心脏骤停（cardiac arrest, CA）导致的全脑缺血及随后的再灌注损伤是脑损伤的主要病理机制^[1]。CA病因的异质性导致了临床脑保护策略的复杂性。随着心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation, CPR）成功率的提高（约10%），越来越多的CA患者进入到自主循环再现（return of spontaneous circulation, ROSC）状态。ROSC后神经功能的缺失是导致CA患者高死残率的关键因素。在真实临床环境中CA的病因繁多，建立符合各种病因的CA动物模型对于保证实验研究结果的同质性至关重要。不同种系动物模型研究结果差异较大，缺乏可比性。严重限制了CA后脑保护实验结果向临床研究的转化应用。由不同病因导致CA进入ROSC状态后，会导致不同程度的脑损伤。不同模型的异质性使得研究之间的比较变得困难，因此需要对动物心脏骤停从病因研究和报告进行标准化^[2]。见图 1。

1 窒息诱导心脏骤停（asphyxial cardiac arrest, ACA）模型的优势

基于临床上CA的病因分类，不同动物模型也分大致为两类^[3-6]：包括由于心脏原因（心室颤动，无脉搏室速等）造成的突发心脏停搏；呼吸原因（呼吸停止，无脉电活动等）造成的进行性缺氧最终导致的心脏停搏。两者由此导致ROSC后神经组织损伤的机理不完全相同。窒息法构建的呼吸源性CA模型能够重现渐进性低氧、高碳酸血症持续进展的病理过程，高度模拟临床气道阻塞、溺水、窒息、呼吸衰竭所致CA人群的发病特征，相比电击诱发的心源性CA更贴近非心源性CA临床真实场景，是研究缺氧CA后脑损伤不可或缺的模型。

从病理生理学的角度来看，缺氧灌注在ACA相关脑损伤中起主导作用。缺氧灌注会加剧乳酸酸中毒并导致自由基损伤，从而导致脑损伤。一项系统评价报告称，大约54%的CA动物研究模型SCA（室颤诱导的CA），而只有25%的模型ACA^[2]。因此，本文总结了建立ACA动物模型的程序，以期为未来的CA实验研究提供标准化模型。

大鼠窒息诱导CA模型的成功率为100%^[7]，而既往电流刺激诱导模型具有明显的不确定性。原因可能是由于大鼠心肌细胞的有效不应期相对较短，如果超过90 s未施加电流刺激，则倾向于发生全身自动心脏复律。但是持续的电刺激，会加重心肌损伤，影响ROSC的成功率。电刺激诱导模型不容易控制电刺激的持续时间，同时，不同动物的电流刺激时间也相差很大，通常需要更多的样本才能达到显著差异。而窒息诱导动物出现心脏停搏的时间相对恒定。因此，缺氧引起CA动物模型易于标准化，有利于后续实验指标的评价^[8]。见表 1。

2 ACA动物模型的构建 2.1 物种选择

要建立一个标准的ACA模型，以实现制定有效的CA诊断、治疗和预防措施。几个属性使大鼠成为ACA研究的理想模型。大鼠与人类有相似的遗传结构，约有90%的基因与人类相似，使得大鼠成为研究人类疾病的理想模型^[9]。在生理和生化方面与人类有较高的相似性，如内分泌系统、免疫系统和代谢途径, 这使得研究结果更具可转化性^[10-11]。易于管理和饲养，且可以在相对小的空间内进行大规模的实验，这使得进行长期和大规模的研究成为可能^[12]。大鼠在学习和记忆方面的研究中表现出色，且已经开发了大鼠的标准化评估来评估神经功能缺损^[13]。选择大鼠作为实验动物后，应考虑大鼠的种类、性别、体重和大鼠的年龄。阅读最近的文献^[14-17]，大鼠品系、年龄、体重可显著改变全脑缺氧缺血病理应答、基础神经功能水平，常规ACA脑损伤研究统一选用8~12周、体重250~300 g的SD大鼠，严格限制同批次动物月龄、体重波动范围。将动物基线标准化与麻醉、体温、通气、复苏操作标准化相结合，保证全脑缺氧缺血病理改变具备一致性，减少动物本底对神经功能评分的干扰，最大程度缩小批次误差，提升大鼠ACA模型整体可重复性，让不同实验室研究结果具备横向对比价值。

