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无创伤呼吸系统机能学实验方法 研究工作总结 平凉医学高等专科学校“无创伤呼吸系统 机能学实验方法”科研项目组 第一部分 选项背景 医学院校呼吸系统的机能学实验（包括生理学、药理学、病理生理学）的实验教学面临着共同的矛盾，即：时间紧，实验环节复杂，学生基本技能没有达到实验的基本要求。其结果是成本较高的大型动物实验成功率较低。 为了解决上述矛盾，我们从2003年秋季开始研究《无创伤呼吸系统机能学实验方法》，并在我校各年级的生理学实验中开始试行，中途经过多次改进，目前已经达到能够圆满完成学生实验课教学的要求，并且能够满足人体实验要求。研究中的主要环节是自制一个动物实验口罩旨在控制呼吸条件变化；把生理信号采集系统的压力换能器改为张力换能器，人体实验采用张力换能器记录胸廓呼吸运动的方法，巧妙地解决了呼吸运动原始结果的准确记录。 改进后的实验方法除了操作简单之外，对实验动物无创伤，动物存活，节约了资源和经费，保护了环境，符合科学发展观，值得在医学院校推广使用，能产生较大地社会效益和经济效益。 第二部分 工作基本情况 在传统的呼吸系统机能学实验中，一般都采取颈部手术，气管插管，利用压力换能器记录呼吸道压力曲线来反映呼吸运动的改变。在《生理科学实验教程》教学中的《动物呼吸运动的调节》、《尼可刹米对抗度冷丁抑制呼吸作用》、《影响家兔呼吸运动和血气酸碱度的因素》、《失血性休克》呼吸机能变化的记录、《呼吸衰竭的抢救》都是这样进行学生实验的。传统方法需要进行手术，实验难度大，耗费时间长，学生实验成功率低；动物一般都死亡，实验成本高。本课题研究对传统方法进行改进，采用无创伤实验方法，在保证实验效果的基础上，避免了“气管插管”的外科手术，节省了时间、降低了实验难度，动物成活率达到100%，实验动物不死亡，实验成本降低了80%以上。 一. 方法 1.换能装置改进 （1）动物实验。实验动物中度麻醉固定之后，于呼吸运动幅度明显的腹壁部位用皮针引一线，连于事先准备好的“生物信号微机采集系统张力换能器”（以下简称“张力换能器”）的杠杆臂上，以解决呼吸指标的描记。装置连接如图1所示。 图1 改进的张力换能器连接 图2 传统的压力换能器连接 （2）人体实验。被测者仰卧位，用心电图胸前导联电极的橡皮吸球连上线，吸球吸在剑突部位，或在胶布（带）上连一根线，将胶布（带）粘于被测人剑突部位，其连线的另一端系于张力换能器的杠杆臂上，记录呼吸运动。按照“观察项目”[1]逐项进行实验。该方法能替代传统的蛇形管和记纹鼓装置，很好地记录人体呼吸运动的曲线。 2．自制口罩 用以替代气管插管，控制动物实验中气道条件的变化（如人为增大气道阻力、增大无效腔等），同时还能解决降低吸入气中O2分压、增加吸入气中CO2分压等特殊气体吸入和呼吸道给药的问题。 （1）兔用口罩。该设备在不进行颈部手术的情况下，能够完成除“切断迷走神经”之外的其它实验项目，满足以家免为实验对象的《生理学》[2] [3]、《药理学》 [4]和《病理生理学》[5]有关实验的要求。该装置非常好地解决了家兔无创伤实验的呼吸道条件控制问题。口罩制备的具体材料和技术指标在技术报告中反映。 （2）狗实验用口罩。口罩的用法与免用口罩相同。该口罩适用于以狗为对象的机能学实验。该装置非常好地解决了狗无创伤实验的呼吸道条件控制问题。口罩制备的具体材料和技术指标在技术报告中反映。 二. 实验效果 1．换能器记录效果 用张力换能器描记的呼吸运动曲线幅度是同一动物（或人），记录仪同一灵敏度情况下压力换能器记录的呼吸运动曲线的2.6倍。而且张力换能器记录的频率响应高，记录结果不失真。用力呼吸的吸气未和呼气未由于呼吸运动速度的明显减慢，压力接近大气压，压力换能器不反应，记录曲线已经非常平缓，幅度的变化反应不灵敏。而张力换能器反映的是呼吸运动的胸廓起伏，曲线的峰顶和谷底均非常陡峭，频率响应好，对呼吸幅度的微弱变化能够准确反映。张力换能器和压力换能器记录的呼吸运动曲线对比见图3。 图3（A）及图4中压力换能器描记（下线）的曲线，只能隐隐约约看到正常呼吸运动曲线的波峰和谷底的高度略显不齐，从张力换能器（上线）描记的结果才看到，该兔子的呼吸运动存在中枢紧张呈现出规律性变化，表现为呼吸运动基线存在规律性波动。图3（B）中吸入CO2后呼吸幅度变化中，压力换能器（下线）的记录只显示出呼吸频率加快，幅度有所增大。而张力换能器（上线）记录的结果显示，呼吸幅度的变化中，曲线向下方向的增加非常显著，说明动物以吸气幅度增加明显，符合兔子呼吸运动变化的生理学规律。即四肢着地动物，由于地心引力的作用，肋骨与脊柱