不同靶目標(biāo)低溫治療對心肺復(fù)蘇大鼠循環(huán)功能及預(yù)后的影響

劉杰，苗慧，董靜，陳威,*

1解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，海南三亞 572000；2解放軍總醫(yī)院第三醫(yī)學(xué)中心急診醫(yī)學(xué)科，北京 100039；3解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心老年醫(yī)學(xué)科，北京 100853

隨著科技的創(chuàng)新發(fā)展及心肺復(fù)蘇知識的普及，院外心跳驟?；颊咦灾餮h(huán)恢復(fù)(restoration of autonomic circulation，ROAC)率逐漸增高[1]，但患者出院存活率及長期生存率仍處于較低水平，出院存活率僅4.5%~16.2%，1年生存率僅4.0%~11.5%[2]。如何提高心肺復(fù)蘇后的存活率、改善患者預(yù)后是臨床最為關(guān)注的問題。心肺復(fù)蘇后低溫治療可以降低機(jī)體代謝率[3]，并減輕再灌注損傷，已被證實是改善復(fù)蘇后患者預(yù)后的唯一有效療法[4-7]。2020年國際心肺復(fù)蘇指南建議，低溫治療目標(biāo)溫度為32~36 ℃，但未明確最佳的靶目標(biāo)溫度[8]。不同的靶目標(biāo)低溫對心肺復(fù)蘇后患者存活時間、復(fù)蘇后循環(huán)功能及神經(jīng)功能恢復(fù)會產(chǎn)生不同的影響，但目前相關(guān)的系統(tǒng)研究較少。在臨床實踐中，為達(dá)到更低的靶目標(biāo)低溫，往往需要花費更多的時間及醫(yī)療資源去探索可用的最適合靶目標(biāo)溫度。本研究以心跳驟停大鼠為模型，比較不同靶目標(biāo)低溫治療對心肺復(fù)蘇后大鼠循環(huán)功能及預(yù)后的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及主要儀器、試劑 健康成年雄性清潔級SD大鼠44只，體重(494±18) g，購于長沙市天勤生物技術(shù)有限公司，許可證號：SCXK(湘)2019-0014。分籠飼養(yǎng)，室溫(22±1) ℃，12 h/12 h晝夜周期，自由進(jìn)食及飲水。所有大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實驗。實驗過程符合國家及單位有關(guān)實驗動物的管理及使用規(guī)定。小動物人工呼吸機(jī)(ZS-MV-HX，北京眾實迪創(chuàng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司)，多功能監(jiān)護(hù)儀(GE Solar 8000，美國通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)信息技術(shù)公司)，控溫毯(KN-02，北京康諾佳寧科技發(fā)展有限公司)，動脈血氣分析儀(GEM Premier 3000，上海寰熙醫(yī)療器械有限公司)，彩色多普勒超聲儀(CX50，美國飛利浦公司)，暗場成像視頻顯微鏡(MicroScan，荷蘭醫(yī)療顯微鏡公司)，DVD播放器(EZ47V，華錄松下大連有限公司)。14-Gauge、23-Gauge聚乙烯導(dǎo)管(Intermedic PE-50，美國貝迪公司)，3-F聚乙烯導(dǎo)管(C-PMS-301J型，美國庫克公司)。

1.2 實驗動物準(zhǔn)備 大鼠實驗前1 d禁食。戊巴比妥(45 mg/kg)腹腔注射麻醉，約間隔1 h予5 mg/kg戊巴比妥維持麻醉。手術(shù)暴露氣管，并用14-Gauge導(dǎo)管經(jīng)口氣管插管，連接小動物人工呼吸機(jī)通氣(潮氣量為0.65 ml/100 g，呼吸頻率為100次/min，吸氧濃度21%)。連接四肢電極，常規(guī)導(dǎo)聯(lián)Ⅱ心電連續(xù)監(jiān)測。左頸外靜脈置入23-Gauge聚乙烯導(dǎo)管至右心房，測量右心房壓力；左股動脈置入23-Gauge聚乙烯導(dǎo)管進(jìn)入胸主動脈，測量主動脈收縮壓(systolic aortic blood pressure，SAP)和舒張壓(diastolic aortic blood pressure，DAP)，并采集動脈血。右頸外靜脈置入3-F聚乙烯導(dǎo)管進(jìn)入右心房，預(yù)制導(dǎo)絲通過該導(dǎo)管進(jìn)入右心室，誘發(fā)心室顫動(ventricular fibrillation，VF)。所有導(dǎo)管用含2.5 U/ml肝素的生理鹽水間斷沖洗。經(jīng)肛門插入肛溫探頭監(jiān)測核心體溫，在心肺復(fù)蘇開始前，將大鼠體溫維持在36.8~37.2 ℃。

