便攜式動(dòng)物實(shí)驗(yàn)智能輸液設(shè)備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

紀(jì)云譯，唐卿軻，孫瑞聰，張瑩(通信作者)，王旭(通信作者)

哈爾濱醫(yī)科大學(xué) (黑龍江哈爾濱 150081)

創(chuàng)傷性休克是醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一，在對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行搶救中，最為關(guān)鍵的搶救措施是及時(shí)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行靜脈輸液，擴(kuò)充循環(huán)血容量，而在第一時(shí)間同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)脈和靜脈輸液對(duì)挽救實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生命具有重要的意義[1-6]。在實(shí)驗(yàn)中，由于動(dòng)物耳緣靜脈較細(xì)，輸液速度較慢，常發(fā)生實(shí)驗(yàn)人員高舉液體或?qū)⑤斠杭芊旁趯?shí)驗(yàn)臺(tái)上的情況，給搶救帶來(lái)不便，且不利于實(shí)驗(yàn)人員更好、更及時(shí)地觀察搶救過(guò)程。為了提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的搶救成功率，確保實(shí)驗(yàn)人員在有效時(shí)間內(nèi)更好、更完整、更系統(tǒng)地觀察搶救的全過(guò)程，同時(shí)避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于輸液速度過(guò)慢導(dǎo)致?lián)尵刃Ч伙@著，甚至實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡，實(shí)驗(yàn)失敗，不能觀察任何實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況，也為了減輕實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和心理壓力，設(shè)計(jì)一款不受“高度差”影響，移動(dòng)性、便攜性更強(qiáng)，具有智能性，可初步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓、自動(dòng)報(bào)警的輸液設(shè)備非常必要。鑒于此，本研究設(shè)計(jì)了一款便攜式智能輸液設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便易攜帶，可操作性強(qiáng)，智能化程度較高，能夠滿足不同環(huán)境下的動(dòng)脈和靜脈輸液，現(xiàn)將其設(shè)計(jì)過(guò)程和應(yīng)用情況介紹如下。

1 便攜式智能輸液設(shè)備的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

便攜性、自動(dòng)加壓、自動(dòng)報(bào)警、具有一定智能性及安全性是設(shè)計(jì)便攜式智能輸液設(shè)備的技術(shù)核心。對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物加壓輸液設(shè)備，我們采用如下技術(shù)方案。(1)自動(dòng)加壓氣泵技術(shù)：以自動(dòng)加壓氣泵作為“動(dòng)力源”，使輸液加壓袋(或輸液袋/輸液瓶)獲得輸液所需的正壓差，從而實(shí)現(xiàn)“加壓輸液”。(2)智能化加壓：自動(dòng)加壓氣泵實(shí)現(xiàn)了智能化控制，我們可在其控制面板上調(diào)節(jié)所需要的流量(0～18 L/min)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)加壓。(3)自動(dòng)泄壓閥及止逆閥的保護(hù)：自動(dòng)泄壓閥的設(shè)計(jì)可防止壓力過(guò)大致加壓袋袋體爆裂，保護(hù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，維持壓力在0～300 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，當(dāng)壓力達(dá)到紅色刻度時(shí)，已為最大氣壓，其會(huì)自動(dòng)泄壓；而止逆閥的設(shè)計(jì)可有效防止充壓的輸液袋/輸液瓶中的液體在停止加壓后流向自動(dòng)加壓氣泵。(4)自動(dòng)報(bào)警：對(duì)輸液過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，保證輸液過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)空管、氣泡等異?，F(xiàn)象，若出現(xiàn)異常，則會(huì)自動(dòng)發(fā)出提示音報(bào)警。

1.2 基本結(jié)構(gòu)及控制原理

主機(jī)以自動(dòng)加壓氣泵為“動(dòng)力源”，通過(guò)加壓氣泵上的延長(zhǎng)氣管接入帶有自動(dòng)泄壓閥的加壓袋或直接接入輸液袋/輸液瓶，然后通過(guò)加壓氣泵向加壓袋或輸液袋/輸液瓶加壓，隨后通過(guò)加壓袋擠壓輸液袋或通過(guò)輸液袋/輸液瓶中空氣壓力直接擠壓液面產(chǎn)生正壓差，使藥液輸入動(dòng)物體內(nèi)；通過(guò)設(shè)定加壓氣泵控制面板上的加壓/減壓數(shù)值，調(diào)節(jié)控制輸出氣體的壓力，當(dāng)氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，加壓氣泵停止充氣，在輸液過(guò)程中輸液警報(bào)器會(huì)對(duì)輸液狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)氣泡、斷流、無(wú)藥等狀況時(shí)，會(huì)發(fā)出提示音報(bào)警，當(dāng)所設(shè)壓力值超過(guò)加壓袋所能承載的最大壓力時(shí)，自動(dòng)泄壓閥門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)并泄壓，防止加壓袋爆裂；當(dāng)停止加壓后，止逆閥可有效防止充壓的輸液袋/輸液瓶中的液體流向加壓氣泵，有效保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

