中华急诊医学杂志  2016, Vol. 25 Issue (5): 633-637
急进高原青年人胸外按压时的生理反应和质量变化及心肺复苏反馈技术的干预效果
陈坤,管军 ,林兆奋    
200003 上海,上海长征医院急救科
摘要目的 探讨急进高原青年人生理反应和胸外按压质量的变化及心肺复苏反馈技术的干预效果。 方法 本研究采用前瞻性单样本前后对照研究。纳入15例世居平原的健康青年人作为受试者,事先均接受过心肺复苏术培训。在重庆(海拔259 m),受试者先后实施4 min经验按压和4 min反馈按压,每轮按压均通过AED PLUS记录按压深度、频率等按压质量参数。经验按压指受试者根据感觉经验进行胸外按压,反馈按压指受试者根据AED PLUS测量并实时反馈的按压质量数据调整按压深度和频率等。每轮按压前后均测量受试者的血压、脉率和经皮氧饱和度。所有受试者飞机进入拉萨(海拔3 658 m)1周后重复上述测试。受试者监测参数干预前后的变化采用配对t检验或Wilcoxon符号秩检验。 结果 受试者在拉萨比在重庆基线生理指标显著异常,收缩压(125.9±9.5)mmHg vs.(112.7±13.4)mmHg(1 mmHg=0.133 kPa), 舒张压(75.3±7.7)mmHg vs.(64.2±7.3)mmHg, 心率(86.3±13.0)次/min vs.(72.7±11.6)次/min,氧饱和度(90.4±1.7)% vs.(97.8±0.9)%,均P<0.01。在拉萨,经验按压仅造成心率增快(91.1±14.9)次/min vs.(86.3±13.0)次/min,P<0.01;反馈按压则造成心率增快(87.9±17.5)次/minvs.(80.9±11.7)次/min,P<0.05,收缩压升高(130.9±11.7)mmHg vs.(120.1±11.9)mmHg,P<0.05,和氧饱和度下降(88.3±3.4)% vs.(90.6±1.9)%,P<0.01。在拉萨,反馈按压比经验按压更接近指南要求,综合合标率中位数(四分位间距)43.6%(55.9%) vs. 0.6%(5.3%), P<0.01。 结论 高原环境使急进高原青年人心肺复苏术质量下降。心肺复苏反馈技术可有效引导施救者改善胸外按压质量,可能是以刺激施救者消耗更多体能为代价的。
关键词心肺复苏质量      心肺复苏反馈     高原     生理反应     青年人    
The physiological responses of healthy youth to doing chest compression as a feedback of the quality and intervention effects of CPR after their rapid ascent to high altitude
Chen Kun, Guan Jun , Lin Zhaofen    
Emergency and Critical Care Department, Shanghai Changzheng Hospital, Shanghai 200003, China
Fund program: Appropriate technology of municipal level hospital of Shanghai Shenkang Hospital Development Center(SHDC12014233)
Corresponding author: Guan Jun, Email: drguanjun@126.com
Abstract: Objective To investigate the physiological responses of healthy youth to doing chest compression asafeedback of quality of CPR after their rapid ascent to high altitude and to evaluate the feedback in the intervention effects of CPR. Methods Prospective, single sample, before-after comparison method was used in this study. Fifteen young adults from plains natives were enrolled as trial subjects in this study. All of them received basic life support training course in advance. In Chongqing (259mabove sea level), subjects performed empiric chest compressions on the model body for 4 minutes followed by feedback compressions for 4 minutes after at least 30 minutes rest. Compression depth, rate and other compression quality parameters were measured and recorded at each turn of compressions with an AED PLUS device. Subjects performed empiric compressions based on their knowledge and experiences, and practiced feedback compressions according to the audiovisual guidance of AED PLUS device. Blood pressure, heart rate and SpO2 were taken before and after each turn of compressions. One week after arrival to Lhasa (3 658mabove sea level)by flight, all subjects were asked to do the same procedure as did in Chongqing to see their physiological response to. Paired t tests or Wilcoxon matched pair rank test were used for comparisons of measurements before and after trials. Results Systolic pressures, diastolic pressures, heart rates at baseline in Lhasa were significant different from those in Chongqing, including systolic pressure (125.9±9.5)mmHg vs.(112.7±13.4)mmHg, diastolic pressure (75.3±7.7)mmHg vs.(64.2±7.3)mmHg, heart rate (86.3±13.0)beat/min vs.(72.7±11.6)beat/min,SpO2(90.4±1.7)% vs.(97.8±0.9)%,all P<0.01. In Lhasa, empiric compressions only caused an increase in heart rate(91.1±14.9)beat/min vs.(86.3±13.0)beat/min,P<0.01. However, feedback compressions resulted inasignificant decrease in SpO2[(88.3±3.4)% vs.(90.6±1.9)%,P<0.01] as well as change of systolic pressure[(130.9±11.7)mmHg vs.(120.1±11.9)mmHg,P<0.05] and heart rate[(87.9±17.5)beat/min vs.(80.9±11.7)beat/min,P<0.05]. In Lhasa, the compression quality during feedback compressions was closer to guideline recommendation than that during empiric compressions. The median(interquartile range) of composite qualification rate was 43.6%(55.9%) vs. 0.6%(5.3%)during feedback compressions and empiric compressions respectively,P<0.01. Conclusions Compression quality decreased significantly among youth after rapid ascent to high altitude. Feedback techniques for CPR could effectively guide the rescuer to improve their CPR quality, but it may be at the expense of more physical consumption.
Key words: Cardiopulmonary resuscitation quality      Cardiopulmonary resuscitation feedback      High altitude      Physiological response      Youth     

