心脏骤停(cardiac arrest,CA)是临床最危重的心脏急症之一，无论是心源性还是非心源性，其病死率都非常高^[1]。目前随着相关研究的深入，心脏骤停后的ROSC率已得到了改善，但是该类患者的远期预后并无根本改变，氧供和氧利用的受损被认为是造成这一现象的关键之一^[2]。 Nagel等^[3]于1983年就报道了肺水肿是心脏骤停的并发症之一，而临床上也常见ROSC后患者发生顽固性的低氧血症及急性呼吸窘迫综合征^[4]，这些都提示心脏骤停/心肺复苏后肺损伤与患者预后密切相关。可是现有的相关研究中，更多的焦点集中在心肺复苏后心、脑损伤及相关的保护措施，对肺损伤的关注仍较少^[2]，本研究拟通过窒息和室颤的心脏骤停动物模型，对心肺复苏后肺损伤进行对照研究。

健康实验用近交系五指山小型猪48只，周龄12~14周，体质量 (18±2) kg，雌雄不限，由中国农科院畜牧研究所提供，动物许可证号：SYXK (京) 20080 007。

动物术前12 h禁食，可自由饮水。予以肌注氯胺酮10 mg/kg、咪达唑仑 0.5 mg/kg及阿托品 0.05 mg/kg，随后后耳缘静脉注射丙泊酚2.5mg/kg进行麻醉。经口置入直径 6.5 F气管插管，接呼吸机及CO₂SMOPlus监测呼气末CO₂分压 (end tidal CO₂,ETCO₂)，设定吸入氧体积分数为21%，调整参数使ETCO₂保持在35~40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)之间。动物接心电监护监测心脏节律变化。麻醉维持阶段，以丙泊酚9mg(kg·h)及芬太尼4 μg(kg·h)连续静脉泵入^[2]。分离右侧股动脉，将直径为5 F Pulsiocath PV2014L热敏导管置入并固定，连接压力换能器及PULSION PiCCO plus监护仪连续监测动脉血压变化；分离右侧股静脉，置入直径7 F的扩张导引管，放置Swan-Ganz漂浮导管至肺动脉，连接压力换能器及爱德华VigilanceⅡ连续心排血量监测仪，监测右房压及心输出量，并作为补液通道及抽取中心静脉血通路；右侧颈外静脉置入直径5 F的血管造影用鞘管，连接PULSION PiCCO plus监护仪静脉端(同时作为电极导线置入右心室通道)。

所有动物于手术置管操作后稳定60 min，记录动物基础心率和血压等指标。实验动物被随机(随机数字法)分为2组，每组24只：室颤CPR组(VF)和窒息CPR组(AS)。室颤组动物经颈外静脉置管置入电极导线外接医用程控刺激仪(GY-600A; Kai Feng Huanan Instrument 90 Co,Kaifeng,Henan,China)，选择食道输出S1S2(300/200 ms)模式，8∶ 1比例，步长-10 ms连续电刺激，直到出现室颤^[5]；窒息组动物静脉推注维库溴铵0.2 mg/kg以防止动物在实验中出现喘息样动作，然后断开呼吸机并堵塞气管插管，以主动脉收缩压低于30 mmHg作为模型成功判断标准^{[6, 7, 8]}。心脏骤停等待非干预时间8 min^[9]，立即以100次/min频率行人工胸外按压。VF组和AS组均以100%的氧浓度持续机械通气。按压2 min后分析心电波形，若显示室颤则电击除颤，除颤能量为4 J/kg(双相指数截断波)，然后继续胸外按压；CPR 4 min后没有恢复自主循环，则予以肾上腺素(0.02 mg/kg)稀释后静脉推注，继续进行持续按压。依此类推直至恢复自主循环标准或者动物复苏失败终点。ROSC的标准是:主动脉收缩压在60 mmHg以上或平均动脉压>20 mmHg，并且持续时间超过10 min^[10]。如果自复苏开始后30 min实验动物仍未达到ROSC，则认为复苏失败，动物死亡。ROSC后6 h，先静脉注入60 mg丙泊酚随后注入20 mL氯化钾(10 mol/L)给予动物安乐死。

收集基础状态、ROSC即刻、ROSC后15 min、30 min、1 h、2 h、4 h及6 h的动脉血和混合静脉血，通过血气分析仪(GEM Premier 3000,America)测量/计算氧合指数(OI)、呼吸指数(RI)、氧输送(DO₂)、血乳酸，并监测同一时刻动物的肺顺应性(Cdyn)、气道阻力(Raw)、血管外肺水指数(EVLWI)和肺血管通透性指数(PVPI)；分别于基础状态时和ROSC 4 h时进行肺核素灌注扫描和PET-CT扫描；ROSC后6 h将动物处死后立即分离双侧肺组织，检测组织中Na⁺-K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶、SOD、MDA、Bcl-2、Bax及Caspase3蛋白水平，利用TUNEL法检测细胞凋亡。

