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第二章 胸外按压在心肺复苏中的研究进展
心肺复苏(cardio pulmonary Resuscitation,CPR)是抢救心脏骤停的有效方法。自1966年美国心脏协会(American Heart Association,AHA)发布首个心肺复苏指南以来,CPR在全球已经抢救了成千上万例患者,CPR已经走过了辉煌的五十年。五十年来,随着医学证据的不断充实,CPR指南被不断地修改、补充及完善。1960年Kouwenhoven等报道了利用胸外按压的方法成功挽救患者的生命,标志着现代胸外按压术的开始。2010年CPR指南把胸外按压提到了第一位置上来,强调高质量的胸外按压,也即所谓的“Good CPR”或“High quality CPR”。2015年CPR指南更新建议未经培训的施救者实施单纯胸外按压式心肺复苏。如何进行高质量的胸外按压仍然是复苏领域研究的热点和各家争论的焦点。本文就胸外按压在心肺复苏中的研究进展做一简要综述。
一、胸外按压的作用机制
(一)心泵机制
1960年Moss等提出了按压时血流产生机制,认为有节律地按压胸骨可使胸骨与脊柱间的心脏被挤压,推动血流向前,按压解除时,心室恢复舒张状态产生吸引作用,使血流充盈心脏,反复按压推动血液流动而建立人工循环,称心泵机制。
(二)胸泵机制
1980年Rudiroff等提出了按压时胸腔压力升高,体循环大静脉易被压瘪,由于单向静脉瓣存在,使静脉血逆流受阻,又因动脉血容量小于静脉血容量,使大动脉产生了向前的血流。按压解除后,胸腔压力下降至零,静脉血回流至右心及肺。此理论得到二维超声心动图的支持,即CPR时患者的二尖瓣不活动或持续开放,也无跨膜的向前血流,心脏只是血流通过的管道,而没有泵的作用。
(三)左房泵机制
Ma等在1995年提出了左房泵机制,理由是他发现胸外按压时不仅存在二尖瓣及主动脉瓣的前向血流,而且还有肺静脉返流,挤压时左心房如同一个泵,将血液送入左心室及反流向肺静脉,胸外按压时二尖瓣开放,左房内径明显变化,压力变化特点是左心房>左心室>主动脉,从而认为在早期按压阶段左房是主要的血流动力源。
(四)胸腔频率共振机制
国内何忠杰等认为,高频胸外按压作用于胸壁、胸腔、大血管(动脉及静脉)、心腔之间产生最佳的频率共振,可达到较理想的心排量。
总之,胸外按压的作用机制尚存在争议。目前,学术界比较认可胸泵机制,胸泵机制的提出对CPR理论研究和临床实践起到了巨大的推动作用。也有学者提出,在心脏骤停的不同时期胸外按压机制不同,心脏骤停早期心泵机制占主导,后期胸泵机制和左房泵机制占主导;也有学者认为,心脏在胸外按压过程中并无房室瓣的关闭,仅起到通道作用,胸泵机制和左房泵机制占主导。
二、胸外按压的质量
(一)按压时间
(1)按压开始时间:
心脏骤停后,开始CRP时间越早越有利于心脏骤停患者抢救成功,降低再灌注损伤。室颤所导致的心脏骤停,在除颤仪应用之前没有CPR实施,其生存率每分钟下降7%~10% [1],目击者给予传统CPR,则每耽搁1分钟,生存率下降3%~4%,超过10分钟未实施CPR,复苏成功率几乎为零。基于大量的循证医学证据,2010指南将CRP流程做了改变,一是删除了在开放气道后对呼吸的评估,即删除了“看、听和感觉呼吸”步骤,简化对生命体征的判断;二是将“A(开放气道)-B(人工呼吸)-C(胸外按压)转变为C-A-B”。2015指南更新强调一旦发现患者没有反应,鼓励快速、有效、同步的检查呼吸和脉搏,尽早进行胸外按压。非专业人员可只进行单纯胸外按压,其临床意义是为了缩短开始按压的时间,理由如下:
1)大多数心脏骤停者为成年人,初始心律是心室颤动或无脉性室性心动过速,早期CRP的关键是胸外按压和电除颤。
2)如按压ABC顺序,现场施救者开放气道、人工呼吸、放置通气设备都可导致胸外按压的延误,改变CRP的顺序,使胸外按压开始的更早,通气延迟时间更少。
3)ABC顺序中开放气道和人工呼吸对现场施救者较难,开始就行胸外按压,可使更多的心脏骤停患者能及早获救。
(2)按压中断时间:
