外周神经阻滞注射压力监测的研究进展

沈青，卢波，陈骏萍

作者单位： 315010 宁波，中国科学院大学宁波华美医院

近年来，外周神经阻滞（PNB）在麻醉和镇痛中的应用越来越广泛。虽然普遍认为PNB 具有良好的安全性，但仍然存在着一定的风险，主要包括局麻药物中毒、血管损伤以及神经损伤等。已有数据统计显示，PNB相关神经并发症的发生率在0 ～3%之间。虽然发生率较低，但神经损伤可导致严重后果，因此受到麻醉医生的重视。关于PNB 相关神经损伤的原因，目前主要有几种假说，包括穿刺相关的机械性损伤、局部麻醉药或辅助药物的化学性损伤、神经内营养血管收缩引起的局部缺血等功能性损伤。其中，穿刺造成的机械性损伤后果最为严重，尤其当局麻药注射到神经束内时，对神经纤维和毛细血管会造成直接机械损伤，导致局部水肿，筋膜内压增加从而引起局部缺血。因此，美国区域麻醉学会的临床指南提出，麻醉医师在神经阻滞操作过程中应该避免针头与神经接触以及神经内注射。

对于PNB 过程中如何避免损伤神经以及避免局麻药神经内注射的方法，目前仍缺乏共识。虽然通过使用一些仪器设备（如超声引导和神经刺激仪）可以降低神经损伤的风险，但目前没有明确的证据表明这些技术可以完全保证穿刺的安全性。尽管近年来超声引导下神经阻滞技术发展迅速，但与非超声技术引导相比，两者阻滞后神经损伤的发生率没有明显的差别。在超声显像中，如针尖显像不清也可能会导致针尖-神经接触或神经直接损伤，并且即使针尖显像清晰也不能保证针尖不接触神经或神经膜内注射。神经刺激仪有助于判断针尖与神经的位置，特别是当低电流仍能诱发肢体运动时，提示针尖与神经已经非常接近。但是，也有例外的情况，比如针尖已经刺入神经内，但是未诱发肢体运动。

最近，在动物实验中证实了起始注射压力（OIP）与神经损伤相关。研究表明，在注射开始时如果阻力较大，可能提示针尖正位于神经束内，这种情况下注射会导致神经轴突损伤。尸体研究也已经证实，除非使用非常高的压力（＞20 psi，1 psi≈6.895 kPa），否则当针尖位于神经内和/或束内注射时，将很难推动注射器注射药物。上述提出了通过监测注射压力来预防PNB 相关神经损伤的概念。根据现有的动物实验和尸体研究数据，研究者提出监测起始注射压力，并建议OIP 的“安全”限值约为15 ～20 psi。监测OIP 除了可以预警针尖进入神经内和/或束内外，在肌间沟神经阻滞模型和股神经阻滞模型中也已被证明可以预测针-神经是否接触，这有助于防止无意中的神经内注射。也有研究证明，在腰丛神经阻滞和经肌间沟臂丛神经阻滞时，较高的注射压力会使无意中发生硬膜外扩散的机率增加。本文总结PNB过程中监测注射压力的各种方法，并将这些方法与PNB 安全性监测的未来发展趋势联系起来。

1 OIP 与动态注射压力的关系

OIP 是指克服注射器械（包括注射器、连接管、针）的流体静力阻力以及组织的阻力所需要的压力。当注射开始时，随着注射器活塞上的力逐渐增加，整个系统中的压力开始上升。根据帕斯卡定律，在液体流动之前，整个系统内的所有组成部分（注射器、管路、针和组织）的压力是相等的，此时是静态阶段。一旦系统内部的压力克服了静态阻力，就达到了OIP，促使液体流动，所以OIP 代表了在流动开始的那一刻施加在组织上的压力。由于该系统内的压力在达到开始注射压力之前是相等的，因此OIP 与注射器、连接管和针头的大小和/或直径无关，这意味着OIP 可以在系统的任何位置进行测量（例如在注射器和连接管之间的接口处）。

相反的，动态注射压力是指建立流动关系后存在于系统内的压力。由于此时的液体流动受多种因素影响，包括注射器、连接管及针头的半径和长度，以及溶液的密度和粘度等，因此很难精确计算出针尖处的压力，而这恰恰是探索PNB 相关神经损伤时需要监测的压力。可以确定的是，只有注射器中的压力高于针尖处的压力，才能促使液体流动，使局麻药向前推进。因此，在整个注射过程中测量并保持低动态注射压力是符合安全策略的。

