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骨髓腔内输液的历史、现状和未来
作者:祖凌云[1] 郭丽君[1] 张喆[1] 丁迎新[1] 
单位:北京大学第三医院[1]  
文章号:W110036  
2015/10/26 17:09:25    
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  静脉通道的成功建立可以为危重患者救治提供一条重要的“生命线”,如何在最短的时间内获得这条“生命线”是最为关键的问题。近些年来,骨髓腔内(Intraosseous,IO)输液给药作为一种快速、安全、有效的循环重建方法越来越受到大家的关注。在今年六月份的《新英格兰医学杂志》的网页上不仅再次全面介绍了IO输液,还演示了IO输液操作的视频,建议医生应该更加合理、正确、积极的使用这一技术[1]。本文将对骨髓腔内输液的历史、现状及未来做一全面综述。

  静脉通道的成功建立可以为危重患者救治提供一条重要的“生命线”,如何在最短的时间内获得这条“生命线”是最为关键的问题。近些年来,骨髓腔内(Intraosseous,IO)输液给药作为一种快速、安全、有效的循环重建方法越来越受到大家的关注。在今年六月份的《新英格兰医学杂志》的网页上不仅再次全面介绍了IO输液,还演示了IO输液操作的视频,建议医生应该更加合理、正确、积极的使用这一技术[1]。本文将对骨髓腔内输液的历史、现状及未来做一全面综述。

(一)  骨髓腔内输液技术的发展历史

  尽管IO输液在目前成年危重患者救治中仍可以算作一项未被完全普及的新技术,但是它却有过一段长期丰富的历史。未经证实的观点认为IO技术最早起源于十九世纪晚期,但是第一次科学地研究并记录IO技术是在1922年。哈佛大学的Drinker等[2]在研究哺乳动物胸骨的骨髓腔循环时就发现骨髓腔内充满着一种非塌陷性静脉,并通过实验证实了灌注到骨髓腔中的物质能够被转运到循环系统,但遗憾的是他们并没有将此应用于临床。大约二十年后的1940年,Tocantins等在进行兔骨髓移植实验时也证实骨髓腔具有建立血管输注通路的功能,他们通过X-线成像的方法观察到注射进兔胫骨腔内的红色染料在注射后10秒钟就可以出现在心脏中[3]。一年后他们成功地将该项技术应用于40例周围循环衰竭的患者,其中一例是仅7周的婴儿,应用中未观察到明显的不良反应[4, 5]。到1947年Heinild等人将IO输液技术成功的用于1000多例儿童患者[6],Baileyh还为IO输液设计出一种可以防止IO针头意外刺穿胸骨而损伤心脏的特殊的无菌性套管针[7]。此后一段时间,IO输液技术曾一度成为儿童输液的流行方案,IO输液相关的研究报道也频繁出现于医学期刊中,这段时期主要使用的是手动穿刺针用于进行IO操作。然而,进入五、六十年代以后,随着静脉输液导管技术的迅猛发展和不断完善,人们对IO输液技术关注度明显下降,IO输液甚至成为一个被遗忘的技术。

直至1984年,James Orlowski博士在参观霍乱流行的印度时发现IO输液术可被用来输液或给药并挽救了许多霍乱患者的生命,于是他回国后立刻发表了一篇名为“我的静脉通道王国”的文章,倡导在儿科中应积极使用IO输液技术[8]。这篇文章重新唤起了急救医护人员对IO输液技术的关注和兴趣,很快该技术就被儿科医疗机构采纳并列入PALS(Pediatric Advanced Life Support)准则之中,1986年,美国心脏协会(AHA)正式批准将IO输注技术列入儿科的急救复苏程序当中[9]

  在过去的三十多年中,开展了许多关于在不同动物模型中通过IO输液方式给予药物并进行的药代动力学的研究。在1990年在《新英格兰医学杂志》上发表的一篇关于IO输液的文献综述明确指出,任何可以利用静脉进行给药的操作也都可以通过IO途径进行给药,并且能够被循环系统快速吸收利用[10]

