一種用于腹腔手術機器人測試的巴馬豬麻醉方案

彭 旭 ，劉學旭 ，何學令 ，徐 海 ，鄢世兵 ，汪 雪 ，劉 建 ，李代兵 ，尹海林*

(1.四川大學 實驗動物中心，四川 成都 610065；2.邛崍市人民醫院，四川 成都 611530；3.成都市第五人民醫院，四川 成都 611130；4.華茜寵物醫院，四川 成都 610065)

近年來，人工智能化的手術機器人系統在醫療領域的應用成為研發的一大熱點，各種新型的手術機器人在各類外科手術的實施中正替代傳統手術和傳統腔鏡手術的形態，其主要應用領域包括泌尿外科、胸心外科、腹腔外科、神經外科、骨科等。豬與人類的臟器解剖位置、生理特點都很接近，比如胃腸道系統、肝腎結構和功能、皮膚等，其體型適中，在各種術式的外科教學及臨床前訓練中廣泛應用，在新興人工智能手術機器人功能和安全性的測試中也是不可或缺的試驗動物。目前，試驗豬常用的麻醉藥有氯胺酮(單獨應用不能夠對小型豬的內臟器官產生鎮痛作用，必須與其他藥物聯合應用才能產生較好的肌肉松弛與鎮痛效果)[1-2]、戊巴比妥鈉(安全范圍小，對呼吸中樞有明顯抑制作用，不適合豬的靜脈給藥)、陸眠寧Ⅱ(對心血管和呼吸具有抑制作用，不適合長時間麻醉)[3]，鎮靜劑有塞拉嗪(對于豬不是一種強力鎮靜劑)、咪達唑侖(可能會低概率出現與鎮靜效果截然相反的效果，如躁動或不自主運動)[4]。雖然巴馬豬的麻醉方法已有報道，但腹腔手術機器人要求對試驗動物的麻醉時間易控制，可長可短，尤其要滿足時間較長手術的穩定進行；內臟器官鎮痛作用要求好；由于手術過程伴有較高腹壓氣腹的建立和維持，對麻醉過程提出生理影響低、麻醉效率好、安全系數高的更多要求。因此我們需要在眾多的麻醉方案基礎上調整優化建立一種新的能滿足手術機器人測試要求的試驗豬麻醉方法，以解決手術機器人有效性和安全性測試手術期間一個普遍性的麻醉問題。綜合分析目前各麻醉藥品的特性，舒泰誘導麻醉期短，安全劑量范圍廣，但是豬的深部鎮痛效果不佳；多咪靜具有良好鎮靜效果，布托啡諾具有很好的鎮痛效果，兩者聯用理論上可以彌補舒泰在鎮靜鎮痛效果上的不足[5]。異氟烷在各種動物的維持麻醉中廣泛使用。舒泰、多咪靜、布托啡諾、異氟烷聯合用于巴馬豬麻醉，其使用劑量及效果鮮有報道。本試驗擬采用4種藥物聯用的方式(其中舒泰為低劑量，多咪靜為高劑量)對巴馬豬進行不同時間的可控麻醉，并由我國自主研發的手術機器人進行左腎摘除、膽囊摘除和部分肝切除手術，在誘導麻醉后開始監測心率、血氧飽和度、平均動脈壓和體溫的變化，以評估手術過程中的麻醉效果，為機器人腹腔手術中試驗豬的麻醉提供一種新的安全、有效、平穩的聯合用藥麻醉策略。

1 材料與方法

1.1 試驗動物選取20頭雌性健康巴馬小型豬，5～6月齡，體質量18～20 kg，由四川宜賓橫豎生物科技有限公司提供，生產許可證號：SCXK(川)2014-029。動物術前術后均在四川大學實驗動物中心普通飼養系統進行，使用許可證號：SYXK(川)2018-185，飼養圍欄床長210 cm， 寬185 cm ，高 70 cm ，底面積3.9 m2。每個圍欄飼養4頭巴馬豬。動物可自由飲水，定量喂食，一天2次。環境溫度控制在19～23℃，濕度40%～70%。

1.2 主要試劑和儀器舒泰50(批號：6CKX，法國維克有限公司)；多咪靜(鹽酸右美托咪定注射液，批號：1778402，碩騰(上海)企業管理有限公司)；布托啡諾(批號：A134A04，默沙東中國有限公司)；安定醒(鹽酸阿替美唑注射液，批號1783109，碩騰(上海)企業管理有限公司)；注射用頭孢曲松鈉(批號：EJ170615，廣西科倫制藥有限公司)。動物麻醉機(VIP3000，美國Matrx)；動物呼吸機(3002PRO，美國Matrx)；生理監護儀(MEC-1000，深圳邁瑞醫療)；Miller燈泡型喉鏡(C45001-00，深圳市瑞沃德)；CO2氣腹機(XX.QFY，成都市新興內窺鏡科技有限公司)；手術機器人(中國，BMR-5000)。

