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心血管疾病已成为人类发病和死亡的最主要病因,每年导致全球约17,000,000人死亡,其中许多表现为心源性猝死。在北美地区每年有超过30万患者因为发生心跳骤停而丧生,我国每年心脏性猝死总人数高达54.4万例,位居全球各国之首。总体估计,美国发生院外心跳骤停的患者其出院存活率大约为2%~10%,而其中初始心律为室颤的病人生存率略高。院内心跳骤停患者生存率估计在10%~30%,我国没有准确的统计资料,但目前我国院外心跳骤停患者生存率仅为1%左右。对于院外心跳骤停患者,即使初始复苏成功送往医院,大部分仍会因为缺血-缺氧性脑损伤而死亡。心跳骤停后的脑损伤是全脑缺血-再灌注损伤的结果。心跳骤停引起的全脑缺血后损伤是导致心跳骤停复苏后患者存活率较低的重要原因。
全脑缺血后损伤主要表现为延迟性神经元细胞的死亡。全脑缺血后损伤的特点包括:①分散的神经元细胞死亡;②不同部位细胞易损性不同;③凋亡和坏死相混杂的形态学特征;④脑部炎症反应不明显;⑤神经功能在再灌注后数天才恢复。试验数据显示心跳骤停后神经元内多种分子和生化途径与心跳骤停后脑损伤相关。全脑缺血和再灌注导致缺血性脑损伤是一种特殊类型的神经损伤。全脑缺血后,全身和微血管因素均对神经损伤产生影响。因此,除了及早恢复患者自主循环,优化复苏后器官和组织的灌注压力。同时针对全脑缺血后神经损伤的特点,及早采取有效的干预措施,对减轻和避免全脑缺血-再灌注后神经损伤,提高心跳骤停患者的出院生存率有着非常积极和重要的作用。
低温治疗通过控制性降低机体体温,对机体产生保护作用。大量的动物实验证实,复苏低温治疗能够提高复苏成功率并显著改善复苏后动物的生存和神经功能预后。近几年的临床研究表明,低温治疗可能成为最有希望的新复苏措施,并改变目前心跳骤停预后差的局面,特别是对于长时间心跳骤停的患者。这些随机临床试验显示亚低温治疗可显著提高神经功能预后,降低死亡率。但低温治疗最佳的持续时间、最佳的时机选择以及低温范围仍在研究当中。此外,为达到最佳的保护治疗效果,理想的低温诱导方式应具备快速诱导,平稳维持和控制复温的特点,尽可能达到最佳的治疗效果而又减少副作用的发生。
鼻咽部喷射制冷诱导低温技术是2008年的最新发明,是目前世界上最新、最先进的低温诱导技术。在最新完成的动物实验中已经证实:该技术可以在头部快速诱导产生头部和全身的亚低温,在进行心肺复苏的同时应用该技术可显著提高长时间心跳骤停动物的复苏成功率,在缩短低温治疗时间的同时能够明显改善复苏后动物的心脏和神经功能,从而提高长期存活率。但是,这种新的低温诱导技术是否适用于院前环境下的临床应用,能否取代甚至优于目前常用的低温技术成为我们关注的焦点。而作为选择性头部低温技术的代表,鼻咽喷射快速诱导脑部低温技术所产生低温保护的机制,目前仍然不甚明了。
基于当前心跳骤停后全脑缺血损伤以及对复苏低温治疗在心肺复苏中保护作用的进展了解,本研究拟在建立长时间心跳骤停心肺脑复苏模型的前提条件下对比分析鼻咽喷射快速诱导脑部低温技术和冰冻生理盐水快速输注这两种低温技术在CPR早期保护作用的效能,观察应用鼻咽喷射快速诱导脑部低温技术对复苏后动物脑部循环状况和体内儿茶酚胺水平的改变,探索性研究鼻咽喷射快速诱导脑部低温技术在CPR早期的保护作用的可能机制。为进一步阐明其保护作用机制,为临床上应用该技术抢救心跳骤停患者提供新的治疗策略和理论依据。
第一部分家猪长时间心跳骤停与复苏模型的建立
研究目的:
为建立长时间心跳骤停后相关干预措施研究的平台,在目前大动物心跳骤停与复苏模型的基础上,建立长时间(>8分钟)的家猪心跳骤停与复苏模型,并对该心肺脑复苏研究的动物模型标准化。
材料和方法:
健康家猪24只,体重40.5±2.1kg。随机分为三组:采用经右心室电诱发室颤方法分别建立10分钟、15分钟无治疗室颤和15分钟无脉性电活动(PEA)心跳骤停模型。利用电脑程序控制气动机械按压装置与呼吸机按照标准心肺复苏流程(按压/通气比=30∶2)进行高质量心肺复苏。规范实验流程与复苏流程,建立标准长时间心跳骤停与复苏家猪的动物模型。
主要结果:
