在动脉氧化呼吸心脏滞留大鼠大鼠血管复苏期间氧气经氧气复苏期间的效果，肺泡Barotrauma和脑组织损伤

抽象的

目的．间歇正压通气(IPPV)可通过增加胸内压力而对心肺复苏结果产生不利影响。连续流充氧(CFIO)已被研究为一种潜在的替代方法，但支持其在心脏骤停病例中优于间歇正压通气的证据不足。本研究的目的是比较在呼吸骤停模型大鼠心肺复苏间歇正压通气过程中使用单向阀连续流充氧的效果。方法．男性Sprague-Dawley rats weighing 400∼450 g (from minimum to maximum) were randomly assigned to either a sham, IPPV, or CFIO group (N = 10 per group). Respiratory arrest was induced by blocking the endotracheal tube. Arterial blood gas analysis was performed during cardiopulmonary resuscitation to compare the oxygenation levels. Tissues were then harvested to compare the degrees of pulmonary barotrauma and ischemic brain injury.结果．IPPV组6/10只大鼠自发循环恢复，CFIO组5/10只大鼠自发循环恢复。在心肺复苏期间，平均PaO₂CFIO组（83.10mmHg）中显着高于IPPV组（56.10mmHg）。肺活检显示IPPV组中牙槽壁的更加炎症细胞并标记为增厚;该组还表现出较高频率的神经气囊细胞和锥体细胞的凋亡体，由缺血性损伤引起。结论．在大鼠呼吸抑制模型中，使用单向阀的CFIO导致氧化水平和肺部损伤的含量更大，而且肺部损伤比IPPV更大。

1.介绍

在院前或院内心脏骤停(CA)的病例中，心肺复苏(CPR)小组使用袋瓣面罩、声门上气道或气管插管联合胸部按压进行正压通气(PPV)。在心肺复苏术中，必须有足够的静脉回流，以便在舒张期心室充盈，从而在主动压缩期产生足够的流出。然而，尽管PPV可能是一种合适的CPR技术，它可能会阻碍静脉回流，因为它增加了ITP。因此，不适当的PPV可能会影响CPR的质量[1]。

多项研究已进行了解决此问题。杀等。[2[作者简介]介绍了一种同步胸部减压和通气的方法，并报道了该方法在猪CA模型中实现了高氧合。如吸气阻抗阈值装置(ITD)和Boussignac心脏骤停复苏装置(b卡)，也进行了研究[3.]。但是，因为ITD仍然使用PPV技术。此外，在使用CFIO方法的B卡中，氧气流入的碰撞和交换气体流出的压力。这种压力可以影响静脉返回和肺泡。最后，由于降低的脑血流引起的脑损伤可能是由于降低静脉回报，以及减少的氧气供应和ITP增加，导致肺部巴珠米。

2000年，Saissy等人。[4.据报道，在急性CA的情况下，连续流动吹入氧气（CFIO）的影响与间歇性正压通气（IPPV）的效果相当。在2004年报道的一项研究中，研究了CFIO和IPPV在心室颤动（VF）CA，Steen等人的猪模型中的进气管内插管。[5.报道，CFIO组中氧合和冠状动脉灌注压力显着较高。

2006年，Bertrand等人[6.报道，可以使用经历患者患者的CPR期间在CPR期间提供氧气。在涉及目睹VF CA的患者的研究中，Bobrow等人。[7.[据报道，通过CFIO递送氧的患者显着不太可能生存并出院，并且表现出比接受PPV的患者更好的神经系统结果。

值得注意的是,然而,没有一个above-menti-oned先前的研究调查了CFIO是否可以应用在呼吸的情况下,我们假设CFIO使用单向阀门连接到开放通道能够改善比传统IPPV氧化,从而减少缺血性脑损伤和肺气压伤。本研究通过在大鼠氧合衰竭引起的呼吸性CA模型中，通过单向瓣膜CFIO和传统IPPV对心肺复苏术中预期减少ITP的作用进行了研究。

