家兔呼吸运动和胸内负压的影响因素观测.doc

华 南 师 范 大 学 实 验 报 告

学生姓名 学号
专 业 生物科学 年级、班级
课程名称 生理学实验 实验项目
实验类型 □验证 □设计 □综合 实验时间 2012 年 5 月 21 日
实验指导老师 胡学军 实验评分

家兔呼吸运动和胸内负压的影响因素观测

一、实验目的
1、学习记录家兔呼吸运动的方法。
2、观察并分析肺牵张反射及不同因素对呼吸运动的影响。

二、实验对象与材料
家兔、 兔体手术台、 手术器械、 张力传感器与滑轮或动物呼吸传感器、 计算机信号采集系统、 20ml与1ml注射器、 橡皮管(长1.5m,内径1cm) 、止血钳、 带输液管的粗针头（摸钝针头尖部）压力传感器、3%乳酸溶液、50mg/ml 尼可刹米注射液

三、实验步骤与方法
1、麻醉：取家兔一只称重，按4-5ml/Kg耳缘静脉注射25%氨基甲酸乙酯进行麻醉。
2、固定剪毛：背位固定在兔手术台上，剪去颈部被毛。
3、手术分离气管与颈部神经：
A、颈部皮肤切口5-7cm：
B、分离肌肉层：钝性分离
C、行气管插管：倒“T”切口，插管固定
D、分离双侧迷走神经
4、手术分离家兔剑突软骨
5、用金属钩钩住游离的剑突软骨，连接至张力换能器上。
6、打开Powerlab生物信号采集系统，接通第一通道，输入张力信号、记录正常的呼吸曲线。
7、观察实验项目
（1）记录正常的呼吸曲线，并识别吸气与呼气运动与曲线方向的关系。
（2）增加无效腔对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。
（3）增加气道阻力对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。
（4）肺牵张反射对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。
（5）注射尼可刹米对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。
（6）阻断迷走神经传导对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。
（7）在阻断迷走神经传导基础上，再次观察肺的牵张反射对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。
（8）剪断双侧迷走神经，分别刺激中枢端和外周端，观察呼吸运动和胸膜腔内压的变化。
（9）气胸对呼吸运动和胸膜腔内压的影响。

四、实验结果
1. 正常的呼吸曲线

图1 正常呼吸运动曲线

2. 增加无效腔对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图2 增加无效腔后的呼吸运动曲线

3. 增加气道阻力对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图3 增加气道阻力后的呼吸运动曲线

4. 肺牵张反射对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图4 注入20ml空气后的呼吸运动曲线

图5 抽出20ml空气后的呼吸运动曲线

5. 注射尼可刹米对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图6.注入尼可刹米后的呼吸运动曲线

6. 阻断迷走神经传导对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图7 双结扎迷走神经的呼吸运动曲线
7. 在阻断迷走神经传导基础上，再次观察肺的牵张反射对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图8 结扎迷走神经后家兔呼吸运动牵张反射（打气）

