院前心肺复苏人工循环和通气方法的研究进展

汪宏伟 沙鑫 张思森 岑颖欣 刘变化 刘青 韩淑鹏

·综述·

院前心肺复苏人工循环和通气方法的研究进展

汪宏伟 沙鑫 张思森 岑颖欣 刘变化 刘青 韩淑鹏

心脏骤停(cardiac arrest，CA)是指各种原因引起的心脏停止跳动，从而使人体组织器官出现严重的缺血、缺氧及功能丧失的现象。患者主要表现为突发的意识丧失、大动脉搏动和心音消失，伴或不伴有自主呼吸停止，并最终导致全身组织器官功能衰竭甚至死亡。有关研究显示，全球每时每刻都有新增的CA患者，而中国的CA发病率位高居全球首位[1]。在发达国家，也仅约50%的CA患者可得到及时有效的心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation，CPR)处理[2]，且复苏后的生存率并不高。归结原因主要是欠规范的胸外按压无法达到有效的按压深度和频率，不能同时兼顾呼吸和循环支持。在中国，由于受教育程度及文化水平略逊于发达国家，且人口基数大、普及范围有限，使得院前的CPR仍主要依靠急救人员的现场抢救。而进行院前急救时的复杂环境、必要辅助检查手段和设备的缺乏、无法获得高级的生命支持[3]以及国人的复杂家庭关系等都是影响CPR成功率的重要因素。正确掌握和合理选择恰当的复苏方法，将对提高CA患者抢救率、改善其预后有重要意义。笔者现结合国内外有关文献，对目前常用的建立人工循环和通气的方法进行总结。

一、人工循环的建立方法

目前常用的人工循环建立方式主要有胸外心脏按压、机械胸外按压、胸内心脏挤压、辅助性非经胸人工循环及腹部提压CPR等。具体简述如下。

(一)胸外心脏按压

Kouwenhoven等[4]在对犬CA模型进行胸外心脏按压的CPR实验中观察到了犬股动脉的搏动。此后，其将此法应用到CA患者的临床救治中，并详细论述了胸外心脏按压可获得类似开胸心脏按压的抢救效果。

随着对胸外按压的深入观察和研究，进一步提出了心泵理论和胸泵理论。由于心脏的解剖位置位于胸骨和脊柱之间，在二尖瓣和三尖瓣功能正常的情况下，通过对胸骨的主动按压可使受压后的心内容积减小，心脏“收缩”；解除压力时，心内容积恢复，心脏“舒张”，从而产生经主动脉瓣和肺动脉瓣的前向血流[5]，为人工循环的建立提供动力支持，此为“心泵理论”。人工胸外按压时，胸腔内压迅速升高，压力经传导后使得二尖瓣和三尖瓣同时开放[6]；当作用于胸廓压力解除后，胸廓舒张，胸腔内压降低，被动地引起了心脏内外血流动力学的变化，于是产生了血流前进的动力，此为“胸泵理论”。该理论合理解释了在胸外按压时，超声心动图和心内导管测压结果与正常生理状态下不相适应的现象。

在向大众普及的过程中，学者们发现，CPR操作时按压深度过浅、按压频率过低或过高、按压过程中的暂停或延迟(包括除颤)，均可导致患者生存率降低[7- 8]。研究认为[9]，中断胸外按压将导致冠脉灌注压急剧下降，心肌血流量迅速减少，不利于心脏的复跳。在急救医疗服务(emergency medicine service，EMS)抵达前，目击者先行持续胸外心脏按压，可增加CA患者的出院生存率[10]。而2015年美国心脏协会(American Heart Association，AHA)出版的《心肺复苏指南》也给予持续胸外按压Ⅱb等级的推荐，认为EMS急救人员在实施抢救时，应首先立即给予3个周期的持续胸外按压，穿插给予被动通气。但也有研究者认为，持续性胸外按压对比标准的心肺复苏无明显优势：该项研究[11]共入组23 711例患者(其中12 653例被实施持续性胸外按压，11 058例接受标准心肺复苏治疗)，所有持续性胸外按压组患者的整体出院率为9.0%，而接受标准CPR组的对照组患者总出院率为9.7%，两组间的差异并无统计学意义；在最受关注的神经功能评分上，经Rankin量表(0表示无遗留神经症状，6表示死亡)评价，两组患者的平均得分均<3分，且差异无统计学意义。但针对这项试验结果，有学者结合以往进行的多项有关仅持续胸外按压的大型研究结果提出了明确的质疑，认为在该项生存率比较为阴性的研究中存在多个因素的混杂[7,12]：第一，除了持续性胸外按压外，应当采取更多的治疗措施用以提高患者生存率；第二，作为反映按压过程中胸外按压中断的重要指标，试验组与对照组的每分钟胸外按压比例均很高(0.88 vs 0.77)，且都明显高于AHA及欧洲复苏委员会(European Resuscitation Council，ERC)推荐的>0.60的标准[13]。第三，就一些研究结果认为，短暂停顿进行通气也许在影响生存率上没有那么严重[14]。但这篇文章仍很好地解释了通气与胸外按压的因果关系，所以总的来说还是对持续胸外按压有积极的意义。

