張肇南，蔡麗蓉，沈 靜，凌 珊，童津津，張 華

(北京農(nóng)學(xué)院 動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206)

在皮膚、視覺、聽覺等生命科學(xué)研究中常常通過麻醉和手術(shù)對豚鼠建立疾病模型[1-3]。目前注射麻醉是科研試驗中麻醉豚鼠最常用的麻醉方式，但這種麻醉方法對動物心功能影響較大，且無法實時控制麻醉深度[4-6]。而現(xiàn)有的小型動物麻醉設(shè)備存在麻醉速度慢、效率低、麻醉氣體無法循環(huán)利用、裝置密閉性不好等問題。為了解決上述難題，急需設(shè)計出一臺高效、實用、安全、環(huán)保的小型動物吸入麻醉裝置。

異氟烷是一種相對安全的吸入麻醉藥物，具有誘導(dǎo)快、麻醉可靠等優(yōu)點，但在麻醉豚鼠時容易造成呼吸抑制、體溫過低等不良影響[7]。因此，在麻醉裝置制作完成后篩選出了適合于豚鼠的異氟烷安全濃度，進一步降低了麻醉風(fēng)險。

1 材料與方法

1.1 材 料

豚鼠40只，雌雄各半，體質(zhì)量(258±23) g，購自于北京維通利華試驗動物有限公司，同一條件下適應(yīng)飼養(yǎng)15 d進行試驗。

麻醉氣體揮發(fā)罐(北京億安吉醫(yī)療科技有限公司)、廢氣吸收罐(合肥金腦人光電儀器有限公司)、氣體流量計(常州雙環(huán)儀表有限公司)、微型真空泵(上?？瑺柨萍加邢薰?，智能數(shù)字壓力表(杭州米科傳感技術(shù)有限公司)、亞克力板(北京永盛康亞克力制品有限公司)。

異氟烷(河北九派制藥有限公司)、醫(yī)用鈉石灰(上海納輝干燥試劑廠)、醫(yī)用氧氣(北京北氧利來氣體有限公司)、生理指標(biāo)監(jiān)測儀(Softtron，BP-2010，北京軟隆生物技術(shù)公司)。

1.2 方 法

1.2.1 麻醉機的設(shè)計制作 裝置主要由給藥部分、誘導(dǎo)部分和面罩部分三部分組成。給藥部分由麻醉劑揮發(fā)罐和氣體流量計組成；誘導(dǎo)部分是一密閉容器，用于誘導(dǎo)麻醉；面罩部分是一傘狀呼吸罩，用橡膠封口，留一小孔用來放動物頭部。微型氣泵和氣體過濾盒的加入提高了裝置的麻醉效率，動物呼出的二氧化碳經(jīng)過過濾吸收后與新鮮氧氣以及麻醉劑混合后再次進入給藥通路，循環(huán)往復(fù)。整個系統(tǒng)中還設(shè)置有氣體壓力計用來監(jiān)測通路內(nèi)氣壓，便于隨時調(diào)控，同時在每一條支路都有流量計控制通路開閉。裝置還設(shè)置有廢氣吸收罐，避免廢氣排入空氣造成污染危害試驗員健康。

1.2.2 麻醉裝置的驗證性試驗

1)麻醉時間的設(shè)定與統(tǒng)計。將40只豚鼠隨機分為(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)5個異氟烷組，每組8只。采用該麻醉裝置對豚鼠進行麻醉并計算麻醉過程中的不同時間。

2 )生理指標(biāo)的監(jiān)測。在麻醉過程中用生理監(jiān)測儀監(jiān)測豚鼠各項生理指標(biāo)，每隔15 min記錄豚鼠呼吸(RR)、心率(HR)、血氧飽和度(SpO2)和體溫(T)，以評價麻醉裝置的安全性。

1.2.3 麻醉效果的評價 從肢體回縮反射消失5 min后開始直到翻正反射恢復(fù)，每隔15 min記錄豚鼠鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和肌松效果，以評價麻醉裝置的實用性，監(jiān)測方法參照文獻[8]。