2.方法

2．1.研究设计

该前瞻性随机纵向老鼠研究经受韩国汉阳大学的制度畜牧业和使用委员会批准（批准号2016-0075A）。该研究是在汉阳大学医学院的动物研究实验室进行，Sprague-Dawley大鼠体重400-450克。大鼠可以获得标准的食物和水广告，他们在实验前几天适应环境。笼子按照国家研究理事会标准进行管理。

2.2。样本大小

基于PCO计算样品大小₂试点研究中的IPPV和CFIO组的水平（PCO₂水平:IPPV组为89.95 (86.70-91.63)mmHg, CFIO组为99.90 (97.98-103.00)mmHg。每组最小样本量为5个，采用G-power 3.1.2®(Heine Heinrich University, Düsseldorf, Germany)进行分析，误差水平为0.05，功率为0.95。中途退出率为30%，占实验方案结束前排除或可能影响实验结果的大鼠。从心肺复苏后存活的大鼠的组织学检查来看，存活率为50 ~ 70%。因此，以每组10只大鼠计算最终样本量。当大鼠在实验准备过程中死亡或出现严重问题影响实验结果时，将大鼠排除在实验结果之外。

2.3。动物研究方案

在实验期间，实验室的温度和湿度分别保持在24℃和35％。为了保持体温，在所有实验中施加外科手术灯，所有大鼠的核心温度保持在36°C和37°C之间，大鼠的正常体温。将大鼠随机分为假，IPPV和CFIO组，通过计算机程序。通过股动脉导管在所有大鼠中进行侵袭性血压监测，而每只大鼠通过异氟醚在肌肉内注射唑乙内酯（Virbac，Carros，法国，Zolazepam +氯胺酮的混合物后，每只大鼠通过异氟醚诱导深麻醉剂后连接到呼吸机。30毫克/千克）和ROMPUN®（BAYEL，LEVERKUSEN，德国，木嗪，10毫克/千克）的2：1比例。股动脉导管也用于动脉血液气体分析（ABGA）。在IPPV和CFIO组中，在CPR期间将静脉线插入尾静脉中进行肾上腺输注。

Before inducing respiratory CA, 0.3 cc of arterial blood was collected from each rat to compare the baseline characteristics on ABGA among the three groups. After the ABGA in the sham group, while maintaining artificial ventilation, the 24 G catheter was removed from the femoral artery, and when the rats had recovered adequate spontaneous breathing, they were taken off the ventilator and placed in a new cage lined with warm cotton.

参考Bai等人报告的呼吸CA型号。[8.[2015年，Ca的点设置为在阻断子片管后8分钟后平均动脉压在20mmHg以下的那一刻[3.-6.]。从这一点来看，使用节拍器反馈和一种肾上腺剂量（30 μ.克/千克）通过静脉管线注入。ROSC was checked after 2 min of chest compression. ROSC was determined based on a heart rate exceeding 200 bpm, palpation of the apical pulse, and invasive arterial blood pressure monitoring. Successful resuscitation was defined as ROSC that persisted for more than 10 min [9.-13.]。

在CPR过程中，IPPV组使用啮齿动物呼吸机进行PPV, CFIO组通过连接单向阀的气管内导管输氧(见图)1）.

CPR过程中的IPPV:使用啮齿动物呼吸机，Inspira高级安全呼吸机(哈佛仪器，霍利斯顿，MA, USA)设置为每4次按压(50次/分钟)提供一次正压呼吸，潮气量为8ml /kg动物体重。

CFR期间CPR：使用与开口通道连接的新型单向阀，通过向单向阀和气管内管以200ml / kg / min的气体入口提供氧气流。在胸部压缩过程中，来自肺的气体通过打开通道并打开单向阀。在胸部减压期间，氧气流动并填充到气管插管和所有肺部的开口通道（见图1）.