随着经济发展或救灾需要,快速进入高原地区工作和旅游的人数在快速增长,因为低气压和缺氧而发生急性高原病的人群也在持续增加[1]。心源性猝死是高海拔山区意外死亡的常见原因之一[2, 3]。高质量胸外按压是抢救心脏停搏患者的首选及核心救援手段[4]。长时间胸外按压可能会因施救者体能下降而导致按压质量下降[5, 6]。在高海拔地区实施连续胸外按压,施救者可出现更为强烈的心血管反应而更容易疲劳[7, 8],从而更容易导致胸外按压质量下降[9]。近年来的研究表明,心肺复苏质量反馈技术能明显改善施救者的按压质量[10, 11]。那么在高原地区,心肺复苏质量反馈技术是否仍能改善施救者胸外按压的质量,反馈技术指导下的心肺复苏术是否对施救者的生理状况产生更强烈的影响,目前国内外尚无这方面的报道。本研究旨在探讨高海拔对急进高原青年志愿者胸外按压质量和生理状况的影响以及心肺复苏反馈技术能否改善在高原地区的胸外按压质量和对施救者生理状况的进一步影响。

1 资料与方法 1.1 一般资料

共招募了15例年龄不超过30岁的健康青年人作为志愿者,男性13人,女性2人,年龄(23.4±1.2)岁,军医大学学生为主,均为汉族,研究前均未进过高海拔地区,均接受过心肺复苏术的培训。心肺复苏术是本研究受试者日常训练内容之一,本研究遵循《赫尔辛基宣言》原则,并获得所有受试者的知情同意。

1.2 胸外按压参数记录

胸外按压质量参数的测量与记录通过体外自动除颤仪AED PLUS(美国卓尔医学产品公司)完成。通过安装在专用电极片上的传感器,该设备能记录心肺复苏施救者的胸外按压深度和频率,并自动记录在机器的芯片内,后期通过红外线传输可以将数据传输到电脑上,通过软件分析可以得出每位受试者胸外按压的平均频率、按压频率超过120次/min、不足100次/min和介于100~120次/min的百分比,平均按压深度、按压深度超过5 cm和不足5 cm的百分比,并且综合按压深度和按压频率计算出综合合标率。

