自主呼吸麻醉下家兔單肺呼吸模型的建立

郭志華　殷偉強(qiáng)　王煒　何建行▲

1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胸外科，廣東廣州510120；2.廣州呼吸疾病研究所胸外科，廣東廣州510120；3.呼吸疾病國家臨床研究中心，廣東廣州510120

自主呼吸麻醉下家兔單肺呼吸模型的建立

郭志華1，2，3殷偉強(qiáng)1，2，3王煒1，2，3何建行1，2，3▲

1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胸外科，廣東廣州510120；2.廣州呼吸疾病研究所胸外科，廣東廣州510120；3.呼吸疾病國家臨床研究中心，廣東廣州510120

目的探討建立自主呼吸麻醉下兔單肺呼吸實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆椒ā７椒ń】敌坌孕挛魈m大白兔共10只，將戊巴比妥配成1%的溶液，按3 mL/kg（30 mg/kg）于兔耳緣靜脈緩慢注射進(jìn)行誘導(dǎo)麻醉。予以自制面罩輔助給氧（氧流量4 mL/h）。右側(cè)臥位后經(jīng)左第6肋間開一大小約1 cm×1 cm切口觀察肺萎陷情況，以左肺通氣膨脹到萎陷為單肺呼吸模型建立成功。單肺呼吸2 h后，縫合胸壁后通過注射器抽取胸腔內(nèi)氣體實(shí)施肺復(fù)張。分別于單肺呼吸前（T0）、單肺呼吸30 min（T1）、單肺呼吸2 h（T2）和恢復(fù)雙肺呼吸30 min（T3）4個(gè)時(shí)間點(diǎn)記錄兔的心率、動脈壓和動脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果。結(jié)果實(shí)驗(yàn)中兔的血流動力學(xué)穩(wěn)定，各時(shí)間點(diǎn)心率、平均動脈血壓比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。與T0時(shí)點(diǎn)比較，T2時(shí)點(diǎn)的pH顯著降低（P＜0.05），其余時(shí)點(diǎn)間pH差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。各時(shí)點(diǎn)間動脈血二氧化碳分壓差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。與T0時(shí)點(diǎn)比較，T1和T2時(shí)點(diǎn)的動脈氧分壓均顯著降低（P＜0.05）；與T1時(shí)點(diǎn)比較，T3時(shí)點(diǎn)的動脈氧分壓顯著升高（P＜0.05）；與T2時(shí)點(diǎn)比較，T3時(shí)點(diǎn)的動脈氧分壓顯著升高（P＜0.05）。自主呼吸狀態(tài)下麻醉效果良好，而且操作方便，各時(shí)點(diǎn)動脈血?dú)庾兓?guī)律與臨床一致。結(jié)論通過自制吸氧面罩可以建立新西蘭大白兔自主呼吸麻醉下單肺呼吸模型。此模型簡單方便，費(fèi)用低，成功率高，適用于研究自主呼吸麻醉下相關(guān)的肺和遠(yuǎn)隔器官損傷病理生理機(jī)制。

自主呼吸麻醉；單肺呼吸；模型；動物

目前自主呼吸麻醉技術(shù)已在部分胸科手術(shù)中得以應(yīng)用［1-3］，但其臨床的安全性尚需進(jìn)一步驗(yàn)證，深入研究與自主呼吸麻醉下胸外科手術(shù)期間相關(guān)的機(jī)體病理生理改變，闡明發(fā)病機(jī)制，有利于進(jìn)一步指導(dǎo)臨床手術(shù)麻醉方式的選擇。但目前暫無花費(fèi)較少、便于操作的動物模型，使得這項(xiàng)研究開展受到限制。兔的呼吸系統(tǒng)解剖及主要生理指標(biāo)與人體相近，且來源廣泛，生存能力較強(qiáng)，是研究自主呼吸麻醉胸外科手術(shù)的理想動物。本研究采用自制吸氧面罩建立與臨床相似的兔自主呼吸麻醉下單肺呼吸模型。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)動物健康雄性新西蘭大白兔10只，體重（2.5±0.3）kg，南方醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供（許可證號：SCXK粵2011-0015）。