After 1 min of CPR, a 0.3-cc arterial blood sample was taken for ABGA to compare the levels of oxygenation associated with the different ventilation methods. During CPR, isoflurane was not administered and the two groups received oxygen only.

成功复苏的大鼠恢复呼吸机供氧并重新启动呼吸机护理。表现出ROSC的老鼠被取下呼吸机并移到一个新的笼子里(见图)2）.在复苏后24和48小时，使用Jia等人描述的神经缺陷评分(NDS)系统对21个项目进行定量神经评估。14.]（见表1）.

2.4。组织学研究方案

根据Gage等人描述的方法[15.]，通过在复苏后48小时内肌肉内注射Zoletil®和rompun®进行灌注固定，以沉积的状态在48小时内进行48小时，以制备活组织检查标本。对于肺活检，进行了血清毒素 - 曙红染色。对于脑活组织检查，进行NISSL染色以比较神经元伤害。

2.5。统计分析

使用SPSS 21.0软件（IBM Analytics，IL，芝加哥，美国）分析了测试结果。虽然结果通常分布，但使用非参数Kruskal-Wallis试验，但每组有10只大鼠。使用Kruskal-Wallis测试进行比较假组和两组实验组。使用Mann-Whitney测试与Hoc Bonferroni校正的Mann-Whitney测试进行成对比较。从×400倍倍率的锥形细胞的总数从海马的3个区域中观察到的×400倍，这易于缺氧损伤，为所有大鼠六次计算染色的凋亡体和正常金字塔细胞的百分比．将假手术组的结果与来自两种实验组的结果进行比较。与NDS一样，使用Kruskal-Wallis试验进行比较所有三组的百分比，并使用HOC Bonferroni校正的Mann-Whitney测试进行配对的比较（三个比较）（ ）.

结果

在两种实验组的所有大鼠中诱导呼吸系统，11只大鼠CPR后重新循环。十只大鼠中有六个大鼠，10只大鼠中有五个大鼠。

3.1。各组的基线特征

假手术组（418.60±2.55g）与两种实验组之间没有显着差异（418.60±2.55g）（IPPV 417.30±4.64g，Cfio 417.90±3.96g）。IPPV组（500.90±10.83秒）和CFIO组（503.00±10.08秒）之间的呼吸CA没有显着差异，ABGA结果没有显着差异（pH，PACO₂，氧分压₂, HCO_3.^-在这两组CA之前，碱过量和乳酸）（见表2）.

3.2。CPR期间ABGA的结果

有动脉血pH值，HCO无显著差异_3.^-在两种实验组之间的CPR期间，碱过量或乳酸（对所有人）。但是，CFIO组的PACO显着更高₂(99.90 mmHg)和PaO₂（83.10 mmhg）比IPPV组（PACO₂89.95 mmhg，pao₂56.10 mmhg;对于两个比较）（参见表3.）.

３．３．神经系统评估结果

NDS ROSC后24小时是IPPV组，这比在假被显著降低（80 70; ）和cfio（76; ）团体;然而，假手术组没有显著从CFIO组不同（ ）.ROSC后48小时，IPPV组NDS为74，明显低于假手术组(80; ）和cfio（78; ）团体;然而，假手术组没有显著从CFIO组不同（（参见图3.）.

3.4。肺活检结果

肺活检标本进行苏木精-伊红染色比较。与假手术组比较，两组肺泡壁均表现出气压损伤和多发炎症细胞所致的增厚。增厚的肺泡壁和肺泡内均可见巨噬细胞。与CFIO组相比，IPPV组的肺样本更明显(见图)4.）.

3.5。脑活检结果

在nisl染色脑组织标本中，与CFIO组相比，IPPV组表现出更高比例的缺血性损伤引起的锥体凋亡，以及对神经损伤作出反应的神经胶质细胞数量的增加(图)5（a））.

