使用便携式超声采集图像进行紧急气道管理

Summary

即时超声（POCUS）越来越多地用于气道管理。本文介绍POCUS的一些临床应用，包括区分气管内插管和食管插管，在需要手术气道时识别环甲膜，以及测量颈部前软组织以预测困难的气道管理。

Abstract

随着便携式超声检查的日益普及和可及性，便携式超声检查已被迅速调整，不仅用于改善患者的围手术期护理，而且还用于解决在气道管理中使用超声的潜在益处。床旁超声（POCUS）的好处包括其便携性，使用速度快，以及患者没有侵入性或暴露于其他成像方式的辐射。

气道 POCUS 的两个主要适应证包括确认气管插管和在需要手术气道时识别环甲膜。在本文中，描述了使用超声确认气管插管和相关解剖结构的技术，以及相关的超声图像。此外，还回顾了环甲膜解剖结构的识别以及超声采集适当的图像以执行此过程。

未来的进展包括利用气道POCUS来识别可能表明气道管理困难的患者特征。传统的床旁临床检查充其量只有公平的预测值。增加超声气道评估有可能提高这种预测准确性。本文介绍了使用POCUS进行气道管理，初步证据表明，这提高了预测困难气道的诊断准确性。鉴于气道POCUS的局限性之一是它需要熟练的超声医师，并且图像分析可能取决于操作人员，本文将为标准化气道超声检查的技术方面提供建议，并促进利用超声检查进行气道管理的进一步研究。该协议的目标是教育研究人员和医疗卫生专业人员，并推进气道POCUS领域的研究。

Introduction

便携式超声检查在患者的围手术期护理中具有明显的实用性。它的可及性和缺乏侵入性是导致即时超声（POCUS）迅速纳入^{手术患者临床}护理的好处1^，2。随着POCUS在围手术期领域不断寻找新的适应症，有几个既定的适应症与传统的临床检查相比具有明显的益处。在这种方法论文中，我们回顾了最近的发现，并展示了如何将POCUS整合到临床实践或气道管理中。

未检测到的食管插管可导致显著的并发症发生率和死亡率;因此，立即识别食管插管并将插管置于气管内位置以避免灾难性的呼吸损伤至关重要。气管插管的传统确认依赖于临床检查，例如听诊双侧呼吸音和胸位上升^3，4。即使在美国麻醉医师协会 （ASA） 将潮气末 CO₂ 作为识别气管插管的必要监测器之后，仍然存在未检测到食管插管的病例，导致显着的发病率和死亡率⁵。将气管超声检查纳入插管程序的一个主要好处是可以立即识别食管插管，并且可以在气管中确认管子的实时、直接可视化。在最近的一项荟萃分析中，气管内确认的汇总敏感性和特异性分别为 98% 和 94%，说明该技术具有卓越的诊断准确性⁶。在该方法论文中，将展示一个视频示例，说明管子被错误地放置在食道中，立即识别出这种并发症，并将管子正确放置在气管中。这突出了POCUS在插管过程中允许的实时视觉优势。

尽管声门上气道和视频喉镜检查取得了进展，但在“不能插管，不能充氧”的情况下，手术气道可能仍然是挽救生命的必需品。更新后的ASA困难气道指南强调，如果需要挽救生命的侵入性气道，则必须由训练有素的专家尽快执行该程序⁷。如果需要进行环甲膜切开术，则需要确定正确的解剖结构以防止进一步的并发症。利用超声检查来可视化环甲膜（CTM）的解剖结构是一种快速有效的技术，如果担心^气道困难，现在建议在术前使用8。这种技术可以以相对快速的方式教授，学习者在简短的 2 小时教程和 20 次专家指导扫描⁹ 后几乎获得了完全的能力。在这种方法论文中，将展示两种使用POCUS识别CTM的技术，以期进一步教育任何常规进行气道管理的医疗保健提供者。

患者气道的术前评估包括传统的床旁临床检查（例如Mallampati评分、张口、宫颈活动度等）。这些评估存在几个问题。第一个可能也是最突出的是，它们在预测困难的气道情况方面不是很准确¹⁰。此外，这些测试需要患者参与，这在所有临床情况下（例如在创伤或精神状态改变的情况下）都是不可能的。

