张肇南，蔡丽蓉，沈 静，凌 珊，童津津，张 华

(北京农学院 动物科学技术学院，北京 102206)

在皮肤、视觉、听觉等生命科学研究中常常通过麻醉和手术对豚鼠建立疾病模型[1-3]。目前注射麻醉是科研试验中麻醉豚鼠最常用的麻醉方式，但这种麻醉方法对动物心功能影响较大，且无法实时控制麻醉深度[4-6]。而现有的小型动物麻醉设备存在麻醉速度慢、效率低、麻醉气体无法循环利用、装置密闭性不好等问题。为了解决上述难题，急需设计出一台高效、实用、安全、环保的小型动物吸入麻醉装置。

异氟烷是一种相对安全的吸入麻醉药物，具有诱导快、麻醉可靠等优点，但在麻醉豚鼠时容易造成呼吸抑制、体温过低等不良影响[7]。因此，在麻醉装置制作完成后筛选出了适合于豚鼠的异氟烷安全浓度，进一步降低了麻醉风险。

1 材料与方法

1.1 材 料

豚鼠40只，雌雄各半，体质量(258±23) g，购自于北京维通利华试验动物有限公司，同一条件下适应饲养15 d进行试验。

麻醉气体挥发罐(北京亿安吉医疗科技有限公司)、废气吸收罐(合肥金脑人光电仪器有限公司)、气体流量计(常州双环仪表有限公司)、微型真空泵(上海卡默尔科技有限公司)，智能数字压力表(杭州米科传感技术有限公司)、亚克力板(北京永盛康亚克力制品有限公司)。

异氟烷(河北九派制药有限公司)、医用钠石灰(上海纳辉干燥试剂厂)、医用氧气(北京北氧利来气体有限公司)、生理指标监测仪(Softtron，BP-2010，北京软隆生物技术公司)。

1.2 方 法

1.2.1 麻醉机的设计制作 装置主要由给药部分、诱导部分和面罩部分三部分组成。给药部分由麻醉剂挥发罐和气体流量计组成；诱导部分是一密闭容器，用于诱导麻醉；面罩部分是一伞状呼吸罩，用橡胶封口，留一小孔用来放动物头部。微型气泵和气体过滤盒的加入提高了装置的麻醉效率，动物呼出的二氧化碳经过过滤吸收后与新鲜氧气以及麻醉剂混合后再次进入给药通路，循环往复。整个系统中还设置有气体压力计用来监测通路内气压，便于随时调控，同时在每一条支路都有流量计控制通路开闭。装置还设置有废气吸收罐，避免废气排入空气造成污染危害试验员健康。

1.2.2 麻醉装置的验证性试验

1)麻醉时间的设定与统计。将40只豚鼠随机分为(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)5个异氟烷组，每组8只。采用该麻醉装置对豚鼠进行麻醉并计算麻醉过程中的不同时间。

2 )生理指标的监测。在麻醉过程中用生理监测仪监测豚鼠各项生理指标，每隔15 min记录豚鼠呼吸(RR)、心率(HR)、血氧饱和度(SpO2)和体温(T)，以评价麻醉装置的安全性。

1.2.3 麻醉效果的评价 从肢体回缩反射消失5 min后开始直到翻正反射恢复，每隔15 min记录豚鼠镇静、镇痛和肌松效果，以评价麻醉装置的实用性，监测方法参照文献[8]。

2 结 果

2.1 麻醉装置的应用效果评价

2.2.1 麻醉时间的影响 使用本麻醉装置在4%异氟烷下可安全、快速的对豚鼠进行诱导麻醉，诱导时间为(2.20 ± 0.45) min。采用不同异氟烷(2.5%、3%、3.5% )对豚鼠进行维持麻醉，达到外科麻醉的时间、苏醒时间以及麻醉总时间无显著性差异(P>0.05)，说明这三种浓度的异氟烷都可用于豚鼠的维持麻醉。2%异氟烷下，豚鼠无法达到外科麻醉要求，在麻醉维持5 min时进行麻醉效果评价，豚鼠出现翻正反射，造成该组试验终止。4%异氟烷下，麻醉过程中豚鼠生理指标不平稳，呼吸频率逐渐降低、血氧饱和度下降、心率代偿性升高，在麻醉第60 min，豚鼠开始出现呼吸停止的现象，因此停止该浓度组的麻醉试验(表1)。

