亚低温治疗犬心脏骤停复苏后心功能研究

王义辉 金奇 邹雅茹 蒋婕 朱莹 史雯 陶然君 叶静 陆一鸣 童建菁

DOI：10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2014.09.011

基金項目：上海市自然科学基金（11ZR1422100）

作者单位：200025 上海，上海交通大学医学院附属瑞金医院急诊科

通信作者：童建菁，Email：tongjj_h@163.com

【摘要】目的 明确亚低温对室颤复苏后犬心功能及心律失常的影响。

方法 12头比格犬随机（随机数字法）分成两组（n=6）：常温复苏组（37.0 ± 0.2） ℃和亚低温组（34.0 ± 0.2） ℃，通过快速电刺激诱导室颤，7 min后行心肺复苏，动态观察比较两组犬的心率、左心室收缩力指数、室性心律失常、除颤能量、肾上腺素用量及复苏后1周心超变化。

结果 ①与室颤前比较，两组犬左心室收缩力指数在复苏后均有不同程度降低（P< 0.05），但亚低温组下降幅度小于常温组，且心率低于常温组（141 ± 19）次/min vs.（163 ± 31）次/min，P<0.05。②与常温组比较，亚低温组犬室性心律失常发生的次数明显减少（P<0.05），但是除颤次数、肾上腺素用量差异无统计学意义（P> 0.05）。③复苏后1周，两组犬的心超结果显示，心脏结构及射血分数均恢复正常。

结论 亚低温治疗可改善心脏骤停复苏后心肌收缩力，降低室性心律失常发生率。本研究结果提示，亚低温对复苏后心功能有一定的保护作用。

【关键词】心脏骤停；心室颤动；心肺复苏；亚低温；犬

Effects of mild hypothermia on myocardial function following resuscitation in canine models of cardiac arrest

Wang Yihui，Jin Qi， Zou Yaru， Jiang Jie， Zhu Ying， Shi Wen， Tao Ranjun， Ye Jing， Lu Yiming， Tong Jianjing. Emergency Department， Shanghai Ruijin Hospital， Shanghai Jiaotong University of Medicine， Shanghai 200025， China

Corresponding author：Tong Jianjing，Email：tongjj_h@163.com

【Abstract】Objective To investigate the effects of mild hypothermia on post-resuscitation myocardial function and arrhythmia incidence after ventricular fibrillation （VF） in canines. Methods A total of 12 beagles were randomly（random number） divided into 2 groups（n=6）， normothermic resuscitation group （37.0±0.2） ℃ and hypothermia group （34.0±0.2） ℃. VF was induced by burst electrical stimulation on the epicardium. Cardiopulmonary resuscitation was initiated 7 min after VF. The heart rate （HR）， index of left ventricular contractility （dPmx）， ventricular arrhythmias， defibrillation energy， dosage of epinephrine during resuscitation were documented， and echocardiographic examinations were carried out a week after resuscitation for observing dynamically. Results The value of dPmx was lowered after successful defibrillation following prolonged VF in both normothermic and hypothermia groups （P<0.05）. Compared with the normothermic resuscitation group， the hypothermia group had lower descend range of dPmx， lower HR（141 ± 19） bpm vs.（163 ± 31）bpm，P<0.05； and lower incidence of ventricular arrhythmias（P<0.05）. However， there were no significant differences in defibrillation energy and dosage of epinephrine between two groups（P>0.05）. One week after resuscitation， the post-resuscitation cardiac structure and left ventricular ejection fraction resumed to nomal in both groups without difference between them. Conclusions Mild hypothermia could improve the left ventricular contractility and decrease the incidence of ventricular arrhythmias following resuscitation of cardiac arrest. The findings of this study indicated that mild hypothermia could exert protective effects on myocardial function following resuscitation in a canine model of cardiac arrest.

【Key words】Cardiac arrest； Ventricular fibrillation； Cardiopulmonary resuscitation； Mild hypothermia； Canine

研究已证实，人工诱导亚低温可改善心搏骤停（cardiac arrest， CA）患者的神经功能，目前已被广泛推荐^[1-7]。但是，复苏后存在低血压、低心排、心功能障碍以及心律失常，是导致复苏后患者生存率不高的重要原因^[8]。本研究通过建立7 min犬室颤心肺复苏模型，用4 °C生理盐水诱导并维持亚低温进行复苏，以明确亚低温对复苏后心肌功能及心律失常的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物分组

12头成年健康比格犬，雌雄不限，体质量（12±2）kg，由上海交通大学农学院动物中心提供[SYXK（沪）2008-0050]。随机（随机数字法）分为常温组（n=6）：在常温下行标准心肺复苏，实验过程中犬体温维持在正常体温（37.0± 0.2） ℃；亚低温组（n= 6）（34.0± 0.2） ℃：室颤7 min后开始快速誘导亚低温，维持4 h直至实验结束。

