高碳酸血症对兔迷走神经张力及心率变异性的影响

摘要

研究背景 心跳骤停(cardiac arrest，CA)是围术期最严重的突发事件，抢救成功率低、死亡率高，直接威胁病人生命安全。围术期引起心跳骤停主要与麻醉用药、气道管理及血流动力学的巨变(如大出血、血压变化)、不良神经反射等因素有关。有研究指出引起CA的多种因素中，迷走反应占13﹪。围术期，麻醉医生往往比较重视气道管理、维持血流动力学稳定以及合理用药，而不良神经反射没有得到足够的重视和预防。麻醉与手术中刺激咽喉、气管、颈动脉窦、眼球及胸腹腔脏器(包括胆、肠、肾盂)等所发生的心律失常，多与迷走神经反射有关，是迷走神经过度兴奋的结果。这种迷走神经反射发生率在脊髓神经阻滞麻醉中要高于全身麻醉，是全麻的2-5倍，推测是由于全麻与脊髓神经阻滞麻醉对生理变化的影响不同造成的。主要有两点：(1)迷走优势：即脊髓神经阻滞麻醉时阻滞交感神经，迷走神经不可阻滞，迷走神经活动相对增强。(2)通气不足：通常蛛网膜下隙麻醉时阻滞平面升至T4并不会引起通气不足，但椎管内麻醉下80﹪病人需辅用镇静药物，若同时合并阻滞平面过高，易引起呼吸抑制，导致二氧化碳蓄积及高碳酸血症。以往认为，过度镇静导致通气不足及缺氧可能是蛛网膜下隙麻醉时心跳骤停的原因，但目前研究表明脉搏血氧饱和度达95﹪～100﹪的情况下，蛛网膜下隙麻醉时仍可发生心跳骤停，所以很难解释低氧血症是心跳骤停的主要原因，临床中还发现这类病人常伴有严重的二氧化碳蓄积，因此推断通气不足所导致的高碳酸血症很可能是通过引起迷走神经的活动增强，从而导致麻醉与手术刺激时不良神经反射发生率增高，引起心率减慢甚至心跳骤停。 高碳酸血症对心血管自主神经的影响有不同的结论。60年代起Richardson等提出高碳酸血症兴奋交感神经致循环中儿茶酚胺升高，使心率增加，血压升高。然而，80年代后期研究结果发现高碳酸血症对心率的影响结论不一致，研究者也提出不同的作用机制。Fukuda等认为CO<,2>对心脏起搏细胞的直接抑制导致心率减慢。Walker及Shigeru等认为压力反射引起迷走兴奋在高碳酸血症所引起的心动过缓中起着重要作用。亦有报道指出具体血流动力学变化随高碳酸血症的程度和持续时间而不同。目前的研究检测指标上多采用血流动力学的间接指标，未行直接的自主神经的兴奋性的检测如神经放电活动或心率变异性方面的检测，可能是造成高碳酸血症对心血管自主神经的影响有不同的结论的原因。交感神经和副交感神经系统(迷走神经)张力的平衡，在机体内稳态的调节中发挥着重要作用。在组织器官水平上，二者功能相互协调，并根据效应器官的功能状态的不同，其效应或协同，或拮抗，以调节机体内稳态，使机体适应内外环境的变化。目前的研究多集中在轻、中度高碳酸血症对血流动力学影响及肺保护方面，探讨不同程度高碳酸血症对迷走神经张力的影响的研究较少。随着“允许性高碳酸血症(PHC)”的观点的提出，小潮气量的通气策略在重症监护及胸科手术病人广泛应用。同时，自1987年法国Motlret医师完成了首例腹腔镜胆囊切除术后，腹腔镜手术以其微创的特点在外科领域广泛开展，临床中高碳酸血症发生率大大提高。文献报道pH≥7.15，PaCO<,2><80mmHg时，高碳酸血症的不利生理作用可逆且常常较小。尽管很多人对PaCO<,2>80～100mmHg感到焦虑，但近来实践证明，PHC的耐受性比预想的要好。个别患者PaCO<,2>>150mmHg甚至达200mmHg时也能很好耐受。针对PHC实施的必要性及其带来的不良反应，临床中不断探讨容许性高碳酸血症的“容许”究竟在什么水平?基于上述认识，如果高碳酸血症可增强迷走神经的兴奋性，当ICU病人进行物理治疗(如吸痰)刺激咽喉等敏感部位；行PHC胸科手术时胸腔脏器的牵拉；腹腔镜人工CO<,2>气腹下手术时会否增加不良神经反射及心律失常发生率，引起血流动力学的不稳定? 研究目的 本课题拟从以下两个方面来进行研究：首先，以兔急性高碳酸血症作为模型，用神经电生理技术及心率变异性分析，观察不同程度的高碳酸血症时兔颈迷走神经放电的变化以及心率变异性的变化；其次，部分组别纠正酸中毒，以观察酸中毒对迷走神经兴奋性的影响。 