2 結(jié) 果

2.1 麻醉裝置的應(yīng)用效果評價

2.2.1 麻醉時間的影響 使用本麻醉裝置在4%異氟烷下可安全、快速的對豚鼠進行誘導(dǎo)麻醉，誘導(dǎo)時間為(2.20 ± 0.45) min。采用不同異氟烷(2.5%、3%、3.5% )對豚鼠進行維持麻醉，達到外科麻醉的時間、蘇醒時間以及麻醉總時間無顯著性差異(P>0.05)，說明這三種濃度的異氟烷都可用于豚鼠的維持麻醉。2%異氟烷下，豚鼠無法達到外科麻醉要求，在麻醉維持5 min時進行麻醉效果評價，豚鼠出現(xiàn)翻正反射，造成該組試驗終止。4%異氟烷下，麻醉過程中豚鼠生理指標(biāo)不平穩(wěn)，呼吸頻率逐漸降低、血氧飽和度下降、心率代償性升高，在麻醉第60 min，豚鼠開始出現(xiàn)呼吸停止的現(xiàn)象，因此停止該濃度組的麻醉試驗(表1)。

表1 不同濃度異氟烷對豚鼠麻醉時間的統(tǒng)計Tab.1 Statistics of different concentrations of isoflurane on anesthesia time of guinea pigs

注：a.表示在同一時間點與不同異氟烷濃度組相比，差異顯著(P<0.05)；b.表示在同一異氟烷濃度與不同時間點相比，差異顯著(P<0.05)；表2,3,4同

2.2.2 生理指標(biāo)的影響 如表2所示，在同一麻醉時間點3%、3.5%的異氟烷，相比2.5%心率呈現(xiàn)降低的趨勢，但仍在正常生理范圍內(nèi)，不同濃度的效果無顯著性差異(P>0.05)。在吸入異氟烷為2.5%、3%和3.5%時，不同麻醉時間點心率無顯著差異(P>0.05)。隨著麻醉時間的延長，心率變化幅度不大，麻醉比較平穩(wěn)。但是當(dāng)吸入4%的異氟烷時，豚鼠心率逐漸升高，這是因為異氟烷有興奮交感神經(jīng)的作用，使心率升高。

在麻醉第5、15、30、45 min內(nèi)，豚鼠吸入不同濃度異氟烷對血氧影響較小，變化無顯著性差異(P>0.05)；但在麻醉第60 min吸入異氟烷為4%時，豚鼠血氧急劇降低(P<0.05)，超出正常生理范圍(表2)。

表2 不同濃度異氟烷對豚鼠心率和血氧的影響Tab.2 Effects of isoflurane at different concentrations on the heart rate and blood oxygen of guinea pigs

如表3所示，在同一麻醉時間點，不同異氟烷濃度下，豚鼠呼吸頻率變化無顯著性差異(P>0.05)，隨著吸入異氟烷濃度的升高，豚鼠呼吸頻率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，但都未超出正常生理范圍。在同一異氟烷濃度下，豚鼠血氧在各麻醉時間點變化無顯著性差異(P>0.05)，吸入異氟烷為2.5%、3%和3.5%時，呼吸頻率比較平穩(wěn)。當(dāng)吸入異氟烷為4%時，隨著麻醉時間的延長，豚鼠呼吸頻率逐漸降低，在麻醉第60 min時豚鼠呼吸頻率下降明顯，說明使用4%對豚鼠進行長時間麻醉會產(chǎn)生呼吸抑制。

表3 不同濃度異氟烷對豚鼠呼吸頻率和體溫的影響Tab.3 Effects of different concentrations of isoflurane on respiratory rate and body temperature in guinea pigs

在同一麻醉時間點，隨著吸入異氟烷濃度的升高，豚鼠體溫變化無顯著性差異(P>0.05)；在同一異氟烷濃度下，豚鼠體溫在各麻醉時間點變化無顯著性差異(P>0.05)，說明在對豚鼠做好保溫的情況下，使用該吸入麻醉裝置對豚鼠進行麻醉可使豚鼠體溫保持在較穩(wěn)定的范圍。

2.2.3 麻醉效果評價 如表4所示，豚鼠在不同濃度的異氟烷麻醉過程中鎮(zhèn)靜效果良好，在豚鼠耳邊敲擊試驗臺，豚鼠沒有出現(xiàn)眨眼、耳動、軀體動、頭頸動、四肢和尾動的現(xiàn)象，均評判為2分。2%的異氟烷監(jiān)測豚鼠鎮(zhèn)痛效果，發(fā)現(xiàn)個別豚鼠肢體回縮反射遲鈍，無法滿足試驗需求。2.5%異氟烷對豚鼠麻醉過程中，在前15 min個別豚鼠出現(xiàn)皮膚反射陰性、肢體回縮反射遲鈍，但無蘇醒的的跡象。隨著麻醉的進行，麻醉效果逐漸滿足麻醉需求，說明豚鼠在吸入2.5%時，進入理想的外科麻醉深度較慢，但仍可滿足外科手術(shù)要求。在使用3%、3.5%、4%異氟烷對豚鼠麻醉時，皮膚和肢體回縮反射全程為陰性，可迅速進入麻醉狀態(tài)。2%異氟烷下監(jiān)測豚鼠肌松效果，發(fā)現(xiàn)大部分豚鼠四肢蜷縮，后腹部松弛不明顯，肌松效果不良。其他濃度下豚鼠肌肉松弛，麻醉狀態(tài)理想。

