喉镜的进化及气管插管镜的诞生

吴金山 陈建辉 赵国治 张海涛

从1743年Leveret金属反光间接喉镜面世到直接喉镜、可视喉镜的临床应用，历经270多年历程[1]，人类在气管插管领域取得了不断的进步和突破，但有些医学难题尚未得到很好的解决，如颈椎损伤后、张口度小等困难气道插管，还有如何第一时间解除气道窒息等。本文作者通过新装备的研发和应用，将解决长期困扰医学发展的这些固有难题，简化医疗操作流程，促进医学发展变革和人类的进步，挽救更多的生命。

一、喉镜发展的历史背景

到目前为止,喉镜的发展经历了270多年的历史。早在1543年,Vesalius在未用喉镜的情况下,将竹筒插入了生病的母猪气管内,行人工通气并使之得救[2]。这是在动物身上应用人工气道成功救治的首个案例。1743年,Leveret用金属反光间接喉镜看到了人鼻咽部[3],预示人类喉镜的诞生,Leveret也因此被称作喉镜的鼻祖。1895年出现了最早的直镜片喉镜[4]。至1943年才出现了沿用至今的Macintosh弯镜片喉镜[5]。众所周知,Macintosh喉镜最大的特点是可以直视声门,并按目光的直线方向以平移的方式推进气管导管。对于使用传统喉镜声门显露困难的患者,为了使导管在狭小的空间内按曲线行进,Macintosh在1957年使用了光索盲探引导插管[6]。至此,自动体位下的插管器械有了新的发展。

1964年,世界上第1根纤维视频软镜问世,并于4年后的1968年拓展到了自动体位下视觉引导气管插管[7]。但是,光索和纤维软镜引导的最大不足是,单凭自身难以做到令其沿着口、咽解剖形状向前推进,而需一个引导腔隙以保证其前端接近声门。为了克服软引导的不足,20世纪80年代早期和后期,又陆续生产出了可塑型的光棒和视频纤维硬镜[8]。之后,受普通喉罩插管的启发,经过改进,1997年出现了专门用于盲探引导的插管喉罩(LMAFastrach)[9]。

随着时间推移,仍未发现能很好解决困难气道问题的插管工具,医疗领域的人们仍在不断地思索。即使到了2003年的Glide视频喉镜[10],气管插管似乎也未能跳出“口、咽、气管三轴线尽量重叠”的思维束缚。Glide视频喉镜所不能的,即导管不会自动随着喉镜移动位置,插管者只能一只手携持Glide喉镜,用另一只手调整导管位置和方向并固定导管,而后续的向声门内送入导管和退出管芯的动作,则必须由助手协助完成。Glide喉镜的尺寸上与Macintosh直接喉镜相差无几,因此,张口度不足时置入Glide喉镜仍显困难。而且,分离其镜体和导管以及抽出管芯均需助手协助等不便之处,与传统的直接喉镜亦十分相似[1]。2006年,摄像头被安装在了插管喉罩上,形成了视频插管喉罩LMA CTrach,构成了实际意义上的“气管导管外管槽引导”[11](简称“管外管”)。但其喉罩的退出过程非常繁琐,除非待拔管时随导管一并退出。

Glide喉镜和LMA CTrach喉罩各自的缺点导致它们在普通气道插管时不够方便,这在某种程度上影响了它们的普及。虽然每一种喉镜有各自的优缺点(表1),但总体上讲视频喉镜在很多场合迅速取代了直接喉镜,特别是对于已预见的困难气道,视频喉镜应该放在首选[12]。Saxena在2009年针对困难气道的处理流程中提出,流程应当包括使用视频喉镜,而不应该盲目反复尝试插管和其他喉镜[13]。难怪2012年,Fiadjoe和Litmand在一篇为视频喉镜和纤维软镜的随机对照研究报告中感叹:“纵观喉镜的发展过程,我们是否可以发问,直接喉镜将会扮演什么样的角色、还有常规存在的必要吗？未来喉镜的主导技术是什么？纤维软镜还能占山称王吗[14]？”美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists,ASA)在2013年的困难气道处理指南[15]中明确指出:对于困难气道首选视频喉镜。由此可见,视频喉镜的临床价值已得到了肯定[16]。