实验方法 1．动物准备及分组健康新西兰白兔30只，雌雄不拘，体重1.8～2.4kg，按随机法分五组，每组6只。 A组(对照组)：目标PaCO<,2>值是35～45mmHg，PH值正常； B1组(中度高碳酸血症酸中毒组)：目标PaCO<,2>值是45～80 mmHg，低PH值； B2组(中度高碳酸血症纠酸组)：目标PaCO<,2>值是45～80mmHg，PH值正常； C1组(重度高碳酸血症酸中毒组)：目标PaC02值是>80 mmHg，低PH值； C2组(重度高碳酸血症纠酸组)：目标PaCO<,2>值是>80mmHg，PH值正常。 2．实验模型的建立2．1基础状态的建立： 将兔麻醉后行气管切开插管，接呼吸机，设置固定呼吸参数行机械通气，颈动脉插管监测动脉压、心率及采血样，颈静脉插管建立液体通道，从静脉通道给予肌松药维库溴铵0.04～0.05 mg/k/h。于颈正部正中切开皮肤，逐层分离肌肉组织，用玻璃分针分离出右侧迷走神经干，将迷走神经置于钩状双极铂金电极上以备引导放电，并将神经浸泡于37℃温热石蜡油中以防止神经干燥。实验期间维持肛温在37℃左右。基础状态稳定20 min后，采取血标本，测动脉血气(记为TO)。 2．2急性高碳酸血症模型制备： 通过呼吸机使兔吸入92﹪O<,2>、8﹪CO<,2>混合气体通气，通过调节气体流量在10～20分钟内使动脉血气PaCO<,2>迅速上升至各组所设定的水平，并稳定于此范围内。同时保证动脉血气PaO<,2>大于90 mmHg。对照组吸入纯氧。 正常PH值组(B2、C2组)吸入后开始持续静滴5﹪NaHCO<,3>使动脉血PH保持于正常范围。对照组及低PH值组(B1、C1组)则持续静滴0.9﹪氯化钠注射液。 3．检测指标 ①连续监测生命体征：记录各组平均动脉压和心率。 ②血气分析：抽动脉血进行血气分析，记录PaCO<,2>、PH、PaO<,2>、SaO<,2>值。 ③监测心电图，并记录在预处理期间严重的心律失常：严重心动过缓、室颤、室速、心跳骤停发生的情况。 ④传出神经放电记录：放电信号用BL-420E生物机能实验系统进行记录，记录放电频率及幅度的变化及用神经放电波形面积绝对值法分析。 ⑤测定心率变异性(HRV)：采用频域分析方法，指标包括：低频功率(LF 0.04-0.15Hz)，反映迷走和交感神经的双重活性；高频功率(HF0.15-0.4Hz)反映了迷走神经兴奋性；低频／高频比值(LF/HF)，代表迷走和交感神经张力的平衡。 4．检测时点： 吸入前(TO)、达到目标PaCO<,2>值后10min(T1)、0.5h(T2)、1h(T3)、2h(T4)、4h(T5)各时点指标的变化。 统计学方法 实验所得计量资料采用均数±标准差表示，所有资料输入SPSS12.0统计软件包进行处理。计数资料分析采用卡方检验，计量资料采用重复测量资料方差分析方法，各组间相对应时间点的多重比较采用多元方差分析中的LSD-t检验，P<0.05认为有差异。 结论 1．高碳酸血症时，迷走神经反射通路处于兴奋状态，其张力增高；交感神经兴奋性也升高，但相对于迷走神经的活动，交感神经活性处于较低的状态，迷走-交感神经张力失衡。但上述变化并不与高碳酸血症的严重程度成正比。 2．高碳酸血症时，当PH≥7.15时，机体能有效的调节，高碳酸血症的不利生理作用可逆且常常较小；当PH进一步下降，细胞内严重酸中毒发生，不利生理作用不可逆，迷走神经张力增高及迷走一交感张力失衡加重。 3．允许性高碳酸血症在一定的范围(PaCO<,2><80mmHg，PH≥7.15)安全可行，不会引起心律失常的发生和显著的血流动力学的改变。PaCO<,2>进一步升高时，心律失常的发生率增高。

目录

文摘

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前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

综述 允许性高碳酸血症对机体的影响及耐受性研究

中英文缩写对照

致谢