1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器戊巴比妥麻醉藥（Merck），醫(yī)用氧氣1桶，自制氧氣面罩1個(gè)，醫(yī)用膠布，兔手術(shù)臺1部，動物開胸器械。手術(shù)臺燈1盞、多功能監(jiān)護(hù)儀（Mindray），血?dú)夥治鰞xI-State（美國雅培公司），數(shù)碼相機(jī)1部，靜脈注射泵1個(gè)，動脈壓力轉(zhuǎn)換器（BD，新加坡）1個(gè)，保暖燈1盞。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1吸氧面罩的制作小號吸耳球1只，將其膨大部分的底部剪開1個(gè)直徑約3 cm的圓口，再在膨大部分側(cè)壁剪3個(gè)直徑約3 mm的小孔，改裝成一個(gè)簡易的文丘里面罩，其圓口可以把家兔的口和鼻均罩緊，而吸耳球的吸管段通過1個(gè)2 mL注射器與吸氧管連接。見圖1。

圖1　自制兔吸氧面罩

1.2.2麻醉及手術(shù)操作健康雄性新西蘭大白兔術(shù)前均未給藥，術(shù)前禁食禁飲12 h。戊巴比妥鈉粉劑加生理鹽水溶解，配成1%水劑，按3 mL/kg（30 mg/kg）于耳緣靜脈注射。誘導(dǎo)成功后置家兔于仰臥位并固定四肢。予以自制面罩輔助給氧（氧流量4 mL/h）。2%利多卡因局麻下游離兔右下肢股動脈穿刺置管通過動脈壓力轉(zhuǎn)換器（BD，新加坡）測心率和平均動脈壓（MAP），采集動脈血。2%利多卡因局麻下游離股靜脈，穿刺置管（24G套管針），予生理鹽水10 mL/（kg·h）輸注。若股靜脈穿刺失敗，予絲線結(jié)扎后行耳緣靜脈穿刺放置靜脈留置針，同樣接生理鹽水進(jìn)行靜脈補(bǔ)液。誘導(dǎo)成功后約2 h經(jīng)留置針使用恒速微量泵1 mL/h·kg給予戊巴比妥，睫毛反射多數(shù)為遲鈍，呼吸頻率都適中，刺痛反應(yīng)多數(shù)都有。

麻醉完成后將新西蘭大白兔置于右側(cè)臥位固定，行左側(cè)開胸，于第6肋間予2%利多卡因逐層浸潤麻醉，逐層切開皮膚、肌肉，切開胸膜，開一大小約1 cm× l cm的術(shù)口，觀察肺萎陷情況，以左肺通氣膨脹到萎陷為單肺通氣模型建立成功。注意不要損傷到肺組織，開胸可見肺萎陷，關(guān)胸前檢查確認(rèn)無胸腔內(nèi)出血及肺漏氣，先用4號絲線跨肋間縫合，一般為3針，緊密縫合，部分學(xué)者采用采用無菌針頭抽出胸腔殘余氣體［4-5］。考慮使用針頭抽取氣體容易引起肺臟層胸膜破損導(dǎo)致氣胸，肺復(fù)張不良。本實(shí)驗(yàn)采取20 mL注射器連接留置針管道（頭部剪除留置針），將軟管伸入胸腔作排氣管道，抽吸殘氣，以排出胸內(nèi)氣體，不需要引流管和穿刺排氣。縫合各層肌肉及皮膚。整個(gè)試驗(yàn)過程中維持室溫26～28℃，并予保暖燈照射保暖。左側(cè)氣胸后通過注射器抽取胸腔內(nèi)氣體實(shí)施肺復(fù)張，通過X線檢查證實(shí)此方法可行，使萎陷肺完全復(fù)張。見圖2。