胸外心脏按压提供人工循环有不容质疑的优势，但因其易引发的一些并发症也不容忽视。Kottachchi等[13]调查发现接受胸外按压的患者中有1/5出现胸骨骨折，1/3出现肋骨骨折，并且有2/3肋骨骨折为2根或2根以上多发性肋骨骨折；在所有接受调查的患者中，有1例患者因胸外心脏按压导致肋骨骨折并形成肺疝和气胸。Ananiadou等[15]报告CPR相关的肋骨骨折的发生率为12.9%～96.6%，而胸骨骨折发生率约为1.3%～43.3%,且以左侧为主。在所有骨折的患者中，有2/3患者出现多处肋骨骨折。Hashimoto等[16]的研究结果显示，胸外心脏按压患者可发生以第3、4、5肋为多见的肋骨骨折，且具有女性多于男性、年长者多于年轻者的特性等。

(二)机械胸外按压

目前最常使用的第三代CPR机则采用全胸腔包裹式的三维按压模式，可在挤压胸廓达到压力分布均匀的同时做重点点压，以达到更好的按压效果[17]。然而在最初应用时，一项大样本随机对照试验结果显示，远期预后结果明显较差，试验甚至被迫中止[18]。但随后的一篇有关CPR机使用的系统评价报告认为，在没有充足证据的前提下，不能轻易评价CPR机对患者造成受益或损害[19]。随后有关CPR机使用的两项重要试验结果发布：一项是循环改善复苏护理(circulation improving resuscitation care，CIRC)试验，该试验认为使用CPR机复苏的患者，其复苏的效果等同于徒手CPR[20]。而另一项卢卡斯心脏骤停(lucas in cardiac arrest，LINC)试验在评估LUCAS装置后推测，机械CPR与徒手CPR相比并没有导致患者复苏效果提高[21]。此后,为了完善既往在机械复苏机评价内容上的缺陷，增加了对LUCAS- 2与徒手CPR在30 d生存率的比较试验，即院前心脏骤停随机评估机械压缩装置(pre- hospital randomised assessment of aMechanical compression device in cardiac arrest,PARAMEDIC)试验。该项试验主要针对非创伤性院前CA患者，试验共入组4 471例CA患者(其中LUCAS- 2组1 652例，徒手CPR组2 819例)，结果显示：与徒手CPR比较，使用LUCAS- 2复苏患者的30 d生存率无明显提高，但在保证患者转运途中的复苏操作持续性上，使用机械CPR具有明显的优势[22]。有学者也对这项研究提出了质疑[23]，认为论著中并未对两组患者在院内的管理及治疗情况进行更详细的描述，以至于无法明确论证“使用LUCAS-2可提高CA患者生存率”的论点。不容质疑的是，CPR机等机械胸外按压在一些方面具有其独到的优势：(1)经设定后，可机械性地执行设置的按压/放松时间比，能更准确达到指南要求并模仿生理条件下的心脏收缩/舒张时间比，可保证按压力，并持续给予垂直于人体、频率不变的按压操作。(2)机械按压不存在类似于医护人员徒手操作的疲劳现象，按压力度及方向可始终保持不变，按压深度持续而稳定，并可根据不同体型适当调整按压深度，避免依靠不确定性较大的急救人员的经验性操作。(3)可在进行持续胸外按压的同时，施加除颤治疗，或行计算机断层扫描(computed tomography，CT)等检查以明确病因。(4)在转运途中可给予持续按压，尤其是在转运条件较差的情况下(如只能依靠担架转运患者时)，包含按压底板的复苏机能实现边按压边转运。但CPR机等机械胸外按压也存在一些缺点，如：(1)与徒手CPR苏类似，按压后易出现胸骨及肋骨骨折。(2)CPR机的安装与设置需要时间，在人员不足的情况下可能会延迟患者获得人工循环支持的时间。

