实用技术 | 超声下穿刺针之显与隐

糖糖不次糖 · 发表于 2022-3-1 15:25:53

以下文章来源于iTrason智影，作者Dr ZhangYu

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随着超声设备的不断普及，越来越多的临床医护人员都能用得上超声开展可视化工作了。谁要是说自己不会超声引导下穿刺技术，都不好意思跟同行打招呼了似的。但从笔者观察到的一些临床使用情况看的话，超声设备的普及和超声可视化的普及两者并不能直接划等号。就拿血管通路领域的超声引导下穿刺来说，许多人实际上还是处于揣着糊涂装明白的阶段，因为虽然有超声，但压根看不见穿刺针到哪了。真正的超声引导下穿刺技术，首先需要的是确保在超声下能看得见针或针尖的位置，而不是大概加估计，然后在超声引导下“盲穿”。今天我们就来说说超声下穿刺针的显与隐这点事儿。

超声引导下穿刺一般分平面内穿刺和平面外穿刺两种方式，在血管通路领域两种穿刺技术都有适用场景，最好都能熟练掌握。下面这段是摘录自美国超声医学会关于超声引导血管通路手术的实践指南中关于俩种穿刺技术的介绍。

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2022-3-1 15:23 上传

平面内（长轴）Vs.平面外（短轴）

平面内/外表示的是跟针的相对关系，针平行于超声成像平面为平面内、针垂直于超声成像平面为平面外
一般情况下，平面内穿刺，显示血管长轴或纵切面；平面外穿刺，显示血管短轴或横截面
因此血管通路超声默认平面外/短轴，平面内/长轴是同义词
平面外可以从血管中心顶部进针，但必须通过探头旋转扇扫跟踪定位针尖，避免低估针尖深度；探头从针身往针尖方向扇扫，针尖亮点消失的瞬间即为针尖位置点
平面内可以静态观察针尖位置，但容易“滑脱”针所在平面或/和血管中心平面；平面内穿刺对大血管更合适
平面内/外结合方法：平面外/短轴扫查确认针尖穿刺到达血管中心，旋转探头到平面内/长轴进针

平面内可以静态观察针尖甚至是整个针身的实时位置，这显然是大有好处的！但在没有穿刺架等辅助设施加持的前提下，让针始终保持在超声成像平面内真需要上百次的练习才能熟练掌握技巧。而许多时候由于穿刺角度过大，导致明明穿刺针在超声成像平面内了，还是看不见针在哪。你去问隔壁老王咋回事？他可能会告诉你，因为穿刺针跟超声扫描线不垂直，所以看不见。那为啥穿刺角度稍微小点的时候就能隐隐约约看得见，再小一点还能看得更清楚呢？他可能就支支吾吾不知所以然了。
下图中的穿刺针进针角度分别是17°和13°（事后诸葛亮测量的哈），角度13°的时候穿刺针整个针身都非常清楚地显示出来了，角度17°的时候，针身只能隐隐约约看得到一点点，角度再大点就靠蒙了。那么为什么只相差了4°的角度，穿刺针显示能差别怎么就那么大呢？

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这还得从超声发射和接收聚焦说起，如同摄影聚焦中的光圈控制一样，照片上的每个点都是透过光圈的所有光线综合的聚焦效果，而超声图像上的每个点都是发射孔径和接收孔径内所有超声换能器综合的聚焦效果。如下图中，红线标记范围为超声发射聚焦的示意范围，绿线为接收聚焦的示意范围（右边界）。因为针够光亮，所以会产生镜面反射，白线标记的就是镜面反射的法线方向。假设红线标记的发射聚焦范围就像两道“光线”，打到针的镜面上后，反射的“光线”就如图中的两道橙线。由于绿线右侧的“光线”超过了接收孔径的范围，而无法被探头接收到了，所以能够接收到的“光线”就如图中橙色区域显示。可见在17°的时候，探头还能接收到很少的超声回波，因此对应图像上就是隐隐约约的一点显像，而在13°的时候，则能接收到的回波就比17°的时候明显增多了，因此显像也更加的清晰。随着穿刺角度的减小，针越来越“躺平”，越来越多的针身的反射回波能够被有效接收，所以针显影就越来越好。