1.2 实验步骤

1.2.1 术前准备 实验用犬术前1晚禁食，术前2 h禁水。肌肉注射氯胺酮10 mg/kg（福建古田药业有限公司）和阿托品0.04 mg/kg（上海禾丰药业有限公司）作为麻醉诱导，随后静脉推注丙泊酚（Astra Zeneca公司），然后用泵以8～16 mL/（kg·h）的速度维持麻醉。气管插管，连接麻醉呼吸机（Datex-ohmeda 7100，美国），机械辅助通气，潮气量15 mL/kg，通气频率12～16 次/min，FiO2 40%。心脏彩超（HD6 Philips，荷兰）评估基线心肌功能。

1.2.2 心电监护及血流动力学监测 实验用犬胸前备皮后黏贴电极片，连接心电监护，持续记录心电图。分别分离右颈内静脉、右股动/静脉，置入鞘管，连接血流动力学监测仪（PiCCO2 PC8500， Pulsion，德国），同时测量血管内温度。

1.2.3 室颤模型建立 从右颈内静脉置入电极导管（model 80202， IBI， Irvine Biomedical，美国），在DSA下置入右室心尖部，以30 Hz快速电刺激（MicroPace Ⅲ， EPS 320 Cardiac stimulator，德国）诱发室颤，成功诱发室颤后停止机械通气。

1.2.4 心肺复苏过程及ROSC标准 室颤7 min后行心肺复苏，继续呼吸机辅助通气（FiO2 40%，频率10 次/min，潮气量15 mL/kg），行人工心外按压，频率至少100次/min，按压2 min后如没有达到自主循环恢复（restoration of spontaneous circulation， ROSC），心电监护为室颤，开始电击除颤（M Series Defibrillator， ZOLL Medical，美国），能量30 J（双相波），若除颤失败，2 min后给予50 J除颤，如此反复，并每3～5 min给予肾上腺素（上海禾丰药业有限公司）0.2 mg，直至出现恢复窦心律并使平均动脉压超过50 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）维持5 min以上，PETCO2持续升高（35～40 mmHg），定义为复苏成功。如果30 min未达到ROSC则认为复苏失败。

1.2.5 亚低温组 亚低温组在诱发室颤后7 min，CPR开始时快速输注4 ℃生理盐水1.0 mL/（kg·min），同时配合体表降温，测量血管内温度，约20～25 min降至目标温度（34.0± 0.2） ℃，继之4 ℃生理盐水以10 mL/（kg·h）速度输注，维持至复苏后4 h，实验结束后复温至37 ℃，复温时间2 h。

1.2.6 常温组 CPR开始时以1.0 mL/（kg·min）速度输注常温生理盐水25 min，继之10 mL/（kg·h）维持至复苏后6 h。

1.3 监测指标及评估方法

1.3.1 血流动力学数据收集 记录复苏前后心率（HR）、动脉压（AP）、平均动脉压（MAP）。通过注射10 mL的4 ℃生理盐水热稀释法测量左心室收缩力指数（dPmx）。

1.3.2 心律失常、肾上腺素用量及除颤能量 记录复苏开始后6 h内室颤、室速、短阵室速的复发率，复苏期间累计除颤能量值及肾上腺素使用总量。

1.3.3 心脏彩超 测量复苏前及复苏后1周犬心脏左室射血分数（EF），左室舒张末期内径（LVEDD），左室收缩末期内径（LVESD）以及每搏量（SV）。

1.3.4 远期生存率 复苏成功后观察实验动物生存率72 h，并随访1周。

1.4 统计学方法

所有数据采用SAS统计软件进行汇总分析，计量资料采用成组t检验，计数资料采用χ2检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

两组实验动物的体质量、体温、手术时间、麻醉药物用量、基础心功能等比较差异均无统计学意义（P> 0.05）。所有动物首次7 min室颤（图1）后均能除颤成功。常温组，有1头动物除颤后反复室颤，未恢复ROSC，另5头动物均能存活1周。亚低温组，1头动物有自身心律，但未恢复ROSC，另5头动物均能存活1周。

2.2 血液动力学变化

复苏前两组犬的心律、收缩压、平均动脉压差异无统计学意义（P> 0.05）。复苏后亚低温组犬的心率较正常体温组慢（141±19）次/min vs.（163±31）次/min，P<0.05。两组犬的dPmx值均较复苏前下降（P<0.05），但两组比较，亚低温组下降幅度低于常温组，差异具有统计学意义（P<0.05）。见图2。

2.3 复苏后心律失常、肾上腺素用量及除颤能量

在亚低温组，复苏后6 h内室性心律失常的发生较常温组明显减少（P<0.05）。但复苏过程中两组间的肾上腺素用量和除颤能量差异无统计学意义（P> 0.05）。见表1。

