劉 宇，張 永，韓勁松，尹宗濤，王輝山

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失血性休克后深低溫救治-復(fù)蘇小型豬模型的建立

劉 宇，張 永，韓勁松，尹宗濤，王輝山

［摘要］：目的 為探討建立豬失血性休克后深低溫停循環(huán)救治和延遲復(fù)蘇動物模型的可行性。方法 對10只小型巴馬香豬行頸總動脈和頸內(nèi)靜脈插管，通過頸總動脈插管放出實驗動物40%血量建立休克模型，30 min后開始體外膜肺氧合（EC?MO），轉(zhuǎn)流降低直腸溫至15℃時，暫停循環(huán)60 min后轉(zhuǎn)流復(fù)溫，直腸溫恢復(fù)到術(shù)前水平后脫離ECMO，呼吸機輔助呼吸直至脫離呼吸機，觀察實驗豬血流動力學(xué)指標及存活情況。結(jié)果 8只實驗豬在鉀離子濃度（17.2±6.31）mmol/ L時心臟停搏；在鉀離子濃度（8.3±1.82）mmol/ L，直腸溫（23.19±2.82）℃時心臟自動復(fù)跳并能夠脫離呼吸機，脫機后2 h內(nèi)血流動力學(xué)穩(wěn)定。2只實驗豬脫離ECMO后死于循環(huán)障礙。結(jié)論 失血性休克后深低溫救治-復(fù)蘇小型豬動物模型可成功建立，為探討外傷或戰(zhàn)傷后心臟和大血管損傷后救治提供了實驗基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］：深低溫誘導(dǎo)；失血性休克；動物模型

作者單位：110016沈陽沈陽軍區(qū)總醫(yī)院心血管外科

戰(zhàn)傷及創(chuàng)傷所致的嚴重心臟、大血管損傷救治難度大、死亡率高，由于戰(zhàn)場環(huán)境或醫(yī)療條件的限制很多傷員無法接受及時、合理的治療而導(dǎo)致死亡。回顧性研究發(fā)現(xiàn)，心肺復(fù)蘇等院前急救措施的普及顯著提高了院前心跳驟停患者的搶救成功率［1］，但搶救成功率也僅有30%。研究表明［2］，低溫可以延長臟器存活時間，為傷員的后送和救治贏得時間。國外已有相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)場傷員救治并取得較好的效果。因此，建立戰(zhàn)傷或外傷后失血性休克的低溫救治模型是十分必要的。

1　實驗方法

1.1實驗動物 清潔級健康成年巴馬香豬（沈陽軍區(qū)總醫(yī)院實驗動物中心提供）10只，體重19～24（21.80±1.48）kg，雌雄各半，術(shù)前12 h禁食，4 h禁飲。

1.2主要儀器及材料 體外膜肺氧合（extracorpo?real membrane oxygenation，ECMO）系統(tǒng)采用Maquet公司離心泵及配套ECMO套包，Sorin公司變溫水箱，Terumo公司CDI 500連續(xù)動脈血氣監(jiān)測儀。體外管道：Edward公司16 F股動脈插管、18 F股靜脈插管；Datex-Ohmeda公司S/5多功能監(jiān)護儀，預(yù)充液總量約為600 ml（復(fù)方乳酸鈉注射液600 ml，肝素4 000 U）。

1.3實驗藥品與試劑 3%戊巴比妥鈉、琥珀酰明膠、復(fù)方乳酸鈉注射液、甘露醇注射液、碳酸氫鈉注射液、肝素鈉注射液、硫酸魚精蛋白、10%氯化鉀、10%葡萄糖酸鈣、25%硫酸鎂、利多卡因、阿托品、鹽酸多巴胺注射液、鹽酸腎上腺素注射液、異丙腎上腺素注射液、地塞米松注射液、艾司洛爾注射液、呋塞米注射液等。