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一些细致的人还会发现一个现象，当角度小于一定值后（针无需彻底“躺平”），针身的显影基本上就保持相同的清晰程度了。这又是为什么呢？上图中为什么我们画的发射聚焦的范围（红线）比接收聚焦的范围（绿线）小呢？这是因为超声成像系统里，发射聚焦只能是单一深度的聚焦，虽然我们可以通过调节发射焦点的深度，让我们关注的深度附近图像更加清晰，但是也不希望焦点深度以外的地方就很模糊了。这跟我们给美女拍糖水照的需求还是有很大差别的，糖水片要求的是大光圈、小景深带来的背景前景统统虚化。而对于超声成像来说，我们希望在焦点深度前后一段范围内的图像都足够清晰，因此就只能用较小的发射孔径获得较大的景深，从而保持图像的均匀性。至于接收聚焦则因为现在的超声成像系统都已经实现了全数字化了，所以可以把每个换能器/阵元的超声回波都保存下来，然后对所有的成像深度都用数字化的方法进行动态连续聚焦，所以这时候就尽量把接收的孔径开大，只要能收到回波信号的阵元都用上，从而保证可以获得更细的焦点、更好的分辨率。回到刚才的话题，当穿刺角度小到一定程度之后，较小孔径发射的超声波被针身反射后都能被更大的接收孔径接收到了，所以针身显影的效果自然也就基本保持不变了。

那对于上面这把探头，平面内穿刺角度超过了17°后看不见穿刺针了怎么办？如果系统支持的话，这时候可以尝试一下穿刺针增强功能。所谓穿刺针增强技术一般就是在对组织进行一帧正常的扫描之后，单独插入一帧发射和接收都偏转的扫描成像，偏转的方向就是朝向针身的方向，这样就能让针身的反射回波尽量多地落入接收聚焦的孔径内，把偏转成像里的强的针身图像提取出来后，与正常的组织图像融合后显示。受制于探头阵元的尺寸和频率，高频线阵探头能够偏转的角度一般不超过30°，所以穿刺角度超过30°，还想看清针身的话那就基本靠YY了。

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接下来我们再来看看平面外穿刺的情形。明白了上面平面内穿刺针显影的原理之后，再来分析平面外穿刺针显影情况就会简单得多。实践指南中提到的旋转扇扫是平面外穿刺很关键的一步，这不仅适用于找针尖位置，同样适用于找针身。只不过这时候穿刺针和超声成像不在一个平面内，只有当穿刺针与成像平面垂直的时候，入射到穿刺针上的超声波才能反射回超声探头。由于在探头的厚度方向一般都是通过声透镜的物理聚焦，所以对于这个方向来说无论是发射和接收的孔径都是一样的，而且孔径的大小就是换能器晶片的宽度，对于高频线阵探头，宽度大概只有3.5mm左右（平面内成像的接收孔径一般得超过15mm，远大于晶片宽度），因此想让平面外穿刺针身的反射回波回到探头那就只能确保穿刺针与成像平面的夹角接近90度了。那怎么判断达到垂直角度了呢？最直观的现象就是强亮点后方拖着长长的“彗星尾”。这是因为当超声垂直入射到穿刺针上的时候，除了针表面直接反射回探头的回波之外，还有少部分超声能量进入了针里了，超声在金属内快速传播，而且在内部产生了来回来回的多次反射，再次反射到探头方向的多次反射的回波因为来得比较晚，所以就形成了长长的“彗星尾”了。一旦针与成像平面不垂直了，里边来回反射的声波就被反射到别的方向，没法回到探头了，所以也就看不到“彗星尾”了。彗星尾的现象不仅在平面外穿刺能看到，在平面内穿刺也一样，当穿刺针接近与探头表面平行的时候，就能看到一排排的横线，原理上是跟平面外的“彗星尾”一样。

为了更形象地说明平面内和平面外的“彗星尾”，我们拿订书钉在水里的平面外和平面内扫查的表现，结果如下图所示。

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下图是针身在平面外，旋转扇扫的时候不同角度的图像表现，当探头与穿刺针垂直的时候，表示穿刺针与超声成像平面垂直了，所以就能看到明显的“彗星尾”了。

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sdwhyxbing · 发表于 2022-5-23 07:35:33

老师讲的非常好，对我的超声水平提高非常有帮助，谢谢！

冉超 · 发表于 2022-5-24 08:18:34

技术是一部分，高分辨率和好的针才是关键

thunder66163 · 发表于 2022-6-9 22:22:22

嗯，多练习，也是有帮助

sdwhyxbing · 发表于 2022-7-11 13:23:20

老师讲解的非常好，细节掌握的非常棒，对我以后的超声工作有很大的帮助，学习了，非常感谢。

Naci... · 发表于 2022-7-13 07:05:05

穿刺针（横截面）都是圆的，用超声，稍微方向不对就不好显影
能不能有其它形状的（可能好显影），比如椭圆形的？

zhllar · 发表于 2022-7-13 23:58:51

非常棒
理论与实践结合
通俗易懂
谢谢大佬

aopeminem · 发表于 2022-8-4 18:00:26

感谢老师讲解基础知识

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