2.2 麻醉方法

麻醉是建立标准化ACA大鼠模型的第一步，包括诱导、维持和退出。在大多数情况下，小动物的麻醉诱导是使用异氟烷、七氟烷、氟烷或CO₂等麻醉气体进行的，根据最近的文献，戊巴比妥，七氟烷、异氟烷和舒泰最常用于维持麻醉的研究^[18-19]，七氟烷、异氟烷均为吸入药，都要麻醉机，肝肾安全性远优于两种注射药；七氟烷气道刺激比异氟烷更小、苏醒更快，更适合重复麻醉、幼鼠、影像短实验，而异氟烷更适配ACA/ROSC及各类胸腹心脏手术。舒泰和戊巴比妥为注射用药，不用麻醉机，舒泰无管制、肌松镇痛更好，多用于微创采血，缺点是痰液多、肢体易抽动、苏醒躁动；戊巴比妥麻醉更深、作用时间最长，适合1~4 h长效开胸手术，但镇痛偏弱、经肝代谢、安全范围窄，受二类药严格管控，苏醒最慢，术后护理远比另外三种麻烦。

2.3 气管插管

ACA诱导大鼠CA心肺复苏模型，全程需要人工机械通气维持肺泡供氧，保障ROSC成功率。自主呼吸在CA后快速停止，若无法建立可靠气道，会出现缺氧失控、肺不张、误吸，造成组间缺氧程度不一致，极大增加实验误差；同时复苏阶段需要精准潮气量、呼吸频率控制，气管插管是实现可控机械通气的必备操作。因此气管插管是大鼠CA造模承上启下的关键步骤，插管成败、气道损伤程度直接影响大鼠存活率、心肌及脑损伤结果，是模型标准化的核心环节。不同气管插管方法与优缺点不同^[20]，喉镜直视经口插管操作最简单，视野清楚、成功率最高，熟练后速度最快，仅轻微擦伤口腔，是窒息CA标准化实验首选，整体稳定性远优于另外两种；盲探经口插管不用喉镜器械，但操作难度最高、耗时长，易误插食管，反复操作易引发喉头水肿，仅适合无器械的紧急应急场景；经鼻插管操作难度中等，导管固定牢靠、气道创伤最轻，缺点是导管管径细、气道阻力更高，还容易造成鼻出血，专门适配需要长时间留置导管、反复通气的大鼠。综合来看，常规造模优先直视经口，设备短缺应急选盲探，长时间通气留置选经鼻。

2.4 诱导缺氧-窒息的方法

当前用于实验的窒息诱导手段种类较多，依托气道阻断、通气中断、密闭缺氧、惰性气体置换等不同原理实现缺氧致CA。不同窒息手段在操作难度、时间精准度、气道损伤风险、血气改变特点上存在差异，适配的实验类型各不相同。见表 2。

CA持续时间和大鼠脑损伤程度存在明确的正相关规律，缺血时间越长，全脑缺氧缺血性病理损伤越重，神经元坏死、神经功能障碍越明显；骤停时长不足则损伤表型不突出，过长会造成复苏成功率下降。目前对骤停计时起点界定混乱，加上部分造模方式可控性差，各组实际缺血时间不一致，直接导致脑损伤实验结果重复性差。可以统一多参数联合的CA判定标准，以心电、血压达标时刻作为统一计时起点；窒息方法可保障时间可控；标准化体温、麻醉、通气等基线条件；固定各组缺血时长，全程同步记录生命体征时序数据，通过全流程标准化管控消除时长误差，保障脑损伤实验稳定可比。此外研究者可根据实验需求调整CA持续时间，研究不同程度的脑损伤带来的影响。

2.5 不同复苏方法的具体参数对比

高质量的心肺复苏对于提高CA的生存率具有重要作用。标准心肺复苏程序包括胸外按压、机械通气、需要时使用肾上腺素和除颤^[21-23]。通过监测心电图或检测平均动脉压来确认CA^[2]。之后进行胸外按压^[24]以大鼠胸部的中心为压迫点，恒定频率和深度，进行胸外按压。在进行胸外按压的同时，通过气管插管或鼻导管进行人工通气。通常还可进行药物干预，可以使用肾上腺素或其他药物^[23]，在适当的时间点给药以提高心脏复苏的成功率。继续监测大鼠的心电图和生命体征，评估复苏效果，见表 3。若心脏复苏成功，应该持续监测恢复后的生命体征。

