窒息致心脏骤停猪不同自主循环恢复结果心脏节律变化

心脏骤停（cardiac arrest， CA）是临床最危重的心脏急症，在世界范围内发生院外心血管疾病死亡事件中，心脏骤停事件为死亡原因之首[1]。临床上最常见的引起心脏骤停的两大原因是室颤和窒息，虽然室颤是成年人院外最为多见的原因，但是窒息作为常见的儿童淹溺以及成年人中毒麻醉意外或者创伤导致的心脏骤停与室颤有着病理生理学基础上的不同[2-3]，复苏成功率较室颤低。关于窒息导致的CA过程中心脏节律的变化与心肺复苏（CPR）中自主循环恢复（return of spontaneous circulation，ROSC）关系的研究鲜见文献报道。本实验采用气管堵塞方法建立五指山小猪窒息的心脏骤停模型，观察在模型制作过程以及复苏过程中心脏节律的变化特点，进一步分析与ROSC的关系。

1 材料与方法

1.1 实验动物

健康实验用近交系五指山小型猪20只，周龄12～14周，体质量（18±2）kg，雌雄不拘，由中国农科院畜牧研究所提供，动物许可证号：SYXK（京）2008-0007。

1.2 研究方法

1.2.1 实验动物准备 动物术前12 h禁食，可自由饮水。麻醉诱导：肌注氯胺酮10 mg/kg，咪达唑仑0.5 mg/kg以及阿托品0.05 mg/kg；而后耳缘静脉注射丙泊酚2.5 mg/kg后行经口置入直径6.5 F气管插管，接呼吸机及CO2 SMO Plus监测呼气末二氧化碳分压（end-tidal CO2，ETCO2），设定吸入氧体积分数为21%，调整参数使ETCO2保持在35～40 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）之间。动物接心电监护监测心脏节律变化。麻醉维持阶段，以丙泊酚9 mg/（kg・h）以及芬太尼4 μg/（kg・h）连续静脉泵入[4]。分离右侧股动脉，将直径为5 F Pulsiocath PV2014L热敏导管置入并固定，连接压力换能器及PULSION PiCCO plus监护仪连续监测动脉血压变化。

1.2.2 实验过程 手术置管操作后稳定60 min，记录动物基础心律和血压后予静脉推注维库溴铵0.2 mg/kg以防止动物在实验中出现喘息样动作。然后在呼吸机呼气末停用呼吸机，断开气管插管连接处，堵塞气管插管并停用麻醉维持用药。观察实验动物动脉血压，以主动脉收缩压低于30 mm Hg作为窒息心脏骤停模型成功判断标准。心脏骤停等待非干预时间8 min后（代表心脏骤停患者到达急诊平均需要时间[5]），立即以100%的氧体积分数恢复机械通气并立即行人工胸外按压，按压频率100次/min，按压深度为胸廓前后径的1/3，按压和放松时间比例为

1∶1。按压2 min后分析心电波形，若心电显示室颤，则电击除颤，除颤能量为4 J/kg（双相指数截断波），然后继续胸外按压。CPR 4 min后没有恢复自主循环，则予以肾上腺素（剂量0.03 mg/kg）稀释后静脉推注，并且以20 ml生理盐水冲管，然后继续进行持续按压。依此类推直至恢复自主循环标准或者动物复苏失败终点。ROSC的标准是：主动脉收缩压在60 mm Hg以上或平均动脉压>20 mm Hg，并且持续时间超过10 min[6]。如果自复苏开始后30 min实验动物仍未达到ROSC，则认为复苏失败，动物死亡。

1.2.3 实验指标监测 按照实验猪是否成功ROSC进行分组，记录基础心电节律，CA模型成功时心电节律，8 min复苏即刻心电节律，复苏过程中除颤次数。心电节律的变化包括室颤（ventricular fibrillation，VF），无脉电活动（pulseless electrical activity， PEA）和心电直线停搏（asystole， A），见图1。