教科书仍未给出理想喉镜的定义,市面上已出现了能够便捷使用且同时适用于普通和困难气道(不是畸形、占位等异常气道)的新型喉镜——管外半环管视频喉镜(semi-channel video laryngoscopy,SCVL)。它具备了下面4个特点:(1)可不必将口、咽、气管三轴线重叠,即最大限度的在自然体位下显露声门。(2)带有视频摄像头。(3)喉镜前端和导管可以联动。(4)单人操作使导管脱离喉镜[17]。具有这种结构和功能的喉镜在喉镜演进史上也是具有里程碑意义的。实际上,“管外半环管”视频喉镜让气管插管又回到了270年前的间接喉镜上来。但在其镜片外新设了半环结构增加了自身的占位效应,使本身空间有限的口腔、咽喉更显狭小,张口度小等困难气道问题仍不能被解决。

二、目前临床开放气道的难点及痛点

(一)实施气道开放的人员及流程存在不足

目前,国内各医院急诊室虽也允许经过培训或老资历的护士实施紧急气管插管操作[18],但大多用的是普通喉镜。一旦首次插管不成功或评估为插管困难则更换操作者,或替换为急诊医师进行操作,数次尝试插管失败才选择紧急通知麻醉医师来帮助插管。这样的处置流程耽误了大量宝贵的抢救时间[19]。并且对于一些特殊的困难气道患者,麻醉医师有时也是无能为力的。无法及时进行机械通气,那么患者也就凶多吉少了。

表1 各类气管插管器具特点比较

(二)可视喉镜设备价格高昂、功能尚存不足

无论是间接喉镜、直接喉镜、光棒、纤维软镜、喉罩,还是可视喉镜,虽经一代代医疗工作者的不断探索,有了一次又一次的更新发展,仍存在许多尚未解决的医学难题,同时其操作方案缺乏一定的规范性,因此有待于进一步的研究和创新。但SCVL可视喉镜已具备现代喉镜的4个特点,由它取代直接喉镜的趋势已经明确[20]。然而,由于可视喉镜价格昂贵,部分大医院只能少量引进并应用于急诊[21]。同时,因可视频喉镜直视的终末部位仅限咽喉和声门,故尚存一些缺点:(1)对于张口度小、颈粗短等特殊气道仍无法完成插管,而需可视喉镜联合支气管镜来引导完成[22]。(2)对于颈椎损伤或可疑损伤的患者,可视喉镜插管时很难保证不改变颈部的体位。(3)对于抽搐、痉挛的患者,喉镜无法从口腔置入。(4)窒息患者(儿)出现言语或呼吸不能、面唇青紫、Heimlich征象[23]时,因不能直视患者气管深部,故无法知晓其气道中是否有异物以及是什么样的异物。

(三)对特殊困难气道的处置流程存在医学争议

对气管异物的窒息患者,在医学上出现了两种矛盾的观点:(1)“无论如何,救命要紧”。患者呼吸急促,甚至即将停止呼吸,总不能眼睁睁看着患者死亡。给予紧急气管插管并建立人工气道,患者还有获救的可能。但这一操作也有可能将异物推入更深的气道,也可能因粗大异物被强行移位而损伤气道。(2)“切忌气管插管”,需要“立即解除气道阻塞,保持呼吸功能”[24]。这就要求抢救者在第一时间应用工具或方法取除异物、使气道通畅,而避免盲目插管。而在急诊和急救的紧急环境下,往往难以在第一时间内获得纤维支气管镜等高端装备,且此类昂贵的器材均需由专人操作。在此特殊状况下,急诊医师就陷入了两难的境地:一方面,眼看着患者危在旦夕却无能为力;另一方面,紧急请专科医师(五管或呼吸科、儿科)会诊取出异物,在二级及二级以下的医院往往难以做到快速反应,且在急会诊的流程设置上同样存在不一致性:是让专科医师携带纤维支气管镜等设备到急诊科内实施操作,还是将患者转运至目的科室后再准备相应设备和进行专科处置呢？众所周知,气道异物患者(尤其患儿)的病情千变万化,每一分每一秒的等待都意味着死亡的逼近,在临床,这类血的教训不胜枚举。因此,特殊困难气道患者的处置流程,仍是需要被不断完善和规范。