1.3 研究流程

在平原地区重庆(海拔259 m),每位受试者先后进行经验按压和反馈按压。经验按压指受试者按照心肺复苏规范要求凭自身感觉经验进行2个2 min的连续胸外按压,中间休息15 s,以模拟AED自动心电分析所需要的时间,故按压过程需要4 min15 s时间。反馈按压指受试者在进行胸外按压时,AED PLUS测量每次的按压深度和按压频率,并及时通过语音和动态图标引导受试者按压频率达到100次/min,按压深度超过5 cm,按压时间和休息时间与经验按压相同。经验按压和反馈按压前后即刻测量并记录受试者的血压、心率和经皮氧饱和度,两轮测试之间至少休息30 min以上,以避免体能消耗的干扰。胸外按压质量标准参照2013年的国际心肺复苏质量专家共识意见[4],胸外按压频率控制在100~120次/min,按压深度在5 cm以上。在受试者乘飞机进入高原地区拉萨(海拔3 658 m)1周后,再次重复测量经验按压和反馈按压的质量参数,方法和要求在重庆的测试相同。

1.4 经验按压和反馈按压

反馈按压通过AED PLUS设备完成。该设备能实时通过语音和屏幕信息将胸外按压实施者是否达到按压的技术标准实时反馈给施救者,可以帮助胸外按压实施者调整按压姿势和频率,及时改善心肺复苏质量。而经验按压仅通过该设备记录按压数据,并不予以提供语音及屏幕信息反馈。心肺复苏术在半身模拟人上完成。

1.5 统计学方法

应用SPSS 18.0进行统计分析。符合正态分布的计量资料用均数±标准差(x±s)表述,否则采用中位数(四分位间距)表述。本研究中各测试结果均为同一个体采用不同处理方式前后采样的结果,包括高低海拔地区和反馈干预前后,故统计分析均采用自身配对t检验。配对后的差值不符合正态分布的,采用Wilcoxon符号秩检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

无论在重庆还是在拉萨,经验按压前和反馈按压前的生理状态均差异无统计学意义(均P>0.05,见表 1)。提示经过充分的休息后,前后两轮按压测试未因先后顺序不同而对受试者的基线生理参数造成显著影响,由此排除测试顺序带来的系统误差。

表 1 受试者在重庆和拉萨基线生理数据的比较 Table 1 Baseline physiological data in Chongqing and Lhasa
指标 重庆 拉萨 t P
经验按压前 收缩压(mmHg) 112.7±13.4 125.9±9.5 3.297 0.006
舒张压(mmHg) 64.2±7.3 75.3±7.7 4.196 0.001
心率(次/min) 72.7±11.6 86.3±13.0 4.543 0.001
SpO2(%) 97.8±0.9 90.4±1.7 15.573 <0.01
反馈按压前 收缩压(mmHg) 116.2±11.2 120.1±11.9 1.437 0.173
舒张压(mmHg) 64.9±9.6 78.5±9.9 6.560 <0.01
心率(次/min) 75.0±13.8 80.9±11.7 3.097 0.009
SpO2(%) 97.5±0.6 90.6±1.9 12.665 <0.01

表 1数据显示,无论是经验按压还是反馈按压,测试前受试者的生理参数在重庆和拉萨有显著的不同。具体表现在与重庆比较,受试者在拉萨收缩压和舒张压均明显升高,心率增快,而氧饱和度下降,提示虽然经过一周的习服,高海拔仍对本研究中急进高原的青年人的生理状况产生显著的影响。

表 2数据显示,在重庆,受试者无论是进行经验按压还是反馈按压,均出现了收缩压显著增高和心率显著增快(P<0.05),而舒张压和氧饱和度均基本没有变化(P>0.05)。

表 2 受试者在重庆进行经验按压和反馈按压前后的生理数据 Table 2 Physiological data before and after empiric compressions and feedback compressions in Chongqing
指标 按压前 按压后 t P
经验按压 收缩压(mmHg) 112.7±13.4 125.6±10.8 3.361 0.006
舒张压(mmHg) 64.2±7.3 62.5±6.9 1.018 0.329
心率(次/min) 72.7±11.6 94.7±17.8 5.406 <0.01
SpO2(%) 97.8±0.9 97.5±0.8 1.000 0.337
反馈按压 收缩压(mmHg) 116.2±11.2 124.2±13.0 2.365 0.033
舒张压(mmHg) 64.9±9.6 63.1±9.2 0.675 0.511
心率(次/min) 75.0±13.8 88.5±18.5 4.446 0.001
SpO2(%) 97.5±0.6 97.4±0.7 0.521 0.610