术前气道超声测量显示，预测气管插管放置困难的准确性有所提高^11，12。已经测量和分析了不同水平的颈部前软组织厚度，作为插管困难的预测。皮肤到会厌之间距离的超声测量似乎具有迄今为止确定的最佳诊断准确性¹³。当添加到传统的床边检查中时，这种测量也被证明可以大大提高预测能力¹⁴。本文解释了如何使用POCUS测量皮肤到会厌的距离并将其纳入术前气道检查，以帮助医疗保健提供者更好地预测困难的气道情况。

此外，研究人员已开始确定表明面罩通气困难的解剖结构。一种这样的解剖结构是咽侧壁，其厚度（LPWT）已被证明对应于阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）的严重程度和呼吸暂停-低通气指数¹⁵。初步数据还表明，术前对LPWT的测量为面罩通气的困难提供了证据¹⁶。本文和相关视频将演示如何通过便携式超声检查获取LPWT，以评估患者OSA的严重程度以及面罩通气困难的可能性。

Protocol

这些研究得到了乔治华盛顿大学机构审查委员会（IRB # NCR203147）的批准。下面描述的所有程序（和图中所示）的研究对象是一名 32 岁的男性，他完全知情同意研究和发布去识别化的图像。纳入标准包括任何接受气道管理或麻醉护理的患者（特别是那些具有困难气道特征的患者），排除标准将包括任何不同意此手术的患者。

1.区分食管插管与气管插管

1. 在诱导全身麻醉之前，通过在探头换能器上放置单层超声凝胶（见材料表）来准备高频线性超声探头（见材料表）。从触摸屏上的换能器菜单中选择线性探头，然后从下拉菜单中指定MSK（肌肉骨骼）。按下触摸屏左下角的 2D 按钮，将超声波置于扫描模式。按照主治麻醉师的建议诱导全身麻醉。
2. 诱导全身麻醉后，将探头放置在患者前颈部中线的横向位置，刚好是头颅到胸骨上切口（图1A）。确保探头标记位于超声仪器屏幕的左侧（参见 材料表）。
3. 识别气管中线并注意气管外侧收缩的食管（图1B）。为了进一步确认解剖学，如有必要，侧向扫描以识别颈动脉和颈内静脉。
4. 当气管插管进入气管时，检查与插管相关的明显气管和周围组织运动。如果未观察到气管运动，请稍微扭转气管插管以尝试在超声图像上产生运动。
   1. 此外，检查气管的高回声后侧是否由于气管插管而消失，留下子弹形的特征性声学阴影（这称为“子弹征”，如图 2 所示）。相反，如果有食管插管，气管左侧会有明显的组织运动，现在将有两个腔。这被称为“双轨标志”，将有两个空气/粘膜接口（图3）。
      注意：在实时插管中使用此超声技术，以获得有关管子是放置在气管还是食道中的即时反馈。此外，考虑在紧急气道管理期间使用此技术，由于肺血流不良，潮气末二氧化碳确认可能不可靠¹⁷。

2. 识别环甲膜以准备环甲膜切开术

注意：对于紧急气道管理，如果提供者遇到“无法插管，无法充氧”的情况，环甲膜切开术可能是必要的步骤。如果怀疑气道困难，提供者可以选择在诱导麻醉之前识别CTM，以防可能需要进行环甲膜切开术。