(三)胸内心脏按压

随着胸外按压技术的普及，以及微创治疗的开展，开胸进行胸内心脏按压术因其创伤大、操作风险高、院前抢救条件有限等原因被逐渐弃用。1994年的一篇个案报告，主要讨论了在院前阶段实施开胸心脏挤压的可能性以及开胸心脏挤压在院前抢救中的作用，最后建议开胸心脏挤压不应当作为院前CA患者的复苏首选。一些学者建议，对于因张力性气胸及心包填塞等原因引起而无条件转运到院的CA患者，早期建立人工循环仍然是治疗的关键。因院前条件有限，开胸方式可被特别简化，只需要一把解剖刀及一把手术剪：在双侧胸廓的第五肋间隙造口，自双侧腋前线延第五肋间隙切开胸壁皮肤，随后使用手术剪自双侧腋前线剪开第五肋间隙软组织并剪断胸骨，最后打开心包解除心包填塞。根据我国一项有关接受院前开胸心脏挤压患者生存率的研究显示，其生存率仅为10%～14%[24]。且结合目前院前急救的构成现况，诸如美国、欧洲等发达地区的院前急救也是以内科医师为主，因此，要想开展并普及以开胸心脏挤压为主要救治手段的心肺复苏仍有诸多限制。

(四)辅助性非经胸人工循环

辅助性非经胸人工循环以腹部为主要作用部位，包括腹带复苏术、插入式腹部按压心肺复苏术、交替胸腹主动按压放松心肺复苏术、单纯规律腹部按压和经膈肌下抬挤心脏心肺复苏术等，其中以插入式腹部按压CPR术的相关研究最多。插入式腹部CPR最早是由英国的Rainer和Bullough实施[25]，他们对一例因麻醉剂过量而导致CA的患者实施了类似折叠刀式的操作，即先腹部按压后交替使用胸部按压。现代插入式腹部按压CPR需2～3名人员共同参与完成：施术者可分立于操作对象同侧或两侧，其中一人对操作对象进行标准胸外按压，另一施术者将手放于操作对象剑突与脐连线中点的位置，在胸外按压的放松期给予腹部按压，而在胸外按压的按压期放松腹部，腹部按压/放松与胸外放松/按压交替进行，两者的按压/放松比例相同。插入式腹部按压CPR的作用机制主要有3个方面：(1)按压腹壁后直接作用于腹主动脉，腹主动脉反流，提高冠脉和大脑的灌注压。(2)通过按压腹部增加胸腔内压，之后压力等价传导至心脏、肺及肺血管，这就使得胸腔内血池在每次按压时都得到驱动。(3)通过按压腹部可增加心脏前负荷。

Li等[26]有关插入式腹部CPR的临床应用研究结果显示，采用插入式腹部CPR法可以明显提高患者的出院率以及6个月的生存率。而最近发表的有关插入式腹部CPR的个案报道显示[27]：一例既往有慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)、慢性肾功能衰竭、糖尿病以及高血压病史的79岁老年女性患者，在肺部感染接受治疗期间突发心跳呼吸骤停，在保证充分按压深度及按压频率的胸外按压抢救下，患者的脉搏和血压仍然无法测出，在给予患者联合插入式腹部按压复苏9 min后出现间歇性脉搏，后经进一步抢救患者的自主循环恢复并转入重症监护室。该作者认为，对于胸壁力学结构异常的患者给予插入式腹部CPR技术，将使患者受益，并认为该项技术可用于有伴发病的COPD患者或经胸外按压CPR后出现胸廓畸形的患者。国际复苏联络委员会也建议，当有经过插入式腹部CPR训练的人员在场时，应当在院内使用插入式腹部CPR。

目前针对插入式腹部CPR的基础研究及机制探究尚处于起步阶段，且缺少有关插入式腹部CPR的大样本临床试验结果作为推广应用的依据。其在临床上的广泛应用仍受到一定限制，有关研究有待进一步完善。

