硬膜外腔压力及其影响因素的研究进展*

李平，罗东，罗林丽

四川大学华西第二医院麻醉科、出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室(四川成都 610041)

椎管内麻醉是临床麻醉中的重要方法之一，然而，虽然椎管内麻醉在临床上广泛应用，但是，关于其作用机制的重要影响因素——硬膜外腔压力 (epidural pressure，EP)的一些相关理论仍未达成广泛共识。例如：硬膜外腔内是否存在压力？EP是如何形成的？其压力究竟是负压还是正压？EP受到哪些因素的影响？EP变化对药物用量有什么影响？EP的观察是否有助于我们提高椎管内麻醉的质量？这一系列问题一直以来都得到了临床的广泛关注。本文就EP及其影响因素的研究进展进行综述，旨在提高相关专业人员对EP及其影响因素的认识，进一步提高椎管内麻醉的安全性。

1 EP的形成

硬膜外腔是位于硬脊膜囊外的腔隙，包含疏松结缔组织、脂肪组织、淋巴管、脊髓神经根和椎管内静脉丛(Batson静脉丛)。硬膜外腔前邻后纵韧带，后接黄韧带和椎板骨膜、椎弓根，两侧为椎间孔及其内容物。硬膜外腔是一个非连续性腔隙，腰椎水平最宽而颈区最窄[1]。

由于硬膜外腔内部有丰富的血管和淋巴管，血液回流变化可直接影响椎管内容积变化；硬膜外腔腹侧还有硬脊膜囊包裹的蛛网膜下腔，蛛网膜下腔内脑脊液压力可以直接传导到硬膜外腔，而蛛网膜下腔压力的变化往往受到颅内压力的影响；同时，硬膜外腔还通过椎间孔与椎旁组织相通，腹内压和胸内压变化均可以直接传递到椎旁组织。由于硬膜外腔的这一解剖特点使得硬膜外腔既是一个潜在腔隙，存在一定的压力，同时，其内部的压力又很容易受到椎旁压力变化、椎管内容积改变、蛛网膜下腔内压力传导等多种因素的影响。

2 EP“正-负”之争

传统观点认为硬膜外腔为负压。因为在硬膜外穿刺的操作过程中，麻醉医生常利用阻力消失法和悬滴法来确定穿刺针到达硬膜外腔。当穿刺针进入硬膜外腔时，麻醉医生可以感觉到注射器的阻力突然消失或看到玻璃管中的液体被 “吸入硬膜外腔，对于这种现象的发生，人们认为这是硬膜外腔存在负压的间接证明。一些测量EP的实验似乎也支持这种观点。

关于硬膜外腔负压的形成原因主要有以下几种假设：(1)穿刺针推开硬脊膜，硬膜外腔容积扩大所产生的假象[2]；(2)硬膜外腔静脉丛容积变化所致；(3)穿刺针压迫黄韧带，黄韧带弹性回缩所致；(4)硬膜外腔内的脂肪组织和黄韧带之间形成微小间隙，压力按照 Starling 方程最终达到平衡[3]。

但是随着研究的深入，越来越多的实验数据显示EP并非负压，穿刺针进入硬膜外腔的瞬间测得的负压可能只是一种“人为假象”，硬膜外腔并不存在真正的负压，穿刺针进入硬膜外腔瞬间的负压可能是由于硬脊膜被推开以及黄韧带受压后弹性回缩造成，硬膜外腔内部及周围组织迅速适应这种压力的变化，最终恢复正常压力，硬膜外腔的真实压力是正压。李晓鸿等[4]研究发现，硬膜外腔的压力为(10.1±4.3)cmH2O，国外Thomas等[5]也通过气囊测得腰段EP为7.7 mmHg，两者的压力有所差异，这可能是由于气囊中的气体或者测量设备不同所致。

由于这些研究的实验设计、测量方法等并不相同，且大部分研究都未提及以何种压力作为调零点。而且有些缺乏压力零点参照或是不能排除其他因素对测量值的干扰，因此，关于硬膜外腔的压力值范围较大。

3 EP变化的影响因素

虽然硬膜外腔是一个潜在腔隙，其内部的压力并不是一成不变的，硬膜外腔内部的压力很容易受到椎旁压力变化、椎管内容积改变、蛛网膜下腔内压力传导等多种因素的影响。不同的人群EP存在不同的特点，同一患者其EP也可能随着不同的影响因素而改变。研究发现，许多因素可以影响EP值，如体位、呼吸、咳嗽、妊娠等[2]，其影响的机制也主要与上述因素的变化有关。

3.1 体位对EP的影响 如Shah[2]测得坐位时腰段EP为33.3 cmH2O, 而侧卧位时EP则骤降为14.5 cmH2O，该学者还发现体位所导致的压力差与身高无关系，但是与脊柱的长度有关系[2]。同时，在妊娠妇女中也有同样的发现，研究[6-7]发现妊娠妇女仰卧位的EP高于侧卧位，这可能是由于仰卧位时增大的子宫压迫下腔静脉，导致静脉回流受阻，血液通过腰升静脉以及椎管周围的静脉丛再分布。由于腰段硬膜外静脉与椎管静脉丛直接相通而充盈，硬膜外腔容积相对减小，从而压力增大。

