張鵬，李耀，葉菱

（1.四川省人民醫(yī)院 麻醉科，四川 成都 610072；2.四川大學(xué)華西醫(yī)院 麻醉科，四川 成都 610041）

腦和脊髓血液循環(huán)通過大腦Willis環(huán)相互交通，能否將腦和脊髓的血液循環(huán)隔離開，單獨觀察麻醉藥對腦或者脊髓的作用，一直是麻醉醫(yī)生感興趣的話題。有學(xué)者利用體外循環(huán)技術(shù)，分別灌注山羊和新西蘭大白兔的腦和脊髓，成功實現(xiàn)了腦或者脊髓的選擇性麻醉[1-5]，但是此類模型存在過多改變動物正常解剖結(jié)構(gòu)、組織損傷大、操作費(fèi)時且需要特殊體外循環(huán)設(shè)備等缺點。國內(nèi)學(xué)者利用乳化異氟烷既可經(jīng)靜脈給藥又通過肺排泄的特點，用山羊創(chuàng)新性地實現(xiàn)了腦或者脊髓的選擇性麻醉[6-8]。這類模型雖然最大程度地保留了動物的正常解剖結(jié)構(gòu)，創(chuàng)傷小，但是存在大動物成本昂貴、又需要多人操作等缺點。本研究擬利用新西蘭大白兔節(jié)段性脊髓血供特點[9-10]，以及乳化七氟烷獨特藥代動力學(xué)優(yōu)勢，在小動物中復(fù)制一種新的選擇性脊髓麻醉模型。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

本研究經(jīng)四川省人民醫(yī)院實驗動物管理委員會批準(zhǔn)，選取16只2～3 kg的成年雄性新西蘭大白兔，分為動脈組和靜脈組。動脈組經(jīng)腹主動脈（T12～L1）導(dǎo)管按8 ml/（kg·h）持續(xù)泵入乳化七氟烷；靜脈組經(jīng)右側(cè)耳緣靜脈泵入相同劑量的乳化七氟烷。

1.2 動物模型的復(fù)制

取左側(cè)耳廓中動脈置入20 G動脈留置針，以監(jiān)測有創(chuàng)動脈血壓；右側(cè)耳緣靜脈置入22 G靜脈留置針，持續(xù)泵注2～3 ml/（kg·h）乳酸林格液。利用自制面罩，新西蘭大白兔七氟烷吸入誘導(dǎo)后，經(jīng)口插入內(nèi)徑3.0 mm氣管導(dǎo)管，套囊充氣，牢固固定。然后接小動物呼吸機(jī)（成都泰盟軟件有限公司）輔助機(jī)械通氣，參數(shù)為：潮氣量8 ml/kg，呼吸頻率40次/min，維持動脈血二氧化碳分壓（PaCO2）35～45 mmHg。呼吸回路連接飛利浦M1026B型麻醉氣體檢測儀[飛利浦（中國）投資有限公司]，監(jiān)測新西蘭大白兔呼氣末七氟烷濃度（C呼末）。動脈組新西蘭大白兔取腹部正中切口，經(jīng)右側(cè)股動脈直視下放入導(dǎo)管至腹主動脈T12～L1位置，牢固固定，縫合皮膚；靜脈組動物不做此處理。兩組新西蘭大白兔右側(cè)頸動脈、頸靜脈及右側(cè)股動脈、股靜脈穿刺置管方便抽血做血氣分析和氣相色譜分析。

實驗時，動脈組新西蘭大白兔經(jīng)腹主動脈導(dǎo)管持續(xù)泵入8 ml/（kg·h）乳化七氟烷（18.4 ml的30%脂肪乳注射液+1.6 ml液態(tài)七氟烷制成8%乳化七氟烷）；靜脈組新西蘭大白兔經(jīng)右側(cè)耳緣靜脈泵入相同劑量乳化七氟烷。動脈組呼吸回路的吸氣端接吸入麻醉藥吸附裝置，避免七氟烷的重復(fù)吸入，控制吸入七氟烷的濃度在0.1%以下；靜脈組無此裝置，通氣參數(shù)同動脈組。維持泵注乳化七氟烷速度不變，經(jīng)過20～30 min，當(dāng)C呼末維持穩(wěn)定不變15 min時，認(rèn)為七氟烷在體內(nèi)達(dá)到平衡，記錄此時的C呼末及生命體征，同時從右側(cè)頸動脈、頸靜脈（代表腦中七氟烷濃度，C腦）以及右側(cè)股動脈、股靜脈（代表脊髓中七氟烷濃度，C脊髓）抽取5～6 ml血液進(jìn)行血氣分析和氣相色譜分析。動脈組動物高濃度乳化七氟烷隨血流進(jìn)入腰動脈，再選擇性地作用到腰段脊髓，而回到右心的血液經(jīng)肺和麻醉藥吸附劑會排泄掉大部份七氟烷，最后低濃度七氟烷再作用于腦。隨著血流乳化七氟烷全身輸注達(dá)到平衡，C脊髓＞C腦。