1. 在患者仰卧位和颈部伸展的情况下进行 CTM 识别。按照步骤1.1中所述准备超声探头。由于CTM在颈部较浅，因此根据平均大小的患者将探头放置在约1.5-2厘米的深度。
   注意：有两种方法可以利用超声波来定位CTM。
2. 执行第一种方法来定位CTM，如下所述。
   1. 将线性高频探头放置在患者颈部的矢状面中，就在甲状腺软骨的尾部（图4A）。甲状腺软骨在扫描的颅侧显示为浅表低回声结构，并投射出声阴影（图4B）。
   2. 接下来，找到环状软骨，它位于尾部位置，看起来回声低。使用底层的气粘膜界面识别位于这两个结构之间的CTM，该界面显示为贯穿气管长度的高回声线。
   3. 为了进一步确认，扫描尾部以找到气管环，该环将显示为高回声“珠串”¹⁸。
      注意：识别CTM的第二种技术（步骤2.5至步骤2.8）涉及在前颈部使用横向扫描方向。这种技术有时被称为甲状腺-航空-环状航空（TACA）方法¹⁹。
3. 执行第二种技术以查找CTM，如下所述。
   1. 首先在甲状腺软骨水平的横向平面上放置一个线性高频探头，该探头显示为高回声并投射出声影 - 一个黑色三角形，尖端最浅（图5）。
   2. 沿尾部方向扫描，直到黑色三角形消失，因为甲状腺软骨结束，CTM开始。将其识别为空气粘膜界面，显示为具有混响效果的亮白线（图5）。
   3. 继续沿尾部方向扫描，直到CTM结束并出现环状软骨。环状软骨将表现为气管周围的低回声带（图5）。一旦确定了环状体，超声医师将找到CTM的下边界。
   4. 为确保已确定正确的解剖结构，请反向这些步骤并在头颅方向扫描，再次识别CTM和甲状腺软骨。一旦确定了这些标志，在患者身上标记CTM位置。标记CTM后，按计划进行麻醉诱导和气道管理，知道CTM在极少数情况下需要手术气道时已正确识别。

3. 获取用于预测困难气道管理的参数

注意：为了预测困难的气道管理，测量皮肤到会厌的距离和LPWT。这些步骤应在诱导麻醉之前进行。

1. 要测量皮肤到会厌的距离，请将患者置于仰卧位，颈部处于中立位置，并按照步骤1.1中所述准备探头和超声检查。
   1. 将高频线性探头放置在甲状腺舌骨膜水平的颈部前颈部横向位置（图6A）。
   2. 识别会厌，其表现为舌骨和甲状腺软骨中间的低回声结构（图6B）。会厌的喉表面形成一条高回声线，代表气粘膜界面。如果会厌前缘未明确，则向任一方向倾斜探头。
   3. 注意回声（脂肪填充）前声门空间²⁰。
   4. 要测量皮肤到会厌的距离，请通过触摸触摸屏底部的大冻结按钮来 冻结 图像。接下来，选择屏幕右侧的蓝色 距离 按钮。用手指将一个光标拖动到会厌的浅表面，并将另一个光标移动到颈部（皮肤）的前表面。皮肤到会厌的距离将显示在屏幕左上角的灰色框中。
      注意：根据此测量，可以预测难以插管。皮肤到会厌的距离大于 2.7 cm 表明直接喉镜检查可能遇到 Cormacke-Lehane 评分为 3 或 4²¹。
2. 要测量 LPWT，请将患者置于仰卧位，颈部处于中立方向。
   1. 在乳突下方的冠状方向放置一个曲线低频探头，并与颈动脉对齐（图7A）。
   2. 使用多普勒血流识别颈动脉。为此，请按屏幕左下角的 C 按钮。用手指在触摸屏上，将黄色框移到颈动脉脉管系统上。通过注意搏动血管流动来识别颈动脉。
   3. 要测量LPWT，请通过按下屏幕底部的冻结按钮来冻结图像（图7B）。然后按屏幕右侧的蓝色距离按钮。将一个光标放在颈动脉的下缘，将第二个光标放在气道的前侧。然后，LPWT 将显示在屏幕左上角的灰色框中。
      注意：如果紧急气道情况需要快速序列诱导，则可以跳过步骤3.2，因为不太可能需要面罩通气，并且为了节省时间。

Representative Results

通过利用气管的实时超声探头可视化，协议步骤1中的指示使气道管理人员能够快速安全地保护气道。通过按照超声可视化下放置在适当气管内位置的步骤，快速识别气管插管并将其从食道中取出（图1，图2和图3）。这种技术的优点是使用超声波实时查看气管插管在气管中的位置。

在使用超声波放置气管插管之前，可以使用步骤2中的说明标记CTM，方法是直接可视化甲状腺和环状软骨，并在纵向和横截面视图中定位CTM（图4 和 图5），这样就不会浪费时间在需要创建手术气道时定位CTM。

