前言心脏骤停(Cardiac arrest,CA)已成为全世界发生率与致死率均高的重大公共卫生问题。欧美国家的数据显示,非创伤性与创伤性CA患者的初始复苏成功率分别为40%与15.4%,出院存活率低达10.4%与5.1%。我国CA患者的临床预后更差。研究表明,CA事件发生后,努力提高心肺复苏(Cardiopulmonary resuscitation,CPR)阶段的基础生命支持技术,不断加强复苏后阶段的脏器保护能力,是改善CA患者预后的关键。在非创伤性CA事件中,亚低温(Mild hypothermia,MH)作为目前临床唯一证实能产生复苏后脏器保护的有效方法,已在欧美国家的CPR指南中作出明确的应用推荐。然而,传统MH的实施方法可能导致容量负荷过重或降温速率慢,且存在机体舒适度不佳、易继发寒战、温度波动大等缺点,不能充分地发挥MH的复苏后器官保护作用。在创伤性心脏骤停(Traumatic cardiac arrest,TCA)事件中,由于大多数患者处于严重的、非控制性的失血状态,早期难以有效地控制出血与进行CPR,后期难以保证全身器官的有效灌注,以至复苏成功的难度大大增加。近年来,研究显示主动脉球囊阻断(Aortic balloon occlusion,ABO)可能发挥止血与复苏的双重作用,但长时间应用会加重全身器官的缺血再灌注损伤。本研究中,我们将探讨非创伤性CA复苏后多脏器保护的两种MH优化策略,以及TCA复苏过程中ABO技术优化应用的方案。第一部分复苏后早期经CRRT诱导的快速低温对心脏骤停后综合征的影响目的:建立猪心脏骤停复苏模型,探讨复苏后早期经连续性肾脏替代治疗(Continuous renal replacement therapy,CRRT)诱导低温的效果、安全性及其对心脏骤停后综合征的影响。方法:国产雄性大白猪32头,体重(36±2)kg,采用密封信封随机抽签的方法分为四组:假手术(Sham,S)组(n=5)、正常温度(Normothermia,NT)组(n=9)、体表降温(Surface cooling,SC)组(n=9)与CRRT降温(CRRT cooling,CRRT-C)组(n=9)。S组仅完成动物准备,不经历心脏骤停复苏过程;NT组、SC组与CRRT-C组动物经诱颤电极释放1m A交流电诱发室颤8 min,然后CPR 5 min,制备猪心脏骤停复苏模型。实验过程中,S组与NT组动物应用体表控温毯全程维持(38.0±0.5)℃的正常体温。于复苏成功后5 min时,CRRT-C组动物经CRRT管路将血液引至体外与4℃冷水进行热交换降温,目标温度33℃,达标后维持(33±0.5)℃的目标低温至复苏后8 h,继以控温毯维持目标低温至复苏后24 h;SC组动物通过循环灌注4℃冷水的体表控温毯进行降温,目标温度33℃,达标后维持(33±0.5)℃的目标低温至复苏后24 h;两组动物再以1℃/h的速率复温至正常体温。整个实验过程中,进行如下检测:⑴于CA前,采集各组动物的基线数据,如心率(Heart rate,HR)、平均动脉压(Mean arterial pressure,MAP)、呼气末二氧化碳分压(Pressure of end-tidal carbon dioxide,PETCO2)、动脉血气及血乳酸等;⑵于CPR期间,记录各组动物的复苏结局,如冠脉灌注压(Coronary perfusion pressure,CPP)、复苏成功率、复苏时间、除颤次数及肾上腺素用量等;⑶于复苏后30 h内,连续监测机体血温、耳温、肛温等多部位体温的变化,动态观察HR、MAP等血流动力学参数的情况;⑷于复苏后1 h、3 h、6 h、12 h、24 h与30 h时,利用Pi CCO监测仪检测心功能指标如每搏输出量(Stroke volume,SV)与全心射血分数(Global ejection fraction,GEF)的变化,同时采集动脉血标本检测血气分析、电解质及血乳酸的水平,采集静脉血标本检测凝血功能指标如凝血酶原时间(Prothrombin time,PT)与活化部分凝血活酶时间(Activated partial thromboplastin time,APTT)、系统炎症介质如肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)、心肌损伤标志物如心肌肌钙蛋白(Cardiac troponin I,c Tn I)、脑损伤标志物如神经元特异性烯醇化酶(Neuron specific enolase,NSE)与S100B蛋白(S100B protein,S100B)的水平;⑸于复苏后30 h时,动物实施安乐死,迅速获取左室心肌与大脑皮层组织,检测心脑组织炎症介质如TNF-α与IL-6的含量、氧化应激损伤相关因子如丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量与超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)的活性、细胞凋亡指数(Apoptotic index,AI)与活化的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Cleaved-caspase 3)的蛋白表达水平。