(二)  骨髓腔内输液技术的应用现状

1IO输液的工作原理

在人体骨髓腔中有很多高度分化的非塌陷的静脉网,在任何情况下都与体循环保持直接而又完整的连接,血流量相对恒定。休克或因创伤而大量失血患者的外周静脉网通常会发生塌陷或关闭,而此种情况下,处于骨骼保护之中的骨髓腔内静脉网因其特殊的骨质结构仍然能够同体循环保持连接。并且通过骨髓腔内的血流量也是相对恒定的,即使在很多休克的患者亦是如此。骨髓腔内的血管的压力约为35/25mmHg,相当于身体平均动脉压的三分之一(图1)。在骨髓腔内的这些密密麻麻非塌陷性的微小静脉网络可以像海绵一样能够快速吸收灌注到其周围的液体,通过骨内静脉窦将其快速转运到体循环之中。骨髓腔内静脉的这种特殊解剖结构就可以使IO输注的液体或药物能够被快速转运到体循环并加以吸收利用。髓腔大小及IO输液针的直径会对输液速度有一定影响。

在骨髓腔内还充满了由血液、造血细胞和结缔组织构成的骨髓,包括红骨髓和黄骨髓两种。其中,红骨髓主要位于长骨两端的网状骨松质中,黄骨髓主要位于成年长骨的中央腔隙中。在新生儿和儿童骨骼中仅仅存在红骨髓,而随着年龄的增长,部分红骨髓会被脂肪组织所替代而逐渐成为黄骨髓。灌注到骨髓腔内的液体或药物,不管是通过红骨髓还是黄骨髓都能够快速地抵达到体循环当中。


2. IO输液的必要性

在危重患者的抢救过程中,迅速建立血管通路至关重要。目前常规的步骤是先建立浅表静脉通路,穿刺失败后,再选择建立中心静脉输液通道。心脏骤停或者休克的患者由于周围循环衰竭,外周的静脉网往往会发生塌陷或关闭,浅表静脉充盈欠佳,很难穿刺成功;建立中心静脉输液通道需要有经验的医师操作,通常需要5-10分钟的时间,而且还有10-40%的失败率。由于时间因素是急诊救护必须要考虑的一个重要因素,因此同传统静脉留置导管相比,操作成功率高,耗时明显缩短的IO输液技术具有极大的优势。鉴于做心肺复苏时很难穿刺颈静脉和锁骨下静脉,而股静脉的血栓风险高,通常形成血栓的机率是8.34%。因此,危重症患者救治中,静脉穿刺困难时,推荐的方法是先做IO,待病情稳定后作锁骨下静脉留置,可减少并发症的可能性。

基于以上原因,2005年美国心脏病协会(AHA)、欧洲复苏委员会(ERC)、国际复苏联络委员会(ILCOR)、美国急诊医师委员会(NAEMSP)的治疗指南中均推荐:在急救的过程中,建立血管通路时应该尽早考虑使用IO,如成人在外周静脉穿刺2次不成功应马上建立 IO通路;建立骨髓腔内血管通路是抢救心搏骤停病人的标准方法之一[12]。在2010年AHA的心肺复苏指南也再次强调:如果不能成功建立静脉通路,应尽早考虑建立IO(class IIa, LOE C),且优于气管内给药通路[13]

3IO输液装置

目前可以应用的IO输液设备包括传统的骨髓穿刺针,以及商品化的设备,其作用机制相同。美国FDA目前批准了三种用于成人IO输液的设备,分别为EZ-IO、BIG和FAST1。关于各种设备的优劣存在争议,国外有文献报道EZ-IO置入的时间明显长于BIG且难度更大[14],有文献报道EZ-IO较BIG更简便[15],也有的文献报道EZ-IO与BIG在置入时间及操作难易程度方面无显著差异[16];总之,各种器械的优劣目前暂无定论,但都较静脉输液便捷。EZ-IO是目前唯一在中国上市的IO输液装置(图2)。它使用一种电池为动力的驱动装置将特殊设计的穿刺针钻入胫骨髓腔内,操作方便快捷,成功率高。穿刺针和穿刺骨位点之间的定位准确、连接严密,最大可能地避免了输液外渗等情况的发生。电动IO输液装置的技术进步,对IO技术成功用于成人起到了重要的推动作用。

图2. EZ-IO输液装置[17]

4.IO输液的穿刺位点

通常情况下,小儿患者IO输注选择的部位主要在胫骨的近端或远端、股骨的远端。在成年患者IO输注部位多选择在胫骨、肱骨或胸骨柄。此外,桡骨、尺骨、骨盆、锁骨、跟骨等部位也可以应用。穿刺位点的选择应该充分考虑到患者的年龄、身体状况、穿刺装置和操作者的经验等因素,还应该以简单可行和不影响心肺复苏等抢救措施为原则。