便攜式智能輸液設(shè)備的實(shí)物圖見(jiàn)圖1。

圖1 便攜式智能輸液設(shè)備實(shí)物圖

2 便攜式智能輸液設(shè)備的應(yīng)用

2.1 在急性失血性休克中的應(yīng)用

2.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

主要檢測(cè)便攜式智能輸液設(shè)備的自動(dòng)加壓、自動(dòng)泄壓、自動(dòng)報(bào)警等技術(shù)指標(biāo)，以及設(shè)備的便攜性、精準(zhǔn)度、靈敏度、穩(wěn)定性和安全性。

2.1.2實(shí)驗(yàn)步驟和方法

(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：家兔(由林甸縣慶緣動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)提供)，實(shí)驗(yàn)前禁食、禁水8 h。(2)麻醉與固定：取1只家兔稱重后，于其耳緣靜脈緩慢注入5 ml/kg 20%氨基甲酸乙酯，注射過(guò)程中注意觀察家兔肌肉張力、呼吸頻率、角膜反射情況，防止麻醉過(guò)深，由于個(gè)體差異，麻醉效果以角膜反射消失為準(zhǔn)；麻醉成功后使家兔仰臥固定于兔臺(tái)上。(3)設(shè)備聯(lián)接：通過(guò)家兔耳緣靜脈聯(lián)接便攜式智能輸液設(shè)備。(4)肝素化：于家兔耳緣靜脈注射1 ml肝素，使全身血液肝素化。(5)復(fù)制急性失血性休克模型：在家兔一側(cè)腹股溝處沿股動(dòng)脈方向做皮膚切口，分離出股動(dòng)脈，向股動(dòng)脈內(nèi)插入動(dòng)脈插管，先少量放血[放血量約占全血量的10%(全血量約為體質(zhì)量的7%或70 ml/kg)]至儲(chǔ)血瓶(預(yù)放肝素抗凝)中備用，然后停止放血，觀察動(dòng)脈血壓、呼吸等變化；放血10 min使血壓穩(wěn)定在低水平后，再次放血10%全血量，時(shí)間為3～5 min，切勿過(guò)快，可見(jiàn)血壓開(kāi)始時(shí)迅速下降，之后略有回升，待血壓穩(wěn)定在40 mmHg后，停止放血，此時(shí)家兔處于失血性休克狀態(tài)，觀察記錄家兔一般情況，如呼吸、皮膚黏膜等的變化，并立即進(jìn)行耳緣靜脈加壓輸液(0.9%氯化鈉注射液，15 ml/kg)，實(shí)現(xiàn)以120滴/min的速度快速輸入，隨后輸入儲(chǔ)血瓶中經(jīng)肝素抗凝后的自體血液(0.9%氯化鈉注射液和自體血液應(yīng)在5 min內(nèi)輸完)，觀察輸液速度與家兔生命體征及壓力監(jiān)測(cè)的變化，及時(shí)記錄液體輸入時(shí)的各項(xiàng)指標(biāo)，以及使用智能輸液裝置中存在的問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整輸液裝置。