结果:1.CA前,各组动物的体重、HR、MAP、PETCO2、乳酸、体温等生理指标,四组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。2.CPR期间,NT组、SC组与CRRT-C组动物的CPP始终保持在相同的水平,组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。三组动物均复苏成功8头,复苏成功率比较差异无统计学意义(均P>0.05)。三组动物的复苏时间、除颤次数及肾上腺素数量等,组间比较差异亦无统计学意义(均P>0.05)。3.复苏后,S组与NT组动物的血温、耳温、肛温等均维持在正常范围;而SC组与CRRT-C组动物的多部位温度逐渐下降至33℃,然后维持该目标低温至复苏后24 h,再以相同的速度复温到正常体温。在低温诱导阶段,CRRT-C组动物血温、耳温、肛温的降温速率分别为9.8℃/h、3.9℃/h、3.3℃/h,达标时长分别为28min、77 min、91 min;SC组动物多部位温度的降温速率分别为1.5℃/h、1.6℃/h、1.7℃/h,达标时长分别为185 min、169 min、169 min;与SC组相比,CRRT-C组动物的降温速率明显增快、达标时长显著缩短,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。4.复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物的HR增快与MAP降低。然而,SC组与CRRT-C组动物在低温期间的HR值恢复到基线水平,且其数值均显著低于NT组,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。另外,两组低温动物复苏后的MAP值虽然下降,但始终维持在98 mm Hg以上的正常生理范围。5.复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物在1 h与3 h时的p H值较S组明显降低、乳酸水平较S组显著增加(均P<0.05),在复苏6 h后的p H值与乳酸水平逐渐恢复至基线水平。复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物的PO2值均下降,然而两组低温动物在复苏6 h后的PO2值均显著高于NT组,CRRT-C组动物在复苏12 h后的PO2值显著高于SC组,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。实验中,四组动物的PCO2、钾、钠、钙等指标始终保持在正常范围,组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。6.复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物均出现凝血功能异常,其中NT组动物的PT与APTT先缩短、后延长,SC组与CRRT-C组动物的PT与APTT先延长、后缩短。进一步分析显示,三组动物的PT值始终保持在正常范围,而SC组动物在复苏后6 h与12 h的APTT值明显长于S组与NT组,CRRT-C组动物在复苏后1 h、3 h、6 h与12 h的APTT值显著长于S组、NT组及SC组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。7.复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物均出现系统炎症反应,表现为血清TNF-α与IL-6水平增加。然而,与NT组相比,两组低温动物在复苏6 h后的血清TNF-α与IL-6水平明显减少,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。与SC组相比,CRRT-C组动物在复苏12 h后的血清炎症介质水平显著下降,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。8.复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物均出现心功能障碍与心肌损伤,表现为SV与GEF值降低、血清c Tn I水平升高。然而,与NT组相比,CRRT-C组动物在复苏1 h后与SC组动物在复苏6 h后的SV与GEF值均明显升高,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。与SC组相比,CRRT-C组动物在复苏12 h后的GEF值与复苏24 h后的SV值均进一步显著升高,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。