三、直入式可塑视频气管插管镜的定位设计和功能特点

直入式可塑视频气管插管镜(ZL2015203087261)是作者研究的一款新型专利产品,集可视喉镜、支气管镜、气管插管导芯三位一体且具有复合功能的新装备,插管镜可随气管导管同步进入口腔、咽喉、声门、气管甚至支气管,其在气管导管中同步前行、镜像前置,所以不存在占位效应,可实现在急诊、急救中的紧急抢救、快速救治需求。正因为它兼具可视喉镜、支气管镜及导管管芯的功能,所以不能被定位为其中的某一种,而是真实意义上的气管插管镜。目前已进入临床试验阶段,即将被应用于临床。

其设计结构:镜身为富有柔韧性的合金管,质地软硬适中,管径细,可根据需要任意弯曲;管的远端设置有防雾摄像头及发光二极管(light emitting diode,LED)光源;摄录的清晰图像可实时接收并通过无线或通用串行总线(universal serial bus,USB)传输到显示屏上;同一管径的镜身可用于成人也适用于儿童,镜身可直接置入内径3～8 mm气管导管内,并随导管同步前行;移动电源采用锂电源,整体质量轻,携带方便。

功能特点:直入式可塑视频气管插管镜除具备上述现代喉镜的4个特点外,还实现了5个新功能:(1)实现了无线传输,减轻了整体重量,显示器可放置于操作者的最佳观察位置,避免了在插管过程中因调整管身而带来的图像晃动和观察不便;因使用高能锂电池,使设备更便于携带,更适宜于野外救援及急救治疗。(2)实现了从Glide视频喉镜的双人协助操作到单人单手操作的转变,操作者可在直视下可边行气管插管边吸引分泌物,保证了视野和目标部位的清晰[25]。(3)实现了气管插管深度的精准可控,气管内可视操控,可准确到达气管隆突上方2～4 cm处[26],而不会误插入支气管。(4)可视插管是一种简单有效、容易掌握的技术[27]。只要对急诊、急救医护人员进行视频气管插管镜的简单培训,就可实现第一现场(时间)对气道窒息患者进行直视下的边插管、边观察、边钳取(吸引)异物的系列操作,亦即实现《院前急救诊疗常规和技术操作规范》“立即解除气道阻塞,保证呼吸功能”的总体目标,避免了气管插管时人为将异物推入深处,也不再需专科医师介入处置。(5)实现手术麻醉中实时图像下单肺通气操作 ,摒弃了经验操作的不确定性,不再强调双腔支气管导管插管过程的定位要求[28],降低了麻醉单肺通气插管的技术难度。

四、直入式可塑视频气管插管镜的应用展望

正因为直入式可塑视频气管插管镜(简称气管插管镜)比SCVL具有更多的优势,所以如应用于临床,将给气管插管带来直观、高效的操作效果,既降低了插管的难度,又提高了插管的成功率。下面简述直入式可塑视频气管插管镜临床应用的几个难点问题的解决方案。

(一)困难气道

由于本气管插管镜管径细、可塑性好,打开电源开关,将镜身置入气管导管后,可根据各种困难气道情形,预先在离导管远端7～8 cm处侧弯一定的弧度。操作流程:将咬口垫置入患者口腔呈自然张口状[29],患者可保持自然体位。操作者单手持镜身随导管同步从咬口处进入,边插边观察实时图像显示。根据解剖标志,顺序通过口腔、咽喉、声门,进入气管中可看到气管环,此时可快速退出镜身,调小弧度后再入导管,随气管导管一起进入到气管中部的适宜位置,观察气道无异常,退出镜身。接上球囊或呼吸机管路,完成插管过程。此操作在图像直视下进行,所以不用担心导管会误入支气管中,出现单肺通气的情形。

(二)特殊情形的气管插管

对于颈椎损伤或可疑损伤患者,按常规气管插管方法有可能造成颈髓挫伤或截瘫[30],此情形可同“四(一)”所述方法,不必使患者颈部处于过伸位即可进行插管。对于清醒气管插管患者,由于没有粗大喉镜片的刺激,直视下的导管及管内镜身在移过程中可清楚地观察到声门及声门裂的开合,并在声门裂打开的瞬间快速、精确地置入气管导管,完成插管。对于牙关紧闭的痉挛、抽搐患者,可用多功能气道开放器自然撑开牙齿并保持一定的张口度,再置入气管导管,而不必担心患者会咬住气管导管及气管镜阻止置管的前行[31]。

