6种临床使用的体外除颤器在猪动物实验中的对比研究

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1、6 种临床使用的体外除颤器在猪动物实验中的对比研究 2006 年 5 月 30 日 6 种临床使用的体外除颤器在猪动物实验中的对比研究 2004-12-31 背景：长期以来体外除颤器以 2 种类型的单相波形式在实践中应用，而且前广泛使用的还有 4 种类型的双相波。虽然各种除颤器的波形及其临床剂量方案不同，但尚无研究对单相或双相波的性能进行充分比较。本试验首次对各种双相波体外除颤器的除颤效果进行对比；并以此作为一项研究的在实验部分，对所有常用的波形在应用各自厂家提供的和临床使用的剂量条件下进行比较。 方法与结果：在 14 头猪的 852次短时室颤发作中对 6 种波形的疗效进行测试。 方案 1：2

2、00J 单相衰减正弦波（MDS）和单相截断指数波（MTE）电击与 150J 双相波电击在 6 头低阻抗猪身上进行对比。 方案 2：4 台商用双相波除颤器分别使用其厂家推荐的剂量方案，在低阻抗与模拟的高阻抗条件下在 8 头猪的动物试验中进行疗效对比。在低阻抗条件下，所有的双相波电击均达到进乎完美的成功，而对 MDS（67%）与 MTE（30%）来说，其疗效却显著降低。 在方案 2，4 台双相波除颤器的首次电击成功率在低阻抗电击时一律很高（97，100，100，100，与 94%） ；而在高阻抗电击时，成功率却下降（ 62，92，82 ，与 64%） 。不同仪器的疗效之间存在着显著的统计学差异。

3、结论：常用的 MDS 与 MTE 波形具有明显不同的疗效。尽管在双相波除颤器中有阻抗补偿设计，阻抗对其疗效仍有影响。在高阻抗时，由于波形与厂家提供的剂量两方面的不同，临床使用的双相波除颤器之间存在着适度的疗效差异。 1导言 自从引进直流电除颤器后 30 余年以来，体外除颤器曾以 2 种类型的单相波波形在实践中应用：衰减正弦波与截断指数波。这 2 种普通的波形依然在广泛使用，并有实质性的差异1 。然而迄今对其实际应用中的除颤疗效尚未进行严格对比研究。 近来，双相波已在体外除颤器中得以应用。不同双相波除颤器临床使用中可用的特异电能剂量，就其波形特点，波形“阻抗补偿”设计，及相对电击量而言有显著差异

4、2。由于除颤疗效是波形及其使用的电击剂量共同作用的结果，不同波形施以相似剂量或相似波形施以不同剂量，可能产生不同的临床疗效。因此在对不同除颤器的疗效进行比较时，重要的是对电击波形及其提供的剂量都要考虑到。 虽然每一种临床上可以用的双相波都单独地与单相波进行了对比3-12，却没有临床或试验研究直接比较不同双相波除颤器的除颤疗效。本研究在已建立的室颤（VF）动物模型中对 6 种临床上使用的单相与双相体外除颤波形在其临床实施的剂量条件下进行除颤疗效的比较。 2材料与方法 本研究得到了伯明翰阿拉巴马大学动物管理与使用委员会的批准。并且所有的术前与术中动物护理都遵从常规指南与 1989 年动物福利法案第

5、 6 节之规定。 本研究分 2 部分进行。方案 1 使用 6 种动物并比较 2 种单相波体外除颤波形与一种双相波形的电击疗效。方案 2 使用 8 种动物并比较 4 种美国商用双相体外除颤波形的电击疗效。除非另外注明，2 种方案的试验方法是共同的。 试验开始时以肌肉注射 telazol（4.4mg/kg ）与 xylazine(2.2mg/kg)的方式将国内农场猪予以镇静（25-30kg） 。每支动物均进行气管插管，并以仰卧位进行固定，以室内气体加氧气和异氟烷（1.5-2.5%）的混合物进行机械通气。在试验全过程中对异氟烷混合物水平进行调整以维持深度外科麻醉水平。试验全程中给予动物静脉滴注乳酸林