在复苏6 h后,SC组动物的血清c Tn I水平明显低于NT组,同时CRRT-C组动物的血清c Tn I水平显著低于NT组与SC组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。9.复苏后,NT组、SC组与CRRT-C组动物均出现脑损伤,表现为血清NSE与S100B水平升高。然而,与NT组相比,CRRT-C组动物在复苏6 h后与SC组动物在复苏12 h后的NSE与S100B值均明显降低,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。与SC组相比,CRRT-C组动物在复苏24 h后的脑损伤标志物水平进一步显著下降,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。10.复苏后30 h时,NT组、SC组与CRRT-C组动物均出现心脑组织炎症反应、氧化应激损伤与细胞凋亡,表现为心脑组织TNF-α、IL-6与MDA含量升高,SOD活性降低,AI与Cleaved-caspase 3表达增加。然而,与NT组相比,两组低温动物的心脑组织TNF-α、IL-6与MDA含量降低,SOD活性升高,AI与Cleaved-caspase 3表达减少,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。与SC组相比,CRRT-C组动物的心脑组织炎症反应、氧化应激损伤与细胞凋亡程度进一步明显减轻(均P<0.05)。结论:在猪心脏骤停复苏模型中,复苏后早期经CRRT能超快速地诱导低温,其降温效率明显优于传统SC、安全性与传统SC一致,结果较传统SC更为显著地减轻心脏骤停后综合征的严重程度。其中,CRRT-C通过抑制炎症反应、氧化应激和细胞凋亡等途径产生优于传统SC的复苏后心脑保护作用。第二部分经食道诱导低温对心脏骤停复苏后心脑器官损伤的影响目的:建立猪心脏骤停复苏模型,探讨经食道诱导低温对复苏后心脑器官损伤的影响及可能机制。方法:国产雄性大白猪32头,体重(36±2)kg,采用密封信封随机抽签的方法将实验动物分为S组(n=5)、NT组(n=9)、SC组(n=9)与食道降温(Esophageal cooling,EC)组(n=9)。S组动物仅进行前期准备工作,其余三组动物通过诱导8 min室颤与实施5 min CPR的流程制作猪心脏骤停复苏模型。实验中,S组和NT组动物使用控温毯维持(38.0±0.5)℃的正常体温。复苏后5 min时,SC组和EC组动物分别经体表控温毯与食道降温导管实施MH,目标温度33℃,达标后维持该温度至复苏后24 h,再以1℃/h速率复温5 h。整个实验完成如下检测:⑴于CA前,采集各组动物的血流动力学、动脉血气及血乳酸等生理指标;⑵于CPR期间,记录各组动物的复苏结局,如CPP、复苏成功率、复苏时间、除颤次数及肾上腺素用量等;⑶于复苏后30 h内,动态监测各组动物的血温、耳温、肛温等多部位体温及HR、MAP等血流动力学参数;⑷于复苏后1h、3h、6h、12h、24h与30h时,采集动脉血标本,使用血气分析仪检测动脉血气与乳酸的水平;⑸于复苏后1h、6h、12h、24h与30h时,利用Pi CCO监测仪检测GEF值,同时采集静脉血标本检测c Tn I、NSE、S100B的血清水平;⑹于复苏后30 h时,动物实施安乐死,迅速获取左室心尖部与大脑额叶皮层组织,检测心脑组织TNF-α、IL-6及MDA含量、SOD活性、AI与Cleaved-caspase 3的表达水平,另外获取食道下段黏膜组织,评估食道黏膜损伤的情况。结果:1.CA前,各组动物的体重、血流动力学、组织灌注、体温等指标的基线数据,四组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。2.CPR期间,NT组、SC组与EC组动物在各时间点均获得相同水平的CPP,组间比较差异无统计学意义(均P>0.05)。三组动物的CPR结局指标如复苏成功率、复苏时间、除颤次数及肾上腺素用量等,组间比较差异亦无统计学意义(均P>0.05)。3.实验中,S组和NT组动物利用控温毯维持体温在正常范围。复苏后5 min时,SC组和EC组动物开始诱导低温,可见两组低温动物的血温、耳温及肛温逐渐下降至33℃。但与SC组相比,EC组动物各部位温度的降温速率明显加快、达标时长显著缩短,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。低温维持阶段,SC组和EC组动物的各部位体温均维持在32-34℃,其最高温度、最低温度、平均温度、温度变异度等指标比较,组间差异均无统计学意义(均P>0.05)。复温阶段,SC组和EC组动物的各部位体温均以0.9-1.0℃的速率稳步复温,组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。4.与S组相比,SC组与EC组动物在复苏后的低温诱导及复温阶段的HR明显增快,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。