表1 不同浓度异氟烷对豚鼠麻醉时间的统计Tab.1 Statistics of different concentrations of isoflurane on anesthesia time of guinea pigs

注：a.表示在同一时间点与不同异氟烷浓度组相比，差异显著(P<0.05)；b.表示在同一异氟烷浓度与不同时间点相比，差异显著(P<0.05)；表2,3,4同

2.2.2 生理指标的影响 如表2所示，在同一麻醉时间点3%、3.5%的异氟烷，相比2.5%心率呈现降低的趋势，但仍在正常生理范围内，不同浓度的效果无显著性差异(P>0.05)。在吸入异氟烷为2.5%、3%和3.5%时，不同麻醉时间点心率无显著差异(P>0.05)。随着麻醉时间的延长，心率变化幅度不大，麻醉比较平稳。但是当吸入4%的异氟烷时，豚鼠心率逐渐升高，这是因为异氟烷有兴奋交感神经的作用，使心率升高。

在麻醉第5、15、30、45 min内，豚鼠吸入不同浓度异氟烷对血氧影响较小，变化无显著性差异(P>0.05)；但在麻醉第60 min吸入异氟烷为4%时，豚鼠血氧急剧降低(P<0.05)，超出正常生理范围(表2)。

表2 不同浓度异氟烷对豚鼠心率和血氧的影响Tab.2 Effects of isoflurane at different concentrations on the heart rate and blood oxygen of guinea pigs

如表3所示，在同一麻醉时间点，不同异氟烷浓度下，豚鼠呼吸频率变化无显著性差异(P>0.05)，随着吸入异氟烷浓度的升高，豚鼠呼吸频率呈现逐渐降低的趋势，但都未超出正常生理范围。在同一异氟烷浓度下，豚鼠血氧在各麻醉时间点变化无显著性差异(P>0.05)，吸入异氟烷为2.5%、3%和3.5%时，呼吸频率比较平稳。当吸入异氟烷为4%时，随着麻醉时间的延长，豚鼠呼吸频率逐渐降低，在麻醉第60 min时豚鼠呼吸频率下降明显，说明使用4%对豚鼠进行长时间麻醉会产生呼吸抑制。

表3 不同浓度异氟烷对豚鼠呼吸频率和体温的影响Tab.3 Effects of different concentrations of isoflurane on respiratory rate and body temperature in guinea pigs

在同一麻醉时间点，随着吸入异氟烷浓度的升高，豚鼠体温变化无显著性差异(P>0.05)；在同一异氟烷浓度下，豚鼠体温在各麻醉时间点变化无显著性差异(P>0.05)，说明在对豚鼠做好保温的情况下，使用该吸入麻醉装置对豚鼠进行麻醉可使豚鼠体温保持在较稳定的范围。

2.2.3 麻醉效果评价 如表4所示，豚鼠在不同浓度的异氟烷麻醉过程中镇静效果良好，在豚鼠耳边敲击试验台，豚鼠没有出现眨眼、耳动、躯体动、头颈动、四肢和尾动的现象，均评判为2分。2%的异氟烷监测豚鼠镇痛效果，发现个别豚鼠肢体回缩反射迟钝，无法满足试验需求。2.5%异氟烷对豚鼠麻醉过程中，在前15 min个别豚鼠出现皮肤反射阴性、肢体回缩反射迟钝，但无苏醒的的迹象。随着麻醉的进行，麻醉效果逐渐满足麻醉需求，说明豚鼠在吸入2.5%时，进入理想的外科麻醉深度较慢，但仍可满足外科手术要求。在使用3%、3.5%、4%异氟烷对豚鼠麻醉时，皮肤和肢体回缩反射全程为阴性，可迅速进入麻醉状态。2%异氟烷下监测豚鼠肌松效果，发现大部分豚鼠四肢蜷缩，后腹部松弛不明显，肌松效果不良。其他浓度下豚鼠肌肉松弛，麻醉状态理想。

