪器对深静脉显影较差,如果患者过度肥胖,皮下脂肪会限制光谱定位。随着科技的日新月异,此类设备终会被逐步取代。

2 近红外光谱技术

红外光之静脉可视化技术主要有两种类型[10],一种是远红外光谱(far infrared spectrum,FIR),另一种是近红外光谱(near infrared spectrum,NIR)。FIR技术可以采集到高质量的静脉图像,但是其价格昂贵,成本高,因而国内外使用的多是NIR,其波长范围为700～2 500 nm,可视皮下静脉图案,其中波长为850 nm左右的高功率近红外发光二极管,对皮下组织深处血管细节穿透深度显示效果最好[1,11]。近年来,红外线在静脉血管定位领域有重大突破,同类技术亦在国内外相继推出,其主要代表产品有:2010年奥地利首先推出的血管显像仪;2011年美国推出的AccuVein AV300静脉定位仪;2013年由我国深圳市中科微光医疗器械技术有限公司与中科院西安光学精密机械研究所研制的投影式红外血管显像仪[5]。这类产品的工作原理是根据人体血红蛋白和脱氧血红蛋白对红外线有较强的吸收能力[12],利用光学反差区分静脉和周围组织,经数字图像处理后清晰显示血管轮廓,将采集到的血管图像通过投影技术直接显示于皮肤表面或呈现在显示器上[13]。

2.1 LED静脉观察仪 LED静脉观察仪是采用LED技术和背光源技术研发的一种静脉观察仪器,属于透射式显影设备。张昕婷等[14-16]应用LED静脉观察仪对穿刺困难患儿的浅静脉进行定位,明显提高了穿刺成功率。手背静脉显示仪[17]、Venoscope[18]、手持式静脉注射显影透视器等均属于此类产品。此类产品操作简单,护士握住穿刺肢体末端,将穿刺部位平放于避光板上,固定在LED光源前,并向下触发启动按钮,观察仪发出的光线透过穿刺部位,将静脉与周围组织区分显影。根据静脉显影情况调整光源,观察静脉的粗细、分布和走向,较细的静脉区域显示红色,较大、较粗的静脉则显示暗青色或暗红色,选择合适的静脉进行穿刺,穿刺完成后移开避光板,仪器自动关闭光源。该仪器无辐射、体积小、重量轻、便于操作,易被临床护士接受,且成本低,对使用环境无限制,可在不同的医疗环境下使用,此类仪器在儿科中的应用报道较多,特别是应用于肥胖患儿。但在使用时需将穿刺部位按压在避光板上,且对操作环境的光亮度有一定要求,对哭闹不配合、肢体不能伸直、皮肤不能绷紧的患儿,其使用效果不佳。因LED静脉观察仪需要通过选择不同颜色、数量和光源强度才能清晰地显示静脉[19],且血管的深浅度显示不明确,因此较适合四肢浅静脉,如手背等静脉丰富且皮肤较薄处的血管。

2.2 血管成像导航仪 血管成像导航仪,也称血管成像仪、投影式红外血管成像仪,是利用组织光学特性与投影技术,将捕获到的红外静脉图像,经数字影像技术处理后直接投影到皮肤表面,在皮肤上清晰显示外周静脉,属于投影显像设备[4,20-22]。血管成像导航仪的使用方法较简单,在操作时将其固定在静脉输液台或支架上,距离穿刺部位 20～33 cm[23-24],仪器发出的光投影在皮肤上,以显示清晰的影像文字为最佳静脉显影距离;若文字显示不清晰,可采取切换模式、调整导航仪位置、调节亮度等方法。韦月琼等[23,25]在图像显影中发现,静脉在绿色光投影下呈褐色或深灰色网状分布;区域内的静脉图像清晰,且与解剖学描述的静脉数量、形态、管径粗细一致;能明显区分血管壁与血液;静脉间隙的软组织呈透明的火红色表示静脉显像满意。护士可通过血管成像导航仪客观地评估血管粗细和走向,有无破损、渗血、渗液、静脉瓣或血管闭合,可以清晰地看到皮下8～12 mm内血管,精准定位并选择最佳穿刺静脉。文丽娜等[24,26]总结了仪器使用经验,通过图像清晰度可判断血管的深浅,显影清晰表示位置较浅,显影模糊表示位置较深,若出现静脉方向弥漫模糊一片时,说明静脉有破损,不宜穿刺;与血流方向逆向按压血管,放开后观察血流恢复情况,即时恢复血流,表示血管通畅,反之则是血管硬化或血液循环差;进针速度不能过快,针头刺入血管后,影像下可看到回流入针头的血液,如进针后,影像显示静脉周围模糊一片,证明已刺破血管;遇到哭闹不配合的患儿,可以先使用仪器定位静脉位置,在皮肤上做好标记,再根据自己的经验操作。寇京莉等[27]发现这种定位穿刺方法更容易被临床护士所接受,穿刺成功率较高。血管成像导航仪的出现给老年患者、肿瘤患者、烧伤浮肿患者、患儿的静脉穿刺带来极大便利[28]。目前市面上大多数这类设备还有一些缺点[10],如美国AccuVein公司研制的AccuVein AV300静脉定位仪、美国Lumintex公司研制的Vein Viewer[4],其可视化后的血管图像和实际图像的位置存在一定误差值,血管图像会产生焦点偏移和图像模糊问题。血管图像的精确度受投影角度影响,特别是对前臂静脉;且受光波强度、亮度等光照方面的影响,易引起护士视觉疲劳[24]。