2 OIP 监测装置

用于量化和/或估算注射压力的技术有三大类：基于波义耳定律的相关技术；电子测压计；专用机械压力计。

2.1 基于波义耳定律的注射压力监测装置 波义耳定律指出，在一个包含可压缩气体的封闭系统中，压强和体积的乘积始终保持相等（即P1V1=P2V2，其中P1 和V1 分别是原始压强和体积，P2 和V2 是最终压强和体积）。例如，将装有10 ml 局麻药和10 ml空气的注射器与大气相通，推注注射器直到气体体积减小一半（5 ml），则注射器内部的压力将翻倍。

Tsui等最早提出通过这种压缩空气的方法监测注射压力，并命名为压缩空气注射技术（CAIT），在体外模型中证明，在封闭的注射器及针头装置系统中，不同程度地压缩气泡可以使压力达到相应的线性增加（在较大的压缩百分比范围内，斜率0.98），从而可靠地证明了波义耳定律。研究发现，气泡被压缩50%时，在静息压力（大气压下）基础上产生的净压力为745 mmHg（14.4psi），略低于建议的OIP安全阈值（15 ～20 psi）。而这与测试的各种注射器和针头的大小及口径均无关。

Tsui 等后续研究评估了CAIT 技术应用于限制注射压力的可行性。该研究中，30 ml 规格的注射器中装有20 ml 0.9%氯化钠注射液和10 ml 空气。30名麻醉医师以两种方式将0.9%氯化钠注射液注入半封闭系统：（1）常规推注模式（即注射器感觉法）；（2）CAIT 法，始终保持气泡压缩不超过50%。结果显示，使用CAIT法时，30 名受试者的注射压力均未超过20 psi，而使用常规推注模式的麻醉医师中有29人注射压力超过了此阈值。此外，两组的注射峰压分别为14 psi 和36psi。因此可以认为，CAIT 法可用于限制神经和组织暴露于15psi 以上的潜在有害压力。

显然，CAIT 法不需要额外的设备，并且可以使用任何规格的注射器进行操作。但是，该方法存在一些局限性，如需要保持注射器直立，存在气体栓塞的风险，以及使用者（尤其是初学者）之间操作的差异性。此外，虽然在注射的静态阶段（药物注射之前）气泡的大小较易估计，但一旦注射器活塞开始移动，就很难准确判断注射器内气体的变化情况。

最近，Patil 等提出了另一种基于波义耳定律的解决方案，并称之为简易压力计IPG）。具体方法是，在注射器和针管之间接上一个三通阀，并将一个装有1 ml 空气的1 ml 注射器（该辅助注射器活塞延长至末端以保证注射开始时存在1 ml 空气）连接至三通阀。当对上游注射器施加压力时，活塞下游的任何阻力都会压缩1 ml 注射器内的空气，液平面向空气方向靠近，观察液平面在1 ml 注射器刻度上的读数。他们的体外研究证明了使用此设备在高达30 psi的压力下，计算压力与测量压力之间具有良好的相关性，理论值低于测量值5 ～8%。当压力为10 psi 和25 psi 时，液面读数分别为0.47 和0.74。由于实际操作中读取这些数字相对复杂，作者提出能更简单的保证注射安全的条件，那就是遵守50%压缩原则，即绝不让液面升至0.5 ml刻度以上，这样可以保证压力＜15 psi。

IPG与CAIT方法类似，使用手术室中常见的材料就可以快速组装，但该方法需要缓慢进行抽吸操作，以防止1 ml 辅助注射器中的空气被夹带到主注射器中。

2.2 电子测压计 连续监测压力的电子压力计能够显示压力数值或压力波形，还能在达到压力阈值时发出警报。不过，虽然标准的有创血压传感器可以用于精确测量血管内压力，但其压力上限较低，约为300 mmHg（5.8 psi），所以它在压力高于775 mmHg（15 psi）时测量效用有限。

Siegmueller 和Ramessur 报道了在PNB 过程中使用带有内置压力传感器的注射泵来保证注射安全，作者将压力警报值设定为810 mmHg（15.6 psi），然后将一个充满0.9%氯化钠注射液的20 ml注射器连接到泵中；再通过三通阀将此注射器泵组件与装有局麻药的注射器连接，将泵设置到以尽可能低的速度（0.1 ml/ h）输送0.9%氯化钠注射液；当施加力到注射器活塞上时，可测量到泵装置的压力数值并显示在泵的LCD 屏幕上，从而实时确定注射压力。该研究中使用的设备是Injectomat MC AgiliaTM泵（Fresenious Kabi AG，德国），其他制造商也有类似功能的注射泵组件。通常这些组件应用于精确测量与神经阻滞注射压力相关的压力（即，最高1 400 mmHg或27.1 psi）。