6、格氏液。每 30 分钟测定一次动脉血气数值，电解质水平与核心体温，并在试验过程中保持在正常范围以内13。持续监护心率，II 导联心电图及动脉血压。 将一根导管送达右心室尖部以电诱发 VF。美敦力菲康公司生产的粘贴电极片（QUIK-COMBO）贴于左右二侧胸壁的经过剃毛的皮肤表面，其位置约略相当于人体除颤时使用的前侧部位。心尖部电极置于左侧胸壁以心搏最大点为中心之处。胸骨电极位于右侧胸骨旁，电极上缘在第二肋间隙。同样的电极片用于动物的所有电击以确保心脏位置与电击电场几何形状之间的相关关系的一致性。心尖电极对单相波电击与双相波电击的第 1 相来说是正极。 试验完成以后，以注射氯化钾溶液的方法将麻醉

7、动物施以安乐死。 22 试验设计：方案 1 方案 1 比较了 MDS 与 MTE 与 BTE（双相截断指数）波形的除颤疗效（图 1） 。MDS 与 BTE 电击由LIFEPAK12 型的单相波与双相波除颤器（美敦力菲康公司）施放。MTE 电击由 Heartstart3000 型除颤器(Laerdal Medical, Wappingers Falls NY 公司)施放。2 种单相波均以其标准首次电击能量设定值 200J 剂量进行测试。BTE 波形以 150J 进行测试因为以往的经验提示 200J 剂量的这种双相波会产生 100%的成功率，从而使这 3 种波形之间的精确的统计学模型关系发生混淆。

8、每次除颤尝试均由此种波形在这种特定能量水平的 1 次电击构成。在每个试验动物进行 20 套除颤试验。每套试验中 3 种波形的测试顺序随机决定，方法是一次抽取确定顺序，不可替换更改。 23 试验设计：方案 2 方案 2 对 4 种双相体外除颤波形进行了比较，每种波形由 1 种不同的仪器施放，在此分别被称为A，B，C 和 D（图 2） 。波形 A 由 Fore Runner AED (Philips Heartstream, Seattle, WA)施放；波形 B 由LIFEPAK12 型 双相波除颤器（美敦力菲康公司）施放；波形 C 由 First-Save AED(Surviva Link,

9、Minneapolis,MN)施放；波形 D 由 M Series 双相波除颤器(Zoll Medical,Burlington, MA)施放。波形 B 与方案 1 中测试的 BTE 波形相同。 由于与这些波形相关的电击剂量方案各不相同，每种波形的测试各自使用其厂家推荐的或仪器出厂设定的成年人半自动除颤电击程序进行。因此每次除颤测试包含多达 3 次电击，施放的电击剂量方案与病人所接受的该特殊仪器的剂量程序相一致（表一） 。 对每一动物进行 16 套除颤试验。每套试验包括每种仪器进行 1 次室颤/除颤测试。每套试验中 4 种仪器的测试顺序使用拉丁正方形设计随机确定，这种方式适用于每一动物的全套试

10、验，以及所有动物的所有试验。 24 高阻抗模拟：方案 2 这种猪模型的经胸阻抗近似于 40（欧姆） ，大约为成年人阻抗的一半14-16 。由于施放于这些动物的电击处在临床使用的能量剂量，就使得所提供的电流剂量 2 倍于临床上施放的典型水平，因此预期其成功率异乎寻常的增高。此外，由于这些波形的大小，形态和持续时间以每种波形独特的方式受到阻抗的显著影响，因此将 1 个 50 的电阻串联于动物的半数室颤 /除颤测试之中。这样就可以使施放于动物胸部的电流波形具有和临床除颤时常用于人体胸部同样的量，同样的持续时间与同样的动力形态。在每个动物 16套除颤试验中，交替含有 50 串联电阻，即第 1 套的 4

11、 次测试中电阻串联缺如，而第 2 套的 4 次测试中电阻串联存在。以此类推。图 2 显示双相波波形测试中记录的低阻抗（天然的猪阻抗）与高阻抗（串联电阻）电击情况。 25 室颤 /除颤操作程序 对每次室颤/除颤测试，室颤（VF）是通过由右心室导管施放一短阵猝发 60Hz 交流电来诱发的。在室颤中关闭呼吸机，以使电击始终如一地施放于呼气末，予稳定的经胸阻抗。在方案 1 中，室颤 15 秒钟以后进行除颤；在方案 2 中，室颤 30 秒以后进行除颤。在方案 2 中选择 30 秒中室颤间期以确保仪器 C 有充分的心电图分析时间，因为仪器 C 不允许手动操作。 在方案 2 中，当首次电击末获得成功时，其后

