第五节　静脉输液治疗可视化技术

静脉穿刺是临床诊治中一项重要的基本功，若要实现“一针见血”，则需要护士加强扎实的基本功训练。常规静脉穿刺寻找血管的方法主要有目视法、触摸法、解剖位置定位法。由于个体血管分布差异较大，即使经验丰富的护士也无法在各种条件下都精确定位血管，掌握全部血管弯曲、分支情况。操作中易发生血管滑动，造成穿刺失败及反复多次穿刺，增加患者的痛苦。因此，可视化穿刺技术是公认的最为可靠的穿刺方法。

可视化技术发展在国外兴起较早，1994年美国阿肯色州光电与生物医学实验室的科学家们开始研究皮下静脉显示技术，最终的图像在显示器上显示。此后，为了能进一步方便医务人员使用，研发方向逐渐导向将获取的图像实时原位投影到皮肤表面，即向投影式的仪器方向发展，2004年研发出血管成像投影仪。2016年美国静脉输液护理学会（INS）标准里，明确指出“为了保障患者的安全，临床工作者应该具备使用静脉穿刺可视化技术的操作能力。需要的知识包括（但不限于）通过可视化静脉评估，根据血管粗细及深度选择合适的静脉和穿刺部位，并了解可能的并发症”，因此，静脉可视化穿刺技术是静脉输液治疗的必然发展趋势。

目前临床上使用最多的是：血管超声引导及磁导航系统（为静脉导管置入的辅助工具）、心腔内电图导航系统（确认置入静脉导管尖端的位置）、静脉血管查找仪（协助护士寻找穿刺静脉），这些静脉输液的辅助工具已经在临床上协助护士静脉穿刺中起到非常重要的作用。

一、血管超声相关知识

血管超声医学应用于临床起始于20世纪50年代，目前已是诊断临床疾病必不可缺的重要影像学技术。血管超声医学是利用超声波的物理特性来获得组织器官静态或动态、二维或立体图像，提供解剖、功能及血流动力学信息，目前已从临床诊断延伸向治疗疾病领域，特别是在介入治疗方面达到快速发展的阶段。

（一）超声概述

人耳听到的声波是可刺激内耳产生声音感觉的机械纵波，其频率是20Hz～20kHz（千赫兹）。当声波振动频率大于20kHz，超过了人耳听阈上限则称为超声波。在超声医学诊断中使用的超声波是由超声探头内的压电晶体产生，其频率一般在1～15MHz（兆赫兹，即1 000kHz），检查脏器多用2～5MHz，检查表浅器官和表浅血管常用7～15MHz。

1. 超声波的发射和接收

自然界的石英晶体在施加压力时，晶体两侧表面出现正负电荷，即由机械能产生电能（正压电效应）；当晶体置于交替变化的电场中，则发生晶体厚度改变，即由电能产生机械能（逆压电效应），具有这种特性的晶体又称换能器。当将高频交流电压信号加在超声仪器探头内的换能器上，晶体片发生机械振动产生超声波。当超声波在人体组织内传播，遇到声阻抗不同的组织界面即发生反射，这些反射回来的超声波被探头内的换能器接收，将机械能转换为高频变化的微弱电信号，通过对电信号的放大、处理和分析，最后在显示屏上形成超声图像。

2. 超声的物理参数

（1）频率（f）：

介质振动往返一次称为一周，单位时间内声波传播过程中介质振动的周数称为波的频率，单位为赫兹（Hz），波在传播过程中频率保持不变。

（2）波长（λ）：

声波传播时，介质振动一周波传播的距离，单位为米（m）。

（3）波速（C）：

每一秒内声波在介质中传播的距离，单位为米/秒（m/s），其快慢与介质的密度和弹性有关，通常波速是固体＞液体＞气体。在超声医学诊断中，超声在人体软组织中的平均传播速度按1 540m/s计算。

波长、频率和波速间的关系：C=f×λ，由此可知，当波速一定时，探头发射频率越高，则波长越小，图像分辨率越高，但穿透力降低，因此，高频探头适合检查较表浅的组织器官。

3. 超声波的物理性能

（1）方向性：

由于超声波的频率很高，波长短，当发射后集中在一个方向传播，因此具有明显的方向性，称为超声束。

（2）声阻抗：

声阻抗（Z）为组织密度（ρ）与声波在组织内传播速度（C）的乘积。声阻抗在超声医学诊断中的作用非常重要，它决定超声的传播特性。如果两个不同组织声阻抗差越小，则声波在界面处反射越少；反之，声阻抗差异越大，在界面处反射越多。

