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Review

Application of upper airway ultrasound in airway management

  • Jiajing Zhang ,
  • Qizhi Liu ,
  • Ling Yang
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Received date: 2023-09-25

  Online published: 2024-06-13

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Cite this article

Jiajing Zhang , Qizhi Liu , Ling Yang . Application of upper airway ultrasound in airway management[J]. Chinese Journal of Medical Ultrasound (Electronic Edition), 2024 , 21(04) : 420 -423 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2024.04.011

气道以环状软骨为界分为上气道和下气道,上气道包括鼻、咽、喉,下气道包括气管和各级支气管。气道的主要生理功能包括通气、发声、吞咽。气道是危重患者保持生命体征的重要通道,气道管理贯穿围手术期全程。上气道超声作为一种无创性诊断工具可以识别呼吸道的一些解剖结构,辅助临床医师更好地进行围手术期的气道管理1-2

一、上气道解剖及其对应的超声成像表现

上气道超声的7个横断面成像包括口底横切面、舌骨横切面、经会厌软骨横切面、声带水平横切面、环甲关节水平横切面、环状软骨横切面、气管软骨环横切面(图1)。骨性结构(下颌骨、舌骨)超声图像表现为强回声伴后方声影。软骨组织(甲状软骨、环状软骨)表现为低回声。在会厌横断面,会厌软骨前方可见会厌前间隙,其是一个上宽下窄的锥形间隙,内充填脂肪组织而表现为高回声。甲状软骨平面为观察声带的窗口,声带附着在甲状软骨的内表面,向后连接到两侧的杓状软骨。假声带位于真声带上方,前内向后外走行,因富含脂肪而在超声图像上表现为均匀稍高回声;真声带在假声带偏下方,其构成主要是声韧带以及声带肌,呈对称的三角形,声带的游离缘气体界面显示为线状强回声。食管一般位于第一和第二气管软骨水平甲状腺左侧叶的后方,通过吞咽活动可以观察食管腔内的蠕动。
图1 气道超声的七个横断面图像。图a为气道解剖示意图(图b~h分别对应图a中1~7七个横断面);图b为口底横切面,可见二腹肌前腹、下颌舌骨肌、颏舌骨肌、颏舌肌;图c为舌骨横切面,可见颈前部成对出现的胸骨舌骨肌和甲状舌骨肌,舌骨为强回声后方伴声影;图d为经会厌软骨横切面,可见会厌软骨和其前方的会厌前间隙;图e为声带水平横切面,可见甲状软骨、声带肌、杓状软骨;图f为环甲关节水平横切面,可见环甲膜;图g为环状软骨横切面,可见环状软骨、气道黏膜线;图h为气管软骨环横切面,可见气管软骨环、甲状腺、食管

二、上气道超声的临床应用

上气道超声可在手术室、重症监护室、急诊科等多种环境中指导和协助临床气道管理:快速筛查困难喉镜,准确定位环甲膜从而有利于紧急气道通路的开放,测量气道大小以预测气管插管的直径,识别气管插管的位置,麻醉术后评估声带的功能状态。关于气管插管前、插管后及拔管前上气道超声的评估内容详见图2
图2 上气道超声在围手术期的应用流程图