2.2 在急性實(shí)驗(yàn)性呼吸功能不全中的應(yīng)用

2.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

同“2.1.1”。

2.2.2實(shí)驗(yàn)步驟和方法

(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：家兔(由林甸縣慶緣動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)提供)，實(shí)驗(yàn)前禁食、水8 h。(2)麻醉與固定：麻醉同“2.1.1”；麻醉成功后使家兔仰臥固定于兔臺(tái)上，固定家兔門(mén)齒，充分暴露頸部術(shù)野。(3)設(shè)備聯(lián)接：通過(guò)家兔耳緣靜脈聯(lián)接便攜式智能輸液設(shè)備。(4)手術(shù)：剪去家兔頸部毛發(fā)，沿甲狀軟骨下緣頸部正中縱行切開(kāi)皮膚5～7 cm，分離皮下組織和肌肉后，暴露氣管穿線備用，于甲狀軟骨下3～4個(gè)軟骨環(huán)處做“丄”形切口，插入“Y”字形氣管插管，用備用線結(jié)扎固定，插管的一端可用活動(dòng)夾調(diào)節(jié)，使家兔的呼吸節(jié)律及幅度適宜，另一端與呼吸換能器相連，記錄家兔的呼吸節(jié)律及深淺程度。(5)復(fù)制急性實(shí)驗(yàn)性呼吸功能不全模型：采用智能輸液裝置，通過(guò)家兔耳緣靜脈上保留的輸液通路進(jìn)行加壓輸液(無(wú)需進(jìn)行頸外靜脈插管)，并調(diào)節(jié)加壓氣泵的壓力值，實(shí)現(xiàn)以160滴/min(80 ml/kg)的速度快速輸入0.9%氯化鈉注射液，輸液過(guò)程中觀察家兔呼吸運(yùn)動(dòng)變化及氣管插管口是否有粉紅色泡沫流出(如有則復(fù)制成功)，如變化不明顯，可緩慢滴注1 mg/kg腎上腺素(用20 ml 0.9%氯化鈉注射液稀釋)，觀察家兔呼吸變化。

3 討論

傳統(tǒng)手術(shù)方法為分離一側(cè)頸外靜脈，遠(yuǎn)心端結(jié)扎，近心端用動(dòng)脈夾夾閉，在靠近結(jié)扎端一側(cè)剪一斜口，將輸液器前端針頭剪掉，向心方向插入頸外靜脈中行頸外靜脈插管，用線將插管與靜脈扎緊，并聯(lián)接靜脈輸液裝置，低速輸入0.9%氯化鈉注射液以保持輸液通道通暢。上述操作增加了術(shù)中出血風(fēng)險(xiǎn)及組織損傷發(fā)生情況，延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間，降低了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物搶救成功率。而運(yùn)用便攜式智能輸液設(shè)備，無(wú)需通過(guò)頸部手術(shù)來(lái)分離頸外靜脈，只需通過(guò)耳緣靜脈進(jìn)行快速輸液，不僅可快速完成輸液，而且輸液速度可控，并且可反復(fù)進(jìn)行耳緣靜脈穿刺，便于操作，出血少，損傷小，極大地縮短了手術(shù)及搶救時(shí)間，提高了搶救效率。

本研究通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)便攜式智能輸液設(shè)備相關(guān)功能均進(jìn)行了可靠性、安全性、實(shí)用性檢驗(yàn)，總結(jié)該設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下。(1)當(dāng)輸液管出現(xiàn)斷流、大氣泡、無(wú)藥液時(shí)，設(shè)備自動(dòng)警報(bào)器會(huì)發(fā)出提示音，直到實(shí)驗(yàn)人員排除異常為止，避免氣體進(jìn)入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)而引起空氣栓塞，提高了急救安全性，降低了實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，利于實(shí)驗(yàn)人員有更多的時(shí)間和精力觀察實(shí)驗(yàn)、記錄變化、分析結(jié)果。(2)設(shè)備具有無(wú)“高度差”條件下的耳緣靜脈輸液所需要的動(dòng)能，可滿足任何實(shí)驗(yàn)環(huán)境下加壓輸液的需求，擺脫了重力輸液的局限性，極大地提高了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物搶救成功率。

總之，相較于傳統(tǒng)輸液方法，便攜式智能輸液設(shè)備更安全、更便捷、更智能，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速輸液。但是，該設(shè)備也存在一些缺陷，例如，由于使用自動(dòng)加壓氣泵來(lái)壓縮空氣作為動(dòng)力源，可能會(huì)對(duì)輸液速度的自動(dòng)精準(zhǔn)設(shè)定和調(diào)整造成影響，不及臨床輸液泵、止疼泵采用的蠕動(dòng)的輸液方式；在自動(dòng)加壓氣泵的控制面板上輸入調(diào)節(jié)的是壓力值，有待于進(jìn)一步改進(jìn)為流量/分鐘，以更便于實(shí)驗(yàn)人員操作；自動(dòng)警報(bào)器尚未真正地與自動(dòng)智能加壓輸液泵連接在一起，從而達(dá)到有報(bào)警時(shí)自動(dòng)切斷輸液并停止加壓的目的，有待進(jìn)一步完善和改進(jìn)。