（3）反射与透射：

超声波传播过程中遇到截面直径大于波长、声阻抗不同的两界面时，一部分能量由界面处返回到探头，即反射；另一部分能量穿过界面进入下一组织继续传播，即透射。

（4）散射与绕射：

超声波传播过程中遇到截面直径小于波长、声阻抗不同的两界面时，在物体表面四周产生散射信号，朝向声波接收器（探头）方向的散射波称为背向散射；截面直径小于波长的1/2时，声波会绕过物体继续传播，其能量向各个方向辐射，称之为绕射。

（5）吸收与衰减：

超声波在组织中传播时，声波能量使介质发生振动，介质间的内摩擦使机械能转化为热能，热能被组织吸收或辐射消失，此现象即声能吸收。声能衰减除与声能吸收有关，还与传播过程中超声反射、散射等有关，高反射界面的组织如肺、骨骼的声能衰减非常明显，因此超声不常规用于肺部和骨骼病变的检查。

4. 多普勒效应

1842年奥地利物理及数学家Christian Johann Doppler（多普勒·克里斯琴·约翰）首先发现波源与接收器之间相对运动引起接收频率与发射频率出现差异即多普勒频移，此物理效应称为多普勒效应。超声波遇到朝向探头方向运动的血液时，探头接收的反射回波频率较发射频率增高，反之频率减低；发射和接收频率之差和运动的速度成正比，运动速度越高，频移越大。多普勒超声仪器根据以下多普勒方程获得血液的流动速度。

f_d为频移，f_r 为血液红细胞反射回探头接收的回波频率，f_o为探头的发射频率，V为血液流动的速度，C为声波传播速度（人体软组织内1 540m/s），θ为探头发射声束与血流方向间的夹角，该公式中，f_d、f_o、COSθ和C已知，因此，通过多普勒方程可计算出血液的流动速度V（图1-12）。

（二）超声检查原理及分类

目前临床应用的超声医学技术包括M型超声心动图、二维超声、彩色血流及频谱多普勒超声、三维或四维超声等，逐渐增多的其他技术有超声增强显像、腔内超声（经食管超声、阴道内超声）等。

1. M型超声心动图

是探头发出一条声束，然后接收声束方向心脏各层组织反射回波，最后显示声束线上各层结构随心动周期的位移变化曲线（图1-13）。显示屏上水平方向代表时间，垂直方向表示组织至探头的距离。M型超声心动图根据心动周期中心脏各层组织位移变化，可测量心室壁厚度、左心室收缩功能等。图1-13中上图显示胸骨旁左心室长轴二维图像，M型取样线经过右心室前壁（RVAW）、右心室腔（RV）、室间隔（IVS）、左心室腔（LV）及左心室后壁（LVPW），图1-13中下图为取样线上相应结构随心动周期收缩和舒张的运动曲线。

2. 二维超声

是将组织回波信号以光点形式显示，又称B型超声，是目前最常用的超声技术。组织反射回波越强，则光点越亮，反射回波越弱，光点越暗，无反射回波，则表现为暗区。二维超声能显示人体组织器官解剖结构的断层切面图像。二维超声显示贵要静脉长轴切面（图1-14），其内径为0.382cm，管壁呈平行线状，回声均匀纤细。

3. 三维超声

将获得组织器官的系列二维超声图像数据输入计算机三维图像重建工作站，计算机按扫描的时间顺序对二维图像处理并输入存储器，再按原图像的空间位置关系彼此连接组合，重建出组织器官的三维立体图像。三维超声显示卵圆孔未闭（箭头所示）（图1-15），分流血液呈蓝色血流束，从左心房（LA）流向右心房（RA）。

4. 四维超声

四维超声又称动态（或实时）三维超声，是超声医学新技术，在三维超声的基础上加上时间变量，可动态实时显示活动器官如心脏和血管的立体结构。

5. 多普勒超声

超声利用多普勒效应原理检测血流时，超声探头获得血液中血细胞（主要是红细胞）的散射信号，计算机通过对多普勒信号进行处理分析，最后成像在显示屏上，提供丰富的血流动力学信息。多普勒超声包括彩色血流显像和频谱多普勒。

（1）彩色血流显像（CDFI）：

在二维图像显示组织解剖结构的同时，探头接收血流的反射信号，通过对信号的处理、滤波、彩色编码等一系列过程，将血流信息叠加在二维图像上，显示心腔及血管内血流起源、方向和平均速度。彩色多普勒超声图像显示屏上有彩色标尺，通常用红色表示血液向探头方向流动，蓝色表示血液背离探头方向流动。头静脉二维彩色血流显像见图1-16，显示血流从右侧（远心端）流向左侧（近心端），右侧彩色标尺显示血流方向，红色为血液朝向探头方向流动，蓝色为血液背离探头方向流动。