1.3 術前試驗動物準備經過4周適應性飼養后，選取經獸醫檢查評定為健康、精神狀態良好且體質量均勻的18頭巴馬豬，術前禁食24 h，禁水12 h。

1.4 誘導麻醉試驗豬誘導麻醉劑量按體質量計算，肌肉注射0.04 mL/kg(2 mg/kg)舒泰50，多咪靜0.1 mL/kg(0.05 mg/kg)，注射完成后開始誘導麻醉計時，待試驗豬四肢無力，趴下，睫毛、角膜反射近乎消失，鉗夾肢末端反應幾乎無反應時，停止計時。對試驗豬腹部及背部剃毛，并用溫水擦拭全身，完成后將試驗豬經手術緩沖間搬運上手術臺，使之處于俯臥位，開始氣管插管。

1.5 維持麻醉通過Miller燈泡型喉鏡觀察，迅速將5#氣管插管(內徑5.0 mm，外徑6.7 mm)插入試驗豬氣管中，確認有氣流出入氣管插管后，試驗豬口腔用紗布卷進行咬合，并用紗布條固定在其上顎，拉出舌頭。迅速將氣管插管和動物呼吸麻醉機連接，氧氣減壓閥刻度調至0.4 MPa，氧氣流量計刻度調至3 L/min，呼吸麻醉機揮發罐刻度調至1～2，呼吸機參數為潮氣量400 mL，呼吸頻率為20次/min，進行維持麻醉。待動物進入維持麻醉狀態后，肌肉注射0.5 mL(5 mg)布托啡諾，耳緣靜脈建立靜脈通道后，靜脈注射1 g注射用頭孢曲松鈉。

1.6 手術及麻醉監護將試驗動物隨機分為3組，每組6頭，分別進行左腎摘除、膽囊摘除、部分肝切除手術。應用邁瑞-1000監護儀連續監測心率(heart rate,HR)、血氧飽和度(oxygen saturation，SpO2)、平均動脈壓(mean arterial pressure，MAP)、體溫(temperature，t)。監護儀連通后，計時0 min，并開始記錄，每隔10 min記錄1次。術區皮膚消毒隔離后，用手術刀切一小口，用10 mm戳卡戳入腹腔，將氣腹機氣管與戳卡氣嘴連接，打開氣腹機并保持在8 mmHg壓力，動物腹部鼓脹合適，建立氣腹。

1.7 術后蘇醒及護理手術結束后停止吸入異氟烷，給予全氧呼吸，同時肌肉注射0.5 mL(2.5 mg)安定醒，開始對蘇醒進行計時。當試驗豬四肢開始活動，恢復自主呼吸后即拔出氣管插管，待其可以四肢站立后，計時結束，將其放回飼養圍欄床單獨飼養恢復。4 h后給水，12 h后可以進食少量流食(水泡的糊狀飼料)，24 h后正常飼喂，自由飲水。術后5 d 內，全身應用抗生素，肌注頭孢曲松鈉，劑量為25 mg/kg，2次/d；皮膚切口周圍涂擦碘酊，防止感染。

1.8 統計學方法采用SPSS 17.0軟件對數據進行分析，各組數據均以平均值±標準差表示。

2 結果

2.1 試驗豬誘導麻醉效果觀察肌肉注射多咪靜和舒泰后，在最短時間2 min和最長時間18 min以內(平均時間10.5 min)，如表1所示。試驗豬出現低頭，四肢站立不穩，趴下，翻正反射消失，表示試驗豬進入誘導麻醉期。將其抬上手術臺，待咽喉部骨骼肌松弛后行氣管插管，并連接呼吸麻醉機。隨后對試驗豬腹部及背部剃毛，全身溫熱水擦拭，全程控制在6 min以內。由于舒泰具有不同程度呼吸抑制作用，因此在試驗豬被抬至手術臺后，可觀察到試驗豬皮膚、唇部及口腔黏膜有輕微的發紺缺氧現象。當連接到呼吸麻醉機后，異氟烷濃度調為0，只輸入醫用氧氣，2～3 min后，試驗豬發紺現象緩解，將異氟烷輸入刻度調為1～2。

