呼末二氧化碳指导新西兰大白兔机械通气的研究

杨俊哲，张燕辉，吴明春，陶 军，宋晓阳，罗中兵 (广州军区武汉总医院麻醉科，湖北 武汉430070)

新西兰大白兔是常用的实验动物，且实验中常需要机械通气，但通气量是否合适常常被忽视。不同学者在使用新西兰大白兔进行实验时，其机械通气参数设置差异较大，可能出现通气量过量或者不足的情况，实验动物可能呼吸性酸中毒或碱中毒，增加实验误差［1-8］。呼吸末二氧化碳分压(end-tidal pressure of carbon dioxide，PETCO2)是常规广泛用于临床监测通气量是否合适的无创监测技术，其是否适用于体质量很小的新西兰大白兔还不是很清楚。本研究观察PETCO2监测下新西兰大白兔血气分析参数，探讨其合理的机械通气方法，并建立其血流动力学、血气、血糖和电解质等参数，为医学动物研究实验提供参考。

1 资料与方法

1.1 实验材料

Hewlettt Packard Model 66S 监护仪(惠普公司，美国)监测PETCO2和生命体征;GEM ® Premier 3000 血气分析仪(通用公司，美国)测定血气和电解质参数;Drager Evita4 型呼吸机(Drager 公司，德国)行机械通气;3.5 号气管导管(驼人医疗器械有限公司，中国)行气管插管;22 G 和24 G 套管针行动静脉穿刺留置;使用药物包括乌拉坦、维库溴铵。

1.2 实验动物

无目的饲养成年雄性健康新西兰大白兔31 只(购于第二军医大学动物实验中心)，体质量2.0 ～2.5 kg。

1.3 方法

1.3.1 动物麻醉 实验动物禁食时间为8 h，自由饮水。24 G静脉套管针穿刺新西兰大白兔耳缘静脉并留置导管，缓慢静脉推注20%乌拉坦0.7 ～0.8 g/kg，推注时间30 s，5 min 后经静脉再给予乌拉坦0.3 ～0.4 g/kg。

1.3.2 机械通气 3.5 号气管导管行气管插管，接呼吸机行机械通气，采用同步间歇指令通气(synchronized intermittent mandatory ventilation，SIMV)模式，呼吸次数(f)为40 次/分，吸入氧浓度(FiO2)为100%，调整潮气量维持PETCO2在29 mmHg。静脉注射肌松药维库溴胺0.4 mg/kg 维持肌松。22G 动脉穿刺针行股动脉穿刺置管，接压力传感器监测有创动脉压。机械通气30 min 后，抽动脉血1.5 mL，行血气分析和电解质测定。

1.4 监测指标

监测和记录指标包括:心电图、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、心率(HR)、PH 值、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)、动脉血氧分压(PaO2)、钠离子(Na+)、钾离子(K+)、钙离子(Ca2+)、血糖(Glu)、乳酸(LAC)、红细胞压积(HCT)、碳酸氢根离子(HCO3－)、碱剩余(BE)、气道压力峰值(Ppeak)、潮气量(Vt)、分钟通气量(MV)等。

1.5 统计学分析

使用SPSS 13.0 行统计学分析，采用Kolmogorov-Smirnov 检验对实验数据进行正态性分析，如呈正态分布，则其95%参考值范围选用均数±1.96 标准差(±1.96s)表示，如呈偏态分布，则其参考值范围选用表示。

2 结果

所有观察指标:SBP、DBP、HR、PH 值、PaCO2、PaO2、Na+、K+、Ca2+、Glu、LAC、HCT、HCO3－、BE、Ppeak、Vt、MV 均呈正态分布(P ＞0.05)。新西兰大白兔SBP、DBP 和HR 结果，即静息状态下的参考值见表1。维持PETCO2在29 mmHg 时，血气分析结果正常(表2)，所需的Vt 和MV，以及导致的Ppeak 见表3。电解质结果:K+低于人类正常值，而Glu 和Ca2+高于人类正常值，见表4。