（2）频谱多普勒超声：

根据探头发射和接收超声波模式不同，频谱多普勒分两种类型：脉冲多普勒（PW）和连续多普勒（CW）。脉冲多普勒是换能器发射一组高频超声脉冲，在一定时间延迟后，才选择性接收取样容积（SV）内的反射回波，随后换能器又发出下一组超声脉冲。对接收的回波信号采用快速傅立叶转换（FFT）进行频谱分析，最后显示取样容积部位的血流动力学信息，包括血液的流速、方向、时间及性质（正常层流或异常湍流）。头静脉血流频谱见图1-17，其中图1-17中上图为头静脉长轴彩色血流显像，显示血流从右侧（远心端）向左侧（近心端）流动及脉冲多普勒取样容积的位置；图1-17中下图为脉冲多普勒取样容积处血流频谱图，显示全心动周期血流频谱位于基线上方（朝向近心端方向流动），血流速度较低。

连续多普勒是探头内两组晶片，一组晶片连续地发射高频脉冲波，另一组晶片则连续地接收反射的回波。与脉冲多普勒比较，连续多普勒具有测量较快血流速度的优势，常用于血管狭窄及心脏疾病如瓣膜狭窄及关闭不全的诊断。连续多普勒显示风湿性心脏病主动脉瓣狭窄频谱（频谱图中基线下方的频谱）及关闭不全频谱（频谱图中基线上方的频谱）（图1-18），血流速度明显增快，通过频谱图可定量评价瓣膜狭窄及关闭不全程度。

（三）超声诊断仪的主要构成

超声诊断仪主体由超声探头和主机构成，内部组成系统包括超声发射系统、超声接收和处理系统及成像系统。

1. 超声探头

探头是超声系统的关键部件之一，最主要的功能是其内的压电晶体实现电能和声能之间的相互转换，发射和接收超声波。超声仪器的性能如图像分辨率、灵敏度、超声伪像等均与探头有关。根据不同用途超声探头种类繁多见图1-19，外周血管超声检查通常采用线阵高频探头。

2. 超声仪主机

主机的功能包括声束形成、信号处理、图像处理、信号或图像存储和传输等，其内有与处理器相连接的各种模块，如STC模块、按键模块、编码器模块及鼠标模块等，外有控制面板和显示器。超声主机上的控制面板完成人机界面的所有操作，如探头的切换、图像参数的调节、各种显像模式的转换、解剖结构及血流动力学参数的测量、图像的存储、输出和打印等。显示器是超声医师观察超声图像与诊断疾病的影像终端，目前多为液晶显示器。目前临床常用的超声诊断仪见图1-20。

（四）静脉超声的检查方法

静脉超声检查时首先应熟悉血管的解剖结构和不同外周静脉的体表走向，便于检查时快速找到探测血管；其次熟悉血管超声检查时仪器设备及优化图像的调节。

1. 血管解剖

参考第二章第一节中相关内容。

2. 检查步骤

（1）检查前准备：

检查室内保持适当的温度，防止温度太低致外周静脉收缩变细。患者处于放松状态，充分暴露检查或穿刺肢体。上肢静脉超声检查时，通常取仰卧位，上肢呈外展、外旋、掌心向上，外展角度与躯干成60°～90°；下肢静脉超声检查根据检查部位取仰卧位或俯卧位，大腿外展、外旋、膝关节微屈。有严重呼吸困难者也可取半卧位。

PICC置管前静脉超声检查时，可将超声探头放入预先加入消毒耦合剂的无菌保护套内，抚平探头表面上的护套，避免皱褶或残留空气影响与皮肤密切接触，在探头上缠一条橡皮圈，避免在检查或操作时探头移位。

（2）二维超声检查：

上肢静脉检查时，根据血管体表走向进行相应静脉检查，可从锁骨上窝检查锁骨下静脉开始向远心端连续横向检查（图1-21）和纵向扫查（图1-22）。探头置于探测血管体表时避免用力加压，显示静脉横切面或纵切面的二维或彩色血流图像（细小静脉二维显示困难时可首先用彩色血流显像帮助寻找血管），并调节控制面板上相应的按钮优化超声图像，包括亮度、深度、聚焦等。观察内容如下：

1）静脉壁：

观察血管壁厚薄及回声强弱，同时观察静脉瓣的位置、回声及活动情况。

2）静脉腔：

观察静脉管腔有无扩大或狭窄，静脉腔内有无异常回声，在静脉表面加压探头，观察静脉腔是否压闭，挤压静脉远心段观察扫查静脉部位有无血液反流（有反流时提示局部静脉瓣功能不全）。当腔内有血栓时，应判断血栓的部位、回声及大小。需要时测量静脉内径大小判断是否符合PICC置管要求。