VF PEA A

图1心电节律的变化

1.3 统计学方法

计量资料按照均数±标准差（x ±s）表示。采用SPSS 17.0 统计学软件，采用非参数检验两个独立样本Mann-Whitney U检验分析ROSC不同结果下CA即刻与CPR即刻实验猪心电节律变化差异是否有统计学意义，以P

2.1 基本情况根据ROSC成功与否将20只五指山猪进行分组，其中成功ROSC组例数7只，无ROSC组例数13只，基础情况见表1，两组动物在性别、体质量以及平均操作置管时间上差异无统计学意义，具有可比性。

表1 根据ROSC与否两组五指山实验动物基本情况比较

2.2 心电节律变化以及除颤根据ROSC成功与否两组实验猪不同的实验阶段心电节律变化以及除颤次数，见表2。

表2 根据ROSC与否两组五指山实验动物在实验过程中心脏节律以及除颤次数比较

与成功ROSC组相比较，aP

2.3 CA即刻与CPR即刻心电节律变化非参数检验两个独立样本Mann-Whitney U检验分析ROSC不同结果下CA即刻与CPR即刻实验猪心电节律变化结果，见表3。

表3 根据ROSC成功与否CA即刻与CPR即刻电节律Mann-Whitney U检验分析

3 讨论

本研究结果提示，窒息导致心脏骤停模型成功即刻，20只五指山幼猪出现3种不同的心电节律变化，有一半以上出现PEA，这一点与电击室颤方法制作的室颤模型有着很大的区别。因为窒息动物模型心电活动与心脏机械收缩之间具有不同步的特性，即在心脏电活动停止之前，心脏机械收缩已经停止，所以不能简单选择心电出现室颤，电机械分离，心电图示直线作为心脏骤停标准[7]。本研究发现持续动脉血压监测动脉波动波形消失，心电监护仍示心率50～60次/min，不符合实验动物体内已经停止的循环实况。

笔者的研究结果提示，在非干预时间8 min后，成功CA模型猪的心电节律会发生变化，即PEA会经过或者不经过室颤节律以及CA即刻的室颤最终成为直线停搏，本研究结果提示有60%（12/20）的实验动物在CPR即刻均表现为直线停搏。而CA即刻即出现直线停搏的模型心电节律在非干预的8 min内不会发生变化。这样的研究结果与申颖等[8]使用成年猪研究发现有所不同，其中最重要的原因之一可能是所研究的动物种系以及月龄不同。Robert等[9]的研究也得出和本研究类似的结果。所以在使用窒息方法制作CA模型中，成年猪似乎比幼年猪更容易发生VF，而且VF在窒息过程中发生也较早。虽然猪的心血管循环系统在解剖学、组织病理学、血流动力学、心脏冠脉侧枝循环分布等方面与人类相似[10]，但是幼年动物的心脏、副交感神经分布占主导地位，与成年动物心脏神经以交感神经为主相反。所以相对于成年动物当心肌发生缺血缺氧时，迷走神经张力增高所带来的心电稳定作用在幼年动物的心脏中将有更大程度的体现，在窒息所导致的心肌缺氧发生时，也就不易出现VF[11]。

根据实验猪是否成功ROSC，将20只五指山猪分成两组进行心电节律变化的分析发现，两组在CA即刻心电节律的类别差异无统计学意义，但是在CPR即刻心电节律差异具有统计学意义，尤其是直线停搏在非ROSC组达到10只，占76.9%，而ROSC组只有28.6%，两组比较使用Mann-Whitney U检验分析差异具有统计学意义（P=0.031）。发生窒息后在一定时间内机体仍然可以维持一定的心搏出量，而后逐渐出现全身各器官组织缺氧，二氧化碳潴留而引起的组织细胞代谢障碍、功能紊乱和形态结构损伤的病理状态。即在发生窒息以后心脏骤停之前，机体内已经出现了全身严重的低氧血症以及高碳酸血症，组织细胞内的能量储备可能已经全部耗竭，所以窒息出现心脏骤停后脏器缺血缺氧程度严重[12-13]。在临床上也发现如果出现无脉电活动或者直线停搏的CA患者同时没有致病的可逆因素存在（如张力性气胸、心包填塞等）复苏成功可能性很低[14]，实验研究也提示可能与窒息模型在复苏过程中“石头心”现象有关[15]。本研究提示ROSC组动物在CPR即刻，心电活动出现室颤和PEA的心脏尚有一定的能量储备可使心肌出现一定的心肌收缩以及心脏电活动，较心脏直线停搏能量耗竭状态具有对CPR较高反应性，所以在复苏过程中发生室颤以及除颤的次数也较非ROSC组多[（2.3±0.9）vs.（1.5±0.7），P