3 ACA模型脑损伤的神经功能监测与评估方法

评估神经功能缺损对于开发成功的模型很重要。NDS用于评估神经功能缺损。神经行为评分：使用神经行为评分量表评估大鼠的运动能力和认知功能，这些评分可通过观察行为改变来进行定量，其模板以标准人类神经系统检查为模式^[32]。认知功能评估是神经功能缺损评估的另一个方面，动物行为评估通常用于评估认知功能^[33]。NDS神经功能缺损评分测评全脑整体神经功能，囊括运动、意识、脑干反射等十余项指标，在复苏24 h、48 h、72 h、7 d检测，总分0~80分，分值越高脑损伤越重。该方法学界通用性最强，方便不同实验数据横向对比，是CA/ROSC模型最主流的综合评估手段。前肢抓握试验聚焦皮质脊髓束与前肢精细肌力，于复苏1、3、7 d开展网格悬吊计时，抓握时长越短、双侧差距越大损伤越重，优势是能定位单侧脑部缺氧损伤。Morris水迷宫针对海马介导的空间学习记忆，复苏3~7 d启动连续训练，依靠寻台潜伏期、象限停留时间判断损伤，精准对应窒息CA高发受损的海马CA1区。转棒实验检测小脑协调、肢体运动耐力，复苏2、4、7 d检测，操作简便重复性好，适合批量筛查全脑缺氧带来的运动异常。Y迷宫与新物体识别评价前额叶短期工作记忆，复苏3 d、7 d检测，不用长时间训练，检测效率高，适配复苏早期认知快速评估。翻正反射仅观测翻身耗时，检测节点覆盖复苏即刻、1 h、24 h，用来快速判定脑干、前庭功能，可早期分辨脑干重度缺氧损伤。足阔步试验通过脚印分析下肢步态与锥体束功能，复苏3 d、7 d检测，多用于评价恢复期长久的行走运动后遗症。整体区分：想看全脑综合预后选NDS；区分上下肢、单侧运动损伤分别用足阔步、抓握试验；海马记忆用水迷宫，短期快速认知选Y迷宫/新物体；小脑协调大批量筛查用转棒；早期快速判断脑干存活优先翻正反射。

此外，CA后神经元和神经胶质细胞超微结构发生变化。神经元周围水肿的苏木精-伊红（HE）染色表现为暗神经元、体细胞、轴突和树突，尤其是在皮层和丘脑中的大神经元中，清楚地表明可能导致细胞死亡的大坏死变化。炎症会激活神经胶质细胞并观察到形态或数量发生变化。这种病理学分析可用于观察细胞水平的神经损伤^[34]。HE、尼氏、TUNEL、免疫组化四种脑组织检测适配ACA大鼠各有侧重、时序分明：HE适合ROSC后24 h、72 h、7 d，可整体观察全脑多区域细胞水肿、炎症、出血大体形态，能快速判断全脑大范围损伤，优势是广谱直观，缺点无法精准定量存活神经元，多用于初筛整体病理损伤；尼氏染色检测窗口期集中在ROSC 72 h至7 d，专门定量海马CA1等关键区域存活神经元，是ACA海马缺氧损伤最常用的定量手段，可直接对应认知功能好坏，但不适用于早期凋亡观测；TUNEL最佳检测时段为ROSC 24~72 h凋亡高峰期，专门统计缺血-再灌注引发的神经元凋亡数量，适合挖掘药物、通气方案的抗凋亡机制，缺点无法区分坏死细胞，后期凋亡回落不适合7 d以后检测；Bax、Bcl-2、GFAP、Iba-1免疫组化检测跨度覆盖ROSC 24 h~7 d，既能验证凋亡通路蛋白，又可评估星形胶质、小胶质活化与神经炎症，解析远期慢性脑损伤机制，可阐明炎症级联反应，但操作繁琐、成本更高。整体时序搭配：复苏早期24~72 h靠HE看大体损伤、TUNEL测凋亡；72 h至7 d用尼氏精准统计海马神经元丢失；需要探究分子通路、胶质炎症时全程搭配免疫组化。脑电图监测神经学检查后，脑电图通常用于评估缺氧/缺血性脑病的神经系统预后。通过对神经元电活动进行连续、无创的床旁监测，并根据特定波形特征进行神经功能评估，脑电图发挥着重要的动态监测作用^[35]。检测血液或脑脊液中的生化标志物（如乳酸、神经元特异性烯醇化酶等）以评估脑细胞损伤程度^[36]。动物实验中血清或血浆生物标志物通常用于检测和评估神经损伤，神经元特异性烯醇化酶是CPR中神经功能预后唯一推荐的指南生物标志物。