表1 術前誘導麻醉及氣管插管時間

2.2 手術過程中試驗豬各項生理指標檢測2個試驗組豬分別進行左腎摘除和膽囊切除術，手術時長和維持麻醉時間均約為150 min，術中麻醉生理監測結果見表2,3；第3組試驗豬行部分肝切除術，手術時長和維持麻醉時間均約為90 min，術中麻醉生理監測結果見表4。18頭試驗豬均順利完成1.5～2.5 h的腹腔手術。在0～30 min，各組試驗豬心率、平均動脈壓普遍偏高，血氧飽和度偏低，體溫基本上維持不變；30 min后，心率和平均動脈壓開始下降，并恢復至平均值附近。整個術中麻醉平穩，基本無疼痛反射，也無不良反應，心率、血氧飽和度、平均動脈壓、體溫監測值均在合理波動范圍之內。

表2 膽囊摘除手術生理監測指標

表3 左腎摘除手術生理監測指標

表4 部分肝切除手術生理監測指標

2.3 各組試驗豬蘇醒情況從注射安定醒開始計時，至試驗豬雙眼睜開，四肢開始劃動，掙扎，具有吞咽反應時結束計時，此時間為試驗豬蘇醒時間。經過1.5～2.5 h的麻醉，各組試驗豬均能順利蘇醒，其中蘇醒時間最短為14 min，最長為22 min，各組試驗豬平均蘇醒時間如表5所示，組間蘇醒時間并無明顯差異，18只試驗豬平均蘇醒時間為18.3 min。

表5 各組試驗豬蘇醒時間

3 討論

3.1 誘導麻醉監測分析舒泰是一種新型分離麻醉劑，它含鎮靜劑替來他明和肌松劑唑拉西泮，是獸醫臨床上常用的麻醉劑，廣泛用于大小動物及野生動物的麻醉[6-11]，其誘導期迅速而平穩，具有較好的肌松和鎮痛效果。但其麻醉時間短，只能維持0.5～1.0 h，稍高劑量時可見明顯的呼吸抑制，血壓和心率明顯上升。同時，由于豬對唑拉西泮敏感性較低，單獨注射舒泰的鎮痛效果不理想，不能起到很好的鎮痛肌松作用，成年豬蘇醒后后肢力量受到較長時間抑制[12]。因此臨床中迫切需要一種聯合用藥方式，既能對豬起到良好鎮痛作用，同時又能起到較好的肌松效應。多咪靜是一種高特異性的α2-腎上腺素受體激動劑[13]。α2-腎上腺素受體的激活能降低交感神經的活性，產生鎮靜和止痛作用，對呼吸系統無抑制作用，但易造成動物心動過緩和低血壓[14]，獸醫臨床上主要用于大動物和小動物的鎮靜劑和鎮痛劑，也可用于深度麻醉前的前驅麻醉。舒泰聯合多咪靜曾在鹿和棕熊等大型動物的麻醉中取得較好效果[10,15]。因此本試驗選擇低劑量舒泰聯合高劑量多咪靜作為豬的誘導麻醉劑，避免呼吸抑制以及鎮痛效果不佳，影響手術操作。結果顯示，由于個體差異，試驗豬的誘導麻醉時間最短為2 min，最長為18 min，平均10.5 min即可使動物安靜、肌肉松弛，迅速度過鎮痛期和興奮期，達到誘導麻醉效果，使得氣管插管時能順利通過會厭和聲門，進入氣管，而不遭到動物的抵抗。

由于手術機器人腹腔微創手術需要建立8 mmHg壓力氣腹，當氣腹壓力上升后，膈肌上升，肺底部受壓，呼吸系統順應性下降，氣道壓力上升，肺泡無效腔量增大，致潮氣量及肺泡通氣量均下降，通氣功能受阻，肺回心血量減少[16]。在無輔助呼吸設備的情況下，極易造成試驗動物呼吸不暢，因缺氧窒息而死亡。本次腹腔微創手術時間長，舒泰聯合多咪靜不能達到接近3 h的麻醉時長。異氟醚是一種揮發性麻醉劑，經聯邦藥品管理局(FDA)批準用于全身麻醉的誘導和維持，是獸醫臨床上最常用的吸入麻醉藥，其在組織及血液內溶解度低，在體內極少參與代謝，幾乎完全由肺泡經呼吸排出，不產生肝腎毒性，對試驗結果不造成影響[17]，且停止吸入麻醉后，動物快速蘇醒。鑒于上述原因，我們需使用異氟烷作維持麻醉劑，使麻醉深度和時間易于控制，保證麻醉安全有效。

