介绍
动脉压监测对于血流动力学不稳定患者的管理至关重要。动脉导管的放置有时在技术上具有挑战性，因为一些动脉口径小、解剖变异、动脉钙化或血管痉挛。多次插管尝试与较高的失败率和并发症（如血肿、出血、血管痉挛、闭塞和感染）相关。超声检查是外周动脉导管插入术的有用工具。超声引导已被证明可以促进动脉导管插入术，减少尝试次数。与触诊或多普勒听觉辅助相比，超声引导动脉导管置入术可提高首次和第二次尝试成功率，并降低并发症发生率。此外，超声检查是评估血管痉挛中动脉范围以及治疗后痉挛松弛的良好方式。本综述涉及动脉解剖结构、几种超声引导动脉插管技术，以及提高成功率和减少动脉导管插入术相关并发症的技巧。
解剖学
上肢
桡动脉、尺动脉和肱动脉可用于上肢的动脉导管置入（图 1）。当动脉导管放置在由异常锁骨下动脉供血的上肢时，应考虑动脉压可能因食管后走行受压而被低估。如果患者有主动脉弓中断、主动脉缩窄或 Blalock-Tausig 分流，应注意从上肢测量的压力可能无法准确代表其他部位的全身动脉压。
图 1.
上肢通过示意图和超声图像可视化。肱动脉位于上肢的中部，而正中神经位于肱动脉的内侧。桡动脉和神经在手腕的近端走行，但在远端部分分开走行，而正中神经位于手腕远端的桡动脉附近。尺动脉和神经在手腕远端一起走行。A.：动脉，N.：神经。1. 桡动脉
桡动脉是动脉导管插入术最常用的部位，因为侧支血供应充足，并发症发生率低，且易于进入。成人和儿童桡动脉的平均直径分别为 2.2-2.3 ± 0.4 mm 和 1.2-1.3 ± 0.2 mm。成人和儿童桡动脉从皮肤开始的平均深度分别为 2.5 ± 0.3 毫米和 2.3 ± 0.7 毫米。桡动脉起源于肱动脉，到达手腕的外侧。桡动脉在桡骨头的茎突水平分为浅支和深支后，桡动脉和尺动脉与掌浅弓和掌深弓相连。由于一些病例报告了桡动脉缺失或双桡动脉，因此建议在桡动脉导管插入术或实时超声引导下进行超声预扫描 。由于改良艾伦试验对检测侧支循环通畅的敏感性较低，欧洲麻醉学会（European Society of Anaesthesiology）最近的一份指南推荐在桡动脉导管插入术前使用超声和彩色多普勒进行改良艾伦试验。
2. 尺动脉
尺动脉在手腕可触及区域比桡动脉相对较小，尽管它在肘部正下方的分裂部位比桡动脉大。成人尺动脉的平均直径为2.3-2.5±0.5mm，比腕部水平的桡动脉小。尺动脉是肱动脉的一个分支，沿着手腕的内侧延伸。动脉位于尺神经和尺侧腕屈肌腱的外侧，位于手腕的可触及区域。由于尺动脉也通过掌弓与桡动脉相连，因此超声改良艾伦试验有助于预防血管并发症。
3. 肱动脉
通常不建议将肱动脉插管，因为没有侧支血流。然而，新生儿和幼儿可以考虑在肱动脉插管，成人肘前窝上方的肱动脉平均直径为3.9±0.5mm，儿童为3.4±0.2mm。肱动脉的可触及部位位于肘部前部肱二头肌肌腱的内侧。通常，正中神经与肘部的肱动脉内侧一起走行。当盲法用于肱动脉插管时，它很容易受到损伤。
下肢
足背动脉、胫后动脉和股动脉可用于下肢的动脉导管插入术（图 2）。
图 2.下肢通过示意图和超声图像可视化。股总动脉与内侧静脉和外侧神经一起走行。在稍远的部分，它分为股浅动脉和股深动脉。足背动脉位于内侧的腓深神经（解剖学变化），而胫后动脉与胫神经和静脉一起走行。CFA：股总动脉，DFA：股深动脉，FN：股神经，FV：股静脉，n.：神经，PTV：胫后静脉，SFA：股浅动脉。
1. 足背动脉
足背动脉代表足前侧的动脉插管部位，起源于胫前动脉。成人和儿童足背动脉的直径分别为3.0-3.6±1.2mm和1.0-1.3±0.2mm。它与儿童皮肤表面的深度为 2.5 ± 0.9 毫米。其触诊的标志是舟骨和拇长伸肌腱最突出的部分。腓深神经通常位于足背动脉的外侧，具有解剖学变化。