圖2　兔左側(cè)開胸及肺復(fù)張后X線檢查結(jié)果

1.2.3觀察指標(biāo)在單肺呼吸前（T0）、單肺呼吸30 min（T1）、單肺呼吸2 h（T2）和恢復(fù)雙肺呼吸30 min（T3）4個(gè)時(shí)間點(diǎn)記錄心率、MAP，并經(jīng)股動脈采集動脈血0.5 mL做動脈血?dú)夥治觯瑴y定各觀察時(shí)間點(diǎn)酸堿度（pH）值、動脈二氧化碳分壓（PaCO2）、動脈氧分壓（PaO2）和氧飽和度（SaO2）。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，重復(fù)測量資料各組間比較，采用方差分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1各時(shí)間點(diǎn)血流動力學(xué)比較

各時(shí)間點(diǎn)心率、MAP比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1　各時(shí)間點(diǎn)血流動力學(xué)比較（n=10，±s）

表1　各時(shí)間點(diǎn)血流動力學(xué)比較（n=10，±s）

注：1 mmHg=0.133 kPa；HR：心率；MAP：平均動脈壓

時(shí)間HR（次/mim）MAP（mmHg）T0 T1 T2 T3 F值P值233.60±14.29 238.00±27.85 235.60±23.16 234.30±17.69 0.082 0.969 92.10±9.75 94.20±8.22 93.60±8.07 94.70±8.33 0.066 0.978

2.2各時(shí)間點(diǎn)血?dú)夥治鲋当容^

與T0時(shí)點(diǎn)比較，T2時(shí)點(diǎn)的pH顯著降低（P＜0.05），其余時(shí)點(diǎn)間pH差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。各時(shí)點(diǎn)間PaCO2差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。與T0時(shí)點(diǎn)比較，T1和T2時(shí)點(diǎn)的PaO2均顯著降低（P＜0.05）；與T1時(shí)點(diǎn)比較，T3時(shí)點(diǎn)的PaO2顯著升高（P＜0.05）；與T2時(shí)點(diǎn)比較，T3時(shí)點(diǎn)的PaO2顯著升高（P＜0.05）。SaO2維持100%，無變化。見表2。

表2　各時(shí)間點(diǎn)血?dú)夥治鲋当容^（n=10，x±s）

3　討論

單肺通氣開胸手術(shù)在在臨床上應(yīng)用相當(dāng)普遍，但單肺通氣也會引起很多的并發(fā)癥，如機(jī)械通氣性肺損傷、低氧血癥、復(fù)張性肺水腫等［6-8］。國內(nèi)外有學(xué)者通過建立單肺通氣動物模型研究其相關(guān)損傷［9-10］。但在動物實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用自主呼吸麻醉技術(shù)建立單肺呼吸動物模型尚未見有文獻(xiàn)報(bào)道。

在單肺通氣的實(shí)驗(yàn)動物選擇上，既往多選擇大型動物如狗、豬［11-13］，但需要較多人力，麻醉和實(shí)驗(yàn)操作難度大，費(fèi)用較高，而小動物如鼠側(cè)需要精細(xì)的外科操作技術(shù)，不適合本實(shí)驗(yàn)要求。選擇兔是因?yàn)槠浜粑到y(tǒng)解剖和主要生理指標(biāo)與人體相近，且來源廣泛，性情溫順、生存能力較強(qiáng)，便于操作，是理想的實(shí)驗(yàn)動物。

本實(shí)驗(yàn)建立的自主呼吸麻醉下家兔開胸手術(shù)模型，避免了行頸部氣管切開或經(jīng)口行氣管插管，具有簡便、易操作、可重復(fù)、損傷小的優(yōu)點(diǎn)，更符合肺的生理?xiàng)l件，是真正意義下的非氣管插管完全自主呼吸麻醉下的單肺呼吸模型。模型建立后，心率、pH值、Pa-CO2和PaO2變化規(guī)律與臨床一致。心率、MAP、SaO2和PaCO2值在各時(shí)間點(diǎn)維持穩(wěn)定，各時(shí)間點(diǎn)間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。PaO2在開胸后30 min顯著下降（P＜0.05），開胸后2 h雖然PaO2有所上升，但仍顯著低于開胸前；恢復(fù)雙肺呼吸30 min后PaO2基本可恢復(fù)至開胸前的水平。