(三)气道异物造成的窒息

在急救现场或急诊第一时间,当发现气道异物的窒息患者,特别是气道完全性阻塞者,通常存在意识的改变。现场医护人员可迅速取出直入式可塑视频气管插管镜,挑选合适内径的气管导管(以成人8 mm、儿童5 mm为宜),取出消毒包装内的气管异物钳,患者口唇部置入咬口垫,将导管外周及镜身表面用石蜡油充分润滑后,镜身置入导管,直视下边观察边经口置入气管导管。当发现气道异物后,可用异物钳直接夹取或负压吸除(果冻类)。由于镜身足够长,此法可进入左/右支气管中取出异物,从而维持气道的通畅。通过上述操作,简化了抢救流程,避免了科室间辗转,节省了宝贵的抢救时间,为成功抢救打下基础。有12例小儿下气道异物(豆类4例,花生米2例,果冻1例,金属1例)全部用纤维支气管镜取出的成功案例报道[32]。对于新生儿重度窒息,如是非固体异物,可用低压吸引器吸除口咽部羊水及胎粪后直接气管插管[33],能有效救治。

(四)麻醉中的单肺通气

胸科手术麻醉中需双腔支气管导管(double lumen endobronchial tube,DLT)等插管行单肺通气的情形较多,通常由相当资历和经验的麻醉师操作实施[34]。传统操作是盲法插管和听诊法验证,此法存在较大的盲目性和主观性[35],一次成功率约60%。也有借助纤维支气管镜来完成的,成功率虽有明显上升,但操作时间长、过程繁琐[36]、参与人员多,对操作者要求也高。如应用直入式可塑视频气管插管镜,当随气管导管进入声门后可从导管中迅速退出镜身将弧度调小再次置入导管并接近气管隆突,如需将导管置入左支气管,可向左旋转导管后继续推进,完成插管后退出镜身;如需进入右支则向右旋转即可进入。整个过程在直视下完成,省时省力,可实现麻醉师单人操作,对于低年资的麻醉师经简单培训也可轻松操作。

五、新设备的设计与应用带来的变革和思考

纵观喉镜270多年的发展历史,从间接喉镜到直接喉镜,从可视喉镜到无线接收的直入式可塑视频气管插管镜,是一个漫长而艰苦的改变过程。国内外多少医者为之不懈的努力,每一步的变化都顺应时代变革和进步。综上所述,如能实现上述的诸多功能、解决医学上气道管理的固有难题,将是喉镜发展史上的飞跃,可实现气管插管的全程跟踪和可视观察,临床将拥有以气管插管命名的“气管插管镜”而不是喉镜。一些医学概念,如困难气道分级、困难气管插管的定义将有所改变;急救流程和急救理念也将会有所改变,一些气管插管操作方法将被简化。具体变化有如下:

(一)原有的插管深度标准“男性插管22～24 cm,女性21～23 cm”只是估算值,可因人而异、精准可控,能将导管远端精确置入到气管中部(气管隆突上方2～4 cm)。

(二)原强调气管插管操作前应先进行“开放气道”、“压额抬颏”等动作,如今可于插管前置入咬口垫,对插管体位便不再特别强调。

(三)原有气管插管操作流程被简化,紧急气管插管后双肺听诊不再作为常规要求,插管操作时间缩短,提高了抢救效率和成功率。

(四)原有困难气管插管的概念将被重新定义,气管插管操作将变得更加容易,只要经过简单培训就可轻松实现,降低了救治的难度。

(五)原有的喉镜和支气管镜具有了不同概念和功能,从而催生一类新型的气管插管和气道检查专用工具,即“气管插管镜”。

(六)发生气道异物梗阻后,如应用海姆立克(Heimlish)手法无效,应立即采用直入式可塑视频气管插管镜检查气道并用异物钳取出被发现的异物。Heimlich急救手法不再是唯一措施,而施救者也不再用手指直接伸进患者口腔以清除异物,避免了被咬的危险和尴尬,行环甲膜穿刺及气管切开等有创操作的几率将降低。

(七)手术麻醉的单肺通气技术变得容易掌握,对麻醉师也不会有严格的资历限制。

任何新事物的研发与普及并不是一帆风顺的,产品及理念也无法保证完美无缺。其推广普及首先需要医学专家在理念和概念上的认同,其次需要临床应用培训及医学验证,找出应用上的不足并加以改进,最后才是应用普及,这是一个严谨而实事求是的过程。希望在这“万众创新”的新形势下,祖国医学发展取得不断的进步和突破,有更多的新技术、新装备应用于临床,挽救更多的宝贵生命。