2.3 专用机械压力计 目前有两种在售的一次性专用机械压力计，它们专用于量化和/或限制PNB过程中的注射压力。

BSmartTM设备（B.Braun Medical，美国）是一次性使用的机械压力计，设计串联插入于注射器和注射管路之间。该压力计装置内是一个柔性隔膜，当对注射器活塞施加力时，整个组件系统（包括注射器，压力计，管路和针头）的压力开始上升，随着系统压力的增加，隔膜会发生变形并远离装置的中央通道，从而推动该装置的活塞使其显示压力值，并能通过装置侧面的颜色渐变来观察压力变化。米色表示系统中的压力小于15 psi；黄色表示压力在15 ～20 psi；橙色警告操作者管路压力＞20 psi。 BSmartTM设备内的弹簧在压力释放后能使该设备的活塞恢复到其启动位置。

BSmartTM设备的可靠性已经通过尸体模型实验得到验证。在该实验过程中，将注射泵同时连接到BSmartTM压力计和电子压力传感器（PressureMATTM，美国）。在颈神经根水平（根部附近和内部）进行注射并测量OIP。两种技术在一系列注射压力（0 ～40 psi）区间内具备良好的相关性，并且BSmartTM倾向于轻微的高估电子测量的OIP（低于6%）。

在一项肌间沟神经阻滞研究中，应用BSmartTM设备来给患者注射药物，如果压力升至15 psi，则立即停止注射。这种情况下绝大部分的注射（97%）都无法实施，这表明使用这种监测设备几乎在所有情况下都能避免潜在的针刺相关神经损伤。实际上，与使用BSmartTM监测OIP 避免针-神经接触的灵敏度相比，以0.5 mA的电流刺激神经根的灵敏度要低的多（97%：75%）。另外一项股神经阻滞研究表明，通过BSmartTM设备测量的OIP 来检测针-神经接触具有90%的灵敏度。

同时，有研究表明BSmartTM可预防腰丛阻滞时局麻药向硬膜外间隙扩散。该研究先在低压下注射1 ml 药液以确保针尖位于神经外，然后将患者分为低压组（＜15 psi）和高压组（＞20 psi）分别注入剩余药物。结果显示，低压组中无患者出现双侧阻滞或高平面阻滞，而高压组中有60%的患者出现了这种情况，这表明使用客观监测仪器限制压力可以防止这种潜在的高风险并发症。另一项类似研究中，对肌间沟臂丛神经治疗的受试者注射放射性对比剂，观察局麻药物在颈部平面内的扩散程度。受试者接受两次10 ml放射性对比溶液的注射：分为低压（＜15 psi）和高压（＞20 psi）注射，每侧一次。高压组有1 例（11%）硬膜外扩散，而低压组无。此外，所有受试者都自诉在高压注射时感到不适，期间停止注射3 次（33%），而所有低压注射均顺利完成，且过程中没有不适感。

NerveGuardTM设备（Pajunk Medical Systems，德国）的功能与B-SmartTM略有不同，它不是可量化的注射压力监测器，而是一个压力限制器。如果注射压力＞15 psi，该装置内的限流阀会自动阻止注射。NerveGuardTM的一个潜在优势在于，它不需要操作者注意压力数值就可以主动限压，因此操作者的注意力可集中在超声屏幕或观察患者上，不需要时刻警惕地观察监视器（如气泡、液面或活塞等）。由于其刚刚获得FDA 批准，临床经验尚有限。

3 未来展望

越来越多的证据表明PNB 能够降低死亡率和改善总体预后。未来十年，预计全关节置换数量将呈指数增长，而这类手术通常会使用神经阻滞进行术后疼痛，所以这也将促进PNB 的进一步发展。然而，实施PNB 的麻醉医师存在一定的个体差异，麻醉医生通常依靠主观的“注射器阻力感”作为注射压力的指标。与之相比，客观监测注射压力方法简单、成本低廉，且已证明有助于防止针-神经接触。近年来，注射压力监测技术已得到迅速发展，当前可用技术多种多样，但主要是通过注射器液面水平变化，LED读数或弹簧活塞的颜色变化等方法来达到监测目的。虽然操作方便，但这一增加的步骤在一定程度上增加了神经阻滞操作的复杂性，并使操作者从超声引导和观察患者中分散了部分注意力。从这个角度来看，不需要分散操作者视觉注意力的限压装置（如NerveGuardTM设备）似乎代表了该领域在概念上的新发展。同样，压力监测技术的未来发展也可能包括听觉警报，以警告注射阻力增加。(参考文献略，读者需要可向编辑部索取)