3）静脉周围：

观察血管周围有无异常回声及大小，判断异常回声是无回声的囊性或有低弱/强回声的实性结构，如果囊肿回声有搏动感，且与邻近动脉相通及有血流进出囊肿，则考虑假性动脉瘤，否则提示囊性结构为血肿。

（3）彩色血流检查：

在二维图像的基础上，观察静脉腔内血流性质。

1）管腔内血流充盈情况：

是否有充盈缺损，如有充盈缺损提示血栓形成。通常四肢浅静脉血流速度低，彩色显像时颜色较低暗，轻轻加压静脉可使血流加速，帮助判断有无腔内血栓形成。

2）判断血流方向是否正常：

正常静脉血流方向往心脏方向流动，深静脉血流方向与伴行动脉相反。静脉血流根据彩色标识、血流方向与探头声束方向的夹角关系可显示呈蓝色或红色。

3）观察静脉血流色彩：

正常静脉血流为层流，呈单一的红色或蓝色显示，当静脉因血栓或炎症管腔狭窄时，呈五彩花色血流显像。

（4）频谱多普勒检查：

在彩色血流显像的基础上，将脉冲多普勒的取样容积置于血管中央，取样容积大小为血管腔的2/3，调节取样角度（应小于60°），使声束方向与静脉走行尽量一致。观察内容如下：

1）静脉频谱形态有无异常：静脉血流频谱形态在不同部位表现出不同的形态，并随呼吸或挤压试验发生变化。在静脉血栓急性期，慎重或避免在血栓形成部位做加压试验，以防血栓脱落导致肺栓塞。

2）血流速度是否增快或降低。

3）当怀疑肢体血管病变时，可对双侧相对应部位的血管内血流进行对照检查，确定有无频谱异常。

（五）静脉超声图像

1. 正常静脉超声图像

（1）二维图像：

静脉壁薄，内壁光滑，管腔呈无回声。探头加压后静脉管腔变瘪或消失。图像清晰时可见管腔内线状静脉瓣回声。

（2）彩色血流显像：

静脉彩色血流显像为单一颜色，与动脉血流方向相反的回心血流，呈持续性充盈整个管腔。血液回流速度在深吸气时，大或中等大小静脉内血流短暂中断，无血流信号，表示其近心段静脉通畅无阻。当挤压小腿放松后，挤压近心段静脉无反向血流，说明深静脉瓣功能良好。图1-23的第一幅图为长轴切面显示桡动脉（红色）朝向探头流动（由左向右方向流动），桡静脉（蓝色）背离探头流动（由右向左方向流动），动脉及静脉色彩均匀为层流；第二幅图为短轴切面显示桡动脉（红色）位于中央，伴行两支桡静脉（蓝色）位于两侧，三支血管内径相似。

头静脉彩色血流显像见图1-24：第一幅图静脉短轴切面显示头静脉为蓝色；第二幅图静脉长轴切面显示头静脉血流为蓝色即背离探头流动（由左向右方向流动），色彩均匀为层流。

（3）频谱多普勒：

静脉频谱特点为频谱持续性或间断出现，根据血流方向频谱可位于基线上方或下方，不同部位静脉血流频谱形态不同（图1-25）。第一幅图为取样容积置于颈外静脉内显示血流频谱位于基线上方，呈间断、周期性、单向（回流心脏方向）血流频谱；第二幅图为取样容积置于股静脉内显示血流频谱位于基线上方，呈间断、周期性、单向（回流心脏方向）血流频谱。

外周静脉的二维回声与其周围的组织回声不同，常见不同组织的二维超声显示见表1-6，外周静脉及动脉的超声特点见表1-7。

2. 静脉疾病超声图像

静脉内血栓形成是最常见的静脉病变，二维超声表现为管腔内异常回声，部分或完全阻塞管腔，急性期血栓呈低弱回声及管腔增大，亚急性期和慢性期为不均匀强回声；探头加压时，管腔部分变小（部分阻塞）或无变化（完全阻塞）。彩色血流显像表现为血栓形成完全阻塞部位，无血流信号（图1-26），管腔部分阻塞时，可见局部管腔有粗细不一细窄或条带状血流显示。静脉完全阻塞部位脉冲多普勒不能探及血流频谱，部分阻塞时可探及血流频谱。第一幅图示头静脉二维长轴切面显示管腔增大，腔内充填低弱回声团块，探头加压管腔无变化；第二幅图示彩色血流显像未见头静脉管腔内血流显示，考虑头静脉急性血栓形成导致管腔完全阻塞。