(一)气管插管前超声评估

1.超声评估困难气道:2022年新版美国医学会(American Medical Association,ASA)指南提出,困难气道主要是指面罩通气困难、喉镜暴露困难、气管插管困难或失败、气管拔管困难或失败而导致患者通气不足。困难气道会增加围手术期并发症的发生,甚至威胁患者的生命。目前预测困难气道的常用方法包括上唇咬合测试,张口度,颈椎活动度,甲颏、舌颏与胸颏的距离,Mallampati评分,Wilson评分,Cormack-Lehane等级量表3。在紧急情况下,由于患者呼吸窘迫和精神状态的改变,这些筛查试验的可行性降低,临床医师需要更好的预测方法来评估困难气道。气道超声可以对困难气道的相关解剖学参数进行直接可视化测量,从而对其进行准确评估。多项研究表明,前颈部甲状舌骨膜水平皮肤和会厌之间的距离与Cormack-Lehane Ⅲ、Ⅳ级密切相关,截断值为≥27.5 mm4-5。下颌下正中矢状切面测量皮肤至舌面厚度,厚度>60 mm提示气管插管困难的可能性大6。具体操作方法:嘱患者去枕平卧,探头置于矢状切面测量舌骨中点和下颌骨中点之间的距离;再嘱患者头部后仰,同样测量两者之间的距离。过伸位/中立位舌颏距离率<1.1可作为插管困难的独立预测因子6。标记患者口腔闭合和张到最大时下颌骨髁突在超声图像上的位置,测量间距。一项测量484例患者下颌骨髁突活动度的研究结果显示,髁突活动度<10 mm是喉镜暴露困难的独立预测因子7。除以上参数,还有一些具有预测价值的参数,比如舌骨可视化以及超声测量舌颏间距、从皮肤到舌骨的距离、从皮肤到声门的距离等,其临床使用率较低。
2.评估气管腔最窄横径介导气管插管型号选择:以往临床医师选择气管插管的型号一般参考患者的年龄和身高,但是这种方法往往存在误差。床旁超声可以作为评估声门下气道大小的可靠工具。上气道最窄处位于环状软骨的水平,所以超声测量上气道最窄处直径有助于气管插管口径的选择,且可避免气道黏膜的机械损伤。Shibasaki等8发现基于身高和体重的公式只能准确预测35%的气囊气管插管大小和60%的无气囊导管大小,而超声预测的准确性分别为98%和96%。有学者将磁共振成像、计算机断层扫描和超声进行了对比,超声测量的声门下气道横径与CT、MRI测量数值有良好的相关性。其中一项研究显示,超声测量的气道横径与MRI相比偏差0.14 mm9。以上探索性研究显示超声可能具有良好的应用前景,但这些研究大多是试点研究,并受到样本量较小的限制。
3.气管插管相关神经阻滞:喉上神经是迷走神经的神经分支,支配声门上黏膜感觉和环甲肌的运动。超声引导下喉上神经阻滞可以有效抑制喉镜对于舌咽部的刺激,让患者更加耐受气管插管,避免剧烈呛咳,辅助困难气道的管理。患者取平卧位,头稍后仰,探头横向放置于颈部,先寻找舌骨的拱形强回声结构,向下显示甲状舌骨膜,然后探头向外侧及尾侧移动显示喉上动脉,喉上神经内支位于喉上动脉的内侧。超声引导下神经阻滞相较于传统体表解剖定位起效快、用药少、并发症少,近年来其临床应用越来越广泛10
4.环甲膜定位:环甲膜切开术是对于呼吸道梗阻、严重呼吸困难普遍推荐的急救方法之一。当气道出现“不能插管,不能通气”的情况时,环甲膜切开术被认为是紧急气道管理的最终选择。但是无法通过外部可视化或触诊来识别环甲膜是导致其成功率低的一个重要原因。许多研究表明,在紧急情况或图像质量不清晰的患者中,触诊识别环甲膜可靠性明显降低。超声不仅能清晰显示环甲膜的位置,还可观察穿刺进入气道的组织厚度,提高了环甲膜切开术的成功率。一项研究纳入了因既往颈部手术、放射治疗或颈部肿块而导致颈部解剖改变的患者,结果显示超声识别环甲膜的准确性较传统触诊提高了10倍11。超声识别环甲膜也就是著名的纵向“珍珠串”(string of pearls,SOP)技术,包括:(1)识别胸骨,将探头横向放置在患者颈部靠近胸骨上切迹。(2)探头滑向患者右侧,在屏幕上将气管环的超声图像显示一半。(3)探头的右端保持在气管的中线上方,而左端旋转90°至矢状面。可以看到一些低回声,类似于一个“珍珠串”。(4)探头纵向向头部滑动,直到环状软骨出现,进一步向头侧滑动,看到甲状软骨的远端。(5)一只手持有探头,另一只手拿穿刺针,针头后方声影位于甲状软骨和环状软骨之间时,用笔标记定位。除了经典的SOP方法,颈前正中横断面“TACA”方法同样可以快速定位环甲膜:先找到甲状软骨(T),然后探头向下滑动找到空气黏膜界面(A),再往下滑动为低回声的环状软骨(C),最后再将探头向头侧滑动确定环甲膜(A)。