3.6。缺血受伤脑细胞和正常金字塔体百分比的百分比

造成各组缺血性损伤凋亡小体的百分比进行了计算和比较。In the sham group, these percentages were significantly lower than they were in both the IPPV group (41.01 ± 4.62, ）CFIO组(12.73±2.09， ），和CFIO组中的百分数显著较IPPV组低（ ）（图5（b））.

4。讨论

目前研究的主要发现是使用连接到开口通道的单向阀的CFIO方法导致了比在大鼠中常规推荐的IPPV方法生产的更高水平的氧合和低肺部巴拉莫纳和缺氧脑损伤呼吸器模型。

关于通过CFIO输送氧气的可能性的研究始于20世纪80年代。1982年，Lehnert等人[16.]首先报道氧合经由CFIO在犬模型呼吸暂停的可能性。1991年，布罗夏德等。[17.]报道CFIO可以在有限的情况下使用，其中该患者必须被取下人工呼吸，诸如通过气管内插管期间抽吸。2004年，Meggs等。[18.[]报道在猪呼吸暂停模型中，在CFIO维持的情况下，猪可以在无呼吸努力的情况下平均存活75 min。随后的几项研究以这些初步研究为基础，调查CFIO在心肺复苏术中的可行性[4.-7.]。

在2000年发表的一项关于院前CA患者的研究中，Saissy等[4.]报道了CFIO的效果与IPPV的效果相当，两种方法的ABGA结果显著相似。然而，该研究在ROSC后进行了ABGA;因此，这些参数并不能准确反映CPR过程中的氧合情况。此外，该研究没有分析与每种通气方法相关的脑或肺损伤或神经系统结果的差异。

2004年，Steen等人。[5.报道，CFIO在VF CA的猪模型中导致氧化水平明显高，冠状动脉灌注压力高于IPPV，但该研究限于以足够含氧状态诱导的VF Ca，并未分析缺氧脑损伤或差异在通风方法之间的肺巴罗拉姆或氧合。

2006年，Bertrand等人[6.]报道CFIO为院前CA患者提供了足够的氧气，但他们也报道了患者的预后较差。然而,值得注意的是,理由声称更高层次的氧化是CFIO诱导的研究,有一个更高的患者血氧饱和度大于70%在CPR CFIO组,而不是测量氧部分pressure-an指数oxygenation-via ABGA在心肺复苏。此外，尽管该研究调查了两种通气方式引起的胸部损伤之间的差异，但简单地说，IPPV组的肋骨骨折发生率高于CFIO组。肺气压损伤未通过活检进行评估。基于这一额外发现，Bertrand等人[6.]推测PPV会增加ITP，当再加上胸部压迫引起的压力升高时，可能会增加肋骨骨折的风险。

2009年，Bobrow等人。[7.]比较了院前通过面罩供氧或使用袋瓣面罩PPV的VF CA患者，报告称前者有更好的神经预后。然而，这项研究是有限的，因为它涉及VF，胸部按压和除颤比氧合更重要。

上述评估CFIO影响的研究[4.-7.]都集中在人类患者或VF CA的动物模型，其中氧的重要性相对较低的绝对比呼吸CA.此外，在这些研究中使用的方法CFIO涉及氧的使用多个信道的传送或经由普通气管导管或面罩。与此相反，本研究中使用的改性CFIO技术，其中所述吸气流入气管内管通过关闭阀以允许在所述管的开口通道氧积累加强。该阀然后响应于胸部按压时所述开口通道的升高的压力打开，从而不增加ITP。此外，本研究中使用的呼吸CA的大鼠模型中，使得氧合为恢复重要。通过心肺复苏过程中进行ABGA两种不同的通风方法的氧合影响。并用两个方法也相关的肺泡气压伤和缺氧性脑损伤是通过从存活鼠肺和脑活检组织学评价评估。

虽然目前的研究使用了大鼠呼吸CA模型，但CPR期间的氧合在CFIO组中显着高于IPPV组，其类似于VF患者和动物模型的先前结果[4.-7.]。由于我们使用大鼠而不是猪，因此在目前的研究中无法测量心输出等血液动力学指标，但在这两个研究中，相关的发现都是相同的。