表4 麻醉過程中豚鼠麻醉效果評估結(jié)果Tab.4 Evaluation results of anesthesia effect in guinea pigs during anesthesia

3 結(jié)論和討論

本試驗成功制作了一臺小型動物的異氟烷吸入麻醉裝置；使用該裝置對豚鼠進行全身麻醉，異氟烷為2.5% ～ 3.5%時豚鼠生理指標(biāo)平穩(wěn)，麻醉效果確實、安全性較高，可完全滿足豚鼠等小型動物的各種試驗操作和疾病診療需求。

注射麻醉目前仍然是科學(xué)試驗中麻醉豚鼠、大鼠等小型試驗動物的常用方法。Tsukamoto Atsushi制作了一種復(fù)合麻醉劑M/M/B(美托咪定，咪達唑侖，布托啡諾)對大鼠進行腹腔注射麻醉，經(jīng)過手術(shù)驗證后發(fā)現(xiàn)該麻醉劑可完全滿足手術(shù)要求[9]。但隨著麻醉的進行，大鼠的血氧、心率和呼吸下降明顯，蘇醒時間長達11 min。相比之下，本研究所采用的麻醉方式操作更加簡單，動物的麻醉效果和生理指標(biāo)與上述報道基本一致。

現(xiàn)已證明吸入麻醉在保證麻醉效果的同時，對心率和呼吸的抑制更小，可維持血氧在95%以上，相比注射麻醉更加安全[10]。Amelia R設(shè)計了一款數(shù)字化直接汽化裝置，可利用注射泵直接將揮發(fā)性麻醉劑注入氣流，不受最小量程的限制，流量精準(zhǔn)可控。這種汽化器利用很低的麻醉劑量對大鼠進行麻醉，減少了麻醉劑的浪費[11]。但這種汽化器價格昂貴，而且將大鼠放到鼻錐中維持麻醉時，有害氣體仍然會排放到大氣中，危害試驗人員健康。Julianne McCready在對豚鼠進行腹腔鏡卵巢子宮切除術(shù)時，對豚鼠使用氣管插管后連接麻醉機進行全身麻醉，這種方法雖然保證了管道的密閉性，但進行氣管插管時，需借助內(nèi)窺鏡才能完成操作[12]。而本麻醉裝置特殊設(shè)計了一款傘狀呼吸面罩，中心孔由彈性乳膠材料制成，可將豚鼠的口鼻牢牢地固定在面罩里，既能保證密閉性，又不會導(dǎo)致動物窒息。面罩的出口分別連接循環(huán)氣體過濾盒和廢氣回收罐，未被豚鼠吸入的混合氣體經(jīng)氣體過濾盒將二氧化碳和水吸收，剩余的異氟烷和氧氣與新的麻醉氣體重新匯合，讓動物重新利用，大大提高了麻醉氣體的利用率。循環(huán)通路中產(chǎn)生的多余廢氣可由廢氣回收罐吸收，從而避免了對空氣環(huán)境造成污染。

采用本麻醉裝置在不同異氟烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)(2.5%、3%和3.5%)下對豚鼠進行麻醉，麻醉后各時間點豚鼠的心率、呼吸、血氧、體溫的變化均無顯著性差異，生理指標(biāo)穩(wěn)定。在4%異氟烷下，豚鼠多項生理指標(biāo)受到影響；隨著麻醉的進行，豚鼠血氧逐漸下降，呼吸抑制明顯，麻醉60 min后呼吸停止(表4)，這說明過高的異氟烷(4%)對豚鼠的生命體征會產(chǎn)生明顯不良影響，這與王曉宇的研究報道一致[18]。因此，在該麻醉裝置的實際應(yīng)用過程中，應(yīng)將異氟烷控制在4%以下，可根據(jù)不同操作對麻醉深度的需求，在2.5% ～ 3.5%范圍內(nèi)實時、精確調(diào)節(jié)吸入異氟烷的濃度，以保證全身麻醉的安全性。