在兔單肺通氣模型的建立中，作者實(shí)驗(yàn)中主要有如下體會：①手術(shù)操作：經(jīng)左側(cè)第6肋間進(jìn)胸，開一大小約1 cm×1 cm的切口，逐層分離，動作輕柔，避免損失肺臟層胸膜，以免漏氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，注意嚴(yán)格遵循無菌操作。關(guān)胸時(shí)予注射器連接細(xì)管抽吸殘氣時(shí)一邊抽吸一邊向外拔出管道，直至抽吸有阻力時(shí)快速拔除，使肺組織更完全地膨脹，這樣可有效減少胸內(nèi)殘留氣體，不需要胸腔引流。②從麻醉誘導(dǎo)開始就注意予面罩吸氧，避免麻醉期間麻醉藥呼吸抑制引起的低氧血癥產(chǎn)生。經(jīng)鼻和口面罩給氧，保證自主呼吸麻醉下足夠的氧供，維持相對較長手術(shù)時(shí)間。兔的口和鼻外形特殊，沒有專用的鼻導(dǎo)管或給氧面罩，也沒有專用的喉罩。通過對小號吸耳球改裝的面罩可以罩住家兔的口和鼻。氧氣經(jīng)狹窄的洗耳球尾部進(jìn)入面罩，由于噴射入面罩的氣流大于兔吸氣時(shí)的最高流速和潮氣量，所以吸氧濃度恒定，因高流速的氣體不斷沖洗面罩內(nèi)部，面罩上的小孔可以排出氣體，兔呼出的二氧化碳難以在面罩中滯留，故基本無重復(fù)呼吸。③動物在麻醉期體溫容易下降，除手術(shù)原因外戊巴比妥也是體溫下降的一個(gè)原因。戊巴比妥導(dǎo)致體溫下降主要原因?yàn)椋孩僖种企w溫調(diào)節(jié)：下丘腦是體溫調(diào)節(jié)中樞，抑制下丘腦的活動導(dǎo)致散熱大于產(chǎn)熱；②戊巴比妥的抑制代謝產(chǎn)熱作用：可直接擴(kuò)張血管，使代謝降低20%～30%［14］。整個(gè)試驗(yàn)過程中維持26～28℃的室溫，術(shù)中通過采用保溫?zé)粽丈浼案采w無菌手術(shù)巾來維持兔體溫。④麻醉藥物使用：戊巴比妥屬于中樞鎮(zhèn)靜催眠藥，靜脈給藥起效快，但容易引起呼吸抑制，對呼吸的抑制作用與藥物劑量和靜脈注射的速度有關(guān)，給藥過量或者給藥速度過快都容易引起呼吸抑制而死亡［12］。在麻醉誘導(dǎo)時(shí)應(yīng)注意注射速度，推注藥物的同時(shí)應(yīng)觀察眼瞼的反射和呼吸的變化情況，動物死亡的主要原因應(yīng)為呼吸抑制。通常靜脈注射戊巴比妥的濃度為3%［16-18］。周潔等［19］研究證實(shí)3%戊巴比妥鈉麻醉后，動物的麻醉死亡率也較1%戊巴比妥鈉高，因此，為了提高實(shí)驗(yàn)麻醉誘導(dǎo)的安全性和成功率，本實(shí)驗(yàn)將靜脈注射戊巴比妥鈉的濃度降為1%，降低藥物濃度可減緩?fù)瑫r(shí)進(jìn)入兔體內(nèi)的藥量，增加注射時(shí)間，根據(jù)兔的反應(yīng)及時(shí)調(diào)整用量。戊巴比妥鎮(zhèn)靜催眠效果明顯，但鎮(zhèn)痛作用差，麻醉較淺時(shí)動物對疼痛刺激有反應(yīng)，因此在分離股動靜脈及開胸時(shí)需予利多卡因局部麻醉。利多卡因局部作用迅速，滲透作用強(qiáng)，局部刺激小，可顯著減少切皮及分離組織時(shí)疼痛，進(jìn)而減少戊巴比妥的用量及降低全麻引起呼吸抑制的可能性。

