家兔呼吸运动的调节与胸膜腔内压的观察
实验二十五 兔呼吸运动的调节与胸膜腔内压的观察
【实验目的】
通过描记家兔呼吸运动曲线观察各种因素对呼吸运动的影响， 同时学习直接测定呼吸运 动曲线及胸膜腔内压的实验方法。
【实验原理】
呼吸运动能够有节律的进行，并能适应机体代谢的需要，是由于呼吸中枢调节的缘故。 正常节律性呼吸运动呼吸中枢节律性活动的反映，是在中枢神经系统参与下，通过多 种传人冲动的作用，反射性调节呼吸的频率和深度来完成的。其中较为重要的调节活动有呼 吸中枢的直接调节和肺牵张反射、化学感受器等的反射性调节。因此，体内外各种刺激可以 作用于中枢或通过不同的感受器反射性地影响呼吸运动。
平静呼吸时，胸膜腔内压力虽然随着呼气和吸气而升降，随着呼吸深度的变化而变化， 但其数值始终低于大气压力而为负值，故胸膜腔内压也称为胸内负压。
【实验对象】
家兔。
【实验材料】
哺乳类动物手术器械，兔手术台，气管插管，注射器(20ml、5m1)，50cm长橡皮管一条， BL410 生物信号采集处理系统，张力换能器，压力换能器，纱布，丝线，刺激电极，胸内 插管或粗穿刺针头，钠石灰瓶，1.5%戊巴比妥钠溶液，3％乳酸溶液，二氧化碳球囊，生理 盐水。
【实验步骤】
1．手术
(1)麻醉和固定 用 1.5%戊巴比妥钠溶液按 2ml／kg 体重的剂量从兔耳缘静脉缓慢注 入，待动物麻醉后，取仰卧位将兔固定于兔手术台上。剪去颈部、剑突和右侧胸部的毛。
(2)插气管插管 沿颈部正中切开皮肤，用止血钳钝性分离气管，在甲状软骨以下剪开 气管，插入 Y 形气管插管，用棉线将气管插管结扎固定。气管插管的两个侧管各连接一 3cm 长的橡皮管。
(3)分离迷走神经 在颈部分离出两侧迷走神经，在神经下穿线备用。手术完毕后用热 生理盐水纱布覆盖手术伤口部位。
(4)游离剑突软骨 切开胸骨下端剑突部位的皮肤，并沿腹白线切开约 2cm 左右，打开 腹腔。用纱布轻轻将内脏沿厢肌向下压；暴露出剑突软骨和剑突骨柄，辨认剑突内侧面附着 的两块膈小肌，仔细分离剑突与膈小肌之间的组织并剪断剑突骨柄(注意压迫止血)，使剑突 完全游离。此时可观察到剑突软骨完全跟随膈肌收缩而上下自由移动；此时用弯针钩住剑突 软骨，使游离的膈小肌经剑突软骨和张力换能器相连接。
(5)插胸内套管 将胸内套管尾端的塑料套管连至压力换能器(套管内不充灌生理盐 水)。在兔右胸腋前线 4～5 肋骨之间，沿肋骨上缘作一长 2cm 的皮肤切口，用止血钳把插 入点处的表层肌肉稍稍分离。将胸内插管的箭头形尖端从肋间插入胸膜腔后（此时可记录到
° 曲线向零线下移位并随呼吸运动升高和降低，说明已插入胸膜腔内），迅速旋转 90 并向外
牵引，使箭头形尖端的后缘紧贴胸廓内壁，将插管的长方形固定片同肋骨方向垂直，旋紧固 定螺丝，胸膜腔将保持密封而不致漏气。也可用粗的穿刺针头（如腰椎穿刺针）代替胸内套 管，则操作更为方便，无需切开及分离表层肌肉。将穿刺针头尾端的塑料套管连至压力换能 器（套管内不充灌生理盐水），再将穿刺针头沿肋骨上缘顺肋骨方向斜插入胸膜腔，看到上 述变化后，用胶布将针尾固定在胸部皮肤上，以防针头移位或滑出。
2．连接实验仪器装置
(1)张力换能器连至生物信号采集处理系统第 l 通道上，记录呼吸运动曲线。
(2)压力换能器连至生物信号采集处理系统第 2通道上，记录胸膜腔内压曲线。