2.4 复苏前后心脏超声结果

两组实验动物基础心脏超声差异无统计学意义。复苏1周后复查心超显示，两组实验动物心脏结构，心脏射血分数均恢复正常，两组间差异无统计学意义（P> 0.05）。见表2。

3 讨论

尽管心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation， CPR）抢救CA患者的现场成功率可以达到39%（13%～59%），但大部分患者仍在随后的72 h内死亡，死亡的主要原因是心力衰竭和/或反复出现的室颤^[9]。一方面，实验及临床研究发现，CA未经治疗超过4 min即会导致复苏后心肌功能障碍，是造成复苏成功后最初72 h内高病死率的主要原因。另一方面，即使长时间室颤首次除颤获得成功后，1 min内室颤复发仍十分普遍，从而降低了CPR 成功率^[10-14]。目前，应用人工诱导亚低温用于治疗CA已经获得一定的实验和临床依据，但是关于亚低温对复苏后心肌的保护作用尚不明确。因此，本实验通过建立犬室颤心肺复苏模型，用4 ℃生理盐水诱导并维持亚低温进行复苏，以明确亚低温对复苏后心肌功能及心律失常的影响，并初步探讨其机制。

已有研究证明，亚低温通过降低基础代谢率来降低氧耗^[15-16]。体温每下降1 ℃，脑的代谢率会下降6%～7%^[17]。对心脏而言，亚低温持续120 min可显著降低缺血时心脏的无氧代谢，降低左室舒张期末压力，从而改善缺血后的心肌功能，冠脉血流以及氧耗^[18]。本研究发现，与室颤前比较，两组动物dPmx值在复苏成功后早期均明显降低，提示复苏后存在心肌收缩功能的障碍。但是，两组间比较，亚低温组下降幅度小于常温复苏组（P<0.05），表明亚低温治疗虽不能完全阻断复苏后心功能不全的发展进程，但可改善复苏后的心肌功能，这也证实了上述观点，与其他国内外的研究结果一致^[19-21]。

亚低温具有致心律失常作用。当体温低于30 ℃时，绝大多数患者都会在复苏后出现室颤、室速等心律失常^[22-23]。在本研究中，在复苏后进行轻度亚低温（34 ℃）可使犬室颤、室速等各种室性心律失常的发生率较常温组显著减少（P<0.05），提示，轻度亚低温不仅不会诱发心律失常，反而可改善复苏后的心律失常。研究发现，在CPR过程中，由于使用肾上腺素，兴奋α-肾上腺素能受体，在增加外周血管阻力，增加冠状动脉血流灌注压力的同时，还有兴奋β受体的作用，这将使心率加快，心肌耗氧增加，结果导致复苏后心肌收缩功能受损，复苏后室性心律失常的发生率大大增加。而亚低温可能通过降低肾上腺素能对β受体激动作用而发挥作用，当体温降至34 ℃时，α-肾上腺素能受体敏感性并未发生改变，但亚低温降低了肾上腺素对β受体的激动作用，从而改善心律失常情况^[19]。本研究中，亚低温组犬在复苏后心率明显慢于常温组，也证实了上述观点。但是，虽然犬的室性心律失常明显减少，但实验过程中肾上腺素和除颤能量两组间差异无统计学意义，考虑可能的原因：第一，因为在本实验中，通過输注4 ℃生理盐水和体表冰块降温诱发亚低温需要一定的时间，尤其是在行CPR时，有效的心输出量低于正常，此时犬体温下降不明显，而本实验中肾上腺素和除颤都是在进行CPR过程中应用的；第二，为了保证犬能够复苏成功，本实验除颤起始能量较大（30 J），故造成两组间差异无统计学意义。

由于本实验研究对象为健康比格犬的正常心脏，因此复苏后1周复查心脏超声发现两组犬心脏大小结构，EF均已恢复正常。而在临床上的心脏骤停常发生于器质性心脏病，多见于心肌梗死和心力衰竭等患者。因此，亚低温对这些患者长期的心功能是否有保护作用尚不明确。

综上所述，亚低温通过改善复苏后的心肌收缩力，减少室性心律失常而对复苏后的心肌起到保护作用。

参考文献

[1]Peberdy MA， Callaway CW， Neumar RW， et al. Part 9： post-cardiac arrest care： 2010 American Heart Association Guidelines for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care [J]. Circulation， 2010， 122 （18 Suppl 3）： S768-786.

[2]Karnatovskaia LV， Wartenberg KE， Freeman WD， et al. Therapeutic hypothermia for neuroprotection： history， mechanisms， risks， and clinical applications[J]. Neurohospitalist， 2014， 4（3）： 153-163.