表 3数据显示,在拉萨,受试者在接受经验按压测试时仅心率有显著变化(P=0.007),而收缩压、舒张压和氧饱和度的差异均无统计学意义。但是,在接受反馈按压时,受试者的收缩压、心率显著增加(均P<0.05),氧饱和度显著下降(P<0.01),舒张压的变化则不明显。

表 3 受试者在拉萨进行经验按压和反馈按压前后的生理数据 Table 3 Physiological data before and after empiric compressions and feedback compressions in Lhasa
指标 按压前 按压后 t P
经验按压 收缩压(mmHg) 125.9±9.5 130.2±10.6 1.598 0.132
舒张压(mmHg) 75.3±7.7 77.7±11.0 0.935 0.366
心率(次/min) 86.3±13.0 91.1±14.9 3.150 0.007
SpO2(%) 90.4±1.7 89.1±2.6 1.732 0.105
反馈按压 收缩压(mmHg) 120.1±11.9 130.9±11.7 2.525 0.024
舒张压(mmHg) 78.5±9.9 76.2±10.3 0.814 0.430
心率(次/min) 80.9±11.7 87.9±17.5 2.899 0.012
SpO2(%) 90.6±1.9 88.3±3.4 3.147 0.007

表 4数据显示,在重庆,受试者在反馈按压环节按压深度明显提高(P=0.026),按压频率受反馈引导更接近100次/min,综合合标率在数值上从13.7%(47.2%)提高到46.4%(37.4%),但个体差异大,差异无统计学意义(P=0.214)。在拉萨,受试者在经验按压和反馈按压环节的按压深度与在重庆时比较差异无统计学意义(均P>0.05)。与在重庆时类似,反馈按压环节按压深度较经验按压环节有所增加,但差异无统计学意义。在经验按压阶段,受试者的按压频率在重庆时偏快,在拉萨时偏慢,(109.9±12.2)次/min vs.(95.4±14.6)次/min(P<0.01)。在反馈按压阶段,受试者的按压频率均在引导下接近100次/min,故在重庆和在拉萨差异无统计学意义。在拉萨时,与经验按压比较,受试者反馈按压的深度和频率没有达到统计学意义上的改善,但数据上确实更接近指南的标准,因而反映在综合合标率这个指标上,反馈按压明显优于经验按压,43.6%(55.9%) vs. 0.6%(5.3%)(P<0.01)。在反馈按压阶段,受试者在拉萨的综合合标率与在重庆的综合合标率差异无统计学意义,43.6%(55.9%) vs. 46.4%(37.4%)(P>0.05)。

表 4 在重庆和拉萨受试者行经验按压与反馈按压的胸外按压质量对比 Table 4 Comparison of chest compression quality during empiric compressions and feedback compressions in Chongqing and Lhasa area
指标 按压前 按压后 t P
重 庆 平均按压深度(cm) 4.8±0.8 5.2±0.7 2.726 0.026
深度>5 cm(%) 38.5(71.4) 68.5(64.3) 2.073 0.038
深度<5 cm(%) 61.5(71.4) 31.5(64.3) 2.073 0.038
平均按压频率(/min) 109.9±12.2 103.0±7.2 2.069 0.072
频率>120次/min(%) 7.3(36.0) 0.4(7.3) 1.836 0.066
频率100~120次/min(%) 54.8(52.2) 61.1(10.4) 0.560 0.575
频率<100次/min(%) 10.3(51.2) 37.4(39.2) 0.700 0.484
综合合标率(%) 13.7(47.2) 46.4(37.4) 1.244 0.214
拉 萨 平均按压深度(cm) 4.7±1.3 5.0±0.9 1.047 0.313
深度>5 cm(%) 14.4(37.4) 71.9(86.5) 1.022 0.307
深度<5 cm(%) 85.6(37.4) 28.1(86.5) 1.022 0.307
平均按压频率(/min) 95.4±14.6 99.3±5.3 1.136 0.275
频率>120次/min(%) 0.0(1.0) 0.0(0.3) 1.481 0.139
频率100~120次/min(%) 13.9(77.9) 60.7(11.4) 2.329 0.020
频率<100次/min(%) 86.1(78.9) 39.1(12.3) 1.761 0.078
综合合标率(%) 0.6(5.3) 43.6(55.9) 2.668 0.008
3 讨论