1.4實驗方法

1.4.1動物麻醉 實驗豬采用氯胺酮20 mg/ kg及阿托品0.5 mg肌內(nèi)注射誘導(dǎo)麻醉，1.5%～2.0%異氟烷面罩吸入5 min后行氣管內(nèi)插管，呼吸機輔助呼吸，吸入氧濃度40%，潮氣量10 ml/ kg，呼吸頻率15～20次/ min。右頸部、胸部、下腹部、雙側(cè)腹股溝備皮，胸部貼電極片行心電監(jiān)護，豬舌中部夾氧飽和度探頭監(jiān)測末梢血氧飽和度，肛門置溫度探頭監(jiān)測直腸溫度。術(shù)區(qū)以安爾碘消毒，鋪無菌單。雙側(cè)腹股溝穿刺左側(cè)股靜脈及右側(cè)股動靜脈，分別置入7 F中心靜脈導(dǎo)管、20 G動脈穿刺針、18 G動脈穿刺針作為中心靜脈壓、動脈監(jiān)測及靜脈輸液通路。

1.4.2休克模型及ECMO建立 右頸部氣管旁行約4 cm長縱切口，切開皮膚、皮下組織，胸鎖乳突肌中點內(nèi)側(cè)肌間溝內(nèi)分離出右側(cè)頸總動脈及頸內(nèi)靜脈，以5-0 Prolene縫線于頸總動脈及頸內(nèi)靜脈預(yù)置荷包縫線，切開血管后分別置入16 F股動脈插管及18 F股靜脈插管（股靜脈插管需置入右心房內(nèi)），股靜脈注射肝素鈉300 U/ kg全身肝素化，檢測ACT大于400 s時進行休克模型建立及ECMO建立。參照本院既往巴馬香豬休克模型建立方法［3］，采用定容性失血性休克模型，通過股動脈插管側(cè)孔迅速放出40%血量（按30 ml/ kg體重計算），血壓下降30%、心率迅速上升至150次/分以上提示休克模型建立成功。休克模型建立完成后觀察30 min后開始ECMO，依次采用下述三種方法迅速降溫：①ECMO開始后通過變溫水箱持續(xù)迅速降溫；②水箱降溫同時，通過ECMO靜脈端迅速加入冰高鉀臟器保護液（臟器保護液采用Rheed等［4］實驗中應(yīng)用的Hypothermosol臟器保護液配方并加以改良，見表1。）1 000 ml（K+濃度55 mmol/ L），誘導(dǎo)心臟停搏及促進降溫；③通過ECMO靜脈端或股靜脈側(cè)孔放血1 000 ml后并用1 000 ml冰低鉀臟器保護液（K+濃度5 mmol/ L）置換高鉀液體降低K+濃度并促進降溫。待直腸溫降低到15℃時，停循環(huán)并通過股靜脈側(cè)孔放血約1 000 ml。停循環(huán)60 min后，重新啟動離心泵，將回收血液通過離心泵前回輸恢復(fù)循環(huán)，緩慢復(fù)溫，復(fù)溫過程中通過超濾器濾出液體，并繼續(xù)補充之前放出血液，心臟復(fù)跳后繼續(xù)復(fù)溫到37℃，復(fù)溫過程中根據(jù)血氣結(jié)果糾正水電解質(zhì)和酸堿失衡，待循環(huán)穩(wěn)定，逐漸減低流量并停機。拔除頸總動脈及頸內(nèi)靜脈插管，收緊荷包線打結(jié)止血，魚精蛋白中和肝素。

表1　臟器保護液成份表

1.5觀察指標 實驗過程中準確記錄麻醉、動、靜脈插管、ECMO開始、停止及降、復(fù)溫時間。記錄心率、平均動脈壓、末梢氧飽和度、體溫等。

2　結(jié)果

全組10只動物ECMO前無惡性心律失常發(fā)生，高鉀臟器保護液加入后快速誘導(dǎo)心臟停搏。全組2只動物停機后死亡，其余8只動物存活，復(fù)溫后心臟均自動復(fù)跳、有3只動物復(fù)跳后出現(xiàn)室上性心動過速，給予艾司洛爾等藥物治療后好轉(zhuǎn)，其余7只動物恢復(fù)竇性心律。自主呼吸全部恢復(fù)，平均10～14次/ min。停機后存活2 h以上。通過高鉀臟器保護液（K+濃度55 mmol/ L）誘導(dǎo)心臟停搏時血清鉀離子濃度為（17.2±6.31）mmol/ L，提示血清鉀離子濃度在此范圍即可誘導(dǎo)心臟停搏。而所有實驗豬在鉀離子濃度（8.3±1.82）mmol/ L，直腸溫（23.19± 2.82）℃時即可恢復(fù)自主心律。通過臟器保護液置換的方法調(diào)節(jié)鉀離子濃度并降溫后血液稀釋較嚴重，最低紅細胞比容（Hct）為（0.09±0.02），見表2。

