生理科学实验设计家兔呼吸运动调节

1、生理科学实验设计家兔呼吸运动的调节09 级 31 班第四小组麦华浩 莫世杰 刘文荣 罗国华 王辉 赵宏伟一：实验目的：（1） 熟悉家兔耳缘静脉注射法、家兔颈部手术操作、神经血管分离、气管插管技术。（2） 记录家兔呼吸曲线观察一氧化碳（CO） 、纯氧，走神经对呼吸运动的调节及了解其机理。（3） 熟悉 Medlab 生物信号处理系统、保护电极、氧气瓶，张力换能器在实验中的作用及使用注意事项。二：立题依据：一 氧 化 碳 中毒机理是一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红蛋白的亲合力高 200300 倍，它 进 入 人 体 后 会 和 血 液 中 的 血 红 蛋 白 结 合 ， 使 血 红 蛋 白不 能 与 氧 气 结 合 ， 从 而 造 成 人 体 组 织 缺 氧 。 急 性 中 毒 时 ， 轻 者 会 出 现 头 痛 、头 晕 、 耳 鸣 、 心 悸 、 恶 心 、 呕 吐 、 无 力 ， 重 者 会 出 现 心 肌 损 害 、 脑 椎 体 系 损害 、 昏 迷 、 休 克 甚 至 死 亡 。 及 时 强 制 吸 氧 ， 置 换 一 氧 化 碳 ， 能 避 免 死 亡 。临 床 表 现 主

2、要 为 缺 氧 ， 其 严 重 程 度 与 HbCO 的 饱 和 度 呈 比 例 关 系 。 轻 者 有头 痛 、 无 力 、 眩 晕 、 劳 动 时 呼 吸 困 难 ， HbCO 饱 和 度 达 10%20%。症 状 加 重 ， 患 者 口 唇 呈 樱 桃 红 色 ， 可 有 恶 心 、 呕 吐 、 意 识 模 糊 、 虚脱 或 昏 迷 ， HbCO 饱 和 度 达 30%40%。 重 者 呈 深 度 昏 迷 ， 伴 有 高 热 、四 肢 肌 张 力 增 强 和 阵 发 性 或 强 直 性 痉 挛 ， HbCO 饱 和 度 50%。 患 者 多 有 脑水 肿 、 肺 水 肿 、 心 肌 损 害 、 心 律 失 常 和 呼 吸 抑 制 ， 可 造 成 死 亡 。二氧化碳（CO2）是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素。很早就知道，在麻痹的动物或人，当动物血液 Pco2 降到很低水平时，可出现呼吸暂停。因此，一定水平的 Pco2 对维持呼吸中枢的基本活动是必需的。CO2 刺激呼吸运动是用过两条途径实现的：一是通过刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸中枢；二是刺激外周化学感受器，冲动经窦神经和迷走神

3、经传入延髓，反射性地使呼吸加深加快，肺通气量增加。CO2 在呼吸调节中经常起作用，动脉血 Pco2 在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激作用氧中毒机理 当吸入性 PO2 过高时，活性氧产生增加，反可引起组织，细胞损伤，称为氧中毒。氧中毒的发生取决于 PO2 而不是氧浓度。吸入性 PO2 过高时，由于血液与组织，细胞之间的 PO2 差增大，氧的弥散加速，组织细胞因获得氧过多而中毒。一般认为氧中毒时细胞受损的机制与活性氧的毒性作用有关。人体及高等动物的呼吸运动能持续有节律的进行，是由于体内调节机制的存在。正常节律性呼吸运动是在呼吸中枢神经系统参与下，通过多种传入冲动的作用，反射性调节呼吸的频率和深度来完成的。 迷走神经的神经冲动传导 迷走神经含有感觉、运动和副交感神经纤维。这些纤维末梢释放的递质是乙酰胆碱(ACh)，ACh 与心肌细胞膜上的 M 胆碱受体结合，可导致心率减慢，心房肌收缩力减弱，心房肌不应期缩短，房室传导速度减慢，甚至出现房室传导阻滞，即负性变时、变力和变传导效应。一般说，右侧迷走神经以支配窦房结为主。在实验中，电刺激外右侧迷走神经，其末梢释放的 Ach：一方面使窦房结细胞在