计量资料用均数±标准差(x ±s)表示，对连续变量，如呼吸参数、血流动力学指标和血气分析指标等采用重复测量及多因素方差分析，对其他变量(如复苏成功率)的比较采用χ²检验。数据处理采用SPSS 11.5统计软件，以P<0.05为差异具有统计学意义。

窒息组的除颤次数明显多于室颤组(P<0.05)，CPR时间明显长于室颤组(P<0.05)，肺出血的发生率明显高于室颤组(P<0.01)，而在ROSC率和6 h生存率上明显低于室颤组(P<0.01)(表 1)。

窒息组和室颤组的OI在制模成功后均较基础状态明显降低(P<0.01)，在ROSC后1 h达到谷底随后逐渐恢复，但窒息组的恢复明显慢于室颤组，在6 h未达基础状态，且在同一时间点显著低于室颤组(P<0.01)；窒息组和室颤组的RI和LAC在制模成功后均较基础状态明显升高(P<0.01)，在ROSC后1 h达到峰值，随后逐渐恢复，但窒息组的恢复明显慢于室颤组，在6 h仍高于基础状态，且在同一时间点显著高于室颤组(P<0.01)；窒息组和室颤组的EVLWI和PVPI均在制模成功后明显升高(P<0.01)，但室颤组在2 h达到峰值后逐渐下降，在6 h与基础状态差异无统计学意义，而窒息组持续升高，且相同时间点指标明显高于室颤组(P<0.01)；两组的Cdyn在制模后显著降低(P<0.01)，在1 h达到谷底后逐渐升高，在6 h室颤组的与基础状态差异无统计学意义而窒息组仍显著降低(P<0.01)，同一时间点窒息组低于室颤组(P<0.01)；两组的Raw在制模后显著升高(P<0.05)，在1 h达到峰值后逐渐降低，在6 h室颤组的与基础状态差异无统计学意义而窒息组仍显著高于基础状态(P<0.01)，同一时间点窒息组高于于室颤组(P<0.01)，见图 1。

窒息组与室颤组比较：a P<0.05，bP<0.01；ROSC与基础状态比较：cP<0.05，dP<0.01 图 1 室颤组与窒息组呼吸力学指标比较 Fig. 1 Comparison of breathing mechanics indexes of ventricular fibrillation group and asphyxia group

图选项

窒息组肺组织的Na⁺-K⁺-ATPase、Ca²⁺-ATPase的含量明显低于室颤组(P<0.01)，而SOD明显高于室颤组(P<0.01)，MDA含量两组差异无统计学意义(表 2)；窒息组在AI%、Bcl-2和Caspase3明显高于室颤组(P<0.01)，Bax差异无统计学意义(表 3)。

窒息组和室颤组的肺灌注核素扫描显示基本接近正常表现，没有明显的充盈缺损(图 2)；而在两组的PET-CT扫描上则可以看到较明显的充盈缺损区。

A：基础状态扫描；B：室颤组ROSC 4 h扫描；C：窒息组ROSC 4 h扫描 图 2 室颤组与窒息组核素灌注扫描结果 Fig. 2 Ventilation perfusion scanning result of ventricular fibrillation group and asphyxia group

图选项

注：A：基础状态扫描；B：室颤组ROSC 4 h扫描；C：窒息组ROSC 4 h扫描 图 3 室颤组与窒息组PET-CT扫描结果 Fig. 3 PET-CT scanning result of ventricular fibrillation group and asphyxia group

图选项

窒息和室颤是引起心脏骤停的主要原因：窒息常见于气管异物阻塞、溺水、误吸有毒有害气体或烟雾、药物中毒或麻醉意外以及创伤所致等；室颤则是成人院外猝死的主要原因，二者所致心脏骤停的病理生理学基础有着根本区别，最终导致的脏器损伤程度和预后也完全不同 ^{[2, 11]}。