(五)腹部提压CPR

腹部提压CPR是利用武警总医院急救医学中心主任王立祥教授设计发明，由武警总医院与北京德美瑞医疗设备有限公司共同研发的腹部提压心肺复苏急救仪作为操作的设备基础，基于插入式腹部按压复苏技术，对传统标准心肺复苏(standard cardiopulmonary resuscitation，STD-CPR)进行的继承与发展[27]。其作用机制是通过腹泵、胸泵及心泵机制产生人工循环。该仪器与腹部的接触面积约为200 cm2，负压固定于腹部后，按照仪器显示屏及提示音进行提拉、按压，按压力度为40～50 kg，相当于1.96～2.45 kgf/cm2的压力(约为1.90～2.37个标准大气压)。已有研究表明[28]，对腹部施加100 cmH2O(约为9.67个标准大气压)压力即可产生有效循环，心脏每搏输出量约300 mL，且腹压的作用并不能阻止下腔静脉的血液流动；在心跳呼吸骤停的条件下，腹压仅增加约2～3 cmH2O(约为0.19～0.29个标准大气压)即可引起股静脉血流停止，形成类似静脉瓣的作用，使被挤出的内脏血液仅能通过中心静脉直接入右心房而不至于被分散到下肢。当腹部按压时，迫使胸腔内容积缩小，胸内压升高，产生前向血液流动，并协同腹泵的作用，形成持续不间断的前向血流。在进行腹部提拉过程时，腹腔内压力随着提拉程度的增大而逐渐减小，股静脉重新开放，使下肢静脉血液进入内脏系统。同时，腹腔压力下降，也导致膈肌的下移，胸腔内容积扩大，心脏舒张，引起血液回流入心，并为下次按压时心脏泵血做准备。但腹腔脏器损伤、腹部外伤、膈肌破裂、腹腔脏器出血、腹主动脉瘤、腹腔巨大肿物及妊娠状态等均为腹部提压CPR的使用禁忌症。

二、人工通气方法

对于心肺复苏时的气道管理一直存在争议，通气支持仍是成功救治CA患者不可或缺的条件。最常见的人工通气方式包括口对口/鼻人工呼吸、文丘里面罩通气、气管内插管通气、声门上气道装置以及腹部提压通气等。

(一)口对口/鼻人工呼吸

该方式可使空气直接经患者口/鼻腔、气管进入肺部，为CA患者提供氧气。该人工通气方法的关键是充分开放气道，避免出现漏气及通气量过大或过少的情况。复苏过程中以气道无法充分打开而导致的人工呼吸失败最为常见[29]，因此，在人工呼吸过程中应当注意观察患者胸廓的起伏情况，以便及时判断气道是否充分打开。已有研究[30]认为，训练有素的救治人员实施有效的口对口/鼻人工通气对患者是有益的，且对冠状动脉及脑的充分灌注具有积极效应。但也有研究者质疑循环支持过程中通气的必要性，认为中断按压是降低患者生存率的主要原因[31]，复苏过程中应避免中断按压。此外，急救现场的第一目击者往往是未接受严格心肺复苏训练的非专业人员，在开放气道以及给予有效通气上常遇到困难，这反而不利于为患者建立人工循环。在一项仅进行持续胸外按压对比同时进行按压与通气支持救治CA患者的研究中发现，是否给予通气支持在改善CA患者神经功能和预后上的差异并无统计学意义[11]，因此建议非专业急救人员对CA患者进行急救时应更重视胸外按压。口对口/鼻人工呼吸的操作也面临着诸多的限制，特别是其操作过程中需与CA患者进行直接接触，使施救者因感染传染性疾病的风险增高而降低了第一目击者施救的主动性[32]。

(二)文丘里面罩通气

因其构造的特殊性，文丘里面罩通气可为CA患者提供正压通气。而正因为正压的存在，使用文丘里面罩时易使气体进入胃内，进而造成胃内高压，并引起反流和潜在误吸可能。且因其正压通气的特点，进行相关操作时需要掌握其技巧性；在操作过程中还需严密观察患者胸廓起伏情况，避免过度通气引起胃肠压力增高，甚至导致胃破裂，气体顺势进入腹腔形成气腹将造成肺通气困难的进一步加重。一些患者在使用球囊面罩时的通气支持效果较差，如：过分肥胖者或足月孕妇、存在呼吸系统疾病者以及球囊面罩无法完全贴合面部者[33]。在一篇有关文丘里面罩使用致胃破裂的个案报告中提到[34]，由于困难气道时用力面罩通气，导致正压气体进入胃内，进而引起胃肠压力增高，最后导致胃破裂，随后气体顺势进入腹腔并形成气腹造成肺通气的进一步困难。因此，在使用文丘里面罩时应当严格把握适应证。