本研究前瞻性观察了青年健康志愿者在急进高原前后进行模拟胸外按压对受试者生理参数和胸外按压质量的影响。本研究的结果主要显示胸外按压这样的体力活动能明显加剧青年健康志愿者急进高原一周后产生的生理反应。受试者凭经验进行胸外按压的质量在高原地区较平原地区明显下降,心肺复苏实时反馈技术能显著改善在平原和高原地区的胸外按压质量。

本研究提示急进高原本身会增加受试者的生理负荷,如血压升高、心率增快和氧饱和度下降,这与以往的研究结果相吻合[12, 13, 14]

心肺复苏术是挽救心搏骤停患者的核心救治手段[4],也是户外和恶劣环境作业人员应该熟练掌握的自救互救能力。心肺复苏术质量直接影响心搏骤停患者的救治成功率和预后。根据2013年美国AHA提出的专家共识意见,胸外按压时频率应控制在100~120次/min,成人按压深度应在5 cm以上[4]。要达到这一质量标准,对施救者的体力常常是个考验,有研究显示连续胸外按压5 min或以上,施救者的收缩压、脉率和呼吸频率就会明显增加[5, 7, 9],连续按压2 min以上,按压质量就会下降[5, 15]。本研究的结果显示在平原地区,无论是经验按压还是反馈按压都会引起受试者收缩压升高、脉率增加,而舒张压和氧饱和度基本没有变化,这与前述的研究基本一致。

在高原地区,低气压和缺氧可造成急进高原人员的涉及心肺功能的作业能力显著下降。连续胸外按压这样的体力活动是否会造成心肺功能生理指标的显著变化,这方面的研究很少。日本学者发现在海拔3 700 m处按2010年指南标准做连续5 min的胸外按压可导致受试者收缩压、舒张压和心率显著增加,氧饱和度显著下降[7]。我国台湾地区学者在海拔3 100 m处也有类似的发现,除了氧饱和度没有显著变化[9],这可能与他们研究的海拔略低、研究人群的年龄较轻及测试时基线氧饱和度水平较高有关。本研究地海拔与日本研究接近,而研究人群的年龄与我国台湾地区学者研究相近。另外,本研究的受试者已经过了1周的高原习服,这点与前两项研究均不同。本研究结果显示在3 658 m的高原,4 min的经验按压仅造成受试者的心率显著增加,收缩压、舒张压和氧饱和度的变化不明显,差异无统计学意义,然而,4 min的反馈按压不仅造成收缩压和心率的显著增加,更造成了受试者氧饱和度显著下降,提示反馈按压可能需要受试者消耗更多的体能来支撑按压效果。

那么高海拔是否会对胸外按压的质量产生影响呢?经过广泛的文献检索,笔者未发现有这方面的研究报告。本研究结果显示在本研究人群中,在凭自身感觉经验按压的情况下,按压深度未发生显著变化,而按压频率则显著下降,从而导致总体的按压合标率显著下降。以往模拟研究和临床研究均证实心肺复苏质量实时反馈能有效改善心肺复苏质量[11, 16]。然而,心肺复苏反馈技术能否在高海拔地区改善心肺复苏的质量仍是个未知数,国内外文献未见报道。本研究结果显示,与经验按压比较,反馈按压能让受试者的按压深度和按压频率更接近指南推荐的标准,反映总体质量的总体合标率有了非常显著的改善,这应该是按压深度和按压频率改善的综合累积结果。而且,在高原地区经心肺复苏反馈技术引导后的心肺复苏质量与在平原地区时是非常接近的,差异无统计学意义,提示心肺复苏反馈技术对引导受试者胸外按压更靠近指南的标准,有很强的指导作用,尽管反馈按压产生的效果需要消耗受试者更多的体力来支撑。

综上,高原低压缺氧环境可使急进高原青年人的心肺复苏术质量下降。心肺复苏反馈技术可有效引导施救者改善胸外按压质量,可能是以刺激施救者消耗更多体能为代价的。

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