在本研究中，对于CFIO方法，利用连接到单向阀和开口通道的气管插管。设计了这种新的CFIO方法，使得由于封闭阀的开口通道中积聚的氧气减压期间，在胸部减压期间加强了气管内吸气流动。此外，在胸部压缩过程中，由于阀门不直接位于连接到气管的通道内而被推出，氧气流动的氧气之间没有碰撞。相反，实际上促进了来自气道的气体流出，因为由于打开通道中的压力，阀门被打开，并且氧气流向阀门。这些特征被认为减少ITP，因此，与IPPV组相比，CFIO组表现出不太严重的肺泡损伤和缺氧脑损伤。

目前的研究有一些局限性。首先，幸存的老鼠被放回笼子后，他们的体温没有被监测。大鼠从CA恢复时，体温倾向于自发降低[10.]但是在本研究中不考虑随之而来的影响。其次，诱导呼吸呼吸胃，同时提供100％氧气，因此所使用的模型可能与在暴露于21％的氧气中发生的现实呼吸器Ca，正常空气中的氧浓度不同。第三，CPR仅在CA诱导后进行2分钟，试图消除CPR持续时间的影响，同时根据通风方法调查肺部和脑组织损伤的差异。这可能影响了组织学结果。第四，我们在每组CPR期间没有检查气道压力。朝向下气道的连续氧气流动可能产生正压力。根据Steen等人的研究。（2004），CFIO组在氧化方面比IPPV组更好，但CPR期间的气道压力较高，而不是IPPV组。这可能是由于由氧气朝向下气道的连续流动产生的正压力。他们没有使用单向阀门，也没有使用打开通道来控制减压期间引起的潮量​​。 However, in this study, the CFIO group showed less damage due to pressure, according to alveolar histological findings. Further studies are needed to clarify the above findings, and we aim to conduct a large animal experiment in the future. Finally, the study used rat models, so the results cannot be directly extrapolated to humans. The results of the study are similar to those of some previous human studies [4.-7.];然而，它们通过比较与不同通风方法相关的脑和肺活检结果，在CPR期间阐明CFIO的潜在有用性。

比较使用吸气ITD，B-卡，包括在本研究中使用的装置的三个不同的通风方法的血液动力学的结果，需要额外的大动物研究。Such studies may facilitate the development of new artificial ventilation methods or devices that address the problems associated with the long-recommended IPPV method during CPR, e.g., the need for a person to be in charge of ventilation during CPR, possibility of tissue damage caused by PPV, and reduced quality of CPR due to PPV.

结论

在RAT模型中，CFIO方法使用设计为降低ITP的单向阀，与IPPV方法相比，肺癌和脑损伤的较低氧气较高。这些对肺和脑的保护作用可能与单向阀有关，该阀门设计用于诱导肺的巴拉穆卡更大的减少，并导致较高的氧合，而不是IPPV方法。

数据可用性

用来支持这项研究的结果的数据是可用的，请相应的作者。

披露

该研究已于2018年9月22日在意大利博洛尼亚举行的欧洲复苏大会年度国际会议上以摘要形式发表。

利益冲突

作者宣布没有利益冲突。

作者的贡献

Y Lee和S Lee同样贡献了这项研究。Y Lee和S Lee设计了这项研究。HJ Choi监督整体数据收集过程，全面访问研究中的所有数据，并承担了数据完整性的责任。S Lee盲目地进行了NDS评估和数据分析。S Hwang和J Park盲目地进行了组织病理学检查。Y Lee写了这篇文章的初步草案。所有作者都广泛审查了文章的最终版本并提供了反馈。

致谢

作者感谢汉阳大学医学院解剖学系的jisopark，他提供了用于分析组织样本的玻片制作和染色的技术援助。本研究由汉阳大学科研基金资助(批准号:HY-201500000003047)。

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