1.3 大鼠VF模型的建立及分組 通過進(jìn)入右心室的導(dǎo)絲誘發(fā)VF，用60 Hz電流從1 mA開始逐漸提高至3.5 mA，直至誘導(dǎo)產(chǎn)生VF，并持續(xù)3 min電流刺激，以避免大鼠自發(fā)除顫恢復(fù)竇性心律[9]，同時停止機(jī)械通氣。VF 8 min后，用自制胸外心臟按壓器進(jìn)行胸外心臟按壓，頻率200次/min，同時進(jìn)行機(jī)械通氣，吸氧濃度為100%。調(diào)整按壓深度，使冠狀動脈灌注壓(coronary perfusion pressure，CPP)維持在(22±2) mmHg。按壓8 min后，給予2 J電除顫(defibrillation，DF)，3次DF仍未恢復(fù)自主循環(huán)，則繼續(xù)胸部按壓30 s，進(jìn)行下一輪DF，直至自主循環(huán)恢復(fù)或重復(fù)3個循環(huán)的DF，結(jié)束模型的建立。ROAC成功標(biāo)準(zhǔn)：恢復(fù)室上性自主節(jié)律，平均主動脈壓(mean aortic blood pressure，MAP)＞50 mmHg至少維持5 min[9]。ROAC大鼠立即給予低溫治療，并隨機(jī)分為4組：37 ℃常溫組、35 ℃低溫組、33 ℃低溫組、28 ℃低溫組，每組7只。后3組使用冰袋及電風(fēng)扇降溫，分別在4 min、9 min及24 min內(nèi)達(dá)到靶目標(biāo)溫度35 ℃、33 ℃及28 ℃，用控溫毯維持靶目標(biāo)溫度4 h。4 h后復(fù)溫，復(fù)溫速率為第1小時1 ℃，以后2 ℃/h，直至核心體溫恢復(fù)到(37.0±0.2) ℃。ROAC后30 min，呼吸機(jī)吸氧濃度由100%降至50%，1 h后降至21%。大鼠麻醉蘇醒后，拔出氣管插管等一切有創(chuàng)置管。復(fù)溫完成后，將大鼠放置在有加熱墊的籠子中，體溫維持在(37.0±0.2) ℃，觀察72 h。

1.4 指標(biāo)檢測及分析

1.4.1 血流動力學(xué)監(jiān)測及動脈血乳酸檢查 采用GE多功能監(jiān)護(hù)儀持續(xù)監(jiān)測大鼠VF前、低溫治療過程中的心率、SAP、DAP以及復(fù)溫后的心率，并計算MAP。MAP=DAP+(SAP-DAP)/3。采用GE多功能監(jiān)護(hù)儀監(jiān)測大鼠VF和心肺復(fù)蘇過程中的VF開始時間、DF次數(shù)、ROAC時間、右心房壓(right atrial pressure，RAP)等，并計算CPP。CPP=DAP-RAP。使用GEM Premier 3000動脈血氣分析儀檢測大鼠VF前及低溫治療4 h后的動脈血乳酸(Lac)值。

1.4.2 超聲心動圖檢查 采用彩色多普勒超聲分別在VF前，低溫治療1 h、2 h、3 h、4 h及復(fù)溫后檢測大鼠左室射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction，EF)。

1.4.3 頰黏膜微循環(huán)監(jiān)測 利用暗場成像視頻顯微鏡分別在VF前、低溫治療4 h及復(fù)溫后監(jiān)測大鼠頰黏膜微循環(huán)血流(microcirculatory blood flow，MBF)。顯微鏡配備5倍光學(xué)探頭，最終可在顯示器上呈現(xiàn)×276放大圖像。每次均在大鼠頰黏膜3處不同的部位采集微循環(huán)血流視頻，利用DVD播放器回放圖像，采用Spronk等[10]的方法對每個視頻進(jìn)行離線分析。利用視頻中預(yù)先疊加的千分尺選擇直徑＜20 μm的血管作為觀察的微循環(huán)血管，采用半定量評分賦值觀察血管的血流狀況：無血流為0分，明顯減少血流為1分，減少血流為2分，正常血流為3分。由3名未參加實驗者根據(jù)大鼠實驗分組獨立進(jìn)行微循環(huán)血流賦值評分。觀察者評分的不一致性在4%以內(nèi)時，計算血流賦值評分的均值，獲得MBF值[9]。

