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椎管内麻醉和镇痛技术是将麻醉药物注入硬膜外隙（硬膜外麻醉）和/或蛛网膜下隙（腰麻）的技术，最常用于下腹部和下肢手术。
1 .穿刺针
麻醉穿刺针大体分为锐头（切割型）和钝头（笔尖样）穿刺针两种。硬脊膜外穿刺针中最常用的是Tuohy穿刺针，特点是略有弯曲的尖端、15°-30°成角的圆钝斜面，有助于穿刺针穿透黄韧带后推开硬脊膜，避免将其刺穿。而蛛网膜下腔阻滞用的Whitacre笔尖样穿刺针则具有圆形针尖和旁注射口，可以极大降低硬脊膜穿破后头痛的发生率。
图1 圆钝的Tuohy硬脊膜外穿刺针和笔尖样Whitacre蛛网膜下隙穿刺针
2.穿刺针方向
《摩根临床麻醉学》关于椎管内麻醉平面控制中有这样的描述：“穿刺针斜面或注射口的方向也具有重要作用，向头侧注射药物可以比向旁侧或尾侧注射药物获得更高的麻醉平面”。
国内马延滨等人研究腰穿针侧孔方向对腰麻阻滞平面的影响，他们将患者随机分成三组，经L2-3刺破蛛网膜后，腰穿针侧孔方向分别朝向尾部、上部和头部，缓慢匀速注入0.75%布比卡因2ml+10%葡萄糖1ml的混合液。平卧后测试麻醉平面：尾部＜上部＜头部，药物作用时间：尾部（短于60min）＜上部和头部。最后总结为以下几点：
- 在进行下肢胫腓骨及踝部手术时，腰穿针侧孔理想位置：朝向尾部（不需要较高的麻醉平面及牵拉反射，阻滞平面较低，基本上控制T10以下，血流动力学稳定）
- 对于下腹部手术患者，腰穿针侧孔理想位置：朝向上部（牵拉反射发生率低，阻滞平面基本上控制在T6以下，血流动力学稳定）
- 向头部时，其阻滞平面较高，血流动力学变化较大，患者不适感明显，不应被临床选用。
那么腰穿针侧孔朝向尾部，注射液体就是向尾部蔓延吗？
我们发现，在不同介质（空气/液体）中，使用不同的推注速度，推注不同浓度液体，液体通过腰麻针后呈现了不同流向。
- 空气中缓慢推注生理盐水：液体流向与开口方向相反。
- 空气中快速推注生理盐水：液体流向与开口方向相同。
- 液体中缓慢推注亚加蓝（重比重）：液体流向与开口方向相同。
- 液体中快速推注亚加蓝（重比重）：液体流向与开口方向相同。
3. 原因猜测
雷诺发现根据流速的大小，流体有两种不同的形态。当微微开启出水阀，并打开有颜色液体盒连接管上的小阀，颜色水即可流入圆管中，显示出层流或湍流状态。
同理，当在进行椎管内麻醉时，推注液体的速度加快后，麻醉药液在脑脊液中也可能呈现湍流（紊流），扩散范围就会比预期更广。
图2 雷诺实验图。图源东南大学水利工程慕课
2液体浓度和环境介质
脑脊液在37℃时的比重为1.003-1.009。局麻药中加入葡萄糖可变成重比重溶液（1.020以上），加入无菌盐水或芬太尼可变成轻比重溶液，与脑脊液混合则变成等比重溶液。
前面展示的实验显示：空气中推注生理盐水，即等比重液体反抗大气压及表面张力，环境介质改变，随着注射速度不同，流向也不同。
生理盐水中推注亚加蓝，即重比重液体进入等比重液体，环境介质均为液体，无论注射速度快慢，重比重液体流向均与针尖开口一致。
硬膜外腔是一个负压腔，蛛网膜下腔是具有脑脊液的等比重液体腔，这两腔隙也是不同的环境介质，那么在硬膜外腔推注生理盐水，以及在蛛网膜下腔推注重比重局麻药，是否也会随推注速度呈现如上变化呢？还需要进一步研究证实。
3.穿刺针结构
来自香港城市大学的研究发现，锯齿的结构和尺寸，特别是锯齿尖端向内弯的勾状结构、锯齿的倾斜角度，都对控制液体流向十分重要。而具不同表面张力的水和酒精会在南洋杉叶面上向相反的方向流动。
水的表面张力较高，其表面张力会将液体“钉住”在3D锯齿的尖端。而由于锯齿尖端的间距与液体的毛细长度（以毫米计）相似，液体可以逆锯齿倾斜的方向向后倒流。相反，如酒精等表面张力低的液体，表面张力则成为了驱动力，令液体顺着锯齿倾斜的方向向前流动。这也许可以部分解释在空气中通过腰麻针缓慢推注生理盐水时反向射出的现象。
图3 (A)南洋杉的锯齿状叶片，由周期性排列的棘轮向叶尖倾斜组成。(B)棘轮阵列的结构特性。棘轮的高度(h)、齿尖间距(p)、长度(l)和倾角(α)。(C)单个棘轮的结构特征。每个棘轮具有半径为R1的横向曲率和半径为R2的纵向曲率。
由此发现，注射的速度、注射的环境、穿刺针的选择、注射的药液成分等共同又独立地发挥着各自的作用，使得小小的穿刺针在麻醉医生手中玩转出神奇的科学现象，不得不感叹大自然的奇妙。你是怎么解读这个现象的呢？
参考文献
1.JohnF.Butterworth, DavidC.Mackey, JohnD.Wasnick.摩根临床麻醉学[M].王天龙,刘进,熊利泽,译.第6版.北京:北京大学医学出版社,2015:685-690.
2.Feng S, Zhu P, Zheng H, et al. Three-dimensionalcapillary ratchet-induced liquid directional steering. Science.2021;373(6561):1344-1348.
3.马延滨,钱道亮,胡振宇.调整腰穿针侧孔方向在硬腰联合麻醉中的效果观察[J].中外医学研究,2015(7):137-137,138.
内容 | 钮 铮
作者: Cxl 时间: 2023-8-8 10:38
有图像显示就直观多了，配液体时重比重液和轻比重液哪个对身体危害性小……
编辑 | 片 羽
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作者: Cxl 时间: 2023-8-8 10:38
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