心脏骤停(cardiac arrest, CA)是临床上最严重的急症，尽管心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation, CPR)技术不断发展和普及，CA患者病死率仍居高不下^[1]。CA后脏器功能保护一直是急重症领域研究的难点和热点，但对于CA期间重要脏器病理生理改变的研究较少^[2-3]。

在前期的研究中发现，窒息模型大鼠CA时间超过6 min，胸外按压产生的收缩压很难超过30 mmHg，因而复苏失败；开胸检查发现大鼠心脏缩小、触之僵硬，发生缺血性心肌挛缩。室颤后心肌挛缩一般在CA 20~30 min或CPR期间出现^[4-5]，为何窒息诱发CA早期即发生心肌挛缩？本研究对此现象探索如下。

1 材料与方法 1.1 动物准备

本实验获杭州医学院动物伦理委员会批准。31只健康成年雄性Wistar大鼠，体质量280~320 g，由浙江中医药大学动物实验中心提供。动物购进后于SPF级动物房饲养1周，实验前晚禁食不禁水。戊巴比妥钠（sigma公司，美国）30 mg/kg腹腔内注入进行麻醉，酌情给予1/3的首剂量维持。

1.2 手术操作

麻醉成功后，以14 G鞘管经口气管插管，接小动物呼吸机（Harvard Apparatus, 美国），通气频率70次/min，潮气量12 mL/kg。连续Ⅱ导联心电监护，解剖分离股、动静脉，24 G留置针穿刺，动脉管监测动脉血压，静脉管用以给药。四通道生理信号采集分析系统（SantaBarbara, 美国）记录血压、心电信息。

1.3 模型制备

窒息法建立大鼠CA模型：静脉注射维库溴铵2 mg/kg消除大鼠自主呼吸，于呼气末关闭呼吸机、封堵气管插管，当收缩压至20 mmHg以下开始CA计时。

室颤法建立大鼠CA模型：致颤电极采用两根极细针灸针，一根插入左胸部皮下，另一根经胸壁插入心外膜。电极放置后接交流电(6 V，50 Hz)诱发室颤。致颤成功的标准为：动脉搏动消失，收缩压迅速下降＜20 mmHg，心电表现为室颤波形。

1.4 实验分组

大鼠随机(随机数字法)分为空白对照组(n=3)、窒息组(n=14)和室颤组(n=14)。空白对照组仅予手术操作，不进行CA诱发；窒息组以窒息法诱导大鼠CA；室颤组以室颤法诱发CA。

1.5 监测与取材

记录各组动物造模过程中心电与血压变化，记录诱发CA成功所用时间。CA 0 min时每组随机选择6只大鼠用于心肌ATP含量测定，剩余的每组8只大鼠用于血气分析、心脏长宽测量及CA 8 min时的心肌ATP含量测定。

1.5 血气分析

于CA 0 min时抽取动脉血0.3 mL行血气分析检测，检测指标包括pH、二氧化碳分压（Pco₂）、氧分压（Po₂）、碱剩余（BE）和乳酸（Lac）。

1.6 心脏长度和宽度的测量

剪开大鼠胸腔，充分暴露心脏，在CA 0、2、4、6、8 min以游标卡尺分别测量大鼠心脏的长度、宽度。长度指大鼠心尖至主动脉根部的距离，宽度是指心脏在冠状面的最大横径。

1.7 心肌ATP含量的测定

取实验大鼠适量心尖部组织用于心肌ATP含量的测定。操作步骤按照试剂盒说明书进行(ATP生物发光检测试剂盒，Roche)，心肌ATP含量最终换算成ng/mg表示。

1.8 统计学方法

采用SPSS 13.0软件包进行统计分析，计量资料以均数±标准差（Mean±SD）表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间的比较采用Bonferroni检验，同组不同时间点心脏大小之间的比较采用Wilcoxon Signed Ranks检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 基本生理参数

各组动物体质量、基础心率、基础平均动脉压比较差异无统计学意义(均P > 0.05)。窒息模型从封堵气管插管至CA诱发成功所用时间（即窒息阶段）为（237±20）s，室颤组从致颤至CA诱发成功用时（3±1）s (表 1)。