1.3 血液中七氟烷分壓的檢測

抽取的血液樣本中七氟烷濃度（C血）和血/氣分配系數(shù)（λ血/氣）在4890D型Agilent氣相色譜儀[安捷倫科技（中國）有限公司]上使用頂空二次平衡法測得[7]。氣相色譜設(shè)定的檢測條件為：柱溫70℃，檢測器溫度200℃，進(jìn)樣口氣體溫度100℃，氮氣流速17 ml/min，載氣流速200 ml/min，氫氣流速40 ml/min。根據(jù)λ血/氣的值，計算出血液樣本七氟烷分壓（P血）=C血/λ血/氣×760 mmHg。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，平均動脈壓和心率的比較采用重復(fù)測量設(shè)計的方差分析，七氟烷λ血/氣、C血及P血之間的比較采用單因素方差分析，涉及多重比較時采用Bonferroni法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組兔不同時間點心率和有創(chuàng)平均動脈壓的比較

共16只新西蘭大白兔順利完成實驗。靜脈組新西蘭大白兔的平均體重為（2.28±0.11）kg，動脈組為（2.40±0.19）kg，兩組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=1.534，P=0.147）。動脈組和靜脈組在4個時間點的心率和平均動脈壓比較，采用重復(fù)測量設(shè)計的方差分析，結(jié)果：①不同時間點的平均動脈壓和心率有差異（F=6.052和5.593，P=0.008和0.005），在泵注乳化七氟烷時兩組動物的平均動脈壓均略有下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；②兩組間平均動脈壓和心率無差異（F=0.012和0.894，P=0.915和0.360）；③兩組平均動脈壓和心率變化趨勢無差異（F=1.103和0.050，P=0.344和0.970）。見表1和圖1、2。

表1 兩組不同時間點心率和有創(chuàng)平均動脈壓（±s）

表1 兩組不同時間點心率和有創(chuàng)平均動脈壓（±s）

注：1）與麻醉誘導(dǎo)時比較，P ＜0.05；2）與手術(shù)操作完成時比較，P ＜0.05

實驗結(jié)束靜脈組心率 /（次 /min） 245±14 241±18 256±7 241±9平均動脈壓/mmHg 99±7 96±8 89±51） 95±4動脈組心率 /（次 /min） 241±16 238±12 253±15 236±13平均動脈壓/mmHg 94±5 98±7 90±62） 97±8組別 麻醉誘導(dǎo)手術(shù)操作完成泵注乳化七氟烷

圖1 兩組不同時間點心率的變化

圖2 兩組不同時間點有創(chuàng)平均動脈壓的變化

2.2 兩組兔不同部位七氟烷λ血/氣、C血及P血的比較

靜脈組新西蘭大白兔經(jīng)耳緣靜脈以8 ml/（kg·h）泵注8%乳化七氟烷，全身到達(dá)平衡時C呼末=（2.05±0.09）%，不同部位血液中七氟烷λ血/氣、C血及P血比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=0.961、2.585和1.000，P=0.425、0.073和0.407）。動脈組新西蘭大白兔經(jīng)腹主動脈導(dǎo)管泵入相同劑量乳化七氟烷，全身到達(dá)平衡時C呼末=（0.98±0.08）%，頸動脈和頸靜脈血液中七氟烷λ血/氣、C血及P血比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=1.089、0.262和1.486，P=0.314、0.617和0.243）；股動脈和股靜脈血液中七氟烷λ血/氣、C血及P血比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=0.018、2.198和2.386，P=0.895、0.160和0.145）。見表2。

表2 兩組動物不同部位七氟烷λ血/氣、C血及 P血（±s）

表2 兩組動物不同部位七氟烷λ血/氣、C血及 P血（±s）

注：1）動脈組中，與股動脈七氟烷P血比較，P ＜0.05；2）與股靜脈七氟烷P血比較，P ＜0.05

血液樣本來源 λ血/氣 C血/% P血/mmHg靜脈組頸動脈 0.91±0.07 2.84±0.23 23.71±1.78頸靜脈 0.89±0.09 2.68±0.30 22.80±1.75股動脈 0.89±0.07 2.83±0.21 24.31±2.63股靜脈 0.96±0.07 3.00±0.17 24.10±1.26動脈組頸動脈 0.87±0.13 0.95±0.12 8.32±0.801）頸靜脈 0.93±0.07 0.91±0.15 7.57±1.562）股動脈 0.94±0.06 3.32±0.18 26.95±1.53股靜脈 0.94±0.09 3.49±0.26 28.21±1.71

股動脈血液中七氟烷P血與頸動脈血液中七氟烷P血比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=934.000，P=0.001），股動脈是頸動脈的（3.26±0.37）倍。股靜脈血液中七氟烷P血與頸靜脈血液中七氟烷P血比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=638.000，P=0.002），股靜脈是頸靜脈的（3.87±0.85）倍。