当静脉瓣损伤或慢性炎症时，可出现静脉瓣开放及关闭运动异常，慢性炎症时二维超声表现为瓣膜回声增强，局部可见附壁血栓（图1-27）。静脉穿刺时应避免静脉瓣位置，避免损伤导致血栓形成及血液反流。浅静脉瓣受损时回声增强，静脉瓣及静脉窦部可见低弱回声血栓附着。如果静脉壁回声增强增厚，提示慢性静脉炎，通常伴有管腔变窄。

（六）超声在PICC置管中的应用

PICC置管成功率受多种因素特别是患者血管条件的影响，血管超声引导下PICC穿刺，除提高穿刺成功率、避免反复穿刺外，还可指导术前选择静脉通路及术后监测血栓等并发症。

1. 选择静脉通路

静脉穿刺前应首先常规检查浅静脉和相关的深静脉及动脉，评估静脉通路有无变异或病变，是否适合PICC置管，观察内容包括血管走行、直径、深浅、管壁、内膜、管腔、静脉瓣及周围组织结构等。根据血管内径选择相匹配的PICC管，通常导管外径/血管内径比值≤45%。穿刺时应避开静脉瓣以免损伤，如静脉腔内有血栓或局限性狭窄则不适合PICC置管。贵要静脉长轴切面二维超声见图1-28，箭头所示为正常纤细的静脉瓣回声。

2. 超声引导静脉穿刺

静脉穿刺前在血管超声引导下进行穿刺点定位，消毒，扎止血带，患者握拳，轻压探头，先横向扫查静脉，显示为圆形，再纵向扫查静脉，显示管壁为两条平行线的血管。将确定好的血管影像固定在标记点的中央位置，左手固定好探头，保持探头位置垂直于皮肤，右手拿穿刺针，针尖斜面向上（朝向探头一侧）插入导管器沟槽（如探头配备），操作者目视显示屏进行静脉穿刺。成功穿刺时超声显示穿刺针尖位于静脉腔内呈强回声点状或线状（图1-29），针尾可见回血，穿刺成功后注意固定穿刺针保持不动，小心地移开探头。当导丝放入穿刺针内时，再次超声检查确定导丝在血管腔内。

当判断PICC导管尖是否位于上腔静脉下1/3或上腔静脉与右房交界处（CAJ）时，需要用相控阵或凸阵探头经胸骨上窝检查来确认（图1-30），其中箭头所示为上腔静脉（SVC）内导管回声。

3. 监测并发症

当浅静脉内有异常回声、探头加压内径不能压瘪，彩色血流显像有充盈缺损时，考虑有血栓形成（图1-31），此时应立即停止输液，并进行相应的处理。当超声探测位于腔静脉的血栓可因图像质量较差显示困难时，可用CT或MRI进一步明确诊断，其他相关并发症包括导管相关性感染、断裂或移位。

（七）静脉导管置管的超声仪器

1. 超声仪器选择

所有医用超声仪器只要具备血管成像软件系统、高频线阵探头、高空间分辨率和高灰阶分辨率均可引导静脉导管置管，包括台式超声诊断仪、便携式超声诊断仪和专用静脉导管置管超声仪。需要了解血管血流动力学信息时，超声仪器应具有彩色血流显像和频谱多普勒功能。不同超声仪器因性能各异，显示外周血管二维结构及血流的图像质量不同，不同患者血管超声显像的图像质量也有差异。因上肢静脉表浅，可选择较高频率（7.5～10MHz）线阵探头，下肢静脉使用频率5～7MHz线阵探头，显示锁骨下静脉或上腔静脉等位置较深的静脉时，可使用凸阵探头。下面简单介绍专用静脉导管置管超声仪器。

临床常用的专用静脉导管置管超声仪器为简单的二维灰阶血管超声仪，具有特殊的穿刺导引系统，价格相对便宜、小巧便携，便于移到床旁进行操作。专用静脉导管置管超声仪主要包括主机、特殊的探头和超声导引系统，可用于引导介入穿刺血管、静脉导管置入术中监测、神经阻滞及穿刺活检。

探头及超声导引系统特点：探头频率为5～10MHz，部分探头上有操作按键，包括电源开关、调节图像对比度、调节检查深度（深度调节范围为1.5～6cm）、图像定格和存储，探头上还可装置引导血管穿刺的导针架，方便一个人完成超声检查和血管穿刺操作。检查时，超声仪不仅可显示血管大小和深度，指导选择合适的静脉导管，还可自动计算不同深度血管的进针角度。根据靶血管距皮肤深度选择相应的导针架，穿刺针按导引系统的角度经导针架进针可直接进入靶血管腔内，因此，使用超声导引系统可精准穿刺，显著提高静脉导管一次性穿刺置管成功率。专用静脉导管置管超声仪主机及超声探头见图1-32。