CPR过程中按压中断不可避免,但近年来越来越多的研究 [2]指出,按压中断能降低CPR成功率。动物实验表明,按压中断时间持续即使少于10秒,动脉灌注迅速降低;临床研究也显示,只有在有非常好的胸外按压的情况下,并且保证按压中断时间少于10秒可以观察到心脏明显收缩,并有足够的动脉血液灌注。高效的胸外按压及更少的按压中断时间将有望提高心脏骤停患者的总体生存率。
(二)按压频率
纵观CRP历程,胸外按压推荐频率由最初的60~80次/分逐渐变为80~100次/分、至少100次/分到2015指南更新推荐的100~120次/分。临床研究 [3]提示,高频胸外按压(100~120次/分)可提高CPR效率,院内及院外心脏骤停患者的自主循环恢复率均增加,高于120次/分时,按压深度降低,心脏和胸腔变形减小,不利于胸廓完全回弹,复苏效率降低。
(三)按压深度
关于按压深度的研究在发生变化,由最初的3~4cm到4~5cm,再到至少5cm,直至目前推荐的5~6cm。当按压深度增加时,胸廓的形变增加,胸腔内负压增加,有利于血液回流,增加血液灌注量,提高除颤成功率,提高患者生存率。一组院外心肺复苏资料研究表明,通过按压深度达5.38cm的胸外按压可以达到约50%短期生存率,而对于没有室颤的心脏骤停患者,通过按压深度达6.32cm的胸外按压可以达到50%的生存率。按压深度每增加1cm(深度范围0~7.6cm),自主循环恢复率可同比增加31% [4]。Johansen [5]研究发现,伴随着按压深度的增加,心搏骤停患者的入院生存率由10%提高到约30%,因此他认为CPR中按压深度的增加可以提高心脏停搏患者的短期生存率.但却并不改善出院生存率。2015指南更新中加入了新的证据,表明按压深度可能应有一个上限(大于6厘米),超过此深度则可能发生并发症。
(四)胸廓充分回弹
“胸泵学说”认为:按压后的胸廓扩张可以产生相对于大气压的负压,同时促进静脉回流以及为按压期的血流前向运动储备足够血液。胸腔内的负压增大与心输出量和前向血流增加密切相关。Zuercherp [6]通过动物研究发现,胸廓的不完全放松后继发的胸内压增加会导致右房压和颅内压增高,从而降低了冠脉灌注压和脑灌注压。实际上,院内外心搏骤停患者CPR过程中胸廓得不到完全放松的情况普遍存在。Fried [7]分析了108名心搏骤停患者的112 569次胸外按压资料后亦得出类似结论,不论如何,这都可能在一定程度上削弱了按压深度和频率带来的复苏益处。
(五)按压/通气比例
关于按压/通气比例的研究一直没有循证医学的证据,从1992年5∶1,2000年15∶2,一直到2005年、2010年和2015年指南修订为30∶2。新指南建议未经培训的施救者实施单纯胸外按压式心肺复苏,因为这种方式相对易于调度员通过电话进行指导。医护人员理应接受过心肺复苏培训,才能够有效实施按压和通气。但是,医务人员的首要任务,尤其是在单独行动时,仍应是启动应急反应系统并给予胸外按压。Ewy [8]等提出,在心肺复苏过程中首先应满足大脑供血,而非肺脏,人工呼吸绝非最佳选择,应尽早实施不中断地胸外心脏按压,使血液流向心脑。
Chandra等 [9]提出,心源性猝死患者动脉血液尚存在较高的氧含量,在CRP期间如果不进行通气支持,动脉血氧含量也可维持70%达10分钟,说明即使没有人工通气,在CRP早期动脉血氧尚可满足机体所需。此时的关键是重建循环,优先进行通气并无必要;在低心排量的情况下(CPR只能产生相当于正常心搏20%~30%的心输出量),少量通气即可以满足需要的通气/血流比,过多的通气没有益处。国内实验研究证实 [10],单纯胸外按压时被动通气可与低水平的肺血流灌注相匹配(V/Q比值稳定),同时叹息样呼吸也能提供一定量有效肺泡通气量,可满足机体复苏初期代谢的需要。以牺牲循环为代价进行通气,得不偿失。源于这样的认识,指南做出了增加胸外按压次数和减少人工通气间隔,甚至只做胸外按压的建议。