表4 麻醉过程中豚鼠麻醉效果评估结果Tab.4 Evaluation results of anesthesia effect in guinea pigs during anesthesia

3 结论和讨论

本试验成功制作了一台小型动物的异氟烷吸入麻醉装置；使用该装置对豚鼠进行全身麻醉，异氟烷为2.5% ～ 3.5%时豚鼠生理指标平稳，麻醉效果确实、安全性较高，可完全满足豚鼠等小型动物的各种试验操作和疾病诊疗需求。

注射麻醉目前仍然是科学试验中麻醉豚鼠、大鼠等小型试验动物的常用方法。Tsukamoto Atsushi制作了一种复合麻醉剂M/M/B(美托咪定，咪达唑仑，布托啡诺)对大鼠进行腹腔注射麻醉，经过手术验证后发现该麻醉剂可完全满足手术要求[9]。但随着麻醉的进行，大鼠的血氧、心率和呼吸下降明显，苏醒时间长达11 min。相比之下，本研究所采用的麻醉方式操作更加简单，动物的麻醉效果和生理指标与上述报道基本一致。

现已证明吸入麻醉在保证麻醉效果的同时，对心率和呼吸的抑制更小，可维持血氧在95%以上，相比注射麻醉更加安全[10]。Amelia R设计了一款数字化直接汽化装置，可利用注射泵直接将挥发性麻醉剂注入气流，不受最小量程的限制，流量精准可控。这种汽化器利用很低的麻醉剂量对大鼠进行麻醉，减少了麻醉剂的浪费[11]。但这种汽化器价格昂贵，而且将大鼠放到鼻锥中维持麻醉时，有害气体仍然会排放到大气中，危害试验人员健康。Julianne McCready在对豚鼠进行腹腔镜卵巢子宫切除术时，对豚鼠使用气管插管后连接麻醉机进行全身麻醉，这种方法虽然保证了管道的密闭性，但进行气管插管时，需借助内窥镜才能完成操作[12]。而本麻醉装置特殊设计了一款伞状呼吸面罩，中心孔由弹性乳胶材料制成，可将豚鼠的口鼻牢牢地固定在面罩里，既能保证密闭性，又不会导致动物窒息。面罩的出口分别连接循环气体过滤盒和废气回收罐，未被豚鼠吸入的混合气体经气体过滤盒将二氧化碳和水吸收，剩余的异氟烷和氧气与新的麻醉气体重新汇合，让动物重新利用，大大提高了麻醉气体的利用率。循环通路中产生的多余废气可由废气回收罐吸收，从而避免了对空气环境造成污染。

采用本麻醉装置在不同异氟烷质量分数(2.5%、3%和3.5%)下对豚鼠进行麻醉，麻醉后各时间点豚鼠的心率、呼吸、血氧、体温的变化均无显著性差异，生理指标稳定。在4%异氟烷下，豚鼠多项生理指标受到影响；随着麻醉的进行，豚鼠血氧逐渐下降，呼吸抑制明显，麻醉60 min后呼吸停止(表4)，这说明过高的异氟烷(4%)对豚鼠的生命体征会产生明显不良影响，这与王晓宇的研究报道一致[18]。因此，在该麻醉装置的实际应用过程中，应将异氟烷控制在4%以下，可根据不同操作对麻醉深度的需求，在2.5% ～ 3.5%范围内实时、精确调节吸入异氟烷的浓度，以保证全身麻醉的安全性。