3 討論

一般來講，腦或者脊髓等實質(zhì)性器官中吸入麻醉藥的濃度或者分壓是無法直接測量到的。當(dāng)血液與靶器官中的麻醉藥濃度平衡時，吸入麻醉藥的分壓在兩者之間是相等的[7，11]。對于本研究而言，吸入麻醉藥到達(dá)平衡狀態(tài)時，頸動脈和頸靜脈血液中七氟烷P血等于腦組織中七氟烷P血；而股動脈和股靜脈血液七氟烷P血（無法置管采集到腰動脈，腰動脈和股動脈均是腹主動脈的直接分支，兩者近似相等）等于脊髓組織（腰骶段）七氟烷P血。靜脈組新西蘭大白兔乳化七氟烷輸注到達(dá)平衡狀態(tài)時，不同部位血液中七氟烷P血無差異，說明此時腦和脊髓中七氟烷P血是相等的，腦和脊髓一起被麻醉了。而動脈組動物到達(dá)平衡時，股動脈和股靜脈中七氟烷P血是頸動脈和頸靜脈的3～4倍，說明此時脊髓中七氟烷P血是腦的3～4倍。在保留動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和血液循環(huán)完整的基礎(chǔ)上，本實驗成功地用新西蘭大白兔復(fù)制選擇性脊髓（腰骶段）麻醉動物模型。

本研究所選擇的新西蘭大白兔，其脊髓血供具有同節(jié)段性特點，即節(jié)段性根動脈參與同節(jié)段脊髓血液供應(yīng)[9]。發(fā)自腹主動脈的腰動脈是腰段脊髓的根動脈，與相對應(yīng)的脊神經(jīng)根一起由椎間孔進(jìn)入椎管，營養(yǎng)同節(jié)段脊髓，它們幾乎是新西蘭大白兔腰段脊髓的唯一血供來源[9-10，12]。基于其獨特的脊髓血供特點，利用體外循環(huán)“局部性”和“選擇性”灌注技術(shù)，既往研究用新西蘭大白兔成功復(fù)制了選擇性麻醉動物模型[4-5]。ATHERLEY等[5]通過結(jié)扎新西蘭大白兔腹主動脈（腎平面水平），形成兩個并行的循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)通過膜肺氧合器給予下半身循環(huán)1MAC異氟烷或氟烷時，下半身吸入麻醉藥的濃度是上半身的4～5倍。本課題組前期的研究改進(jìn)了Atherley的模型，通過下腔靜脈引流形成2個獨立的循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)通過膜肺氧合器給予下半身循環(huán)1.5 MAC（最低肺泡有效濃度）七氟烷時，下半身吸入麻醉藥的濃度是上半身的15～16倍[3-4]。但是，這類新西蘭大白兔選擇性麻醉動物模型存在明顯缺陷：過多改變動物正常血液循環(huán)結(jié)構(gòu)，組織創(chuàng)傷大。本研究依據(jù)乳化七氟烷經(jīng)靜脈給藥又經(jīng)過肺部排泄的特點，僅利用腹主動脈導(dǎo)管，提供給脊髓高濃度七氟烷，成功地復(fù)制了一種小動物選擇性脊髓（腰骶段）麻醉動物模型。

利用氣相色譜頂空二次平衡法，本研究測得的七氟烷λ血/氣在0.9～1.0之間，高于新西蘭大白兔的正常值0.69[13]。吸入麻醉藥的λ血/氣易受溫度、血液成分變化和年齡等因素的影響。乳化七氟烷是以30%脂肪乳為載體，隨著輸注時間的延長，新西蘭大白兔血液中脂肪乳含量逐漸增加。根據(jù)吸入麻醉藥“容積比分配系數(shù)”的概念，新西蘭大白兔血液中每增加1 ml 30%脂肪乳，λ血/氣大約增加0.07～0.08[14]。實驗過程中，每只動物大約消耗5～6 ml乳化七氟烷?？紤]到實驗器械的氣密性，經(jīng)“容積比分配系數(shù)”計算得出的七氟烷λ血/氣與本研究實測值基本一致。

雖然動脈組新西蘭大白兔經(jīng)過高流量機(jī)械通氣和吸入麻醉藥吸附劑會排泄回心血液中大部分的七氟烷，但是本研究腦中仍然殘留25%～30%的七氟烷P血。其原因一方面是因為腦和脊髓血液循環(huán)難免仍有部分交通吻合；再則是隨著輸注時間的延長七氟烷消除率也在逐漸下降。受新西蘭大白兔自身腦和脊髓血液循環(huán)的限制，本研究僅能做到腰骶段脊髓的選擇性麻醉，無法做到全節(jié)段脊髓的選擇性麻醉。即便是經(jīng)典的山羊選擇性麻醉模型，也只能做到頸段脊髓以下的選擇性麻醉[1-2，6-8]。全身麻醉機(jī)制研究中，腰骶段脊髓的選擇性麻醉在通常情況下也是能滿足大部分實驗要求，例如，觀察動物夾尾反射的制動機(jī)制研究等。盡管存在上述局限，但是本模型操作簡單也不需要特殊設(shè)備，實驗動物易得，仍具有一定實用價值。

綜上所述，利用乳化七氟烷獨特藥代動力學(xué)特點，在保留腦和脊髓正常血液循環(huán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，本實驗用新西蘭大白兔成功復(fù)制了一種新的小動物選擇性脊髓麻醉模型。