4、复极过程中 K+外流增加，结果使最大复极电位绝对值增大；另一方面，使自动去极速度减慢。这两种因素均使窦房结自律性降低，心率因而减慢，血压降低。来自肺部的迷走神经传入冲动有抑制吸气和促进吸气转换成呼气的作用(即肺牵张反射） 。肺牵张反射包括了肺扩张反射和肺萎陷反射两部分。吸气时，肺被扩张，气道的牵张感受器受刺激，发放冲动通过迷走神经到达延髓，切断吸气神经元的活动，使吸气过程终止。此为肺扩张反射。 肺萎陷反射同理，呼气时肺萎陷，气道的牵张感受器受刺激，通过迷走神经来使呼气终止，然后转入吸气。三、实验方法及技术路线实验材料：1、实验动物：家兔 2、试剂: 3%戊巴比妥溶液， CO 气瓶， 纯氧气瓶， CO2 气瓶，生理盐水，林格液3、仪器设备及器械：MDLE 生物信号采集处理系统，型玻璃气管插管、手术器械 ，动物手术器材（手术刀、手术剪、止血钳、玻璃分针, 丝线，注射器，兔台） ，气管插管，体重秤，张力换能器，生理信号采集系统，医用橡皮管，纱布，10ml 注射器，玻璃分针。实验分组：完全随机设计分组观察指标：呼吸运动曲线实验方法与步骤：1. 实验参数设置。打开计算机，启动 Medlab 生物

5、信号采集处理系统，按表6-4 进行本实验的计算机实验参数设置，或直接选择“家兔呼吸运动的调节”定制实验。表 6-4 Medlab 系统实验设置参数采样 参数 刺激 参数显示方式 连续记录 刺激方式 串刺激采样间隔 1ms 时程 5 s采样通道 3（DC） 4 波宽 2ms处理名称 呼吸 刺激标记 幅度 1 V放大倍数 200 550 频率 30Hz滤 波 全通 100Hz 全通 1kHz X 轴压缩比 10:120:1Y 轴压缩比 4：116：1 4:116:1将保护电极的一端插入放大器面板的此机器输出端口，掀下“RS”按钮，使第 4 通道作为刺激波形显示通道使用。2 家兔称重后，耳缘静脉注入 3%戊巴比妥钠 1ml/kg，动物麻醉后，取仰卧位固定在兔手术台上，剪去颈部和剑突部位的毛。在颈部正中线切开皮肤56cm。钝性分离结缔组织及颈部肌肉，暴露气管并做好气管插管。找到气管两侧与之平行的颈动脉鞘，用玻璃分针分离出其中的两侧迷走神经。穿线备用。3 切开胸骨下端剑突部位的皮肤，沿腹白线向下切开 2cm 左右。小心将剑突表面组织剥离，暴露出剑突软骨和剑突骨柄。挑起剑突，将剑突骨柄与背部的膈肌

6、条分离少许，用止血钳夹捏剑突骨柄片刻后，用粗剪刀剪断剑突骨柄，使剑突游离。此时可观察到剑突软骨完全跟随膈肌收缩而自由游动。用一带缝线的钩子钩住剑突软骨，缝线的另一端通过滑轮连接与张力换能器的弹性梁上，换能器输入线的一端连接于生物信号放大器的第 3 通道。用微调固定器根据基线的移动调整张力换能器的高度，给予相当于 5g 的全负荷。4 描记一段正常呼吸运动曲线，观察呼气相吸气相呼吸幅度和频率，辨清曲线与呼气吸气运动的关系。5 纯氧对呼吸运动的影响。 将装有 O2 气体的气瓶导气管口和气管插管一侧管共同置于一细口瓶内，用止血钳夹闭气管插管的另一侧管，快速将气瓶的旋钮松开让家兔吸入细口瓶中纯氧，以达到吸入过多氧气的目的。观察和记录此时家兔的呼吸运动曲线，效果明显后，撤销以上操作，再观察呼吸运动的恢复过程。6 CO 对呼吸运动的影响。 将装有 CO 气体的气瓶导气管口和气管插管一侧管共同置于一细口瓶内，用止血钳夹闭气管插管的另一侧管，缓慢将气瓶的旋钮松开让家兔吸入细口瓶中 CO，以达到吸入一定量的 CO 的目的。观察和记录此时家兔的呼吸运动曲线，效果明显后，撤销以上操作，再观察呼吸运动的恢复过程