三组动物均成功建的长时间心跳骤停(室颤与PEA)动物模型。经过标准心肺复苏,10分钟室颤组有7只动物恢复自主循环,15分钟室颤组有2只动物复苏成功,而15分钟PEA组仅有1只动物复苏成功。所有复苏动物96小时生存率为0,多数动物于复苏后24小时内死亡。10分钟心跳骤停复苏动物组与15分钟组间有显著性差异。10分钟心跳骤停复苏动物组总体除颤成功率、肾上腺素用量和心肺复苏时间等指标均优于15分钟组。
结论:
1.成功建立长时间家猪心跳骤停(10分钟室颤、15分钟室颤与15分钟PEA)和心肺复苏标准化模型;
2.长时间心跳骤停和心肺复苏模型动物复苏成功率与心跳骤停时间密切相关,复苏后动物长期生存率不高;
3.该模型建立对研究长时间心跳骤停后机体病理生理改变与干预治疗措施效果意义重大,但该模型适用范围有限。
第二部分鼻咽喷射快速诱导脑部低温与外周冰冻生理盐水输注在CPR保护作用的对比研究
研究目的:
我们之前的研究已经证明在心肺复苏同时应用鼻咽喷射快速诱导低温能够提高心肺复苏的成功率。本研究中,我们对比分析鼻咽喷射快速诱导低温与冰冻生理盐水输注这两种低温策略在与心肺复苏同时实施对长时间心跳骤停复苏模型家猪的复苏预后的影响。我们设想在心肺复苏同时应用鼻咽喷射快速诱导低温较冰冻生理盐水输注更能提高心肺复苏的成功率。
材料和方法:
健康家猪14只(体重38±2kg)给予交流电诱发室颤。经过15分钟无处理室颤,在给予电击除颤前对动物进行5分钟的心肺复苏。在心肺复苏同时,随机将动物分组采用RhinoChill装置行鼻咽喷射快速诱导低温和外周静脉冰冻生理盐水快速输注的低温治疗措施。复苏后1小时改用降温毯行表面维持低温至复苏后4小时。
主要结果:
鼻咽喷射快速诱导低温组动物的颈静脉温度较冰冻生理盐水输注组显著降低。核心体温仅在冰冻生理盐水输注组明显降低。心肺复苏过程中,鼻咽喷射快速诱导低温组动物的冠脉灌注压显著高于冰冻生理盐水输注组。鼻咽喷射快速诱导低温组所有7只动物全部复苏成功,而冰冻生理盐水输注组仅有2只动物复苏成功。
结论:
1.鼻咽喷射快速诱导低温技术较外周静脉冰冻生理盐水快速输注在心肺复苏早期更能够快速有效选择性降低头部温度。
2.对比外周静脉冰冻生理盐水快速输注,在心肺复苏早期应用鼻咽喷射快速诱导低温技术能够提高心肺复苏时冠脉灌注压,从而提高心肺复苏成功率。
3.在心肺复苏早期应用鼻咽喷射快速诱导低温技术较外周静脉冰冻生理盐水快速输注更能够提高复苏后动物长期生存率与神经功能预后。
第三部分鼻咽喷射快速诱导脑部低温在CPR中保护作用的相关机制的探索性研究
研究目的:
我们之前已经报道,鼻咽喷射快速诱导脑部低温技术能够有效降低复苏过程中脑部温度,提高复苏动物的是长期生存与神经功能预后。本研究主要观察在心肺复苏同时鼻咽喷射快速诱导低温技术对动物脑部循环状况的关系以及体内儿茶酚胺的变化情况,探索性研究该技术在CPR中的相关保护机制。
材料和方法:
本部分分为两个步骤:1.健康家猪8只(37±1kg)予气管插管及机械通气,游离暴露颈总动脉并于颅骨开一骨窗。电诱发室颤不处理4分钟,之后在电除颤前行心肺复苏4分钟。在开始复苏同时,动物被随机分为低温组予RhinoChill装置行鼻咽喷射快速诱导低温和常温对照组。用彩色多普勒超声测量颈总动脉直径与血流量;正交偏振光谱(OPS)技术观察大脑皮层微循环情况;并以脑皮质内探针监测脑温。2.健康家猪7只(41±2kg)电诱发室颤不处理15分钟,在电除颤前行心肺复苏5分钟,在开始复苏同时,动物被随机分为低温组(4只)予RhinoChill装置行鼻咽喷射快速诱导低温和常温对照组(3只),测量分析动物基础状态和复苏后5分钟时的血液去甲肾上腺素水平。
主要结果:
1.所有动物均成功复苏,低温组脑温明显低于对照组。低温组复苏后颈总动脉直径和血流量均明显优于对照组,脑皮层充盈毛细血管密度也是低温组占优。但两组间心输出量没有显著性差异。2.两组动物血内去甲肾上腺素浓度在复苏后均较基础状态下显著增高,但低温组浓度却显著低于对照组。
结论:
1.心肺复苏早期应用鼻咽喷射快速诱导脑部低温能够扩张颈动脉,增加颈动脉血流,改善复苏后脑部皮层微循环,减轻心跳骤停复苏动物脑组织的缺血缺氧损害;
2.心肺复苏早期应用鼻咽喷射快速诱导脑部低温能够显著降低动物血液内去甲肾上腺素水平,从而提高心肺复苏预后。