新英格兰医学杂志发表多中心对照研究证明仅作胸外心脏按压与实施标准心肺复苏的效果相似 [11]。一些对于院外心脏骤停的研究显示,在院外仅做胸外按压比实施胸外按压+人工通气患者的生存率高出1倍,目击者行单纯的胸外按压心脑复苏在神经学预后方面的效果等同于甚至优于传统方法;还有研究表明,接受单纯胸外按压CPR和传统的CPR相比生存率或神经学预后没有改善。对于院外心脏骤停患者的急救,鉴于大多数目击者或旁观者不愿意或者不能实施传统的CPR并且胸外按压加人工呼吸可能会因人工呼吸而引起胸外按压中断,以及目前的临床研究显示:2015指南更新建议未经培训的施救者只做单纯胸外按压,即强调在患者胸部中央用力快速按压,或者按照急救医疗系统急救调度员的指令操作。当心跳骤停是由呼吸停止造成或胸外按压已经持续4~5分钟后,此时动脉血氧含量已显著降低,复苏成功的关键是有效的通气。因此,专业人员应能根据实际情况和现场环境,决定复苏的顺序和开始通气的时机。
三、胸外按压复苏装置的应用
(一)徒手按压的局限性
多个研究表明,即使是医务人员的CPR按压深度往往达不到指南要求,而且,院内外心搏骤停患者CPR过程中胸廓得不到完全放松的情况普遍存在。胸外按压是高强度的体力消耗,Ochoa [12]观察发现,,在复苏的第1分钟就开始出现按压质量下降:按压深度变浅、频率降低、胸廓放松不足,而且操作者本人往往不会意识到这些变化,从而高估了实际CPR质量。Sugerman [13]等对院内复苏资料研究发现,在CPR开始后约90秒出现按压,深度变浅,提示出现操作者疲劳。有学者提出,传统CPR以每2分钟交替按压更为合理,单纯胸外按压以每分钟交替按压才能更好地保持高效的CPR。但是交替必然存在按压的中断,越来越多的研究指出,按压中断能降低CPR成功率。动物实验表明,按压中断时间持续即使少于10秒,动脉灌注迅速降低;临床研究也显示,只有在有非常好的胸外按压的情况下,并且保证按压中断时间少于10秒可以观察到心脏明显收缩,并有足够的动脉血液灌注 [14]。高效的胸外按压及更少的按压中断时间将有望提高心脏骤停患者的总体生存率。
如何避免人工按压的易疲劳和交替导致的按压中断,如何进行高质量的胸外按压,成为目前研究的热点。
(二)复苏辅助装置的研发
理论上讲,复苏相关辅助器械可以带来比仅被动扩张胸廓相对更高的胸腔负压,提供更有效的按压。胸外按压复苏装置的研究研发主要分为两大类:非自动与自动式(包括气动式和电动式),共计具体的产品种类到目前为止不少于20种,目前应用广泛的典型新型胸外按压装置有Cardio-Pump(非自动),LUCAS和Auto Pulse(均为电动自动式)。LUCAS在已经完成的动物实验以及人体实验包括院前急救应用研究,均得到了比标准CPR好的效果 [15]。Auto Pulse相关动物实验与人体实验研究也得出了类似于LUCAS的结论,同时利用Auto Pulse复苏以后,未发现胸肋骨骨折,脏器损伤等严重并发症,是一种便携安全的机械胸外按压装备 [16]。王立祥 [17]等应用腹部提压法,对合并胸肋骨骨折的呼吸、心搏骤停患者进行CPR,利用腹部提压CPR装置主动提拉与按压腹部,有效建立人工循环支持的同时亦达到了腹式呼吸的作用,获得了较为理想的复苏效果,突破了胸外按压禁区,弥补了传统胸外按压CPR方法的不足。但是,最近也有文章指出 [18],先进并且富含高科技的设备并不能增加整体患者的复苏成功率,甚至有降低患者神经功能恢复的副作用。
到目前为止,徒手CPR与胸外按压装置的复苏效果与远期预后仍然没有大型的随机对照多中心的研究结论,从基础生命支持的实施以及便捷性上讲,施救者的双手永远是第一首选,徒手CPR的便捷实施对全民掌握复苏按压技术的优势是不会被取代的。从今后的研发方向上看,轻巧便捷,能够减少胸外按压设备准备应用时间将是研发的热点。
四、结语
全世界医学领域都在不懈地研究,寻求一种更有效的心肺复苏方法,正如新近发表的美国医学研究所报道 [19]及AHA心血管急救共识对该项报道的回应 [20]所指出的,我们还需更加努力,推动复苏科学研究及复苏操作,以期挽救更多的生命。胸外按压无疑是心肺复苏的核心部分,如何能够更高质量的胸外按压,什么是更合理的按压与通气比例,什么是理想的胸外按压复苏装置,这些都需要全世界共同努力,需要更科学严谨的临床设计和更大样本的临床研究。相信通过研究的不断深入,心肺复苏术将会不断走向完美。
(张 红 马素霞)
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