5.IO输液速度

IO 输液的速度是否能达到静脉输液的速度一直倍受关注。研究发现,在加压的条件下,IO输液的速度可达到原速度的几倍,可以成功地用于抢救低血容量休克患者。国外报道对成年人不同部位IO输液速度的研究发现在一般压力和加压39.9kPa情况下,经肱骨为11.141.3ml/min,经股骨下端为9.329.5ml/min,经内外踝为8.224.1ml/min,经胫骨为4.317.0ml/min,而经中心静脉输液的速度分别为13.140.9ml/min[18],可以看到经肱骨IO和中心静脉输液速度没有显著的差异。国内报道,IO输液速度波动在6~20 ml/min,加压后可达50~125 ml/min[19]。此外,一些生理或解剖因素, 如静脉密度、静脉瓣、静脉弯曲度、静脉压力等可能和骨髓内的血流一样可以影响输液速度,比如胫骨近端IO输液速度明显快于胫骨远端[20]。在严重失血性休克时, 特别是有血液继续丢失时, IO的速度可能达不到快速补液的要求, 所以一旦可能就应立即建立其它静脉途径。

6.IO输液的适应症365医学网 转载请注明
  
①IO输液适应症为,急需经血管通路补液治疗或药物治疗但无法建立常规静脉通路。根据国外文献报道,前三位的适应症包括:心脏骤停(74%)、大面积创伤(12%)、休克(5%)[21],其他适应症包括大面积烧伤、严重脱水、持续性癫痫等。在静脉通路因环境因素制约无法开通的情况下,髓内输液针往往可以成功用于治疗。365医学网 转载请注明
  
②在中心静脉通路因操作者技术或设备等因素受限的情况下,IO输液是一种有效治疗手段。365医学网 转载请注明
  ③IO输液可以在抢救危重患者时可提供及时的患者髓内样本进行诊断。365医学网 转载请注明
7.IO输液的禁忌症365医学网 转载请注明
  
IO输液绝对禁忌症包括选择发生骨折的骨头作为进行IO输液的位点。相对禁忌症包括成骨不全的患者、严重的骨质疏松患者、以及在穿刺部位发生蜂窝组织炎的患者。此外,应避免在同一块骨上反复进行IO输液尝试,以免发生潜在的漏液风险。365医学网 转载请注明
  
8IO输液潜在并发症365医学网 转载请注明
  
最常提及的IO输液潜在并发症是液体和药物外渗导致的注射部位周围肌肉和皮下组织坏死,甚至有引发间隔综合症的危险。感染也是IO置入的并发症之一,IO置入后可能引发蜂窝组织炎和局部脓肿的形成。穿刺针最长可以在体内存留72-96小时,但是建议在6-12小时内尽早拔出,以减少并发症。穿刺针的移位、穿刺针置入骨中的时间过长(>12h)、穿刺处污染、患有菌血症等都可能是骨髓炎发生的危险因素,研究表明通过严格的无菌操作可以使这种感染的风险下降至0.6%以下[22]而尽早拔除IO穿刺装置会明显降低感染的风险。其他少见的并发症包括误入关节内、局部皮肤感染、骨针松动、骨针断裂、骨折、脂肪栓塞,但并未发现IO输液对骨内结构及成分产生明显影响[23]。此外,IO输液过程中管路堵塞以及输液过程中的疼痛也是可能发生的并发症[24]。多数需要IO的急救患者往往意识不清,对疼痛不敏感,意识清醒的患者可以输液前注入少量利多卡因避免疼痛。总的说来骨内输液的速度不宜过快,时间应尽量缩短一旦患者情况改善,尽快建立其他方式补液给药。365医学网 转载请注明
  
9IO输液的临床应用365医学网 转载请注明
  
IO输液主要用于抢救严重的低血容量性休克, 通过骨内的静脉通道输注晶体以及胶体液进行扩容, 如高张生理盐水、右旋糖酐等[25]。此外, 在全身烧伤面积较大, 静脉插管不易的情况下, 也可用IO输液进行短期的补液急救[22]。在加压情况下对低血容量休克的纠正中,IO输液组和静脉输液组的动脉压、中心静脉压、心输出量、肺动脉楔压的恢复无区别,说明二者抢救效果无明显差异[25]365医学网 转载请注明
  
