DOI：10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2014.06.005

　　基金项目：国家自然科学基金（30972863）

　　作者单位：100730 北京，首都医科大学附属北京同仁医院急诊科（赵红、丁宁）；首都医科大学附属北京朝阳医院急诊科（李春盛）

　　通信作者：李春盛，Email： lcscyyy@sohu.com

　　【摘要】目的 通过猪心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation，CPR）模型，观察复苏后72 h内血流动力学参数和电解质的动态变化，以及低温治疗 （hypothermia therapy） 12 h对各指标的影响，为亚低温（Mild hypothermia，MTH）在脑复苏中的临床推广应用提供更为确凿有力的依据。方法 制作了标准的猪心室颤动（ventricular fibrillation， VF）8 min模型，复苏成功动物采用随机数字表法分成常温组和MTH组，MTH组在自主循环恢复（restoration of spontaneous circulation，ROSC）后立即以1 ℃/ h速率给予血管内降温，核心温度达33 ℃后维持12 h，继之以0.5 ℃/h速率被动复温至38 ℃。复苏成功后24 h和72 h以双盲法用神经功能缺损评分（neurological deficit score， NDS）对猪神经功能状态进行评分，且分别动态观察两组在心脏停搏前、复苏成功后0.5 h、复苏成功后6 h、复苏成功后12 h、复苏成功后24 h和复苏成功后72 h血清钾和钠离子水平。结果 ROSC成功率为84.2%，MTH组24 h和72 h存活率分别为75% 和62.5%，常温组分别为37.5% 和25%，两组相比较差异具有统计学意义（P<0.01）。MTH组和常温组血流动力学参数（心率、平均动脉压、心排量、肺动脉楔压、中心静脉压）差异无统计学意义（P>0.05），MTH组在复苏后24 h血清钾明显低于常温组（3.41±0.11）（P<0.01），各个检测时间点两组者血清钠差异无统计学意义，总体趋势比较两组血清钠和血清钾差异无统计学意义（P>0.05）。MTH组的NDS在24 h和72 h分别为112.5（98.75～126.25） 和61（50～75），常温组分别为230 （225～235） 和207.5 （165～250），低温组的NDS均显著低于常温组（P<0.01）。结论 低温对血清钾钠的影响不大，可以明显改善神经功能预后，因此低温治疗在临床推广应用具有可行性。

　　【关键词】心肺复苏；心室颤动；心脏骤停；低温疗法；血管内降温；血流动力学；自主循环恢复；神经功能缺损评分

　　Effects of mild hypothermia used for protecting neurological function on electrolytes changes in swine model of ventricular fibrillation after cardiopulmonary resuscitation Zhao Hong*， Li Chunsheng， Ding Ning. *Department of Emergency， Beijing Tongren Hospital Affiliated to Capital Medical University， Beijing 100730， China

　　Corresponding author： Li Chunsheng ， Email： lcscyyy@sohu.com

　　【Abstract】Objective To study the changes of hemodynamic parameters and electrolytes observed within 72 hours of hypothermic therapy in porcine model of cardiac ventricular fibrillation after cardiopulmonary resuscitation （CPR） in order to provide clinical basis for safe application of mild hypothermia.Methods After typical ventricular fibrillation （VF） for 8 minutes， the survival animals were randomly（random number） divided into two groups， namely normothermia group and hypothermia group. Upon restoration of spontaneous circulation （ROSC）， swine of the hypothermic group was treated by endovascular cooling device at a rate of 1 ℃/h until 33 ℃ and it was maintained for 12 h， then rewarming was initiated passively at a rate of 0.5 ℃/h until 38 ℃。 The neurologic deficit scores （NDS） of swine were used to evaluate neurological function at 24 h and 72 h after recovery. Serum levels of potassium and sodium were measured at 0.5 h， 6 h， 12 h， 24 h and 72 h after recovery.Results ROSC （restoration of spontaneous circulation） rate was 84.2%. The hypothermia group had higher survival rates at 24 h （75%） and 72 h （62.5%） compared to the normothermia group （37.5% and 25%， respectively）， （P<0.01）。 There were no significant differences in hemodynamic variables （HR， MAP， CO， PAWP and CVP） between the two groups （P<0.05）， Serum potassium of the hypothermia group was lower obviously at 24 h after recovery（3.41±0.11）（P<0.01）， and there were no significant differences in serum sodium at all the intervals， and there were no significant differences in underlying trend of electrolytes changes over time（P>0.05）。 The mean NDSs at 24 h and 72 h after recovery was 112.5 （98.75-126.25） and 61 （50-75）， respectively， in the hypothermic group， and 230 （225-235） and 207.5 （165-250）， respectively， in the normothermia group （P<0.01）。 Conclusions Hypothermia has little influence on serum levels of potassium and sodium， and mild hypothermia following resuscitation improves neurological function in the porcine models of cardiac fibrillation. 　　【Key words】Cardiopulmonary resuscitation； Ventricular fibrillation；Cardiac arrest ；Hypothermia therapy； Endovascular cooling； Hemodynamic； Restoration of spontaneous circulation； Neurological Deficit score