2. 胫后动脉
胫后动脉是超声引导下幼儿动脉插管的桡动脉的合理替代方案。成人胫后动脉的直径为 3.1 ± 0.4 mm，儿童为 1.4 ± 0.3 mm 。在儿童中，它与皮肤表面的深度为 3.4 ± 1.2 毫米，比其他外周动脉更深。它起源于腘动脉，沿着腓骨内侧缘，以及胫后静脉和胫神经。胫后动脉最明显的部位称为 Pimenta 点，位于内踝和跟腱之间。这条动脉与胫前动脉和腓动脉相连。它与皮肤表面的深度随着踝关节位置的变化（例如背屈或外翻）而减小。踝关节背屈有助于胫后动脉插管。
3. 股动脉
股动脉是动脉导管插入术中可接近的最大动脉，从髂外动脉和髂总动脉延伸。由于股动脉压代表中央动脉压，因此当外周动脉压监测不能反映中央血压时，股动脉导管插入术可用于体外循环或肝移植。成人股总动脉、股浅动脉和股深动脉的平均直径分别为6.6±1.2mm、5.2±1.2mm、4.9±0.9mm。0-1 月龄儿童股动脉的平均直径为 2.8 ± 0.8 mm，在腹股沟韧带远端 1 cm 处，5-7 岁儿童的股动脉平均直径增加到 5.6 ± 1.1 mm。股动脉最明显的部位是腹股沟韧带下方，髂前上嵴和耻骨之间。由于股动脉位于股神经（外侧）和股静脉（内侧）之间，因此盲法进行股动脉导管插入术有风险，并会增加并发症发生率。因此，建议成人和儿童进行超声引导下股动脉导管插入术，以便安全、轻松地进行导管插入术。此外，当股静脉延伸到腹股沟韧带远端时，股静脉的重叠度增加了约 55%，因此超声引导下导管插入术的应用越来越多 。髋关节外旋可以减少股动脉和静脉重叠。股动脉导管插入术应谨慎进行，因为可能会发生严重的并发症，例如腹膜后出血或腹腔内器官损伤。
超声引导技术
与直接脉冲触诊方法相比，超声引导下动脉插管提高了成功率，并缩短了操作时间和手术相关并发症。当难以感觉到动脉搏动、动脉直径小（儿科患者）或动脉直径较深（肥胖患者）以及脱水、低血压、低心输出量、非搏动血流、血管疾病和既往动脉插管失败时，超声引导尤其有用。
成功的首次插管尝试很重要。插管尝试失败可导致动脉血管痉挛、动脉内或动脉外血肿，并进一步降低总体成功率。多次插管尝试可导致严重的并发症，如神经损伤、假性动脉瘤、全动脉闭塞和永久性远端缺血。因此，应进行术前超声评估，以确定直径最大、深度最佳、走行路线笔直的动脉，以提高首次尝试成功率。
使用高频线性探头或曲阵探头对动脉进行可视化。小型曲珍阵探头有助于调整儿科患者的针头和动脉的对齐。多普勒超声和彩色多普勒可用于识别动脉搏动，并在桡动脉插管前进行改良的Allen试验。
选择目标动脉后，重要的是要调整检查台的高度和超声机的位置，以便操作者可以在舒适的位置进行动脉插管。然后，操作者优化患者的手腕或踝关节姿势并固定关节，以便在目标动脉不移动的情况下进行插管。在选择动脉导管的大小时，应考虑目标动脉的深度和直径。戴手套前应进行手部卫生。建议使用基于酒精的洗必泰防腐剂进行皮肤准备。使用无菌护套时，应小心地将换能器放置在无菌护套内，以防止空气进入换能器和护套之间。
有两种基本的超声引导方法：短轴视图 （SAX） 平面外入路和长轴视图 （LAX） 面内入路。此外，一些研究提出了一种斜入路。对于桡动脉插管，目前已有的文献表明，成人患者 和儿童 与 SAX 平面外入路或 LAX 平面内入路的成功率相似。
短轴视图平面外方法