据文献报道, 通过IO输液可以输注阿托品、多巴胺、多巴酚丁胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、利多卡因、普萘洛尔、高渗盐水、右旋糖酐、林格氏液、葡萄糖酸钙、地塞米松、安定、二氮嗪、地高辛、肝素、硫喷妥钠、多种抗生素及全血[23]。另外,研究发现IO输液与静脉输液在药物分布及代谢方面没有显著差别[26]。有研究显示,在实际临床应用中,所有进行IO输液的患者中,53%进行了液体输注(平均680ml),80%通过IO给予了肾上腺素[27]365医学网 转载请注明
10. IO 输液的优势365医学网 转载请注明
  
①容易掌握: IO输液可操性强,医护人员短时间内即能掌握,一次穿刺成功率达90%以上,并随经验积累和技术熟练而提高。根据国内文献报道,对实施现场急救的医护人员进行仅1 h 培训后,在院前急救中IO输液的成功率在80%以上[28]365医学网 转载请注明
  
②迅速建立液体通路:根据国内报道,在休克的抢救中应用普通骨穿针,建立IO液体通路的时间为2.4±2.6分,而经中心静脉建立液体通路的时间为11.8±4.2分[29];国内应用EZ-IO的报道中,平均穿刺时间1.9±0.7分,而中心静脉穿刺平均时间是8.6±2.9分[19]IO输液建立液体通路的时间明显短于经静脉输液。对于危重患者,特别是心跳骤停或者休克患者,尽早建立液体通路给予治疗非常重要,因此IO液体通路具有独特的优势。365医学网 转载请注明
(一)  骨髓腔内输液技术的未来展望365医学网 转载请注明
  
目前,IO输液技术推荐应用在儿科急诊以及部分静脉留置导管失败的成人急救病人中。随着骨髓腔内输液技术研究不断深入,这一技术未来将在更多方面有更广阔的应用:365医学网 转载请注明
  
①IO输液未来将在成人的急救中更广泛地应用,尤其是在院前急救,以及对于难以开放静脉的院内急救。院前急救方面,IO输液通路可以在较复杂环境中快速建立输液通路,且在转运过程中稳定性高,不易脱出。研究证实在成人急救中IO输液较深静脉穿刺能有效提高好转率及出院率,降低并发症的发生率[30]365医学网 转载请注明
  
②IO输液对于某些患者的急救来说可能是更优选择,特别是心跳骤停,以及严重休克患者,因其存在外周循环衰竭,难以找到静脉。国外文献报道,所有心跳骤停的患者中有61%进行的是IO输液抢救,提示IO输液在心跳骤停患者抢救中有独特的优势[31]。IO对于这些患者的抢救存在明显优势,今后应开展此类患者的IO输液与静脉输液的对比研究,IO有可能超越周围静脉输液成为这类患者急救的首要选择。365医学网 转载请注明
  
③对IO输液研究的深入,可能找到IO输液在除急救之外的其他用途,比如在血液系统疾病患者的治疗中,经IO输液可能具有独特的优势。目前经IO进行造血干细胞移植用于治疗血液系统肿瘤已经进入临床试验阶段,其疗效好且移植物抗宿主反应减轻[32, 33]365医学网 转载请注明
  
④对于IO输液并发症的预防及穿刺装置的改进有望使IO输液更长时间地应用于人体,作为较长期的输液通路。目前IO输液仅限于无法建立输液通路的过渡治疗,一旦可以建立静脉通路,需尽早更换为静脉输液。随着IO输液技术的发展,其并发症进一步减少,操作简便的IO输液有望部分取代技术要求较高的深静脉穿刺。365医学网 转载请注明
  
⑤IO输液在我国灾难救援中具有广阔应用。国外已经将IO输液大量应用于灾难、战争的救援中,收到良好效果。综上所述,IO输液技术作为建立输液通路中的一种重要途径,在可以预见的将来,IO输注技术有望成为急救人员的一个常规选择方案,并且当遇到危重病人和输液困难情况时,能够在极短时间内完成IO输液的操作过程,挽救更多生命。365医学网 转载请注明
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祖凌云
单位:北京大学第三医院
简介:  主任医师、教授、博士生导师   职务 :北京大学第三医院心内科副主任,国家卫生健康委员会心血管
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