在低温维持阶段,两组低温动物的HR值降至基线水平,与S组相比无统计学差异(均P>0.05)。与S组相比,SC组与EC组动物在低温诱导及维持阶段的MAP显著降低,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。然而,两组低温动物的MAP值始终保持在生理需要的正常水平。5.与S组相比,NT组、SC组与EC组动物出现复苏后组织灌注异常与氧供障碍,表现为p H与PO2值降低、乳酸水平增加。在复苏6 h后,三组动物的p H值与乳酸水平逐渐恢复正常,且两组低温动物的PO2值明显高于NT组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。在复苏12 h后,EC组动物的PO2值显著高于NT组与SC组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。复苏后,四组动物的PCO2值始终在正常生理范围内波动,组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。6.与S组相比,NT组、SC组与EC组动物出现复苏后心功能障碍与心肌损伤,表现为复苏后GEF值降低、血清c Tn I水平增加。与NT组相比,SC组与EC组动物在复苏6 h后的GEF值明显升高、血清c Tn I水平显著减少,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。与SC组相比,EC组动物在复苏12 h后的GEF值与复苏6 h后的血清c Tn I水平进一步明显改善,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。7.与S组相比,NT组、SC组与EC组动物出现复苏后脑损伤,表现为血清NSE与S100B水平明显升高,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。与NT组相比,EC组动物在复苏6 h后与SC组动物在复苏12 h后的血清NSE与S100B水平均显著降低,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。与SC组相比,EC组动物在复苏24 h后的脑损伤程度进一步明显减轻,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。8.与S组相比,NT组、SC组与EC组动物在复苏后30 h时观察到心脑组织炎症反应、氧化应激损伤及细胞凋亡,表现为TNF-α、IL-6与MDA含量增加,SOD活性降低,AI升高与Cleaved-caspase 3表达上调,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。与NT组相比,SC组与EC组动物心脑组织的炎症反应、氧化应激损伤及细胞凋亡程度明显减轻,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。与SC相比,EC组动物心脑组织的上述病理损伤程度进一步显著改善,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。9.食道下段黏膜组织的病理结果显示,S组食道黏膜组织正常,NT组、SC组与EC组食道黏膜组织内可见少量炎症因子浸润。结论:在猪心脏骤停复苏模型中,EC能较SC更为快速地诱导低温,并与SC同等效率地维持低温及复温。结果地,EC较SC更为显著地减轻复苏后心脑器官损伤的程度,且其保护机制与抑制组织炎症反应、氧化应激和细胞凋亡等有关。第三部分不同球囊阻断周期对创伤性心脏骤停复苏结局的影响目的:建立猪TCA模型,探讨不同周期的ABO对TCA复苏效果及复苏后多脏器损伤的影响。方法:国产雄性大白猪27头,体重(33±4)kg,采用密封信封随机抽签的方法分为对照组(n=12)、30-min ABO组(n=7)、60-min ABO组(n=8)。动物准备完成后,利用血泵在20 min内匀速释放40%全血容量,再经右心室诱发室颤5 min与CPR5 min,制备猪TCA模型。在CPR开始时,30-min ABO组与60-min ABO组动物分别经主动脉1区进行球囊阻断30 min与60 min;同时,所有动物启动液体复苏,即利用输液泵在1 h内输注1.5倍失血量的生理盐水,再在1 h内输注0.5倍失血量的自体血。