[3]王晓萍， 林庆明， 赵燊， 等. 亚低温治疗心搏骤停患者的疗效评价[J]. 中华急诊医学杂志， 2013， 22 （6）： 616-621.

[4]贾海燕， 李来传， 袁洲杰， 等. 亚低温对心肺复苏后脑神经功能的影响[J]. 中华急诊医学杂志， 2011， 20 （2）： 219-220.

[5]Bernard SA， Gray TW， Buist MD， et al. Treatment of comatose survivors of out-of-hospital cardiac arrest with induced hypothermia [J]. N Engl J Med， 2002， 346 （8）： 557-563.

[6]Hypothermia after Cardiac Arrest Study Group. Mild therapeutic hypothermia to improve the neurologic outcome after cardiac arrest [J]. N Engl J Med， 2002， 346 （8）： 549-556.

[7]李春盛，龔平. 我国心肺复苏的近10年研究进展 [J]. 中华急诊医学杂志，2012， 21 （1）： 5-8.

[8]Nolan JP， Neumar RW， Adrie C， et al. Post-cardiac arrest syndrome： epidemiology， pathophysiology， treatment， and prognostication. A Scientific Statement from the International Liaison Committee on Resuscitation； the American Heart Association Emergency Cardiovascular Care Committee； the Council on Cardiovascular Surgery and Anesthesia； the Council on Cardiopulmonary， Perioperative， and Critical Care； the Council on Clinical Cardiology； the Council on Stroke [J]. Resuscitation， 2008， 79 （3）： 350-379.

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

[10]Tang W， Weil MH， Sun S， et al. Progressive myocardial dysfunction after cardiac resuscitation [J]. Crit Care Med， 1993， 21 （7）： 1046-1050.

[11]Gazmuri RJ， Weil MH， Bisera J， et al. Myocardial dysfunction after successful resuscitation from cardiac arrest [J]. Crit Care Med， 1996， 24 （6）： 992-1000.

[12]Brown CG， Martin DR， Pepe PE， et al. A comparison of standard-dose and high-dose epinephrine in cardiac arrest outside the hospital. The Multicenter High-Dose Epinephrine Study Group[J]. N Engl J Med， 1992， 327 （15）： 1051-1055.

[13]Brain Resuscitation Clinical Trial II Study Group. A randomized clinical study of a calcium-entry blocker （lidoflazine） in the treatment of comatose survivors of cardiac arrest [J]. N Engl J Med， 1991， 324 （18）： 1225-1231.

[14]Stiell IG， Hebert PC， Weitzman BN， et al. High-dose epinephrine in adult cardiac arrest [J]. N Engl J Med， 1992， 327 （15）： 1045-1050.

[15]Potderman KH，Herald I.Therapeutic hypothermia and controlled normothermia in the intensive care unit：practical considerations， side effects， and cooling methods[J].Crit Care Med， 2009， 37（3）： 1101-1120.

[16]Hachimi-Idrissi S， Corne L， Huyghens L. The effect of mild hypothermia and induced hypertension on long term survival rate and neurological outcome after asphyxial cardiac arrest in rats [J]. Resuscitation， 2001， 49 （1）： 73-82.

[17]Rosomoff HL， Holaday DA.Cerebral blood flow and cerebral oxygen consumption during hypothermia [J]. Am J Physiol， 1954， 179 （1）： 85-88.

[18]Ning XH， Chi EY， Buroker NE， et al. Moderate hypothermia （30 degrees C） maintains myocardial integrity and modi？es response of cell survival proteins after reperfusion [J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol， 2007， 293 （4）： H2119-H2128.

[19]Sun S， Tang W， Song F， et al. The effects of epinephrine on outcomes of normothermic and therapeutic hypothermic cardiopulmoary resuscitation [J]. Crit Care Med， 2010， 38 （11）： 2175-2180.

[20]Meybohm P， Gruenewald M， Albrecht M， et al. Hypothermia and postconditioning after cardiopulmonary resuscitation reduce cardiac dysfunction by modulating inflammation，apoptosis and remodeling[J]. PLoS One， 2009， 4（10）： e7588.

[21]曹雯，李培杰，张立平，等. 亚低温疗法对复苏后家兔心肌的保护作用 [J]. 中华急诊医学杂志， 2012， 21 （6）： 622-625.

[22]White JD. Hypothermia： the Bellevue Experience [J]. Ann Emerg Med， 1982， 11 （8）： 417-424.

[23]Hauty MG， Esrig BC， Hill JG， et al. Prognostic factors in severe accidental hypothermia： experience from the Mt. Hood tragedy[J]. J Trauma， 1987， 27 （10）： 1107-1112.

（收稿日期：2014-07-13）

（本文編辑：郑辛甜）

P993-997