呼吸运动的调节及膈肌放电

实验四　呼吸运动的调节及膈肌放电

实验目的

（1）观察血液中化学因素（PCO₂、PO₂和［H＋］）改变以及吗啡、尼可刹米对家兔呼吸运动的影响及相应的膈肌放电情况。

（2）观察迷走神经在家兔呼吸运动调节中的作用。

实验原理

呼吸运动指在中枢神经系统控制下，通过呼吸肌节律性的运动造成胸廓节律性地扩大或缩小。呼吸运动能够有节律地进行，并能适应机体代谢的需要，是由于神经系统和体液因素调节的结果。体内外各种刺激（包括代谢产物、药物等化学因素）可作用于中枢和外周感受器，可反射性地影响呼吸运动。血液中CO₂分压、O₂分压、H＋浓度的改变刺激中枢和外周化学感受器，产生反射性调节，是保证血液中气体分压稳定的重要机制。本实验通过记录胸廓运动间接反映呼吸运动，同时记录膈肌放电反映呼吸肌的电活动，观察呼吸运动与膈肌放电间的关系以及各种化学因素对其影响。肺牵张反射是由肺扩张或肺萎缩引起的吸气抑制或兴奋的反射，是保证呼吸运动节律的机制之一，其传入神经是迷走神经。本实验通过依次切断两侧迷走神经观察呼吸的变化，然后刺激迷走神经中枢端以给予人为的输入刺激信号，观察迷走神经在呼吸调节中的作用。

实验对象

家兔。

实验器材与药品

BL－420生物信号采集与处理系统、HX200呼吸流量换能器、保护电极、膈肌电极、“Y”形玻璃气管插管、哺乳动物手术器械、兔手术台、玻璃分针、注射器、纱布、棉线、50cm长橡皮管、小弯钩、25%氨基甲酸乙酯溶液、2%乳酸溶液、1%盐酸吗啡溶液、10%尼可刹米针剂、监听器。

实验步骤

1．静脉麻醉及固定

家兔称重后，用25%氨基甲酸乙酯溶液（4mL／kg）耳缘静脉注射麻醉，然后将其仰卧位固定于兔手术台上。

2．手术操作

剪去颈部、剑突周围的兔毛，颈前正中切开皮肤5～7cm，用止血钳钝性分离软组织及颈部肌肉，暴露气管，在气管下穿棉线备用；细心分离双侧血管神经鞘鞘膜内的颈总动脉和迷走神经，在神经下穿线备用。

3．气管插管

用手术刀或手术剪于甲状软骨下1cm处的气管两软骨环之间做一倒“T”形切口，将气管插管由切口处向胸腔方向插入气管腔内，用备用线结扎并固定在“Y”形玻璃气管插管分叉处。插管的一侧橡皮管接呼吸流量换能器，插管的另一侧橡皮管折叠后用止血钳夹闭。

4．剑突软骨分离术

纵行切开剑突部位的皮肤，并沿腹白线切开长约2cm的切口，仔细分离剑突表面的组织，暴露附着于剑突下的粉红色膈小肌。注意不能剪得过深，以免因伤及其下附着的膈肌而导致气胸。

5．仪器连接

HX200呼吸流量换能器插头连至BL－420生物信号采集与处理系统通道1，记录呼吸运动；将膈肌电极小心钩住附着于剑突软骨部位的膈小肌，另一端与BL－420生物信号采集与处理系统的通道2相连，记录膈肌放电（注意接地）。

6．软件操作

打开BL－420生物信号采集与处理系统，按以下操作进行。

（1）依次选定：信号输入→通道1→呼吸。

（2）依次选定：信号输入→通道2→肌电。

（3）依次选定：参数设置→显示方式→连续示波。

（4）依次选定：设刺激器→单次刺激→波宽约5ms，刺激间隔200ms，刺激强度约3V。

“增益选择”、“显速选择”、“设刺激器”等可根据具体情况进行调整。

实验观察项目

1．描记正常呼吸曲线

运行BL－420生物信号采集与处理系统，记录一段正常呼吸及膈肌放电波作为对照（注意：进行下列每一个实验观察项目前必须先等待呼吸曲线恢复正常）。

2．增大无效腔

选择标记“增大无效腔”，将气管插管一侧的橡皮管折叠，用止血钳夹闭后，将长约50cm、内径1cm的橡皮管接在另一侧侧管上，观察呼吸波及膈肌放电波的变化。一旦出现明显变化，则立即去除长橡皮管，待呼吸恢复正常。

3．注射乳酸

自耳缘静脉缓慢注入2%乳酸约2mL，使血液中［H＋］增加，观察血液酸碱度改变对呼吸运动的影响。

4．注射盐酸吗啡

呼吸曲线稳定后，自耳缘静脉缓慢注入1%盐酸吗啡（约0．5mL／kg，即5mg／kg），观察并记录呼吸变化。

5．注射尼可刹米

当第3步出现明显效应后，立即自耳缘静脉缓慢注入10%尼可刹米溶液0．5mL／kg（注意：速度不宜过快，以免引起惊厥）。观察并记录呼吸变化，并等待呼吸平稳。

6．观察迷走神经在呼吸运动调节中的作用

1）剪断迷走神经

先结扎一侧迷走神经，靠外周端剪断，观察呼吸运动的变化；稍后，剪断另一侧迷走神经，观察呼吸运动的变化。

2）刺激迷走神经中枢端

将迷走神经中枢端搭在保护电极上，以中等强度（5～10V）、频率为15～30Hz、波宽为2ms的连续电脉冲间断刺激一侧迷走神经中枢端，观察呼吸运动较剪断迷走神经时有何改变。

注意事项

（1）剪开气管进行插管时，应注意止血，并将气管内分泌物清理干净再插管。

（2）注射乳酸时，注意勿漏出血管外，以免引起家兔躁动。

（3）注射吗啡时宜慢，剂量应根据呼吸抑制情况调节，边注射边观察呼吸变化，一旦出现呼吸幅度下降时立即停止给药。

（4）每项实验前均应有正常呼吸曲线为对照，各项观察时间不宜过长，出现效应后立即停止。

思考题

1．迷走神经在呼吸调节过程中有何作用？

2．试进一步证明迷走神经是肺扩张反射的传入神经。

（韩　仰）