3　討論

深低溫停循環(huán)（deep hypothermic circulatory ar?rest，DHCA）技術(shù)本是應(yīng)用于部分嬰幼兒先天性心臟病及成人復(fù)雜大血管疾病外科治療中的重要手段。戰(zhàn)場及外傷后心臟及大血管損傷可以迅速導(dǎo)致失血性休克救治難度較大，將ECMO及DHCA技術(shù)應(yīng)用于心臟及大血管損傷后的救治，可以通過便攜式體外生命支持系統(tǒng)在院前或基層醫(yī)療機構(gòu)迅速降低全身溫度誘導(dǎo)“假死”狀態(tài)以降低代謝為后續(xù)轉(zhuǎn)運及治療贏得寶貴時間，該技術(shù)已初步應(yīng)用于美軍伊拉克戰(zhàn)場，國內(nèi)尚無類似救治經(jīng)驗及報道。因此，建立方便而科學(xué)的失血性休克后深低溫誘導(dǎo)假死的動物模型對研究深低溫停循環(huán)時的病理生理變化以及積累這方面救治經(jīng)驗至關(guān)重要。

既往關(guān)于DHCA動物模型的對象主要包括犬、兔、大鼠、乳豬等［5-9］，這些模型具有經(jīng)濟、方便、可比性強等優(yōu)點，但上述模型均為開胸動、靜脈插管建立ECMO并需阻斷主動脈灌注心臟停搏液誘導(dǎo)心臟停搏，不適于戰(zhàn)、創(chuàng)傷的緊急救治。本研究采用頸動脈與頸內(nèi)靜脈插管建立ECMO，通過體外循環(huán)灌注高鉀液誘導(dǎo)心臟停搏以模擬戰(zhàn)場環(huán)境通過誘導(dǎo)深低溫提供臟器保護為患者后送接受后續(xù)治療贏得寶貴時間。模型建立中的注意事項：①實驗豬股動靜脈較細，行動靜脈插管難度較大且流量難以滿足全流量要求。因此，需采用頸總動脈及頸內(nèi)靜脈插管，而股動靜脈可用于動靜脈測壓或作為靜脈通路；②停循環(huán)后需緩慢復(fù)溫（0.5℃/ min），以減少神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生［10］；③由于動物模型不切開心臟及主動脈，冠狀動脈不存在氣體栓塞風(fēng)險，實驗豬復(fù)溫后于20.8～24.3℃之間均可自動復(fù)跳并且K+濃度對心臟復(fù)跳影響有限，本研究中心臟復(fù)跳時K+濃度在6.9～10.1 mmol/ L之間；④ECMO期間由于反復(fù)通過冰臟器保護液置換血液導(dǎo)致血液嚴重稀釋，Hct嚴重降低，血漿膠體滲透壓降低，復(fù)溫過程中需持續(xù)超濾濾除液體并隨溫度升高逐漸補充血液及膠體；⑤停循環(huán)后需通過ECMO靜脈端或股靜脈側(cè)孔放血以降低體循環(huán)內(nèi)容量負荷，降低血管內(nèi)靜水壓，避免體液向組織及間隙滲出。本實驗中死亡的2只實驗豬即是由于停循環(huán)后未放血導(dǎo)致靜水壓過高造成體液大量滲出引起心包腔及腹腔大量積液，進而導(dǎo)致停ECMO后由于心包填塞、循環(huán)難以維持致死亡。