自制氧氣吸入面罩適合建立兔自主呼吸麻醉開胸手術(shù)模型。此模型可用于研究與自主呼吸麻醉胸科手術(shù)相關(guān)的高碳酸血癥和肺損傷的病理生理機(jī)制，從而進(jìn)一步研究臨床防治策略。本研究通過自制吸氧面罩建立了真正意義的非氣管插管自主呼吸麻醉兔開胸手術(shù)模型，減少了實(shí)驗(yàn)難度，降低動物和相關(guān)手術(shù)設(shè)備的費(fèi)用。

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Building one-lung respiration model in rabbits under spontaneous respiration anesthesia

GUO Zhihua1，2，3YIN Weiqiang1，2，3WANG Wei1，2，3HE Jianxing1，2，3▲
1.Department of Cardiothoracic Surgery，the First Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University，Guangdong Province，Guangzhou510120，China；2.Department of Cardiothoracic Surgery，State Key Lab of Respiratory Disease，Guangdong Province，Guangzhou510120，China；3.National Clinical Research Center for Respiratory Disease，Guangdong Province，Guangzhou510120，China

Objective To build an experimental model of one-lung respiration model in rabbits under spontaneous respiration anesthesia.Methods Ten healthy New Zealand white rabbits were anesthetized with 1%sodium pentobarbital 3 mL/kg（30 mg/kg）intravenously administered through the ear vein.A homemade oxygen mask was cover the nose and mouth with 4 mL/h oxygen was used during the study.After the rabbits were fixed to right lateral position，the sixth of left intercostal space was opened a small incision（1 cm×1 cm）to observe the lung collapse.The spontaneous respiration model was successfully established according to the left lung from expansion to collapse.Heart rate，mean arterial pressure and arterial blood gases were recorded in four phases:before thoracic surgery（T0），30 min after operation（T1），2 hours after operation（T2）and 30 minutes after returning to two-lung spontaneous respiration（T3）.Results The hemodynamic was stable in the experiment.Effective of rabbit model under spontaneous respiration anesthesia was satisfactory，safety and convenient.HR and MAP at different time point had no significant difference（P＞0.05）.Further analysis of blood gas，the results showed that the comparison of T0，pH at T2was significant lower（P＜0.05），the other observations of pH at different time point had no statistical difference（P＞0.05），PaCO2of each group had no difference at different time point（P＞0.05）.Compared with T0，PaO2was significantly lower than that at T1and T2（P＜0.05）.Compared with T1，PaO2was significantly higher than that at T3（P＜0.05）.Compared with T2，PaO2was significantly higher than that at T3（P＜0.05）；the changes of arterial blood in each phase gases were sim-ilar to clinical.Conclusion The rabbit model of spontaneous respiration is easy to perform with self-made oxygen mask and can reduce the spending of animals and equipments.This model is suitable for the investigation of the pathophysiological mechanism in lung and remote organ injury induced by spontaneous respiration anesthesia.

Spontaneous respiration anesthesia；One-lung respiration；Model；Animal

R655

A

1673-7210（2015）09（a）-0004-04

2015-04-20本文編輯：任念）

廣東省廣州市科信局重大民生攻關(guān)專項(xiàng)（2011Y2-00024）。

郭志華（1984.6-），男，廣州醫(yī)科大學(xué)胸外科專業(yè)2010級在讀碩士研究生；研究方向：快速康復(fù)在微創(chuàng)胸外科的應(yīng)用。