表1 血流动力学参数

表2 血气分析结果

表3 机械通气参数

表4 电解质、血糖、红细胞压积、乳酸等参数

3 讨论

新西兰大白兔是动物实验中常用的动物，因研究需要，常需采取机械通气，但机械通气的分钟通气量是否不足或过量，还没有简便的方法确定。PETCO2监测是目前临床根据红外线原理、质增原理、拉曼散射原理和图－声分光原理利用呼出气二氧化碳监测曲线而设计的，其与PaCO2相关性良好，具有无创、简便、反应迅速等优点。PETCO2监测已经广泛应用于临床，指导临床呼吸机参数的调节，甚至用于判断心脏骤停后心肺复苏是否成功的一个指标［9-11］。本研究证明PETCO2监测可有效指导新西兰大白兔机械通气的参数调节，防止酸-碱平衡失调。

闫峰等［12］测得自主呼吸新西兰大白兔的pH 值为(7.46 ±0.12)，袁福利等［13］测得新西兰大白兔pH 值为7.41 ～7.43，本研究的pH 值在以上学者研究的正常范围内，可以认为本研究PETCO2值设定为29 mmHg时所产生的分钟通气量能反映新西兰大白兔正常的通气量。Cenic 等［14］认为新西兰大白兔正常动脉血二氧化碳分压为40 mmHg，本结果与其相近，故认为通气量在这个范围是合适的。本研究测量新西兰大白兔基础血流动力学在麻醉状态下进行，而麻醉对血流动力学有影响，所以在麻醉后30 min 时测量的血流动力学指标作为基础值，主要考虑这时生命体征平稳，其所得指标更接近实际基础值。

不同学者使用新西兰大白兔实验时，机械通气的参数设置差异较大［1-8］，其产生的分钟通气量差异也就很大，这可能导致呼吸性酸中毒或碱中毒，进而影响到实验结果。例如Habre 等［1］采用压力支持模式，设定Ppeak=11 cmH2O，呼吸频率为40 次/分，潮气量为16 mL/kg左右，本实验呼吸参数设定与其相近，为适宜的通气设定;Svantesson 等［2］采用容量控制模式，设定潮气量为10 mL/kg，f = 40 次/分，即分钟通气量为400 mL·kg－1·min－1，可能导致通气不足和呼吸性酸中毒;Serna 等［4］采用容量控制模式，实验不考虑体质量因素将潮气量均设定为50 mL，呼吸频率为30 ～40 次/分，故分钟通气量个体差异很大，可能导致酸碱平衡失调和较大的实验误差;而Brenner 等［5］也采用容量控制模式，同样没有考虑体质量因素而将潮气量设定为50 mL，呼吸频率为32 次/分，其分钟通气量大多偏低，可能导致呼吸性酸中毒;Kerr 等［6］采用容量控制模式，设定潮气量偏低，为10 mL/kg 或5 mL/kg，可能导致通气不足和呼吸性酸中毒。Ypsilantis 等［7］采用压力控制模式时，设定气道峰压为15 cmH2O，呼吸频率为30 次/分，其测定潮气量为16 mL/kg 左右。从以上文献我们不难发现，新西兰大白兔机械通气的参数设定非常不统一，可直接导致酸-碱平衡失调，进而影响实验结果;另外，潮气量或气道压力过低可导致肺不张，而过高则易导致肺损伤。所以机械通气期间应进行有效的监测，指导采用合理的通气参数。本研究证明，对于不同体质量范围和年龄的新西兰大白兔，PETCO2监测能有效指导呼吸参数的调节，减少个体差异导致的实验误差，而且作者的前期研究也证明了PETCO2和动脉血二氧化碳分压的相关性良好［15］。

机械通气时，分钟通气量是否合适，是否存在呼吸性酸中毒或碱中毒，判断的金标准是动脉血血气分析。但如果每个实验动物均进行动脉血血气分析，费用较高，而且往往也只能监测一个时间点，不能有效持续监测。PETCO2监测费用低，可动态时时监测，本研究证明用于指导新西兰大白兔的呼吸参数调节是非常适宜的。PETCO2设定在29 mmHg 左右时其内环境正常。

总之，采用新西兰大白兔进行的动物实验，不同文献报道其机械通气参数的设置差异大，可能存在通气不足或过度通气。PETCO2监测对于指导机械通气参数的调节有重要意义。如果无条件进行PETCO2监测，新西兰大白兔机械通气应保证分钟通气量在650 mL·kg－1·min－1左右或设定Ppeak 在11 cmH2O，通气次数设置在40 次/分左右较为适宜。

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