表2　不同時間點溫度、平均動脈壓、心率、K+濃度及Hct變化表（n=10，±s）

表2　不同時間點溫度、平均動脈壓、心率、K+濃度及Hct變化表（n=10，±s）

項目　溫度（℃）　平均動脈壓（mm Hg）　心率（次/ min）　K+濃度（mmol/ L）　Hct麻醉誘導(dǎo)前　37.38±0.75　77.4±17.2　102±11.2　4.2±0.71　0.33±0.01麻醉誘導(dǎo)后　36.81±1.28　75.7±12.6　106±12.1休克模型建立后　36.22±0.91　69.2±9.8　106±15.4　4.1±0.84　0.30±0.03休克模型后30 min　35.19±1.17　60.1±11.7　152±17.1轉(zhuǎn)流開始　34.02±1.84　42.2±9.7　153±13.6　4.1±0.98　0.17±0.04心臟停搏　30.66±2.71　36.7±8.6　17.2±6.31　0.13±0.03停循環(huán)　15.09±0.56　11.4±4.2　11.2±5.92　0.10±0.02恢復(fù)循環(huán)　16.27±1.42　34.9±7.7　10.9±6.11　0.09±0.02心臟復(fù)跳　23.19±2.82　48.7±9.6　87±10.4　8.3±1.82　0.12±0.03 停ECMO　36.59±0.62　67.5±10.4　132±11.7　5.5±1.02　0.20±0.03

本研究的不足之處：①由于既往缺乏ECMO下長時間停循環(huán)經(jīng)驗，所以停循環(huán)期間忽視了通過放血降低血管內(nèi)靜水壓的重要性。這直接引起了2只實驗動物術(shù)后出現(xiàn)全身體液大量滲出，進而導(dǎo)致實驗動物死亡；②由于儀器設(shè)備的不足，術(shù)中監(jiān)測指標不夠全面：如缺少靜脈壓、膠體滲透壓等指標。一方面導(dǎo)致術(shù)中的某些問題（如停循環(huán)時靜水壓較高）不能及時發(fā)現(xiàn)，另一方面使得實驗結(jié)果的可信程度及對后續(xù)實驗的指導(dǎo)作用顯著降低。上述問題均需要在后續(xù)實驗中進行補充和改進。

綜上所述，通過ECMO可以建立失血性休克后深低溫救治-復(fù)蘇小型豬動物模型，操作簡便，脫離呼吸機后能短期存活，為探討深低溫救治-復(fù)蘇導(dǎo)致的病理生理變化及其治療策略提供了一種新型的動物模型，對探討通過深低溫救治-復(fù)蘇心臟及大血管嚴重損傷提供了良好的實驗基礎(chǔ)。

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Establishment of swine model with deep hypothermia induced rescue and anabi?osis after hemorrhagic shock

Liu Yu，Zhang Yong，Han Jin-song，Yin Zong-tao，Wang Hui-shan
Department of Cardiovascular Surgery，General Hospital of Shenyang Military Area Command，Shenyang 110016，China Corresponding author：Wang Hui-shan，Email：huishanwang＠hotmail.com

［Abstract］：Objective To explore the feasibility of the Establishment of swine model with deep hypothermia induced rescue and anabiosis after hemorrhagic shock.Methods Cannulation of the right common carotid artery and internal jugular vein were performed.Hemorrhagic shock model was reproduced by right common carotid artery bleeding（40%of total blood volume）.After 30 min，extra?corporeal circulation was established inten pigs，which was terminated till the rectal temperature dropped to 15℃.After sixty minutes，ECMO was restarted and weaned when rectal temperature reached 37℃.Ventilation support was continued until pigs restored spontane?ous breath.The index of hemodynamic and survival were observed.Results Eight swine hadcardic arrest at（17.2±6.31）mmol/ L of potassium，the heart restarted beating at serum potassium concentration of（8.3±1.82）mmol/ L of and the rectal temperature of（23.19 ±2.82）℃.Hemodynamic was stable 2 hours after weaning from mechanical ventilation.Two pigs died of circulatory failure.Conclusion

The swine model with deep hypothermia induced rescue and anabiosis after hemorrhagic shock can be successfully established for the future study ofthe heart and large vessel traumain war.

［Key words］：Hypothermia induced；hemorrhagic shock；animal model

DOI：10.13498/ j.cnki.chin.j.ecc.2016.02.14

基金項目：2013年軍隊裝備研制項目重大項目（ASY135001）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2015AA020312）；2014年遼寧省建設(shè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系示范工程醫(yī)療器械臨床研究平臺（2014305006）

通訊作者：王輝山，Email：huishanwang＠hotmail.com

收稿日期：（2016?02?29）

修訂日期：（2016?03?07）