上述方案中的受试者的皮肤到会厌距离测量值为1.9厘米（图6），LPWT测量值为2.3厘米（图7）。这些测量值与似乎预测气道管理困难的值的特征不一致¹³，因此无需进一步的气道管理计划和先进的气道设备即可进行麻醉诱导。此外，根据这些测量结果，该患者不太可能出现OSA的任何症状（图8）。

图1：胸骨上气管和食道超声检查 。 （A）当提供者准备对患者进行插管时，将线性探头横向放置在胸骨上切迹正上方的中线上。（B）生成的图像将显示低回声气管（Tr），食管塌陷（Eso）就在气管的侧面。 请点击此处查看此图的大图。

图 2：气管插管的确认。 当气管插管正确放置在气管中时，气管插管会投射出声影并覆盖气管的后侧。声影类似于子弹的形状，因此被称为“子弹标志”。请注意，食道 （Eso） 在没有气管插管的情况下处于塌陷状态。 请点击此处查看此图的大图。

图 3：“双道”标志。 “双束”征是食管插管的指征。食管随管扩张（小圆圈），气管正常，后壁明显（大圆圈）。 请点击此处查看此图的大图。

图 4：矢状扫描以识别环甲膜 （CTM）。 （A）将高频探头放在矢状面中。（B）甲状腺软骨（蓝色阴影）在扫描的颅侧显示为低回声结构，并投射出声影。环状软骨（红色阴影）是下一个尾部低回声结构，环甲膜（CTM）位于两者之间。CTM仅优于线性高回声气粘膜界面（AMI）。环状软骨尾部的小而低回声结构是第一个气管环（绿色阴影）。请点击此处查看此图的大图。

图 5：横向扫描以识别 CTM。 此过程涉及多个方向的扫描（左上角）。最初使用线性探针识别甲状腺 （T） 软骨（右上）。它显示为高回声三角形（箭头）并投射低回声阴影（红色三角形）。沿尾部方向扫描，直到CTM（三个箭头）显示为带有混响的高回声AMI （A）（左下角）。继续沿尾部方向扫描，直到CTM结束并出现环状软骨（C;红色马蹄形）（右下）。这称为 TACA 方法¹⁹。 请点击此处查看此图的大图。

图 6：前颈部扫描皮肤到会厌的距离。 （A）在甲状腺舌骨韧带水平沿横向放置线性探头。（B）将会厌（Epi）识别为长方形的低回声结构。识别回声声门前间隙 （PES） 和会厌深处的气粘膜界面。 请点击此处查看此图的大图。

图 7：用于测量咽侧壁厚度 （LPWT） 的冠状扫描。 （A）将患者仰卧，颈部处于中立位置。如图所示，在侧颈上以冠状方向放置曲线探头。（B）测量从颈动脉下缘（绿框）到气道前侧（箭头）的LPWT（白线）。添加多普勒血流以确认颈动脉。 请点击此处查看此图的大图。

图 8：咽外侧壁厚度和阻塞性睡眠呼吸暂停 （OSA）。 LPWT 与 OSA 和 AHI 的严重程度相关。该图经许可从Bilici等人²² 修改而来。 请点击此处查看此图的大图。

Discussion

2018年，心血管麻醉师协会的领导层呼吁采取行动，进行“麻醉学围手术期超声培训”²³。值得注意的是，这些领导人强调，POCUS教育应成为麻醉学培训计划的重要组成部分。最近，麻醉学专家进一步解释了POCUS在围手术期患者护理的各个方面（包括气道管理）中的效用和必要性²⁴。专家强调，麻醉学界的领导者必须倡导POCUS的教育，并通过指南和特定的认证流程支持将其纳入更常规的实践。本文和教学视频旨在成为这些指令的一部分，以教育麻醉师和受训者，同时促进气道超声领域的未来研究。

利用POCUS确认气管插管已被确立为一种有效且准确的技术¹¹ ，并且在独特的临床情况下特别有用，例如创伤舱和病房^25，26的医疗紧急情况。对于肺血流量很少或没有肺血流量的患者，使用超声进行确认尤为重要，因为大多数其他技术依赖于呼出呼吸中二氧化碳的识别¹⁷。因此，该手术是可靠的，并且是心脏骤停患者的首选²⁷。该程序受到对两名熟练从事气道管理和超声检查的人员的要求的限制²⁸.随着对气道POCUS的认识不断提高并纳入气道管理培训，作为标准护理实践的一部分，提供者可能会拥有精通该技术的技能。