1.4.4 生存情況及神經(jīng)功能缺損評分(neurological deficit score，NDS)比較 采用Hendrickx法測定ROAC大鼠低溫治療過程中的NDS：無神經(jīng)功能缺陷為0分，腦死亡或臨床死亡為500分[11]。復(fù)溫后每24 h評估1次，共評估72 h。記錄ROAC后72 h大鼠存活時間及存活率。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。正態(tài)分布的計量資料以表示，多組間比較采用單因素方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用SNK-q檢驗；計數(shù)資料以例(%)表示，組間比較采用卡方檢驗；生存分析采用Kaplan-Meier法，并行對數(shù)秩檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 低溫治療前ROAC大鼠基本情況 44只大鼠中3只因麻醉及出血在動物準(zhǔn)備過程中被排除，13只因未實現(xiàn)ROAC被排除，余28只ROAC大鼠納入實驗。在心肺復(fù)蘇開始前，4組大鼠體重、體溫、心率、MAP、Lac、EF值、MBF值等差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)；心肺復(fù)蘇過程中，4組大鼠胸外按壓8 min的CPP、DF次數(shù)及VF-ROAC時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，表1)。

表1 ROAC大鼠心肺復(fù)蘇過程中基本情況比較 (，n=7)Tab.1 Baseline data of ROAC rats during CPR (, n=7)

表1 ROAC大鼠心肺復(fù)蘇過程中基本情況比較 (，n=7)Tab.1 Baseline data of ROAC rats during CPR (, n=7)

ROAC. 自主循環(huán)恢復(fù)；MAP. 平均主動脈壓；Lac. 動脈血乳酸；EF. 射血分?jǐn)?shù)；MBF. 微循環(huán)血流；CPR. 心肺復(fù)蘇；CPP. 冠狀動脈灌注壓；DF. 電除顫；VF. 心室顫動

指標(biāo) 37 ℃組 35 ℃組 33 ℃組 28 ℃組 F P體重(g) 528±14 533±14 513±21 518±22 1.720 0.309體溫(℃) 36.90±0.17 37.00±0.16 37.00±0.18 37.00±0.21 0.223 0.879心率(次/min) 360±17 361±22 345±19 355±17 1.083 0.375 MAP(mmHg) 133±4 137±6 135±5 138±4 1.121 0.360 Lac(mmol/L) 0.77±0.30 0.78±0.20 0.94±0.40 0.85±0.20 0.544 0.657 EF(%) 71.8±6.2 69.8±2.9 69.3±5.1 70.9±6.2 0.464 0.710 MBF(分) 2.98±0.10 2.93±0.20 2.93±0.20 2.99±0.10 0.667 0.581胸外按壓8 min的CPP(mmHg) 21.7±1.1 20.9±0.6 21.7±1.7 21.0±0.9 1.193 0.239 DF次數(shù)(次) 1.6±1.1 1.3±0.8 1.9±1.2 1.3±0.5 0.591 0.552 VF-ROAC時間(min) 8.2±0.6 8.1±0.1 8.5±0.9 8.1±0.2 0.758 0.334

2.2 ROAC大鼠低溫治療及復(fù)溫后體循環(huán)指標(biāo)的變化 在低溫治療過程中，大鼠心率28 ℃組＜33 ℃組＜35 ℃組＜37 ℃組，其中28 ℃組大鼠心率在低溫治療開始后就明顯低于其他3組，33 ℃組大鼠心率在治療開始階段明顯低于35 ℃組，之后兩組心率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，圖1A)；低溫組MAP、EF值均高于常溫組，在低溫治療4 h后差異最明顯(P＜0.05)，MAP低溫組3組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，圖1B)，EF值33 ℃組及28 ℃組明顯高于37 ℃組及35 ℃組。復(fù)溫后EF值下降，35 ℃組EF值明顯高于其他3組，28 ℃組EF值下降明顯，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，圖1C)。

圖1 ROAC大鼠低溫治療及復(fù)溫后體循環(huán)指標(biāo)變化Fig.1 Changes of systemic circulation index of ROAC rats during hypothermia treatment and after rewarming

2.3 ROAC大鼠低溫治療過程中血乳酸變化 低溫治療4 h后，33 ℃組及35 ℃組Lac值明顯低于37 ℃組及28 ℃組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，圖2)。

圖2 ROAC大鼠低溫治療前及治療4 h后血乳酸比較Fig.2 Changes of Lac of ROAC rats after 4 hours hypothermia treatment