在 SAX 平面外入路中，探头垂直于目标动脉的走行放置。可以通过向近端和远端移动探头来检查目标动脉的路线和状况。在良好的 SAX 中，目标动脉应在屏幕中心显示为脉动消声圈。针头插入皮肤约 30° 至 45°，并垂直于换能器中心。超声探头上与超声图像中中间标记相对应的中间标记有助于将导管针插入目标动脉中心。针头表现为高回声点并前进，直到目标动脉的前壁塌陷。如果针尖没有很好地可视化，探头的轻微平铺或移动会有所帮助。当针头进入动脉管腔时，塌陷的前壁重新扩张并发生血液回流（图 3A、B）。
图 3.使用模型对血管内超声图像的短轴视图。(A) 为针头在进入血管前穿过皮肤的位置。(B) 为针头首次进入血管的位置。当确认针已进入血管时，如图（C）所示，超声探头会随着导管的推进而动态移动，以检查针尖的位置（D、E）。
SAX 平面外方法的优点包括 1) 容易扫描目标动脉；2) 在操作过程中容易维护探头；3) 容易将针头指向目标动脉。SAX 平面外方法的缺点包括：1）无法看到动脉的整个走向；2）可能无法在超声屏幕上看到针尖，因此，3）可能会刺穿动脉后壁或将针尖错置在场景后方。
修改后的短轴视图平面外方法
1. 超声引导动态针尖定位技术
超声引导动态针尖定位技术是为了克服 SAX 平面外方法的缺点，同时保持其优点而提出的。轴的针尖在屏幕上显示为一个高回声点，通过调整针插入皮肤的角度，可以更容易地识别这个点。通过移动和追踪探针，可在 SAX 中识别针尖。穿刺动脉前壁并确认血管腔内的高回声点后，将探针向近端移动，直到针尖消失，然后将针头稍稍推进，直到高回声点再次出现。重复这一过程，直到带导管的针头完全插入动脉。在此过程中，针头推进的角度应低于动脉走向的插入角度，以免刺穿动脉后壁（图 3C-E）。与触诊相比，该技术提高了成人和儿童的首次成功率和总体成功率。
2. 探头上的中点线
这种方法有利于将探头中心与针插入点和动脉中心对准。将显影线绑在超声探头的中点并垂直于长轴，可提高首次将插管插入桡动脉的成功率。与传统的超声引导相比，通过使用双显影线进行声影引导可显著提高幼儿桡动脉穿刺的成功率 .
长轴视图平面内方法
在 LAX 平面内方法中，探头平行于目标动脉的走向放置。首先，用 SAX 扫描目标动脉，捕捉屏幕中心的动脉。然后，将探头旋转 90°，同时保持动脉位于屏幕中心。在良好的 LAX 中，目标动脉在屏幕上应显示为脉动管状消声结构。将针头插入皮肤约 30° 至 45°，并垂直于纵向应用的探头中心。针头在动脉上方显示为一条高回声双线，向前推进直至刺穿目标动脉的前壁。如果不能很好地观察到针尖，将针头向左或向右轻微倾斜会有帮助。当针尖进入动脉管腔时，塌陷的前壁重新扩张，血液会出现回流（图 4）。
图 4.使用模型对血管内声波图像的长轴视图。在长轴视图中，进入血管前（A）、进入血管时（B）和进入血管后（C）均可进行实时观察。
LAX 平面内穿刺法的主要优点是可以在整个操作过程中观察到动脉和针尖的走向。因此，穿刺后动脉壁或针尖错位的可能性较小。LAX 平面内方法的缺点包括：1）难以确定针头位于动脉的右侧还是左侧；2）难以在手术过程中保持换能器位置以及针轴、针尖和动脉的对齐。虽然我们假设超声波机的图像平面薄如纸，但超声波束的厚度是可以测量的。这就是所谓的切片厚度伪影。因此，即使针头和目标动脉不完全在同一平面上，也会出现在 LAX 的屏幕上。有时，在目标动脉的管腔内可以看到针头，但没有穿刺。因此，必须确认针头推进过程中靶动脉前壁是否塌陷。LAX 平面内方法需要较长的成像时间，但插管的总时间与 SAX 方法并无不同。在 5 岁以下儿童中，LAX 平面内方法的后壁穿刺率低于传统的 SAX 平面外方法。
斜入路