3.2 妊娠对EP的影响 Lechner等[8]研究者采用sound-enabled装置发现孕妇的黄韧带更加疏松和柔软，导致突破黄韧带的阻力(47.4 kPa)较非孕妇(59.8 kPa)更小，所以操作者更难感受到硬膜外穿刺针穿过黄韧带的突破感，这可能是由于孕激素水平的变化导致黄韧带的结构变化。但是一旦进入硬膜外腔，由于孕妇的硬膜外血管更加怒张，所以孕妇的EP(8.5 kPa)与放置硬膜外管的阻力(25.0 kPa)较非孕妇大(7.4、20.7 kPa)，因此孕妇放置硬膜外导管较非孕妇更困难。

有研究显示妊娠妇女的EP(17.1 mmHg)高于非妊娠妇女(15 mmHg)，导致该现象发生的原因之一是由于足月妊娠的妇女腹压增加，腹腔压力的变化可以影响下腔静脉的血流及脑脊液的压力，从而使 EP 增加[6]；其二，正常足月妊娠的妇女，增大的子宫压迫下腔静脉，导致静脉回流受阻，血液通过腰升静脉以及椎管周围的静脉丛再分布。由于腰段硬膜外静脉与椎管静脉丛直接相通而充盈，硬膜外腔静脉丛处于怒张状态，硬膜外腔容积相对减小，从而压力增大，导致足月妊娠妇女硬膜外压力高于非孕妇女。

在妊娠妇女中，有研究显示双胎孕妇的EP显著高于单胎孕妇，这可能与双胎导致的子宫增大压迫下腔静脉程度有关。无论产后即刻还是产后6～12 h，自然分娩和剖宫产患者产后EP与产前比较均大幅度降低，甚至低于非妊娠患者[7]。原因可能在于，胎儿娩出后子宫体积缩小，解除了子宫对腹腔内的压迫，腹内压下降、下腔静脉回流和颈静脉回流恢复正常。

3.3 子宫收缩对EP的影响 子宫的收缩会在妊娠的基础上进一步增加椎管内压力，表现为孕妇宫缩时EP显著高于非宫缩时[7]。但是其升高的幅度与产妇是否使用腹腔压力有关，当宫缩导致产妇疼痛时，孕妇则会屏气、用力娩出胎儿等，此时EP会显著高于患者感受不到疼痛时的EP。类似的，子宫收缩剂也会对EP有影响，如使用缩宫素的患者EP会显著高于未使用者，且单次静脉给予缩宫素导致的EP比缓慢滴注者更高[9]。导致该现象发生的机制可能包括以下3个方面：首先，宫缩时回心血量增加，下腔静脉负担增加，下腔静脉内径相对减小，椎管内静脉丛回流阻力增加，从而导致椎管内压力增加。其次，宫缩时诱发的疼痛及腹肌紧张会导致腹内压急剧增加，高腹压直接传达到腰段椎旁间隙，导致椎管内压力增加，表现为EP升高。最后，宫缩屏气时腹腔压力增加导致了颈静脉回流受阻，颅内压力增加，蛛网膜下腔压力增加，传达到硬脊膜，表现为EP升高。

由于患者宫缩时的EP增加，则可能增加椎管内操作时的相关风险，如：意外穿破硬脊膜、神经损伤、出血[10-11]等。Jagannathan等[12]的研究发现在剖宫产和分娩镇痛过程中若有意外穿破硬脊膜，与顺产比较，剖宫产可降低35%头痛发生率。而且，顺产过程中第二产程越长，头痛发生率越高。这从侧面证实了宫缩的存在可能通过上述三大机制导致椎管内压力升高，增加脑脊液外漏，从而增加了硬脊膜穿破后头痛的概率。

3.4 硬膜外腔注射液体对EP的影响 张青林等[13]发现发现无论是开腹妇科手术患者还是剖宫产患者EP均为正压，硬膜外腔给药后可以一过性升高EP，随着药物向两端扩散后，其压力会降低，这说明硬膜外腔是一个潜在的腔隙，有一定的容积，硬膜外腔给予少量的药物对EP影响不大。但是，随着麻醉平面的升高，EP会降低，这可能是由于外周血管扩张，下腔静脉回心血流量降低导致。

大量研究认为鞘内注射局麻药物后，在硬膜外腔注射一定量生理盐水，可以压迫硬脊膜，导致该节段内的脑脊液和局麻药向头端移动，因此可以通过容量效应和浓度效应降低局麻药使用量，升高麻醉平面，缩短起效时间[14-16]。其中Higuchi等[17]通过MRI测得硬膜外腔注射5 mL生理盐水组可以降低(2.0±1.0)mL脑脊液，硬膜外腔10 mL生理盐水可降低(4.4±1.4)mL脑脊液，这种降低现象可以随时间延长而逐渐恢复，但是至少要30 min以上，而这种脑脊液的流动力学变化与硬脊膜囊的压缩程度无关。