7、。7 Co2 对呼吸运动的影响 将装有 CO2 气体的气瓶导管口和气管插管一侧管共同置于一细口瓶内，将气瓶旋钮逐渐松开，使 CO2 气流缓慢地随着吸气进入气管，此时观察和记录高浓度 CO2 对呼吸运动的影响。效果明显后，关闭 CO2 气瓶，再观察呼吸运动的恢复过程。 （至于切断迷走神经后 CO2对呼吸运动的影响要在下面的步骤才做）8 迷走神经在呼吸运动调节中的影响 先记录一段正常呼吸运动曲线，电刺激迷走神经 将保护电极与刺激输出线（通道）连接，分别将右侧迷走神经轻轻搭在保护电极上，选择刺激强度 3V，刺激频 率 5HZ 波宽 5ms 的电脉冲定时 10s 刺激右侧迷走神经，观察呼吸的变化 2，并记录呼吸曲线的变化。待家兔呼吸运动恢复平后，剪短一侧迷走神经，观察并记录呼吸运动曲线， 将装有 CO2 气体的气瓶导管口和气管插管一侧管共同置于一细口瓶内，将气瓶旋钮逐渐松开，使 CO2 气流缓慢地随着吸气进入气管，此时观察和记录高浓度 CO2 对呼吸运动的影响。效果明显后，关闭 CO2 气瓶，再观察呼吸运动的恢复过程，待家兔呼吸运动恢复平静后;用同样的刺激电极分别刺激健侧迷走神经，剪短侧迷走神

8、经的中枢端（近头端）和外周端（远头端） ，分别观察并记录对呼吸运动的变化 待呼吸运动恢复平静后，剪断另一侧迷走神经，观察并记录呼吸运动的影响， 将装有 CO2 气体的气瓶导管口和气管插管一侧管共同置于一细口瓶内，将气瓶旋钮逐渐松开，使 CO2 气流缓慢地随着吸气进入气管，此时观察和记录高浓度 CO2 对呼吸运动的影响。效果明显后，关闭 CO2 气瓶，再观察呼吸运动的恢复过程；待兔呼吸平稳后再用同样的电刺激剪短侧迷走神经的中枢端（近头端）和外周端（远头端） ，分别观察并记录对呼吸运动的变化四：可行性这个实验设计参考资料充分，考虑周全，有许多理论支撑五：实验结果预测1.给予 CO 后，兔呼吸频率增快，幅度增高2.给予纯氧后，兔呼吸运动逐渐受到抑制3.给予电刺激迷走神经后，兔呼吸运功频率加快，但幅度有所降低 4.剪短一侧迷走神经后再刺激迷走神经，兔呼吸运动受到抑制（给予 CO2后，兔的呼吸运功比没剪断迷走神经前变化减弱）5.剪短双侧迷走神经后刺激迷走神经，兔呼吸运动受到明显抑制（给予 CO2后，作用不明显，兔的呼吸运功变化不大）六：注意事项1 实验前要做好张力换能器的定标工作，一确定采样数值

9、与张力之间的饿换算关系。定标砝码的大小可根据张力换能器的量程和预计测量适当的选择。2 气管插管前，要注意先把气管内的分泌物清除干净。插管时动作应轻巧，避免损伤气管粘膜引起出血而堵塞插管。3 用止血钳夹捏剑突柄的目的是为了减少剪口的出血，此过程不可忽略。剪断剑突骨柄的剪口不可过宽，因两侧均有血管通过，过多出血形成的血凝块会影响游离剑突的活动。4 分离剑突背部的膈肌条时不能太向上，剪断剑突骨柄时剪口不可过深。以免造成气胸。尤其注意切勿伤及或剪断附于剑突背部的膈肌条。参考文献：1生理科学实验教程 朱健平主编 科学出版社 2003. 86-892朱大年，主编，生理学，第 7 版，人民卫生出版社，2010. 154-1613朱康民 刘育文 杨秀蓉 刺激(兔)颈迷走神经中枢端对呼吸动运的影响 四川生理科学杂志1982 年 02 期4 为什么呼吸纯氧也会引起中毒J;深冷技术;1982 年 01 期5金惠铭 王建枝 ，病理生理学， 第 7 版，人民卫生出版社，2007. 71-72，81-826罗礼容 王西霞 冯志强 基于实验方法二氧化碳对家兔呼吸影响途径的研究 基层医学论坛2010 年 01 期7胡还忠 医学机能学实验教

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