CTM的超声识别已被最终证明比传统的触诊技术更快，更准确²⁹。该技术对肥胖¹⁹、颈部病变³⁰ 或怀孕³¹ 的患者特别有用。目前的建议建议，如果预计会出现气道困难，则应在开始气道管理之前（如果时间允许）使用超声识别CTM⁸。

然而，尽管CTM比触诊技术更有效，但CTM的超声识别取决于超声设备的可用性。此外，这些研究没有考虑将设备转移到手术室³²的时间。同样，尽管可以教医生在相对较短的时间内识别CTM，但这并不能保证手术成功，因此只能由经验丰富的临床医生³³进行。因此，该协议的关键步骤包括拥有现成的超声和精通该技术的从业者。

虽然建议患者在使用超声识别CTM时仰卧位，但这不是必需的。CTM可以在头部抬高的情况下识别;然而，至关重要的是，在CTM标记和进行手术气道之间，患者位置必须相同，因为当患者的头部升高和降低时，解剖结构可能会发生变化³⁴。CTM非常小，当床头从中立位置抬起时，它向头部方向移动;因此，如果进行环甲膜切开术，患者必须处于相同的位置，以防止手术并发症³⁴。

尽管床旁临床检查长期以来一直用于判断气道管理的潜在困难，但POCUS气道评估具有更好的预测准确性，当与传统气道检查结合使用时，准确性甚至更高¹¹。熟练的超声医师需要准确获取图像并解释结果是目前使用POCUS进行气道管理的限制。如果时间允许，该程序的关键步骤是在施用任何可能影响气道或降低患者通气驱动的麻醉剂之前执行此过程³⁵。归根结底，预测困难的气道管理是一种筛查工具，在时间和资源有限的环境中可能无法实现³⁶。

最近的几项荟萃分析得出结论，皮肤到会厌测量对于预测难插管始终具有很强的诊断准确性，定义为 Cormacke-Lehane 评分为 3 或更高^13，37。然而，这些meta分析中包含的研究具有高水平的异质性，因此尚未证实皮肤到会厌测量可以明确用于术前诊断困难气道。该测量确实具有较高的阴性预测值 （95%-98%）;因此，如果该测量值低于 2.0-2.5 cm 的临界值，插管可能并不困难¹³.因此，测量值大于 2.0-2.5 cm 应被视为潜在的困难气道，并应相应地计划气道管理。

LPWT的超声测量具有良好的操作员间可靠性，并且具有高度的可重复性。多项研究表明，LPW的厚度（通过超声或MRI测量）与OSA¹⁵，^38，39的严重程度相关。一项这样的研究使用了LPW的超声测量，并表明LPWT与基于睡眠多导睡眠图测量的呼吸暂停-低通气指数的OSA严重程度相关（图8）²²。LPWT > 3.5 cm 表明患者可能需要多个提供者来掩护通气或根本无法通气¹⁶.在这种情况下，可能需要更复杂的气道管理，包括维持自主通气的清醒光纤插管。

本文的一个目的是进一步教育那些定期提供此类护理的医疗保健提供者，希望这可以成为一项额外的技能，以实施到他们的实践中。此外，尽管数据很有希望，但尚未有大型的多中心研究，导致专家建议将气道POCUS纳入日常实践。

随着便携式超声检查的可用性不断增加，进一步创新和将POCUS纳入气道管理的前景是有希望的。POCUS的便携性，速度和无创性，所有的好处，可能会进一步提高常规和紧急气道管理的进步和患者安全性。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
High Frequency Ultrasound Probe (HFL38xp)	SonoSite (FujiFilm)	P16038
Low Frequency Ultrasound Probe (C35xp)	SonoSite (FujiFilm)	P19617
SonoSite X-porte Ultrasound	SonoSite (FujiFilm)	P19220
Ultrasound Gel	AquaSonic	PLI 01-08