在斜向方法中，探头平行于目标动脉走向放置，以获取 LAX 图像。然后，将探头旋转 10 至 15°，同时保持动脉位于屏幕中心。在良好的斜视图中，目标动脉在屏幕上应显示为脉动的椭圆形消声结构。穿刺针穿过皮肤和目标动脉，与 LAX 方法类似（图 5）。与 SAX 平面外或 LAX 平面内入路相比，成人斜入路的首次尝试成功率更高、手术时间更短、血管痉挛和血肿更少。斜入路的优点如下：1）易于扫描目标动脉；2）可视化针头，切片厚度伪影较少。
图 5.使用模型对血管中的超声图像进行斜视。在斜视图中，可以实时观察到进入血管前（在超声图像中呈椭圆形）（A）、进入血管后（B）和进入血管后（C）的情况。
提高成功率的其他方法
1. 硝酸甘油
硝酸甘油可扩张桡动脉，降低血管痉挛的发生率。在成年患者中，硝酸甘油已被用于动脉内、局部和皮下给药来扩张桡动脉。在桡动脉插管前 30 分钟局部涂抹硝酸甘油霜具有无创和对健康成年患者的桡动脉有显著的血管扩张作用等优点。皮下注射（500 μg）可有效局部扩张血管，且不会引起全身副作用，并可降低经桡动脉冠状动脉导管术后早期桡动脉闭塞的发生率。由于婴幼儿血管较小，桡动脉插管可能比较困难，多次尝试会导致血管痉挛、血肿或动脉直径进一步缩小。在桡动脉插管前皮下注射硝酸甘油（5 微克/千克，0.5 毫升）可提高首次尝试的成功率，并降低 2 岁以下儿童患者的总体并发症发生率。
2. 斜面方向
使用 LAX 平面内方法时，针尖斜面的方向会影响针尖的超声图像。采用斜面向下方法时，针尖位于图像上一条长线的末端，而采用斜面向上方法时，针尖位于另一条称为 “斜面线 ”的短线末端，该短线位于主长针线的前下方。忽视 “斜面线 ”的观察可能导致后壁穿孔。
与斜面向上方法相比，超声引导 SAX 平面外桡动脉导管术中斜面向下方法的成功率更高，并发症更少。与斜面向上方法相比，斜面向下方法可减少成人动脉后壁损伤。
3. 血液回流后的技术
动脉插管有两个步骤：用针头穿刺血管和穿刺后插入导管。即使穿刺成功，在某些情况下也很难推进导管。可能的原因包括针尖或导管尖端的位置不理想以及血管痉挛。在这种情况下，导丝技术非常有用（图 6）。对于新生儿和婴儿的桡动脉插管，就首次尝试成功率和总体成功率而言，导丝辅助桡动脉插管优于直接技术，且不会增加手术时间。使用导丝还能提高重症患者的成功率。
图 6. 血液及其溶液回流后导管推进失败的可能原因。(A) 导管位置不理想，因为针尖横跨血管壁和动脉腔内，但导管却在动脉腔外。(B) 导管因血管痉挛或腔内障碍而无法推进。(C) 导管卡在血管后壁或弯曲而无法推进。(D) 当导管或针尖跨越血管壁并进入动脉腔内时，导丝插入会有帮助。
4. 插管时的手腕、脚踝和腿部姿势
对于桡动脉插管，最近的一项荟萃分析表明，与中立位相比，伸腕 45°可增加桡动脉的前后直径，并通过提高成功率和减少成人手术时间来促进桡动脉插管。目前还没有关于踝关节位置对成人足背动脉或胫后动脉导管插入的直径、深度或成功率的影响的数据。
Kim 等人报告了手腕和脚踝位置对小儿桡动脉、胫后动脉和足背动脉直径和深度的影响。腕关节伸展至 45° 会减少桡动脉的深度，但直径或横截面积不会发生变化。就胫后动脉而言，踝关节外翻和内翻会使胫后动脉距离皮肤的深度从 5 毫米明显降低到 4 毫米，这可能会影响胫后动脉插管的成功率。就足背动脉而言，踝关节跖屈减少了横截面积。
在 65% 的成人和 55% 的儿童患者中可以观察到股总动脉和股静脉重叠的情况。因此，区分股动脉和股静脉非常重要，尤其是在采用 LAX 方法时。股动脉和股静脉之间的穿壁不慎可能会形成动静脉瘘。在成人患者中，腿部外旋和内收（蛙腿位）以及蛙腿位结合背部伸展可减少股动脉和股静脉之间的重叠部分。在儿童患者中，48°至58°的腿部外展和髋关节外旋可以最大程度地减少股动脉和股静脉之间的重叠。
并发症和预防