图9.结扎迷走神经后家兔呼吸运动牵张反射（抽气）
8.剪断双侧迷走神经，分别刺激中枢端和外周端，观察呼吸运动和胸膜腔内压的变化

图10 刺激迷走神经中枢端的呼吸运动曲线

图11 刺激迷走神经外周端的呼吸运动曲线

9.气胸对呼吸运动和胸膜腔内压的影响

图12 形成气胸后的呼吸运动曲线

五、讨论与分析
1. 正常的呼吸曲线
如图1，正常的呼吸运动，是肋间外肌和膈肌在神经系统控制下进行的有节律的收缩和舒张造成的。图中升波为吸气期，它主要是由吸气神经元放电产生；而降波为呼气肌，它是由呼气神经元放电产生。膈肌的收缩活动受来自中枢的传出神经支配，传出冲动的节律与频率，影响膈肌的收缩节律、频率与强度。
2. 增加无效腔对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图2，增大了无效腔，家兔呼吸频率明显增大，呼吸加强。是因为增大无效腔，使得肺泡通气量减少，使肺泡气体更新率下降，造成动脉血PO2降低，PCO2升高，反射性引起呼吸运动加强。PO2下降主要是通过刺激外周化学感受器，引起呼吸中枢兴奋，CO2浓度升高刺激中枢和外周化学感受器，进而引起延髓呼吸中枢兴奋，导致呼吸加快加强。
3. 气道阻力对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图3，增加气道阻力，家兔呼吸加深，呼吸速率减慢。是因为增大气道阻力，切断了呼吸系统和外界的联系，制约肺通气的能力，O2无法供应且在不断的消耗，CO2的产生在不断占据肺内环境，导致呼吸系统中PO2下降，PCO2上升。CO2浓度的上升会降低内环境的PH值，刺激呼吸中枢，使呼吸加深。在膈肌放电中反映呼吸幅度减小，频率较正常由略微减弱，在呼吸曲线上，呼吸速率减慢。
4．肺牵张反射对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图4，在吸气末向肺内注入20ml空气，同时夹闭气管插管的另一侧管，可观察到家兔的呼吸有一段时间停留在呼气阶段。是因为向肺部注入空气相当于使肺部发生扩张，这种扩张刺激了肺牵张感受器，冲动由迷走神经传入延髓，兴奋吸气切断机制神经元，吸气神经元收到抑制，使得吸气转为呼气。
如图5，在呼气末向肺内抽出20ml空气，同时夹闭气管插管的另一侧管，可观察到家兔的呼吸有一段时间停留在吸气阶段。是因为从肺部抽气造成了肺部的萎缩，肺牵张感受器受到抑制，信号通过迷走神经传入延髓呼吸中枢的程度减弱，抑制吸气切断机制神经元，吸气神经元抑制解除，使得呼气转为吸气。
5．注射尼可刹米对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图6. 注射尼可刹米，家兔呼吸运动加深加快。是因为尼可刹米选择性地兴奋延髓呼吸中枢，也可作用于颈动脉体和主动脉体化学感受器反射性地兴奋呼吸中枢，使呼吸加深加快。
6．阻断迷走神经传导对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图7，阻断两侧迷走神经后，家兔呼吸强度加深，频率减慢。因为迷走神经中含有肺牵张反射传入纤维，当吸气运动使肺扩张时，肺牵张感受器兴奋，冲动沿着迷走神经传入延髓呼吸中枢后引起吸气切断机制，吸气神经元活动抑制，吸气停止转为呼气运动，从而加速吸气和呼气运动的交替。当切断迷走神经后，中断了肺扩张反射的传入通路，反射作用减弱，从而出现了呼吸程度加深，呼吸速度减慢的现象。
7．在阻断迷走神经传导基础上，再次观察肺的牵张反射对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图8、图9，阻剪断迷走神经后，在夹闭一侧气管的情况下，在吸气末向肺内注入20ml空气或是在呼气末向肺内抽出20ml空气，家兔呼吸频率没有明显变化，呼吸幅度略有增大。是因为阻断迷走神经之后，神经冲动传不到呼吸中枢，所以呼吸频率没有明显变化，但是由于吸气神经元失去抑制，使得呼吸幅度增大。
8．剪断双侧迷走神经，分别刺激中枢端和外周端，观察呼吸运动和胸膜腔内压的变化
如图10，刺激迷走神经中枢端，家兔呼吸变得浅而快。是因为迷走神经中含有肺牵张反射传入纤维，肺的牵张反射包括肺扩张后引起吸气活动的抑制，呼气加强，肺缩小后引起呼气活动抑制，吸气加强的过程。这两种反射传入神经纤维都经由迷走神经传入中枢，调节呼吸运动。电刺激迷走神经中枢端，引起这两种纤维成分都同时持续兴奋，故家兔的呼吸运动变得浅快。
由图11，刺激迷走神经外周端，呼吸运动频率和强度都加强。因为在剪断的迷走神经外周端刺激，刺激信号直接传输到相关的效应器上，引起生理效应，在这里就表现为呼吸运动的加强加快，同时膈肌放电时程的缩短和幅度加大。
9．气胸对呼吸运动和胸膜腔内压的影响
如图12，形成开放性气胸后，家兔呼吸幅度和频率都很小。 是因为剪掉一侧肋骨使肺受压萎陷，胸膜腔与外界大气直接相交通，胸腔压力等于大气压，而另外一侧胸膜腔仍为负压，低于伤侧，使纵膈向健侧移位，健侧肺亦有一定程度的萎陷。同时由于健侧胸腔压力仍可随呼吸周期而增减，从而引起纵膈摆动和残气对流，导致严重的通气换气功能障碍，因此呼吸幅度很小，频率也很小。

六、实验结论
1. 增大了无效腔，家兔呼吸频率明显增大，呼吸加强。
2. 增加气道阻力，家兔呼吸加深，呼吸速率减慢。
3. 在吸气末向肺内注入20ml空气，同时夹闭气管插管的另一侧管，家兔吸气被动转为呼气。在呼气末向肺内抽出20ml空气，同时夹闭气管插管的另一侧管，家兔呼气被动转为吸气。
4. 注射尼可刹米，家兔呼吸运动加深加快。
5. 阻断两侧迷走神经后，家兔呼吸强度加深，频率减慢。在夹闭一侧气管的情况下，在吸气末向肺内注入20ml空气或是在呼气末向肺内抽出20ml空气，呼吸频率没有明显变化，呼吸幅度略有增大。
6. 刺激迷走神经中枢端，家兔呼吸变得浅而快；刺激迷走神经外周端，呼吸运动频率和强度都加强。
7. 形成开放性气胸后，家兔呼吸幅度和频率都很小。