　　2002年《New England Journal of Medicine》发表的2项前瞻性、随机对照试验证实，亚低温（mild hypothermia，MTH）治疗可以明显改善心脏骤停（cardiac arrest，CA）后患者的存活率和脑功能[1-2]，2010年心肺复苏指南亦推荐MTH成为心脏骤停后昏迷患者的标准治疗策略的一部分[3]，因此近些年MTH再次成为脑保护领域关注的焦点[4-8]。然而低温治疗中一些问题尚未达成共识，尤其是低温对血清电解质钠和钾的影响研究甚少，本文通过动态观察低温治疗猪心肺复苏模型中血清钠和钾的变化，为亚低温治疗在临床应用的可行性提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物

　　本实验选用中国农业科学院畜牧研究所培育的实验用近交系猪-五指山小型猪，其在解剖学、生理学、免疫营养代谢与疾病发生机理等方面与人有较大相似性，目前理论群体近交系数高达0.979，遗传组成和遗传性状一致，对实验反应一致[9]。健康雌性猪19头，体质量30～35 kg，许可证号：SYXK（Beijing） 2008-0007。

　　1.2 研究方法

　　全部实验均为无菌操作。术前禁食12 h，不禁水。首先肌注氯胺酮镇静（20 mg/kg），之后使用3%戊巴比妥钠诱导麻醉（1 mg/kg），然后以8 mg/（kg?h）维持麻醉，并间断给予瑞芬太尼注射液镇痛（0.1 mg/kg）。将实验猪仰卧固定于动物手术台上，置入直径6.5 F的气管插管，连接CO2SMOplus呼吸监护仪及呼吸机（模式SIMV+PSV，参数潮气量15 mL/kg，PSV 10 cmH2O， FiO2为21%）（1 cmH2O=0.098 kPa），调整呼吸频率使呼气末二氧化碳（end-tidal partial pressure of carbon dioxide ，ETPCO2）保持在35～40 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。消毒备皮后连接心电监护监测心率（heart rate， HR）及波形变化。分离右侧股动脉置入一个直径5 F的Outlook血管造影用鞘管至主动脉弓，连接压力换能器监测平均主动脉压（mean aortic pressure， MAP）及抽取动脉血；分离右侧股静脉置入一个直径8F扩张导引管，放置Swan-Ganz漂浮导管，连接压力换能器，用于监测中心静脉压（central venous pressure，CVP）和肺动脉楔压（pulmonary artery wedge pressure，PAWP），同时连接惠普监护仪心输出量模块，以热稀释法测量心输出量（cardiac output，CO ），并以此作为补液通道，以上导管位置通过特征性波形来确定。分离右侧颈外静脉置入直径5F的鞘管，并经鞘管置入双极临时起搏电极直至右心室致颤，操作成功后为避免复苏过程中对心肌的损伤需撤出临时起搏电极，自主循环恢复（restoration of spontaneous circulation，ROSC）后的亚低温组在同一位置置入降温导管诱导亚低温；膀胱造瘘置管连接CoolGuard3000血管内降温仪监测核心温度的变化，室内温度始终保持在24 ℃[10-11]。

　　手术结束后稳定30 min，记录基础状态的各项指标，如HR、MAP、CVP、PAWP等。将心室内电极导线外接医用程控刺激仪GY-600A （购自中国开封华南仪器有限公司），选择食道输出S1S2（300/200 ms）模式，8∶1比例，步长-10 ms连续电刺激，直到出现心室颤动（Ventricular fibrillation， VF）。VF的判断标准是动脉血压迅速下降，心电图显示VF波形。VF期间停止机械通气。VF 8 min后，立即由同一名经验丰富的研究员按照指南开始标准人工心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation，CPR）2 min。按压部位为胸骨中下段，按压频率至少为100次/ min，按压通气比例为30∶2，按压深度为胸骨下陷至少5 cm。CPR进行2 min后，给予电除颤1次，除颤能量为120 J（双相指数截断波）。如首次除颤未能成功，给予肾上腺素0.02 mg/kg后再次行2 minCPR，随后的除颤能量调整为150J，直到出现ROSC。ROSC的标志为：MAP≥60 mmHg，并且持续时间超过10 min[12]。如果复苏过程持续30 min仍未达到ROSC，则认为复苏失败。