12、继电击的时间间期也受制于仪器 C 的心电图分析时间。对此种仪器而言，由施放未成功电击到施放下一次电击准备就绪的时间间期大约 16 秒钟；对其他 3 种以手动方式操作的仪器，使用同等的时间间期。 假如 3 次电击后室颤持续存在，将已串联的电阻移除，并给予营救电击。除颤以后重新启动呼吸机。在开始下 1 次测试之前，至少要有 4 分钟的恢复期进行观察，以使基线血流动力学和代谢状况得以恢复。 26 数据收集与分析 数字化示波器连接于定制的电压与电流传感器以记录每次测试的首次除颤电击的电压与电流波形。由于示波器存储这些波形需要时间，在方案 2 中没有记录第 2 次或第 3 次电击。每次试验后，所记录的波

13、形被输入计算机中，并且每次电击的峰电流，峰电压，阻抗，施放的能量，及波形持续时间均得到测定。 在每种方案中均应用由 Generalized Estimating Equations 建立的逻辑回归模型对各种仪器的除颤疗效进行比较17。这种模型特别重视每一动物中呈现的总体数据与纵向数据18。因此，当每一动物个体中存在多种观察资料时，这一分析方法是很有用的。在此种情况下，每一动物试验内的相关性能够得以估计。由于阻抗对电击疗效具有显著影响，方案 2 建立的回归模型将阻抗归入独立的共变量。2 种方案中，如果95%的可信限间期不一致，则其差异比被认为统计学上有显著意义。 图 1 方案 1 中施放于平均阻

14、抗 40 的电击之记录波形 图 2 方案 2 中施放于同一动物的首次电击记录波形 A 首次电击能量设定于平均低阻抗 40 时 B 首次电击能量设定于平均高阻抗 92 时 表 1 方案 2 电击剂量，成人半自动除颤经厂家推荐/出厂设定之数值 波 形 首次电击设定值 第 2 次电击设定值 第 3 次电击设定值 A 150J 150J 150J B 200J 300J 360J C 低 高 高 D 120J 150J 200J 3.结果 31 方案 1 所施放电击的特点总结于表 2。BTE 波形取得了显著高于 Ms（67%）和 MTE（30%）波形的总体成功率（96%） 。BTE 波形成功除颠的可能

15、性大于 MDS 波形（95%可信限间期：8.3-15.8 ）11.5 倍，大于MET 波形（95%可信限间期 30.694.2）53.7 倍。MDS 波形取得的成功率显著高于 MTE 波形（差异比=4.7,95%可信限间期:2.77.8） 。 所有电击的阻抗平均值为 406 ，并且在 3 种波形之间没有显著差异。 虽然阻抗没有大的变动，2 种单相波形的成功率却随着阻抗增加而显著降低（表 3） 。 32 方案 2 试验中所有动物的整个方案均全部完成，只有 1 例动物例外。在此例动物中，动物死亡前 16 套室颤/除颤测试的 11 套得以完成。因此，在 8 种动物中，对每种波形进行了低阻抗测试 62

16、 次，高阻抗测试 61次。 对低阻抗电击而言，所有 4 种波形均取得高成功率。波形 B 与 C 在所有 62 次首次电击中均获成功，波形 A 与 D 只有 2 例失败，每例均有 4 次不成功（图 3A） 。当阻抗增加时，4 种波形的成功率均下降（图3B） 。在结合低阻抗与高阻抗电击的统计学模型中，就 4 种波形的首次电击成功，累积 2 次电击成功以及累积 3 次电击成功而言，其总体电击疗效显现出显著差异（表 4） 。 8 种动物低阻抗电击的阻抗平均值为 407，高阻抗电击的阻抗平均值 927。如从首次电击能量设定值所预期到的，4 种波形低阻抗电击的平均施放能量变动范围为，由 D 波形 10714J 至 C 波形23610J（表 5） 。然而，在同样的首次电击能量设定值水平，高阻抗电击的平均施效量变动范围要小的多，由 D 波形 1422J 到 B 波形 2082J。由低阻抗电击到高阻抗电击，平均施放能量有显著变化，即波形C 为-23% ，波形 D 为 33%；