3.2 心率及平均動脈壓監測分析在本試驗的麻醉過程中，每一頭巴馬豬在誘導麻醉后至維持麻醉初期的心率和平均動脈壓均較其余麻醉期高。有研究表明，舒泰可引起犬的心率增加，這是舒泰中的主要成分替來他明直接抑制心肌層以外的血管神經系統，產生擬交感作用，引起血壓升高和心率加快的原因之一[18-20]。原因之二是氣腹建立之后，氣腹壓力增加，其機械壓迫對血流動力產生干擾，使外周血管阻力增大，收縮壓、舒張壓均升高，心率加快[21]。當維持麻醉進行至30 min以后，隨著舒泰在動物體內的逐漸代謝，起維持麻醉作用的主要是異氟烷，心率和血壓下降至平均水平，但又略高于參考平均值。鎮痛劑布托啡諾經肌肉注射后，10～15 min起效，30 min達到血藥濃度高峰，作用持續時間3～4 h，鎮痛效果強，為嗎啡的4～8倍[22-23]，作用期間能使動物痛閾值升高[24-25]，有利于動物的維持麻醉，麻醉平穩率高。鎮靜、肌松、鎮痛效果是評價麻醉藥好壞的直接標準，也是檢驗它是否能滿足臨床實踐的重要指標[26-27]。在本試驗中，在誘導麻醉階段肌注多咪靜，維持麻醉階段肌注布托啡諾，整個手術過程中，包括戳卡的建立、組織分離切割、電凝止血、縫合等動作，試驗豬均未出現疼痛反射，心率和動脈壓表現平穩，各項生理檢測指標均在正常范圍內波動[6-8]。結果表明多咪靜和布托啡諾聯和使用，其鎮痛鎮靜效果明顯。

3.3 血氧飽和度監測分析血氧飽和度用于評估機體的氧合狀態及麻醉劑對呼吸和心血管的抑制作用。正常時血氧應高于94%，當低于94%時表明產生了輕度的低氧血癥，當低于90%時，可能產生了威脅生命的低氧血癥[28]。在誘導麻醉期，由于舒泰對呼吸具有抑制作用，同時多咪靜易造成動物心動過緩和低血壓，因此當試驗豬進入誘導麻醉期至完成氣管插管并連接上呼吸機的短短幾分鐘時間，試驗豬呼吸道分泌物增多，自主呼吸減弱，致其出現短暫輕度缺氧癥狀，因此在接通呼吸機和監護儀的0 min 監測時，平均血氧飽和度均低于94%，開始維持麻醉至手術結束，試驗豬血氧飽和度均維持在94%以上，并在正常生理范圍內波動[6-8]，術中全程未出現發紺現象，動物生理狀態良好。

3.4 體溫監測分析多數麻醉劑是通過中樞神經系統的抑制，干擾下丘腦體溫調節中樞對體溫信息的整合，從而使機體的體溫調節功能減退[8]。麻醉期間動物的基礎代謝率下降和體熱向周圍環境的散失也可導致體溫下降[29]。試驗豬進入麻醉狀態以后，將體溫傳感器置于口腔以內，監測口腔溫度平均值為36.63℃，低于正常狀態下體溫參考值，此時的體溫降低屬于誘導麻醉期替來他明對體溫調節中樞產生的抑制作用[8]，同時麻醉后血管擴張，機體熱量從中心向外周再分布，降溫早且降溫快。在維持麻醉過程中，異氟烷有直接擴張外周血管作用，抑制緊張性溫度調節性的血管收縮，導致動靜脈分流血管擴張[30-33]，體溫低于正常值水平，但全程麻醉過程中體溫變化均小于1℃，波動范圍小，考慮到口腔監測溫度低于直腸監測溫度，同時試驗豬口腔全程處于張開狀態，而其他生理監測正常，因此可認為本試驗中的體溫監測值在正常范圍內波動。

綜上所述，巴馬豬行手術機器人腹腔手術，使用高劑量多咪靜和低劑量舒泰聯用作為誘導麻醉劑，異氟烷吸入麻醉作為維持麻醉，布托啡諾作術中鎮痛劑，安定醒作蘇醒劑，是一種平穩安全、鎮靜鎮痛效果優異、麻醉時間較長、術后蘇醒快的麻醉方案，可以保證手術機器人順利完成膽囊切除、部分肝切除和單腎摘除手術，保證手術機器人測試結果的客觀性。