　　复苏成功动物采用随机数字表法分成常温组和亚低温组。亚低温三个阶段包括诱导、维持、复温。亚低温组在ROSC后立即给予血管内降温（1 ℃/ h）至33 ℃，维持12 h后被动复温（0.5 ℃/h）至38 ℃。期间给予肌松剂罗库溴铵处理肌颤。手术期间补充乳酸林格液和生理盐水8 mL/（kg?h），CPR术后24 h实验猪麻醉恢复后拔除各种导管，放入动物笼中密切观察72 h。72 h所有存活动物再次评分后行手术置管记录各血流动力学参数，抽血后将动物处死。分别在心脏停搏前、复苏成功后0.5 h、复苏成功后6 h、复苏成功后12 h、复苏成功后24 h、复苏成功后72 h采集4 mL动脉血样样本，待0.5 h血液凝固后，以3000 r/min离心10 min，取上层血清装入EP管内。血清应清澈透明，悬浮物应离心去除。 　　复苏成功后24 h和72 h以双盲法用神经功能缺损评分（neurological deficit score， NDS）对猪的神经功能状态进行评价。NDS包括意识水平、运动和感觉功能、呼吸及对约束的反应，0分为正常，400分为脑死亡[13-14]。

　　1.3 统计学方法

　　计量资料用均数±标准差（x±s）表示，计数资料用百分位数（%）表示。对同一时间点连续变量如血流动力学指标和血清因子等采用单因素方差分析，对两组间血清因子总体变化趋势比较应用广义估计方程，非参数资料如NDS的比较采用Mann-Whitney U test。数据处理采用SPSS 17.0统计软件，以P<0.05为差异具有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 复苏后存活率

　　19只动物中有16只复苏成功，ROSC成功率为84.2%；表1显示亚低温组和常温组24 h和72 h存活率差异具有统计学意义（P<0.01）。

　　2.2 血流动力学参数

　　表2示低温组在各测量时间点的心率和心排量虽略有下降，但是与常温组相比下降程度差异无统计学意义（P>0.05），低温对于MAP、CVP和PAWP的影响与常温组相比亦未见明显变化（P>0.05）。低温对血流动力学各项指标的影响小，故低温可以保持血流动力学的稳定。

　　2.3 血清电解质

　　表3示亚低温组在复苏后24 h血清钾明显低于常温组（P<0.01），各个检测时间点两者血清钠差异无统计学意义，总体趋势比较无论是血清钠还是血清钾，两组差异无统计学意义（P>0.05）。

　　2.4 NDS

　　亚低温组ROSC 24 h和72 h的NDS均显著低于常温组（P<0.01），证明低温治疗明显改善神经功能预后。见表4。

　　3 讨论

　　如何改善CPR后神经功能，并提高患者的生存质量，一直是临床CPR领域亟待解决的首要问题，故为了便于研究CA后的病理生理变化，一些学者将ROSC后划分为即刻、早期、中期、恢复期和康复期5个时期，其中即刻是指ROSC后的20 min；早期是ROSC后的20 min至6～12 h，此期需积极治疗，治疗效果也最佳；中期是6～12 h至72 h，此期的损伤仍在继续，应行积极的特殊治疗；72 h开始即进入恢复期和康复期，对于最终的预后有较强的预测性[15]。因此本实验设计即采用程控刺激仪致室颤8 min的猪CPR 模型，在ROSC后即刻应用血管内降温将猪核心体温快速降至33 ℃，并维持这个体温至ROSC后早期12 h，分别在ROSC后两个重要时刻24 h和72 h进行NDS评分，间接观察低温对猪神经功能的影响。

　　迄今为止，早期亚低温是唯一被随机、对照临床研究证实的，能改善心脏骤停后神经功能预后的治疗措施[1-2]。研究表明它可从多个方面发挥脑保护作用，包括抑制多种神经递质的合成、释放和吸收，改善血脑屏障的损伤，减少ATP耗竭和氧自由基形成，降低脑对氧需求的同时并不损害微血管血流量，抑制脂质过氧化物的蓄积，减轻脑水肿和细胞内酸中毒，并改善缺血后脑的微循环[16]。既往部分研究表明亚低温治疗可导致钾离子细胞内移，造成低钾血症。例如国外Polderman等[17]的研究发现重型颅脑损伤患者用低温治疗过程中伴有严重的电解质减少，可致低磷、低钾、低镁血症； Shiozaki等[18]在多中心亚低温治疗重型颅脑外伤的随机对照临床试验中发现，亚低温组低钾血症的发生率是67%，高钠血症的发生率是65%，正常温度对照组低钾血症的发生率是25%，高钠血症的发生率是18%。何碧等也发现亚低温治疗高钠血症的发生率为65%；低钾血症的发生率为67.5%，与Shiozaki等的结论数据近乎一致。何建国等在研究中也发现亚低温致低钾、低镁现象，同时发现血钠无明显变化。

　　本实验发现虽然亚低温组在复苏后24 h血清钾明显低于常温组（P<0.01），但是总体趋势比较上无论是血清钠还是血清钾，两组都无明显差别。而且本研究发现低温组复苏后24 h和72 h存活率明显高于常温组，且ROSC后24 h和72 h的NDS均显著低于常温组（P<0.01），证明低温治疗明显改善神经功能预后，与既往动物和临床研究结论一致[1-2，10-11]，说明血清钾钠的变化对预后影响不大，低温治疗适宜在临床推广应用。

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　　（收稿日期：2014-01-04）

　　（本文编辑：何小军）

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