本研究结果提示相同的实验动物以及研究条件下，不同的ROSC结果在CPR即刻的心电节律具有不同的表现。在复苏策略相同的前提下，窒息导致的心脏骤停在CPR即刻非心脏直线停搏的心电节律更容易ROSC复苏成功。

参考文献

[1] Lloyd-Jones D， Adams R， Carnethon M， et al. Heart disease and stroke statistics-2009 up-date？： a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee[J]. Circulation， 2009， 119（3）： 480-486.

[2] Vaagenes P， Safar P， Moossy J， et al. Asphyxiation versus ventricular fibrillation cardiac arrest in dogs. Differences in cerebral resuscitation effects-a preliminary study[J]. Resuscitation， 1997， 35（2）：41-52.

[3] 吴彩军， 李春盛. 窒息法与电击室颤法心搏骤停动物模型比较[J].中华急诊医学杂志， 2012， 21（11）： 1284-1288.

[4] Ioannis N， Theodoros T， Vlachos I， et al. Use of the impedance threshold device improves survival rate and neurological outcome in a swine model of asphyxial cardiac arrest[J]. Crit Care Med， 2012， 40（2）： 1-7.

[5] van Alem AP， Vrenken RH， de Vos R， et al. Use of automated external defibrillator by first responders in out of hospital cardiac arrest： prospective controlled trial[J]. BMJ， 2003， 327（7427）： 1312-1317.

[6] Idris AH， Becker LB， Ornato JP，et al. Utstein-style guidelines for uniform reporting of laboratory CPR research[J]. Circulation， 1996， 94（9）：2324-2336.

[7] 肖敏， 吕军， 刘菊英， 等. 心脏骤停后综合征动物模型的建立[J]. 中国急救医学， 2010， 30（6）： 532-536.

[8] 申颖， 刘唐威， 陈蒙华， 等. 窒息性心跳骤停家猪心脏节律变化[J]. 中华急诊医学杂志， 2008， 17（6）： 614-617.

[9] Robert A， Karl B， Charies W， et al. Ventricular fibrillation in a swine model of acute pediatric asphyxial cardiac arrest[J].Resuscitation， 1996， 33（2）： 147-153.

[10] 余明华， 黄铁柱， 周新华， 等. 人和猪升主动脉、肺动脉干的形态学和生物力学特性的比较研究概况[J]. 解剖科学进展， 2002， 8（2）： 163-165.

[11] Lura AH， Lynn HH. Enhancement of electrical stability of acutely ischemic myocardium by edrophonium[J]. Circulation， 1974， 50（1）： 99-102.

[12] Safar P， Bircher NG. The pathophysiology of dying and reanimation[M]//Schwartz GR， Cayten CG， Mangelsen MA， et al. Principles and practice of emergency medicine. 3rd ed. Philadelphia， Pa： Lea & Febiger； 1992： 3-41.

[13] Tsai MS， Huang CH， Tsai SH， et al. The difference in myocardial injuries and mitochondrial damages between asphyxial and ventricular fibrillation cardiac arrests[J]. Am J Emerg Med， 2012 ，30（8）， 1540-1548.

[14] Bleske BE， Billi JE. Comparison of adrenergic agonists for the treatment of ventricular fibrillation and pulseless electrical activity[J]. Resuscitation， 1994， 28（3）： 239-251.

[15] 孟庆义， 马勇， 田国祥， 等. 氨茶碱与肾上腺素对窒息致心脏停搏大鼠心脏硬度影响的研究[J]. 中国急救医学， 2007， 27（4）： 336-339.

（收稿日期：2013-01-04）