2. 超声仪器维护

超声诊断仪器精密贵重，规范操作及日常维护非常重要。主要包括：

（1）工作环境需遮阳，不能在潮湿或有易燃气体环境工作或存放仪器，避免在高磁场及高频环境中使用。

（2）严格按照仪器操作流程操作，开机前首先连接好探头及电源线，并检查是否有损坏；关机时应停机后再切断电源。

（3）超声探头容易损坏，轻拿轻放，不能跌落碰撞，操作暂停时应及时按冻结键，操作完毕后将探头擦拭干净。

（4）注意仪器散热和通风，定期（每周）检查清洗机器的通风过滤网，保证机器工作时不至于过热而烧坏机器。

（5）操作结束后，清除仪器上的灰尘，保证仪器清洁。为了避免院内交叉感染，超声设备及探头表面的消毒方式及使用的消毒剂如季铵盐类、2%葡萄糖酸氯己定（CHG）乙醇溶液或75%酒精等，需按照使用设备厂家提供的消毒手册执行。

（6）定期由工程人员检查仪器主要技术参数是否正常，包括轴向分辨力、侧向分辨力、灵敏度、穿透力及输出功率等。

（7）建立仪器设备档案，记录使用和维修情况等。

（李春梅）

二、静脉血管显示仪在静脉输液治疗中的应用

静脉输液治疗是临床护理的一项基本操作技术，常规静脉穿刺属于盲穿法，静脉血管的确定主要靠目视、触摸及解剖位置定位三种方法。但在操作中由于个体肤色深浅不同、脂肪厚度不一、血管分布存在差异等，给静脉穿刺带来困难，可能会出现穿刺失败。因此，可视化静脉穿刺技术是提高穿刺成功率最为可行的方法，不仅可以提高穿刺成功率，还可以缩短启动静脉输液时间，极端因素下快速找到静脉血管穿刺，甚至可以挽救一个人的生命。

（一）静脉血管显示仪的发展

100多年前，开始有技术人员开发各种各样的技术来使人体静脉清晰显示出来。首先被发明的是温敏贴纸：由于人体静脉血的温度高于皮肤表面，使用某些温敏变色物质贴于手臂表面可以使静脉显示出来。但该方法要求必须在无菌条件下使用，因使用条件要求过高，没法得到广泛应用。其次发明的是光源反射直接观察仪：用光源照射手背，静脉的脱氧血红蛋白吸收光，所以静脉颜色要比周围暗一些。但这项技术适用于皮肤颜色较浅的人种，肤色深的人种使用效果非常差。目前最新出现的红外线静脉血管显示仪：是一种无创、无放射性损伤的仪器，利用血管中血红蛋白对红外光吸收率与其他组织不同的原理，肉眼很难观察到的皮下静脉血管可以通过显示装置被观察到，这种红外成像装置可以辅助医护人员进行静脉穿刺。

（二）红外线静脉血管显示仪的原理

红外线静脉血管显示仪的原理，是借助于静脉中的脱氧血红蛋白对近红外光吸收强于周围组织的原理设计（图1-33）。当采用近红外光照射人体皮肤时，皮下静脉血管因含有大量脱氧血红蛋白，可以强烈吸收近红外光而呈暗色，与此同时，皮下组织的其他部位因对近红外光的吸收能力较弱而呈亮色。当红外光照射人体皮肤，由于皮肤各级组织对红外光的吸收率与反射率不同，可将皮下0～6mm不同深度层次和不同直径的静脉血管显示出来。借助红外线静脉血管显示仪，可快速查找、定位血管，同时能够判断血管的大小、粗细、走向、深度等信息，还能检测血流状态、评估血管是否有病变等。从而降低医护人员工作难度、提高静脉穿刺成功率、节省时间、提升患者满意度。

（三）红外线静脉血管显示仪的分类

红外线静脉血管显示仪根据其显示的模式分为屏幕显示模式、实时投影显示模式及手持投影式显示模式（图1-34）。屏幕显示模式即LCD（liquid crystal display）液晶屏显示，具有成像效果佳的优点，不足之处在于所成像显示于屏幕上，医护人员的目光需要在液晶屏和患者体表皮肤之间来回移动，观察对比两处的情况，寻找适宜进行静脉穿刺的部位，如此便造成了使用上不够方便，达不到人性化设计的要求。投影显示模式，将增强处理后的静脉直接投影于体表相应位置处，实现投影静脉与真实静脉的重合情况，判断最适宜进行静脉穿刺的部位即可，使用方便灵活。