2.2 诱发CA过程中心电与血压变化

窒息模型收缩压降至20 mmHg以下需要数分钟的时间，在这一时间(窒息阶段)内心脏仍在收缩射血(图 1A)，而室颤模型血压在数秒钟内降至最低值，心脏迅速停止射血(图 1C); 窒息模型CA时心电表现为无脉性电活动（图 1B），这与室颤模型的室颤波形不同（图 1D）。

2.3 血气分析

窒息组大鼠在CA 0 min时已经发生严重的低氧血症、二氧化碳潴留及酸中毒(表 2)，而室颤组大鼠血气检测各项指标基本正常。

2.4 心脏长度和宽度的动态改变

平均动脉压降至20 mmHg时，大鼠心脏颜色鲜红、外形饱满，心房和心室仍有极微弱的收缩。随着CA时间延长，窒息法大鼠心脏长度及宽度逐渐缩小，CA 6 min左右心脏外形扭曲、触之僵硬，CA 8 min心脏长宽与前一时间点相比差异无统计学意义(均P＞0.05，表 3)，这可能意味着CA 6 min左右心肌挛缩已接近极限。而室颤组大鼠心脏形态在CA后8 min的观察时间内无明显变化。

2.5 心肌ATP含量的测定

CA 0 min时窒息组心肌ATP含量与空白组比较已明显下降(P＜0.05，图 2)，而室颤组与空白组比较差异无统计学意义(P＞0.05)；CA 8 min时窒息及室颤组心肌ATP含量较空白组明显下降(均P＜0.05)，但室颤组高于窒息组(P＜0.05)。

3 讨论

有效的胸外按压可使停滞的血液再循环，是脏器功能保护和自主循环恢复的基础^[6-7]。发生心肌挛缩的情况下，室壁渐进性增厚、心腔容量缩小，使胸外按压有效性下降^[8]。“石头心”是心肌挛缩的极端形式，此时胸外按压的胸泵或心泵机制均无法发挥作用，只能产生少量血流甚至无血流，导致无效的心肺复苏^[9]。

CA后为何会发生心肌挛缩？心脏停止射血后细胞开始无氧代谢，发生细胞内酸中毒，过量H⁺激活钠-氢泵，Na⁺大量进入细胞反向激活钠-钙泵，随之大量Ca²⁺进入胞浆^[10-11]。细胞膜及肌浆网钙泵转移Ca²⁺至细胞外或肌浆网内需要消耗能量，如ATP缺乏则无法转运胞浆内的Ca²⁺，进而Ca²⁺持续增高导致钙超载^[12]。由于CA后的一段时间内肌丝仍有收缩能力，在过量Ca²⁺刺激下心肌产生不受控制、过度的收缩，即缺血性心肌挛缩^[13]。有研究发现在ATP降至正常值10%以下时，会产生心肌挛缩最严重的形式，即“石头心”^[14]。

Robert等^[4]利用磁共振技术记录了猪室颤过程中心脏形态的改变，发现室颤后20~30 min，心室游离壁进行性增厚、心室容积显著缩小，心脏出现缺血性挛缩。在人类CA的研究中也存在相似的现象^[15]。本研究中大鼠在室颤后8 min的时间内未发生心肌挛缩，但窒息模型大鼠CA后心脏长度及宽度逐渐缩小，并且在6 min左右心肌挛缩程度接近最大。窒息模型为何在CA早期即发生心肌挛缩？本研究发现，窒息模型在CA前存在数分钟的窒息过程，机体无氧气摄入，但心脏仍在收缩射血，导致ATP大量消耗。而室颤模型在室颤发生瞬间心脏停搏，心肌ATP得以保存，可用于钙泵功能的维持。窒息阶段ATP大量消耗，导致能量缺乏不足以转运胞浆中的Ca²⁺，进而钙超载更早出现，可能是窒息性CA早期发生心肌挛缩的原因。但因实验条件所限，本研究没有对心肌细胞内Ca2⁺浓度进行测定。

综上所述，窒息性CA早期即发生心肌挛缩，这可能与窒息阶段ATP大量消耗有关。相比于室颤，窒息性CA后心肌挛缩发生更早，故对窒息性CA的抢救更应争分夺秒。了解心肌挛缩的发生规律，有助于CA患者更好地救治。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突