整个实验完成如下检测:⑴于TCA前,采集各组动物的HR、MAP、PETCO2、血乳酸等生理指标;⑵于CPR期间,记录各组动物的复苏结局,如CPP、复苏成功率、复苏时间、除颤次数及肾上腺素用量等;⑶于复苏后1 h、3 h、6 h时,利用迈瑞超声系统检测心输出量(Cardiac output,CO)与左室射血分数(Ejection fraction,EF)等心功能指标,同时采集动脉血标本检测动脉血气、乳酸与电解质的水平;⑷于复苏后1 h、3 h、6 h、24 h时,采集静脉血标本检测血清炎症介质TNF-α与IL-6、心肌损伤标志物c Tn I、脑损伤标志物NSE、肾功能指标肌酐(Creatinine,Cr)与尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)、肠黏膜损伤标志物肠型脂肪酸结合蛋白(Intestinal fatty acid binding protein,IFABP)与二胺氧化酶(Diamine oxidase,DAO)的血清水平;⑸于复苏后24 h时,进行神经功能缺损评分(Neurological deficit score,NDS),然后对动物实施安乐死,迅速获取左室心尖部、大脑皮层、左肾上极、回肠末端等器官组织标本,检测组织AI与Cleaved-caspase 3的表达水平。结果:1.TCA前,各组动物的体重、HR、MAP、PETCO2、乳酸等生理指标,三组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。2.CPR期间,与对照组相比,30-min ABO组与60-min ABO组动物的CPP显著升高,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。两组实施ABO的动物复苏成功率均达到100%(7/7与8/8),而对照组动物的复苏成功率仅有75%(9/12)。与对照组相比,两组实施ABO的动物复苏成功率增加、复苏时间缩短、除颤次数减少、肾上腺素用量下降,组间比较差异无统计学意义(均P>0.05)。3.复苏后,三组动物出现HR增快与MAP降低,但30-min ABO组动物复苏后的HR与MAP值恢复较快。其中,30-min ABO组动物复苏后的MAP值均明显高于对照组,在复苏后3 h与6 h时亦显著高于60-min ABO组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。复苏后,三组动物的p H值与碱剩余下降、乳酸水平升高。同样地,30-min ABO组动物复苏后的p H值、碱剩余及乳酸等指标恢复较快,且在复苏后3 h与6 h的乳酸水平显著低于对照组与60-min ABO组,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。复苏后,三组动物的PCO2、PO2、钾、钠等指标无显著变化,组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。4.复苏后,三组动物血清炎症介质TNF-α与IL-6的水平逐渐升高。然而,30-min ABO组动物血清炎症介质的浓度增长较慢,且在复苏后6 h与24 h时显著低于对照组与60-min ABO组,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。5.复苏后,三组动物的心功能指标CO与EF值下降、心肌损伤标志物c Tn I的血清浓度升高。然而,30-min ABO组动物的心功能指标恢复较快,且在复苏后3 h与6 h的EF值显著高于对照组与60-min ABO组,组间比较差异有统计学意义(均P<0.05)。另外,30-min ABO组动物在复苏1 h后的c Tn I水平显著低于对照组与60-min ABO组,组间比较差异亦有统计学意义(均P<0.05)。6.复苏后,三组动物脑损伤标志物NSE的血清水平升高。然而,30-min ABO组动物的NSE浓度较低,且在复苏后6 h与24 h时显著低于对照组与60-min ABO组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。另外,30-min ABO组动物在复苏后24 h时的NDS值显著低于对照组与60-min ABO组,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。7.复苏后,三组动物的肾功能指标Cr与BUN、肠黏膜损伤标志物IFABP与DAO均有升高。然而,30-min ABO组动物Cr、BUN、IFABP与DAO的血清水平低于对照组、60-min ABO组,组间比较差异无统计学意义(均P>0.05)。8.在复苏后24 h时,三组动物的心脑肾肠组织均可见细胞凋亡与Cleaved-caspase 3的阳性表达。然而,与对照组、60-min ABO组相比,30-min ABO组动物心脑组织的AI值明显降低、Cleaved-caspase 3的表达水平显著减少,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。另外,与对照组、60-min ABO组相比,30-min ABO组动物肾肠组织的AI值与Cleaved-caspase 3水平下降,组间比较差异无统计学意义(均P>0.05)。结论:在猪TCA复苏期间,ABO能升高CPP,改善复苏效果;在复苏后阶段,30 min的ABO有助于减轻心脑脏器损伤且不增加肾肠脏器的损伤程度,而60 min的ABO会加重上述重要器官的损伤程度。