（四）红外线静脉血管显示仪的发展

追溯红外线静脉血管显示仪的发展历程，可分为以下几个阶段：设计便携化阶段、人工智能化阶段和应用全面化阶段。

1. 设计便携化

为了克服设备因体积大而移动不便的缺点，红外线静脉血管显示仪呈现向便携化发展的趋势。体积微小化使得临床应用更为灵活，场景更加广泛，突破了空间的限制，这一发展对于危重症患者和院内外急诊患者的静脉输液治疗具有重要意义。

2. 人工智能化

红外线静脉血管显示仪的人工智能化主要体现在血管深度识别和皮下针尖识别两个方面。

（1）血管深度识别：

基于不同深度的血管对近红外光下的反射作用不同，从而在图像中表现不同的特征，利用图像处理器，对特征信息进行提取计算，基于人工智能技术，训练得出特征信息与血管深度的对应关系，最终可识别并在图像上显示血管深度，绿色指示灯提示血管深度，1个绿格提示血管深度为0～2mm，2个绿格提示血管深度为2～4mm，3个绿格提示血管深度＞4mm（图1-35）。血管深度识别的功能为穿刺角度的选择提供了重要参考。

（2）皮下针尖识别：

基于在穿刺针的尾部增加具有特殊近红外光光学特征的标记物质，当血管显示仪识别到此标记物质后，可根据嵌入到图像处理器的针尖位置计算公式，计算出针尖在皮下的实际位置，并将其投影到皮肤表面（图1-36）。静脉和针尖位置的同时显示，可以更好地引导针尖到达正确的穿刺位点，实现整个穿刺过程的可视化。

3. 应用全面化

随着红外线静脉血管显示仪临床应用的不断深入，边缘性的细节问题也不断得到完善，主要包括以下几个方面：成像亮度、成像尺寸、成像颜色和拍照存储。

（1）成像亮度：

为了临床使用不受外界光源的限制，通过亮度调节，可在不同的光照条件下（室内、室外，白天、夜间），均达到良好的静脉成像效果［图1-37（1）］，这对于院外急救，具有积极的临床意义。

（2）成像尺寸：

大尺寸下方便快速查找到目标血管，对目标血管穿刺时，小尺寸可只显示目标血管，避免周围血管的干扰。除此之外，大尺寸适用于成人，小尺寸适用于婴幼儿［图1-37（2）］。

（3）成像颜色：

同一种颜色的投影，投射到不同肤色患者皮肤表面时，图像的对比度存在一定差异，成像颜色的可调，保证了不同肤色患者都具有良好的成像效果［图1-37（3）］。

（4）拍照存储：

其功能一方面可记录患者住院期间血管的变化，建立患者的静脉输液血管档案，为制订患者个性化静脉输液治疗方案提供可追溯的科学依据，另一方面可方便临床典型案例收集，建立典型案例数据库，用于案例分享和学术研究，为大数据和远程医疗奠定基础（图1-38）。

（五）红外线静脉血管显示仪的临床应用

静脉通路的建立，是实现液体补给、药物输送非常重要的临床治疗手段。但是由于患者血管条件不同，如：皮下组织，血管充盈度、弹性、曲直、粗细，仅通过肉眼，很难得到准确、全面评估，再加上主观因素，如：患者依从性差，护士穿刺经验不足，增加了穿刺风险。

使用红外线静脉血管显示仪来识别外周静脉位置，有助于在静脉选择上做出合理的决定。它将皮下肉眼不可见的浅表静脉原位投影到皮肤表面并提示血管的深度，提高了评估的准确性，给穿刺角度的选择提供参考，从而优化静脉穿刺方案，血管直观地显现在患者皮肤表面时，患者也可以了解到自己血管的客观条件，便于护患沟通，提高患者的依从性，拉近护患关系。

红外线静脉血管显示仪使用的是近红外光，光源不会产生辐射和热量，可有效防止仪器对患儿皮肤和眼睛的伤害（图1-39），尤其适用于婴幼儿。在外周静脉穿刺中，婴幼儿是个特殊的群体，由于年龄小、血管发育不成熟（血管细小，充盈度差），皮下脂肪厚，血管分布个体差异大，穿刺时依从性差等原因，静脉穿刺一直是护理难题，如何提高首次穿刺成功率成了儿科迫切需要解决的问题。红外线静脉血管显示仪的应用，减轻了患儿的痛苦，对减少医疗纠纷和提高患儿家属满意度具有十分重要的意义。