外周动脉导管插入术很少出现并发症（62,626 例动脉插管后出现 21 例并发症[0.03%]），包括肢体无脉搏、动脉闭塞和其他血管/神经系统检查结果。然而，动脉导管插入术的相关并发症在重症成人 和儿童中很常见。新生儿和婴儿等年龄较小的儿童发生并发症的风险更高。年龄小于 2 岁的患者总并发症发生率为 32.1%。在并发症中，分别有 19.6% 和 23.2% 的患者出现血管痉挛和血肿，如果不在手术后进行超声评估，这些并发症可能会被忽视。
此外，导管插入部位不同，并发症也不同。最近，在成人和儿童中，30 天内主要并发症的总发生率为 0.034%-0.2%，但在儿童中，与股动脉有关的并发症发生率为 0.7%-25%。特定部位的并发症与这些动脉的解剖特点有关。因此，必须充分了解目标动脉周围的解剖结构和关系。建议在超声引导下进行手术，以防止可能出现的并发症。
动脉闭塞或缺血
插管后动脉闭塞或缺血是典型的并发症。永久性缺血非常罕见（0.09%），但据报道，根据风险因素的不同，暂时性闭塞或缺血的比例高达 38%。因此，当患者存在风险因素时应谨慎行事。与成人导管插入术相关的总体血管并发症的风险因素包括使用血管加压剂、动脉既往损伤、插管时间较长、血肿、心输出量减少、女性、动脉直径较小以及弥散性血管内凝血。
血管痉挛
动脉导管术中对血管内皮的机械刺激和损伤可导致血管痉挛。这种刺激会释放二磷酸腺苷和血栓素 A2，聚集血小板，导致血管痉挛甚至完全闭塞 。一项古老的研究报告称，血管痉挛的发生率高达 57%。由于心输出量低、脱水和多血症，血管痉挛在新生儿或非常小的儿童中更为常见。在使用心肺旁路的心脏手术中，血管痉挛可能会导致外周动脉压和中心动脉压不一致，从而影响解释。此外，血管痉挛可能会影响插管和导管推进。大多数血管痉挛可通过保守治疗完全恢复。但是，临床医生应始终牢记，血管痉挛可能会发展到导致缺血和坏死。
感染
据报道，成人动脉导管相关感染和脓毒症的发生率为 0.024-0.38%，儿童为 1.4%。一项荟萃分析显示，动脉导管相关血流感染的发生率为 0.7%。然而，股动脉（0.44%）比桡动脉（0.78%）更容易引发脓毒症和感染。动脉导管相关感染会增加发病率和死亡率，需要立即治疗。10%的动脉导管局部感染和定植可导致菌血症，63%的动脉导管相关血流感染的病因被揭示为腔外因素所致。导管相关感染的风险因素包括慢性心力衰竭、慢性呼吸衰竭、免疫缺陷和糖尿病等患者因素，以及导管置入时间、细菌兼容导管类型和抗生素结合等操作因素。
使用超声时的感染风险存在争议。就使用超声时减少尝试次数和时间而言，动脉插管时使用超声可预防感染。相反，有人认为使用凝胶以获得更好的超声视野可能会增加感染风险。然而，最近的一项大型随机对照试验表明，与不使用超声相比，使用超声进行动脉插管的感染风险并未增加。
神经损伤
与导管插入术相关的神经问题可能因动脉插管的部位而异。最脆弱的神经是尺动脉周围的尺神经、肱动脉周围的正中神经、股动脉周围的股神经、胫后动脉周围的胫后神经和足背动脉周围的腓深神经。针头或血肿、假性动脉瘤或液体外渗及化学损伤后的压力很容易直接损伤这些神经。据报道，神经损伤的发生率各不相同，但与肱动脉插管相关的正中神经损伤最为常见，占 9%，其次是股神经损伤。在超声引导下，可在插管前评估目标动脉与邻近结构之间的解剖关系，并可调整针头方向，避免在动脉导管插入过程中直接损伤神经。
结论
就成功率和并发症而言，超声引导下动脉导管插入术比传统方法更有效。要成功进行超声引导下的动脉导管插入术，必须选择合适的动脉和导管，进行准确的超声引导手术，并应用有用的技术来提高成功率。从业人员应熟悉血管解剖和超声引导下动脉导管插入术技术。