2.3 静脉穿刺引导仪 静脉穿刺引导仪属于显示器显像设备,是将组织的光学特性与摄像机的原理组合,并结合红外成像与投影显像两项关键技术,将捕获的红外静脉图像显示在显示器上[4]。图像显示技术是静脉穿刺引导仪与血管成像导航仪的主要不同之处,其使用方法也略有不同,需要患者手握光柄,将手背置于红外摄像头正下方,调节弧形支架高度和位置,使手背静脉图像显示在液晶显示屏上[8],医护人员在显示器的引导下实施静脉穿刺。这类仪器体积小,结构简单,显影较清晰,可广泛应用于各类医院、社区诊所、家庭病房及医学院校等任何对静脉穿刺有需求的教学和医疗单位,具有广阔的应用前景[29]。但这类仪器也存在一定不足,如图像观看不够直观,血管定位局限在手背静脉等。

3 血管超声仪

人们利用超声波在人体中的折射和散射原理制造医用超声仪,超声仪器发出的超声波进入人体,碰到障碍物时会产生回声,不同的障碍物会产生不同回声,通过特定的仪器收集超声波回声信号,并转换为图像显示在屏幕上,进而完成对人体内部器官的探查工作,为临床诊断提供依据[30-31]。近年来,随着现代医疗技术的不断发展,血管超声仪已成为外周静脉穿刺的一种新选择[32]。众所周知,血管直径是影响首次穿刺成功率的重要因素。在这方面,超声引导下外周静脉穿刺较传统静脉穿刺具有明显优势[33]。血管超声仪可以利用B超平面外方式测量静脉横截面的直径和深度,利用平面内方式查看靶静脉纵切面的血管走向,在超声下可以清晰显示穿刺部位的动脉、静脉、神经及周围组织,穿刺时可以直接查看穿刺针的方向、角度和进针深度,让穿刺变得直观、准确、针对性强,避免穿刺时误入动脉、刺穿血管或误伤周围组织。这为选择留置针型号提供了依据,减少了留置并发症,延长留置针使用时间。大量文献均报道,超声引导下外周静脉穿刺整体及第一次穿刺成功率均高于传统静脉穿刺[34-36]。越来越多的医务人员将超声技术应用于外周静脉穿刺中。陈琼[37]在小儿外周静脉留置针穿刺前使用血管超声仪对静脉进行评估和定位,在皮肤表面做好标记,再行消毒穿刺。易燕等[38]在超声探头上涂抹0.5%活力碘作为耦合剂,将探头放置于穿刺部位,在探头穿刺点直接穿刺,超声屏幕上见留置针进入血管后,将留置针外套管刺入血管,并确认留置针位置。Thorn等[39]利用3M透明敷料部分覆盖在皮肤上,形成一个像自由透明皮瓣的无菌屏障帘,将穿刺部位分为无菌无凝胶穿刺部位和非无菌超声检查部位,既保证了穿刺部位干燥无菌,又便于超声探头的自由移动,减少了凝胶污染针头。此外,在穿刺时间上,高欢等[33]的Meta分析结果显示,超声引导下穿刺时间与传统静脉穿刺时间比较并未发现明显差异,甚至在李海平等[34-35]研究中超声穿刺所需时间明显多于传统穿刺法,这可能与超声引导穿刺所需准备时间较长、操作者穿刺方法和技术熟练度有关。血管超声仪对操作者技术要求较高,需要学习血管超声成像原理、了解超声下动静脉的特征及条件评估、如何测量血管内径、评估进针方式等专业知识,还需进行针对性训练,掌握手眼协调的方法,特别是掌握超声下进针过程的判断,才能保证操作成功。由于培养周期长,条件严格,导致国内优秀的血管超声置管者较少[40],同时由于血管超声仪的价格昂贵,限制了其推广应用。因此,文献报道大多数是应用于外周血管条件较差、穿刺困难的患者。

4 血管可视化技术发展的趋势

近年来,随着超声技术的不断创新,轻巧便携式超声设备、无线探头、App等让医务人员能随时随地地在任何救治场所使用超声技术。但由于仪器造价昂贵、对操作者技术要求高,限制了该技术的推广应用。为此,国内外专家不断尝试在原理和技术上进行多种组合,进一步研发更好的血管可视化设备,以便更直观、准确地查看静脉位置和深度,便捷、快速、有效、安全地建立静脉通路。例如,近期较热门的自动化静脉穿刺器便结合了NIR和超声成像扫描技术,通过微型系统控制,自动选择合适的穿刺部位,基于图像和力引导机器人将针头插入血管内,达到自动静脉穿刺置管的效果。

综上所述,随着影像技术和电子信息技术的发展,可视化技术在临床中的应用越来越广泛。但由于我国幅员辽阔,区域经济发展不平衡、不充分,城市和基层医院的医疗资源存在显著差异,血管可视化技术发展也存在极度不平衡,该技术在临床上并没有普遍应用于广大患者,仅在部分穿刺困难的患者中应用。在设备上,国内外血管可视化技术多采用NIR,绝大多数是二维图像,血管显像单一,缺点较多;相对而言,血管超声仪具有更高的可靠性和安全性,能有效降低并发症发生率,尤其对于小儿、肥胖、水肿、低血压及脱水等患者,血管可视化、自动化技术将成为静脉穿刺的必然发展趋势。