（六）红外线静脉血管显示仪的未来展望

智能化、自动化是红外线静脉血管显示仪技术发展的主题。智能化会随着人工智能技术的发展逐步实现，除了已经实现的深度探测功能外，对血管的充盈度、弹性等信息也能自动准确识别并给出提示，同时可以自动识别针尖所在位置，穿刺过程中对针尖实时监控，穿刺存在风险时，及时报警，穿刺人员及时调整，规避穿刺失败。在智能化实现的基础上，结合计算机技术和自动化技术，在未来可能会出现自动血管穿刺机器人，可自动、准确、高效地完成静脉穿刺（图1-40）。

三、磁导航系统在导管置入中的应用

美国静脉输液护理学会（Infusion Nursing Society，INS）指出PICC尖端应放置在上腔静脉下1/3或上腔静脉与右心房上壁交界处（CAJ）。在PICC置管过程中需要对导管尖端位置进行有效确认，否则极易发生导管异位。据报道，PICC尖端异位的发生率为6%～10%。因此，确保最佳的导管尖端位置对于患者治疗效果至关重要；2016年美国静脉输液护理学会（INS）标准里指出，如果用替代性尖端技术确认导管尖端正确放置，则没必要在置管后进行放射性成像。

X线片被认为是PICC尖端定位的“金标准”，但X线片只能是置管完成后导管尖端的成像，对于纠正导管异位，增加了难度及感染发生的几率，同时也增加了X线片给患者带来的二次伤害。

（一）磁导航系统的实时导航作用

磁导航系统是一种基于识别电磁脉冲系统的装置，该系统的导丝具有电磁尖端，其在体内的位置由精确度较高的外部检测装置进行识别。这种磁导航定位法是近年来兴起的一种用于PICC置管定位的新技术，最早由Gonzales于1999年应用于猪体内插入PICC导管，并进行导管尖端定位。实现了将PICC导管由最初的体外测量，逐渐转变为置管中实时定位，置入的盲穿操作变为可视操作，可及时发现并阻止导管异位的发生，及时调整，不需移动患者，提高了置管穿刺成功率及置管的安全性。

该磁导航系统的具体操作是将导航装置传感器放置于患者胸壁（图1-41），传感器可以监测PICC内导丝产生的磁场，当导管从鞘内置入时，操作者可以在监测器上看到导管在静脉中前行，观察静脉导管尖端位置、方向及与感应器相隔的深度，为操作者提供实时信息（图1-42），以检查导管在血管内是否沿正确的方向移动，如静脉导管尖端位置异常也能够及时监测和提示。

理想的PICC导管尖端定位技术是能够实时监测导管在静脉中的位置和静脉导管尖端指向，辅助导管在腔内定位的同时保证操作的安全性、准确性以及临床效益。特别适用于新生儿、急诊及重症等患者需要快速确定导管尖端位置，便于积极救治。

（二）磁导航系统的尖端定位作用

磁导航系统由导管尖端的外部磁传感器和心腔内电图导航系统（intracavitary electrocardiographic，IC-ECG）组成（图1-43）。电磁导航传感器利用磁跟踪静脉导管尖端定位系统，有效规避了置管过程中发生的静脉导管偏离，引导导管位于上腔静脉，再结合心腔内电图可以做更精确的导管尖端定位。

置管前将尖端定位系统的磁传感器和体外IC-ECG电极放置于患者胸腹部，通过对基线心电波形进行评估，以确保存在可分辨的P波，利用金属导丝或导管内注射0.9%氯化钠注射液的方法，跟踪P波形态，通过确定P波在没有先前偏移的情况下达到最大振幅的位置，引导窦房结的定位同时确定导管的推进距离（图1-44）。

磁导航系统利用导管尖端的外部磁传感器和心腔内电图导航系统这两种引导系统，将PICC导管置入的操作变为可视操作，无须透视即可将导管尖端推进窦房结，提高了置管穿刺成功率，阻止了导管异位的发生，避免治疗启动延迟和辐射暴露，大大提高了静脉置管的安全性。在IC-ECG定位前需评估患者有无心律失常病史，对心电图不存在P波或有P波改变者（如存在起搏器、心房颤动、极度心动过速等）禁忌使用。

有研究显示，磁导航系统所花时间、异位率显著低于X线片定位，认为在减少置管定位时间、降低静脉导管异位率、减少辐射暴露方面，该系统可替代X线静脉导管尖端定位法。特别是对于新生儿，X线片的PICC导管尖端位置受体位、胎龄、呼吸、胳膊运动的因素影响较大，不同体重的患儿椎间隙不一致，拍片定位误差较大。

磁导航系统用于静脉导管尖端定位技术目前只在国外有研究报道，该系统费用较高，国内尚未将其应用于导管尖端定位，但因为该技术在减少置管定位时间、降低异位率、减少辐射暴露等方面的优势，成为今后国内研究的热点是必然的趋势。

（徐春贻）