(3) 打开计算机启动生物信号采集处理系统， 点击菜单 “输入信号／1 通道／张力” 、 “输
【观察项目】
1．平静呼吸 记录呼吸运动和胸膜腔内压曲线，作为对照，认清曲线与呼吸运动的关 系，比较吸气时和呼气时的胸膜腔内压，读出胸膜腔内压数值。
2．用力呼吸 在吸气末和呼气末，分别夹闭气管插管两侧管，此时动物虽用力呼吸， 但不能呼出肺内气体或吸入外界气体，处于憋气的用力呼吸状态。 观察和记录此时对呼吸运 动和胸膜腔内压曲线的最大幅度，尤其观察用力呼气时胸膜腔内压是否高于大气压。
3．增加吸入气中二氧化碳浓度 将装有二氧化碳的球囊导气管口对准气管插管，逐渐 松开螺旋夹， 使二氧化碳气流缓慢地随吸入气进入气管，观察高浓度二氧化碳对呼吸运动和 胸膜腔内压曲线的影响。呼吸运动发生明显变化后，夹闭二氧化碳球囊，观察呼吸运动和胸 膜腔内压曲线恢复的过程。
4．低氧 将气管插管的侧管通过钠石灰瓶与盛有一定容量空气的气囊相连。这时家兔 呼吸时，吸入气囊空气中的氧，但它呼出的二氧化碳被钠石灰吸收。因此，呼吸一段时间， 气囊内的氧越来越少， 但二氧化碳含量并没有增多。 观察动物低氧时呼吸运动和胸膜腔内压 曲线的变化情况。
5．增大无效腔 将 50cm 长的橡皮管用小玻璃管连接在侧管上，家兔通过此橡皮管进 行呼吸。观察经一段时间后的呼吸运动和胸膜腔内压曲线变化。
6．血中酸性物质增多 用 5ml 注射器，由耳缘静脉较快地注入 3％乳酸 2ml，观察此 时呼吸运动和胸膜腔内压曲线的变化。
7．迷走神经在呼吸运动中的作用 描记一段对照呼吸曲线后，先切断一侧迷走神经， 观察呼吸运动和胸膜腔内压曲线有何变化。再切断另一侧迷走神经，观察呼吸运动和胸膜腔 内压曲线的变化。然后用中等强度电流刺激一侧迷走神经中枢端， 再观察呼吸运动和胸膜腔 内压曲线的变化。
8．气胸 剪开前胸皮肤肌肉，切断肋骨，打开右侧胸腔，使胸膜腔与大气相通，引起 气胸。观察肺组织萎缩、胸膜腔内压消失、呼吸运动曲线等的变化情况。
【注意事项】
1．气管插管时，应注意止血，并将气管分泌物清理干净。气管插管的侧管上的夹子在 呼吸运动实验过程中不能更动， 以便比较实验前、 后呼吸运动和胸膜腔内压曲线的变化幅度。
2．每项观察项目前均应有正常描记曲线作为对照。每项观察时间不宜过长，出现效应 后应立即去掉施加因素，待呼吸运动恢复正常后再进行下一项观察。
3．经耳缘静脉注射乳酸时，注意不要刺穿静脉，以免乳酸外漏，引起动物躁动。电极 刺激迷走神经中枢端之前，一定要调整好刺激强度， 以免因刺激强度过强而造成动物全身肌 肉紧张，发生屏气，影响实验结果。
4．插胸内套管时，切口不宜过大，动作要迅速，以免过多空气漏入胸膜腔。如用穿刺 针，不要插得过猛过深，以免刺破肺组织和血管，形成气胸和出血过多。如果穿刺针刺入较 深而未见压力变化，应转动一下针头或变换一下角度或拔出，看针头是否被堵塞。此法虽简 便易行，但针头易被血凝块或组织块所堵塞，应加以注意。
【思考题】
1．分析胸膜腔内压形成的机制？
2． 平静呼吸时， 如何确定呼吸运动曲线与吸气和呼气运动的对应关系?比较吸气、 呼气、 憋气时的胸膜腔内压。
3．二氧化碳增多、低氧和乳酸增多对呼吸运动有何影响?其作用途径有何不同?
4．在平静呼吸时，胸膜腔内压为何始终低于大气压?在什么情况下胸膜腔内压可高于大 气压?
5．切断两侧迷走神经前后， 呼吸运动有何变化?迷走神经在节律性呼吸运动中起什么作 用?