(二)气管插管后评估

正确的气管插管至关重要,否则若导管误入食管对肺储备功能有限的危重患者十分危险。临床存在多种确认插管位置的方法,但均存在一定局限性。目测法观察胸廓起伏与呼吸机送气是否一致,其敏感度较低;听诊双肺呼吸音是否对称,其可能受到肺、气管本身病理情况的影响而出现误判;呼气末二氧化碳监测是判断插管位置的优选方法,但是不能判断置管插入的深度。X线摄影对插管位置诊断的敏感度很高,但在紧急抢救环境中可能无法使用。2015年美国心脏协会指南将超声作为气管插管的验证方法12。超声可以评估气管插管的位置,以确保插管的适当深度。将高频线阵探头横向放置于胸骨上切迹水平。成功的气管插管表现为一个单一的“空气-黏膜界面”,而食管内插管表现为两个后方带有混响伪影的气膜界面,称为“双道征”。联合经胸肺超声可以辅助诊断插管位置是否正确。肺搏动征又称肺脉,是指肺失去正常通气,心脏跳动传导至处于静止状态的不张肺,M模式下可见胸膜线随心脏搏动而产生纵向运动。如果一侧肺出现胸膜滑动征,另一侧出现肺脉,说明气管导管进入胸膜一侧主支气管;如果两侧均没有胸膜滑动征而有肺脉,气管导管可能误入食管。在特殊情况下,比如对于肺实质病变机械附着于胸壁上或行外科胸膜固定术的患者,其胸膜滑动征可能为阴性,但是这些患者并没有发生一侧的主干插管。所以在插管前,可以提前对双肺进行超声评估。另外,膈肌超声也可以间接诊断插管位置,将低频凸阵探头放置于锁骨中线与肋缘的交界处,M模式观察膈肌的运动。若一侧膈肌固定或运动幅度较对侧明显较低,提示气管导管进入一侧主支气管而发生单肺通气。

(三)拔管前评估

1.评估声带:气管插管操作可能损伤声带导致声带运动障碍,另外头颈部外科肿瘤或手术可能损伤喉返神经而发生声带麻痹。单侧喉返神经损伤患者会出现声音嘶哑、误吸、吞咽困难,双侧喉返神经受损会发生气道阻塞,所以对其进行早期诊断很重要。据报道,超声检查可用于评估声带的运动。患者行Valsalva动作深吸气时声带呈外展状态,嘱屏气双侧声带快速内收闭合。在这个过程中超声可以观察双侧真声带、假声带、杓状软骨的运动和位置变化。声带麻痹的超声图像多表现为患侧声带形态异常,结构僵硬,Valsalva试验时患侧声带振动幅度降低或根本不振动。Bore等13报告了甲状腺全切除术后经皮喉部超声常规诊断声带麻痹的经验,结果发现其诊断敏感度为33%、特异度为95%。还有研究者分析表明老年男性、甲状软骨钙化、颈前软组织较厚均导致声带可视化困难,从而降低诊断敏感度。一项包括396例甲状腺肿瘤术前患者的多中心前瞻性研究,报告了喉部超声对于声带麻痹良好的评估率(>96%),认为气道超声是一种可重复的、无创的纤维喉镜替代方法14
2.预测拔管成功:气管插管可能发生喉水肿而出现喘鸣和呼吸窘迫,导致拔管失败以及严重的并发症甚至死亡。超声通过测量声带水平空气柱宽度可以预测拔管后喘鸣。正常球囊袖带充气时喉部超声显示气柱呈方形,袖带放气后气柱宽度增大,后方声影覆盖声带、杓状软骨等周围结构。研究发现拔管后喘鸣的患者气柱宽度差(气柱宽度差=袖带充气后气柱宽度-袖带放气后气柱宽度)显著降低。Sutherasan等15纳入101例拟行气管插管的患者,采用气柱宽度差预测拔管后喘鸣的截断值为1.6 mm,其诊断敏感度和特异度分别为0.706和0.702,阳性预测值和阴性预测值分别为0.324和0.922。目前临床需要进一步行更大样本量的研究,获得更可靠的截断值,以确定超声在预测拔管后喘鸣中的价值。

三、小结

超声较X线、CT更为快速、便捷,且没有电离辐射,可重复进行,不会给患者带来额外风险。上气道超声能够识别上呼吸道的重要超声解剖结构,如甲状软骨、会厌软骨、环状软骨、环甲膜、气管软骨环和食管等。上气道超声可以指导和协助重症患者的气道管理,并且对多种颈部疾病的诊断具有高度的敏感度和特异度,有着广阔的应用前景,其日益广泛的应用可能对临床医疗产生积极的影响。
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Outlines

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