(三)气管内插管术

气管内插管术是保持气道通畅、恢复有效通气的重要手段，是提高心肺复苏成功率的主要措施。此法可避免通气入胃，且气管插管球囊充气后可闭塞气道与食道之间的联通，避免食管内反流物进入气道；对于发生误吸的患者，可经气管插管行负压吸引，清除气道内异物，改善患者通气氧合。但气管内插管属于侵入性操作，对操作医师的技能熟练程度有较高要求。复苏期间，气管内插管的风险主要包括误插入食道以及延长插管过程中胸外按压的中断时间[35]。一些有关复苏期间气管内插管与文丘里面罩通气的对比研究显示，并无充分的证据表明使用气管内插管与改变患者生存状况及神经功能恢复有关[36]。且有研究显示，首次气管内插管失败与患者在CA后第一个15 min内较低的自主循环恢复率有相关性[37]。但另一项通过可视喉镜进行气管插管的研究结果显示[38]，在71例CA患者中，可视喉镜辅助下气管插管的首次成功率为93%，且由于可视喉镜的辅助，操作过程中并未明显中断胸外按压。经对比还发现，缺乏经验和经验丰富的医师进行气管内插管术的首次成功插管平均耗时差异并无统计学意义(41.5 s vs 42.0 s)。虽然该研究的样本量偏小，但不可否认，可视喉镜为气管内插管所提供了有效而快速的辅助作用。因此，在有可信赖辅助仪器帮助或有丰富经验急救医师的前提下，可尝试早期建立气管内插管以便及时给予通气支持。

(四)声门上气道装置

声门上气道装置具有刺激小、操作简单和无需辅助设备等特点。声门上气道装置主要为常规麻醉而设计，但在实际应用中，其适用范围得到不断的扩展，目前也常用于气管插管失败后的气道救治、气管插管的辅助通路和直接应用于CA患者的气道管理。常用的声门上气道装置有喉罩气道、喉管、气管插管型喉罩通气道、食道闭锁气道等。尽管其使用较为方便，但也存在误吸、通气不良以及操作过程中损伤咽部等缺点。

在实际使用中，各种声门上气道装置也有各自的特点。在一项针对喉罩的研究[39]结果显示，约90%的院外心肺复苏术可一次成功，且有80%被评估为通气无泄漏，而喉罩可实现无需中断按压的持续通气支持效果。Duckett等[40]将喉罩与气管内插管作比较后发现，喉罩具有较好的易操作性和更高的成功置入率。而在一项有关喉管的前瞻性研究所纳入的130次喉管插入尝试中，一次插入的成功率虽高达83%，但有20%出现了通气不足。该项研究同时也报告了29例(22%)患者出现了包括密封口压力问题、呕吐或反流、固定不紧密、舌肿胀、喉痉挛等并发症。而一项针对气管插管的研究结果显示[41]，经气管插管型喉罩通气道成功达到肺通气的患者为242例(95%)，但有12例(5%)出现气管导管插入食道或气道堵塞，且出现梗阻和严重泄漏12例(4%)、胃内容物反流43例(14.2%)。

声门上气道装置具有方便、快捷的特点，虽有研究表明[35]使用声门上气道装置在改善患者生存率和改善神经功能转归上并不具有优势，但在院前急救中，其方便气道管理的特点仍值得关注。

(五)腹部提压复苏通气

成年人以胸式呼吸及腹式呼吸为主。腹部提压CPR，产生通气的机制[42]主要是通过腹部提压在腹腔内交替形成负压和正压，使膈肌上下移动致胸腔压力变化，从而达到人工通气的目的。当膈肌下移时，胸腔内负压增大，空气在大气压的作用下进入肺部；而膈肌上移时，则间接给予胸腔高于大气压的压力，从而利于肺部气体呼出，起到了腹式呼吸的作用。若增加按压力度，则腹腔与胸腔压力的波动幅度更加明显，通气量也会增大，从而产生有效的通气。腹部提压CPR技术可以同时兼顾循环与呼吸，不需要暂停循环支持，但需排除存在腹腔脏器损伤、腹部外伤、膈肌破裂、腹腔脏器出血、腹主动脉瘤、腹腔巨大肿物及妊娠状态等禁忌症的患者。

三、总结与展望

CA患者的救治是一项即考验急救人员体力又考验脑力的工作，心肺复苏施救人员应当更多地掌握救治策略及救治手段，以准确快速判断患者病情并采取合理、有效的救治手段。且在院前阶段，急救人员将面对极端的温度、恶劣的天气、欠缺的照明条件、围观人员、来自家属的压力、有限的救治措施和医疗辅助设备以及纷繁复杂的社会问题等，因此，急救人员还应当具备极强的应对能力，以便及时解决所面临的问题。

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张思森，Email：2362176700@qq.com

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