在本研究中，两组动物模型的相关指标改变均提示机体在经历心脏骤停心肺复苏的打击后严重肺损伤的发生和持续存在。而不同病因导致心脏骤停，肺损伤是不同的：窒息模型的RI、DO₂、Raw、EVLWI和PVPI在ROSC后各时间点均明显高于室颤模型，OI、Cdyn明显低于后者组，特别是在ROSC后6 h室颤组的各项指标已接近或达到基础状态，而窒息组差异具有统计学意义；窒息组的凋亡指数(AI)、Bcl-2和Caspase3蛋白水平明显高于室颤组，提示更加严重的细胞凋亡的存在。这些现象充分说明，窒息导致心脏骤停心肺复苏后的肺损伤明显重于室颤，导致这一结果的原因在于窒息时，呼吸过程受阻或异常但心搏出量及肺血流量在一定时间内仍可维持，全身器官组织缺氧及CO₂潴留随时间延长而逐渐加重，最终导致心脏骤停和(或)死亡。在心脏骤停发生前，窒息已使机体内出现了严重的低氧血症以及高碳酸血症，组织细胞内的能量储备可能已经全部耗竭，所以同样的心脏骤停时间，窒息出现的缺血缺氧程度和代谢性酸中毒较室颤更为严重，脏器损伤也更加严重^{[2, 12, 13, 14, 15]}。

血清乳酸水平能够反映代谢性酸中毒的严重程度，其清除率高低又与复苏后早期(24 h)和晚期(住院期间)病死率密切相关^{[16, 17]}。实验中同样的高级生命支持下，窒息组的LAC水平在ROSC后始终高于室颤组，至ROSC 6 h时仍显著高于正常状态，而室颤组的LAC水平至6 h时已与基础状态差异无统计学意义；肺损伤导致的氧合及氧利用障碍无疑是导致ROSC后血LAC水平不能很快恢复的关键原因，也是决定此类患者预后极差的主要因素。同时，实验中窒息组远低于室颤组的ROSC率和6 h生存率也充分证实了这种相关性。如果说呼吸过程受阻或异常是造成窒息后组织细胞严重缺氧及酸中毒的元凶，那么当达到ROSC后并接受包括呼吸机等措施治疗仍然不能很好纠正酸中毒，肺损伤导致的氧合及氧利用障碍无疑是关键原因之一，换言之，肺损伤的严重程度与预后密切相关。

心脏骤停-心肺复苏过程可以被看作是一类特殊的全身缺血-再灌注损伤病理过程，缺血-再灌注损伤是心肺复苏后发生肺损伤的一个重要的原因^{[4, 18, 19]}。在这个病理过程中，细胞内Na⁺-K⁺-ATP酶活性的缺乏和Ca²⁺-ATP酶活性降低担当着十分重要的角色^{[20, 21, 22]}。本研究发现，窒息组肺组织内的Na⁺-K⁺-ATPase、Ca²⁺-ATPase均显著低于室颤组，提示窒息后肺组织的缺血-再灌注损伤更加严重，而ROSC后4 h的肺灌注核素扫描和肺PET-CT扫描显示，两组肺组织的血液灌注的核素扫描基本接近正常表现，无明显的充盈缺损，提示肺的血液灌注基本恢复，而PET-CT上，两组的肺野均能见到较明显的充盈缺损区，这种对18F- FDG的低摄取代表了细胞灌注和代谢的减少，提示可能发生了严重的细胞凋亡^[23]；但窒息组的这种缺损面积较室颤组更大更明显，且肺组织AI%和Caspase3水平显著高于室颤组。需要注意的是，在ROSC数小时后窒息组的AI%仍高达50%，与之相关的是窒息组氧输送与氧利用相关指标始终不能恢复，这一现象提示肺细胞凋亡是心脏骤停后氧供和氧利用损伤的重要原因，并对预后产生重要影响。

心外按压被认为是导致肺损伤的另一个重要原因。由心外按压引发的肺挫伤，心外按压与人工通气配合不当引发的气压伤、容积伤，以及由此产生的肺间质气肿、纵膈血肿、气胸、皮下气肿、气体栓塞、肺水肿、肺出血等会对心肺复苏形成消极影响，而动物实验也证实，采取持续按压导致的肺损伤要重于采取标准30∶ 2按压组^[24]。但是冠脉灌注压达到15 mmHg是ROSC的条件之一^[25]，这一目标的实现有赖于持续有效的心外按压所提供的主动脉血压，由于评估心律和提供通气造成按压中断导致的长时间的休克前的暂停与预后不佳有关^{[26, 27]}。因此在心肺复苏中是否予以持续心外按压一直存在争议^[23]。本研究中发现，在ROSC后4 h，室颤模型和窒息模型的肺核素灌注扫描均接近正常表现，而PET-CT上低摄取表现不局限于受到按压的区域，且受按压区域并未比其他区域更加严重。由此说明心外按压可导致心肺复苏后肺损伤发生，但其并不是造成肺损伤持续存在甚至进行性加重的主要原因。而动物实验也提示，不同按压方式最终的远期生存率差异无统计学意义，而连续按压组的ROSC率要高于间断按压^[24]。因此，改善此类患者的远期预后关键，在于ROSC后对各种复苏后综合症的正确应对和治疗^[2]。