Pratt等[18]研究者发现为产妇硬膜外腔打血补丁会增加EP至(13.1±13.4)mmHg，增加的EP与血补丁容积呈曲线相关关系(ΔEP=0.067 9×mL1.742)。Usubiaga等[19]发现硬膜外注射20 mL生理盐水会增加硬膜外腔(高达65 mmHg)和蛛网膜下腔的压力。因此硬膜外腔注射药物或者其他液体会增加EP，但是其持续时间可能与硬膜外腔注射的物质有关。

3.5 蛛网膜下腔压力变化对EP的影响 硬脊膜作为硬膜外腔和蛛网膜下腔之间的平衡膜，能够有效缓冲两腔隙的压力，且将蛛网膜下腔的压力传达到硬膜外腔。Shah[2]发现EP与蛛网膜下腔压力相关，且大致相同。社红林等[20]发现非孕妇患者EP与蛛网膜下腔测得的脑脊液压力趋于完全一致。窦元元等[21]也通过LNP-1压力装置测得硬膜外腔和蛛网膜下腔的压力无显著差异，且呈直线相关(r=0.985 5)。因此，临床上可以通过测量EP间接推测蛛网膜下腔压力。

然而，当患者咳嗽、压迫颈静脉或腹部时，EP与蛛网膜脑脊液压力均迅速上升；当过度换气、快速滴注甘露醇时，EP与蛛网膜脑脊液压力则迅速下降。研究者发现压迫颈内静脉后EP会增高[3-4]，若将硬膜外导管退到硬膜外腔后，压迫颈内静脉对压力无影响，因此颈内静脉压迫试验可以作为判断硬膜外导管位置的简单、有效方法。这是由于压迫颈内静脉后，脑脊液回流受阻，蛛网膜下腔内的脑脊液压力增高，增高的脑脊液压力传导至硬脊膜，使EP增高至2～6 cmH2O。

3.6 其他因素对EP的影响 李金林等[22]研究者也发现所有患者的硬膜外腔均为正压，但是大部分均<20 cmH2O，其中部分EP>20 cmH2O的患者，其硬膜外效果也欠佳。因此能否利用压力来确定穿刺针是否在硬膜外腔值得深入研究。汪小海等[23]研究发现妇科腹腔镜手术过程中，气腹压力的增加，也会增加患者腰部EP。这可能是由于腹腔内增大的压力传导至腰段的椎旁间隙，也可能是由于气腹后颅内压力增加，传导至腰段硬膜外腔的表现。另外，研究发现体重对EP无影响[6]。

4 EP变化对硬膜外腔药物用量的影响

目前在这方面的研究较少，仅有极个别文献在孕产妇中进行了研究。传统的观点认为孕产妇增大的子宫会压迫下腔静脉，侧枝循环形成使椎管内静脉丛怒张，硬膜外腔容积变小、压力增大，硬膜外阻滞的局麻药量比非孕妇减少1/3～1/2。而张青林等[13]研究发现孕妇和非孕产妇的EP无统计学差异，但是孕产妇组的局麻药使用量确实更低，这可能是由于孕妇体内的孕酮水平升高，脊柱解剖关系的变化和脑脊液比重的降低有关。

5 EP的应用

椎管内麻醉时，常采用损失阻力消失(loss-of-resistance，LOR)[24]来确认针尖到达硬膜外腔。LOR虽然敏感，但缺乏特异性，如囊肿棘突间韧带、黄韧带缺损、椎旁肌、胸旁椎间隙和肌间平面也可以产生非特异性LOR。EP所产生硬膜外波形分析(epidural pressure waveform analysis，EPWA)提供了一个简单的硬膜外腔确认方法。当针正确定位在硬膜外腔内，测量其尖端的压力可呈现脉动波形。在Leurcharusmee等[25]研究中发现，在胸段穿刺过程中，与LOR比较，EWA的敏感度为91.1%，特异度83.8%，以及阳性和阴性预测值为94.9%和73.8%，而Hong等[26]通过透视证实EPWA用于颈椎硬膜外类固醇注射(CESI)时，硬膜外波形分析的敏感度、特异度、阳性和阴性预测值分别为94.5%、93.5%、97.2%和87.7%。类似的，EPWA在分娩镇痛中也取得较高的敏感度与特异度[27]。因此，EPWA显示出了令人满意的可靠性，可有效确认硬膜外穿刺针。

综上所述，目前研究多数认为，硬膜外腔并不存在真正的负压，反而可能应该是正压。同时，EP受外界多种因素变化的影响，体位改变、妊娠、硬膜外腔注射液体、蛛网膜下腔压力传导等因素均会对EP造成影响，但是EP的变化与蛛网膜下腔压力变化大致相同，EP升高可能会影响硬膜外腔药物的用量。对EP的影响因素及EPWA的研究具有重要的理论意义和临床价值，将有助于丰富临床对椎管内麻醉作用机制的理解，改进椎管内麻醉的效果，值得临床进一步深入研究。