2.4 ROAC大鼠低溫治療及復(fù)溫后微循環(huán)指標(biāo)變化 低溫治療4 h后，大鼠37 ℃組MBF值明顯大于28 ℃組(P＜0.05)。復(fù)溫后，低溫組大鼠MBF值增加，33 ℃組及35 ℃組MBF值明顯高于28 ℃組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，圖3)。

圖3 ROAC大鼠心肺復(fù)蘇前、低溫治療4h及復(fù)溫后微循環(huán)變化Fig.3 Changes of microcirculation of ROAC rats before CPR, 4 hours after hypothermia treatment and post-rewarming

2.5 ROAC大鼠低溫治療后的生存時間、生存率及NDS評分 3個低溫組大鼠生存時間及生存率指標(biāo)均明顯優(yōu)于常溫組，其中35 ℃組及33 ℃組明顯高于37 ℃組及28 ℃組(P＜0.05)，35 ℃組與33 ℃組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。35 ℃組及33 ℃組的NDS評分明顯低于37 ℃組及28 ℃組，35 ℃組與33 ℃組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，表2，圖4)。

圖4 ROAC大鼠低溫治療后的生存曲線Fig.4 Survival curve of ROAC rats in different hypothermia groups

表2 ROAC大鼠低溫治療后生存情況及NDS評分(n=7)Tab.2 Duration of survival, survival rate and NDS of ROAC rats (n=7)

3 討 論

心跳驟?；颊哐h(huán)功能的恢復(fù)包含體循環(huán)和微循環(huán)功能的恢復(fù)，目前臨床更多關(guān)注的是體循環(huán)及心臟功能恢復(fù)情況，心肺復(fù)蘇指南推薦用藥也主要是用于恢復(fù)體循環(huán)和心功能，如提升MAP、恢復(fù)自主心律以及提升心臟EF等[8]。

目前，心跳驟?；颊逺OAC及體循環(huán)恢復(fù)情況已逐漸好轉(zhuǎn)[2,8]，但微循環(huán)的變化與體循環(huán)的變化并沒有直接聯(lián)系，體循環(huán)的恢復(fù)不代表微循環(huán)的恢復(fù)。在發(fā)生心跳驟停進(jìn)行心肺復(fù)蘇并恢復(fù)體循環(huán)后，微循環(huán)的改變與臟器功能障礙的發(fā)生及預(yù)后明確相關(guān)，微循環(huán)不恢復(fù)，則臨床預(yù)后沒有明顯提升[2,12]。因為體循環(huán)與微循環(huán)沒有明確的線性關(guān)系，所以，臨床上不能用反映體循環(huán)的指標(biāo)來評估微循環(huán)的改變。

有研究發(fā)現(xiàn)，血Lac及頰黏膜MBF可反映微循環(huán)恢復(fù)情況[13]。心肺復(fù)蘇預(yù)后改善的標(biāo)志是可以延長復(fù)蘇后生存時間、提高生存率及恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，其中是否能恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能是判斷臨床預(yù)后的關(guān)鍵因素[14]。通過觀察心肺復(fù)蘇后大鼠上述指標(biāo)在低溫治療后的變化，可以了解不同靶目標(biāo)低溫治療的療效。本研究結(jié)果顯示，與常溫組比較，低溫組可以明顯降低ROAC大鼠心率，更好地維持EF及MAP，維持組織灌注壓；復(fù)溫后大鼠心率增快，EF下降。為了更加系統(tǒng)地研究亞低溫對心肺復(fù)蘇后臟器功能的影響，明確過度低溫的后果，本研究將28 ℃低溫納入到實驗中。結(jié)果顯示，28 ℃組在低溫治療過程中能更好地維持EF，但復(fù)溫后的EF明顯低于35 ℃及33 ℃組。考慮其原因主要為：①低溫治療可增強(qiáng)心肌收縮功能，損害心臟舒張功能[15-18]，但因心率明顯減慢，心室舒張時間相應(yīng)延長，彌補(bǔ)了舒張功能受損的不足，能夠維持相應(yīng)的EF；②28 ℃低溫可損害心肌組織，加重舒張功能障礙[16-17]，心率減慢時尚可較好地維持EF，但復(fù)溫后心率增快，造成EF下降更加明顯。本研究結(jié)果表明，28 ℃低溫治療后EF對溫度變化更為敏感，提示臨床在低溫治療期間應(yīng)加強(qiáng)溫度管理，精細(xì)控制體溫，防止過度低溫及意外復(fù)溫，28 ℃低溫治療后復(fù)溫要緩慢，同時要注意保護(hù)心功能。