利用磁共振成像技术评估CA后大鼠脑部的结构和功能变化，尤其是水肿和缺血相关变化。尤其是弥散加权成像的DNA对预测复苏后神经损伤至关重要^[37]。在CA期间，缺血和缺氧导致细胞水肿，弥散加权成像可以在复苏后检测到。

4 脑保护策略

复苏抢救期优先采用纯氧快速纠正窒息带来的全身性缺氧，最大化保障ROSC；复苏后需依据动脉血气、实验研究目的灵活选择高氧、常氧或梯度降氧方案，权衡供氧收益与高氧氧化毒性。高氧利于急性期复苏但存在远期神经损伤风险，常氧安全性更高适合后期维持，控制性低氧多用于通路机制探索。靶向低温治疗需严格遵循ROSC即刻启动、33~34 ℃恒温维持2 h、0.5℃/h缓慢复温的标准化流程，时机、温度、时长、复温速率任一环节不统一，都会造成脑损伤结果不可重复。氧疗与低温管控共同构成ACA复苏后脑保护两大可控变量^[38]，在心肺复苏后脑损伤研究中，不同实验组之间二者一致性是保证神经损伤评价稳定、实验可横向对比的必要前提。

5 小结与展望

CA是一个重要的公共卫生问题，而CA动物模型则是研究CA的良好工具。未来大鼠ACA模型的研发与应用将朝着临床精准复刻、多维度标准化、多学科联合探索三大方向推进。首先，现有模型多采用健康青年大鼠，与真实临床高龄、多病共存的CA人群差距显著，后续可构建复合基础疾病模型，将高血压、糖尿病、高血脂、老龄等临床常见合并症与ACA结合，打造多病共存复合型大鼠ACA模型，还原真实患者的缺血耐受、复苏反应、脑心损伤特征，缩小动物实验与临床病例的差异，提升实验成果临床转化效率。同时针对不同发病诱因、不同年龄段患者分层造模，实现模型和临床人群一一对应，解决当前模型普适性有余、针对性不足的短板。

现阶段不同实验室在麻醉方案、气管插管方式、CA判定标准、CPR操作参数、复苏后通气吸氧策略、体温管控等环节差异较大，导致同类研究重复性不佳、横向对比困难。后续可依托多中心联合实验统一全套操作细则，明确骤停计时、ROSC判定、心肺复苏、术后监护的统一量化标准，搭建行业通用的标准化ACA操作手册，建立可复刻、可比对的标准化实验范式；同时结合无创实时监测技术，实现心电、血压、脑血流、血氧的长期动态记录，精细化捕捉缺血及复苏全程的时序病理变化。

在基础科研层面，标准化ACA模型可为CA后脑损伤、心肌损伤、炎症氧化应激机制解析，神经保护药物、通气方案、复苏操作优化、低温保护策略筛选提供稳定可靠的实验载体；在转化医学层面，统一规范的动物实验数据可比性更强，能够有效打通基础实验与临床急救之间的研究鸿沟，帮助复苏领域的基础发现更高效落地为临床急救方案、监护策略与干预靶点。未来窒息相关CA相关探索仍需持续完善全链条标准化细则，平衡实验可重复性、动物伦理福利与临床相似度，依托标准化ACA大鼠模型持续推动CA复苏机制研究不断走向临床应用，为提升窒息类CA患者长期生存与神经预后提供坚实的实验支撑。

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