微循環(huán)是全身組織代謝的場所，對于維持復(fù)蘇后臟器功能至關(guān)重要，而低溫治療可以影響微循環(huán)血流。持續(xù)低溫可增強(qiáng)凝血酶受體激活肽活性，誘導(dǎo)血小板活化，形成微血栓[19]。形成的微血栓及增加的水腫損害微循環(huán)，導(dǎo)致微循環(huán)血流速度減慢，血流量減少，引起組織代謝障礙[19-22]。本研究觀察到心肺復(fù)蘇后大鼠頰黏膜MBF、Lac與低溫治療的靶目標(biāo)溫度有關(guān)，35 ℃組及33 ℃組MBF在低溫治療期間優(yōu)于28 ℃組，而Lac明顯降低。盡管MBF的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，但Lac的明顯變化說明28 ℃組存在組織代謝障礙及微循環(huán)功能障礙，而35 ℃及33 ℃低溫治療對微循環(huán)的影響較小。同時本研究也觀察到，體循環(huán)及心功能的變化與MBF不同步，雖然心肺復(fù)蘇后低溫治療組大鼠保持了較好的MAP及EF(P＜0.05)，但其MBF有隨低溫深度增加而減少的趨勢，低溫治療4 h后28 ℃低溫組MBF明顯低于37 ℃常溫組(P＜0.05)。提示臨床工作中要考慮低溫對微循環(huán)血流產(chǎn)生的不利影響，不能因為低溫治療有利于體循環(huán)及心功能的恢復(fù)，而給予長時間、深度低溫，因其最終可能會導(dǎo)致微循環(huán)及組織代謝障礙，影響預(yù)后。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷是影響心臟驟停后患者預(yù)后的重要因素。目前的心肺復(fù)蘇指南指出，亞低溫治療是唯一可能改善心肺復(fù)蘇預(yù)后的措施，但未能明確具體的靶目標(biāo)溫度[8]。亞低溫治療對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制包括降低大腦的新陳代謝率、防止缺血再灌注損傷[4-6,23]、抑制細(xì)胞凋亡、提高存活神經(jīng)元數(shù)量[24-25]。在臨床工作中達(dá)到更深的目標(biāo)低溫意味著需要花費更多的時間及醫(yī)療資源，因此在相同的治療效果下，適當(dāng)提高目標(biāo)溫度可以減輕臨床壓力，提高臨床工作效率。本研究在室顫8 min后進(jìn)行心肺復(fù)蘇，延長了缺血缺氧損傷時間，加重了中樞神經(jīng)系統(tǒng)及其他臟器的損傷，降低了實驗大鼠生存率，可以更加突出實驗干預(yù)的效果。結(jié)果顯示，無低溫干預(yù)的37 ℃常溫組平均生存時間僅有13 h，生存超過24 h的僅有1只。低溫治療組大鼠的生存時間、生存率及NDS等指標(biāo)均明顯優(yōu)于常溫組，其中33 ℃組及35 ℃組預(yù)后最好，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。提示靶目標(biāo)溫度35 ℃與33 ℃一樣，可以起到保護(hù)神經(jīng)功能的作用，亦可減少醫(yī)療資源的消耗，可能成為臨床心肺復(fù)蘇后低溫治療的最佳選擇。

本研究也存在一些局限性。一是研究采用的是健康大鼠室顫動物模型，大鼠沒有冠狀動脈疾病或其他器質(zhì)性心臟病，因此復(fù)蘇后心功能的變化與臨床有一定差距；二是在復(fù)溫過程中大鼠逐漸蘇醒，由于自發(fā)運動導(dǎo)致有創(chuàng)置管脫落，因此在復(fù)溫中拔除了有創(chuàng)置管，造成復(fù)溫后有創(chuàng)檢測項目缺失，例如SAP、動脈血Lac值等；三是盡管目前最佳復(fù)溫速率尚不明確，但與臨床推薦的復(fù)溫速率(0.25~0.5 ℃/h)相比[26-27]，本研究中的復(fù)溫速率較快，可能會對長期生存率造成影響[28]，但如果采用推薦的復(fù)溫速率，會延長實驗大鼠低溫狀態(tài)時間。既往研究表明，長時間的低溫治療會降低大鼠生存率及微循環(huán)血流[9]，因此本研究采取了快速升溫的方法，以縮短大鼠低溫治療的時間。

綜上所述，本研究結(jié)果表明，靶目標(biāo)溫度為33 ℃及35 ℃的低溫治療可以保護(hù)心肺復(fù)蘇后大鼠的循環(huán)功能，減輕神經(jīng)功能損傷，改善預(yù)后；靶目標(biāo)溫度為35 ℃的低溫治療可能是臨床心跳驟停患者復(fù)蘇后治療的一個新選擇。