医学功能学实验室新型肠系膜微循环观察装置

王见之， 严钰锋， 张亚东

(复旦大学 基础医学国家级实验教学示范中心， 上海 200032)

0 引 言

医学功能学科实验是把生理学、病理生理学和药理学等学科的实验课程有机结合在一起的一门综合性实验课程[1-3]。本课程对培养医学生手术操作能力、知识综合运用能力、实验创新思维能力等方面起到关键的作用。家兔失血性休克实验是功能学科实验教学的重要内容之一，实验中一般通过对家兔血气指标、生命体征及观察肠系膜微循环的变化来判断其是否到达休克状态[4-6]。微循环观察术作为本实验的重要观察指标之一，可以直接影响本实验的结果。医学实验教学中心功能学科实验室通过多年的实践经验，反复改进，设计了实用性强的新型微循环观察装置(见图1)。

1 医学图像分析系统的应用

SMUP-U型生物信号采集与处理系统是医学实验教学中心自行研发的新一代医学实验设备，配合自编的BSPS3.04实验软件使用。该系统是综合应用最新多媒体计算机技术，先进的电子技术和数字信号处理技术，基于现代医学功能学实验的要求,总结长期医学实验教学的经验研制而成的最新产品[7-10]。其他产品仅能实时观察，无法实时测量：通常是录制一段视频，采用后处理的方式进行测量，测量的时候无法连续观测[11-13]。而BSPS3.04软件可以实时测量血管直径和血液流速：通过计算图像像素测量血管直径，通过同速飞点测量流速，测量的同时不影响血压和微循环的观察，具备动态观察测量功能、能够实时反映血压、血流状态和血管状态的联动变化的特点，不会错过快速变化的中间过程、无需实验后续的数据分析等优点。在教学实践中，这样观察同步的实时定量分析比后处理的效率更高、效果更好。

1.生物显微镜,2.显微镜镜头,3.灌流盒,4.恒温泵,5.恒温水管,6.动物手术台,7.光源

图1 微循环观察装置的结构示意图

2 肠系膜微循环观察装置的改进

2.1 新型恒温灌流盒的改进

灌流盒的作用主要是对肠段起到保温、保湿和固定作用。其他同类产品多采用数字温控加热棒直接加热，这种温控有一定的局限：实验中，因不同情况灌流盒中的液面高度经常会发生变化，而测温探头如果没有完全浸入灌流液中，测温和控温效果会受到影响，往往会过度加热而使肠段及微循环发生功能改变。所以采用传统的恒温水循环方式稍作改良来实现保温。恒温水管埋入墙壁，由大功率恒温泵远程统一供水，只需从墙上引出两根水管即可，节省了实验空间，温度控制持续可靠，且避免了安全隐患。事先在灌流盒中倒入38 ℃生理盐水，水量以满过载物台为准，接通恒温灌流装置让灌流盒夹层循环水的温度恒定在38 ℃以保证灌流盒中生理盐水恒温。将肠系膜平铺于肠系膜灌流盒中的载物台上并盖上灌流盒盖，打开光源，通过电脑上的显微镜软件观察肠系膜。为了固定恒温灌流盒，对动物解剖台进行了改进。将恒温灌流盒直接固定在动物解剖台上，在解剖台上开3 cm的圆孔，便于光源从底部透过圆孔进行采光。灌流盒盖上设计一个突起的半月形固定片(见图2)，刚好可以固定肠段，盖上以后，要求半月形固定片和盒子底部距离1.5 mm，这样既能固定肠段，又不会压迫肠系膜和血管。其他产品通常是将灌流盒置于显微镜载物台，通过调节显微镜载物台的位置来寻找最佳观察视野，其缺点是肠段易受显微镜的移动而被拖动导致出血或者视野丢失。为此将灌流盒固定在动物解剖台上，家兔、肠段、肠系膜和灌流盒相对固定，不会被牵拉移动，便于实验操作。固定方法简便易行，在解剖台透光圆孔的四周再开4个小孔，可与灌流盒底部的4个突起吻合固定，只要将灌流盒按照位置摆放至解剖台上即可，无需对光和调节位置。同时这样使得灌流盒方便安装拆洗，可反复使用并延长灌流盒的使用寿命。另外，解剖台两侧做了同样对称的处理，灌流盒可以固定在任意一边，并可从任意一侧进行观测。

8.盒盖,9.半月形固定片,10.通光孔

图2 盒盖的结构示意图

(a) 肠系膜观察装置整体结构图, (b) 休克模型实体观测, (c) 显微镜稳定万向移动底座, (d) 灌流盒、光源稳定固定方法

图3 新型肠系膜观察装置实物图

2.2 显微镜万向移动性和稳定性的改进

图3所示为新型肠系膜观察装置图。其他种类肠系膜微循环观察装置多采用体视显微镜：体积大、分量重、价格高。最不利的缺点是只能上下调节焦距，而无法前后左右移动视野，有部分产品通过将体视显微镜固定在万向摇臂上解决这一问题，但是这样镜头的稳定性变差。由于无法自由稳定地万向移动显微镜镜头，因此寻找合适视野的方法只能是将显微镜镜头固定，通过将肠系膜灌流盒固定于载物台上，水平移动载物台来调节视野，这样就会牵拉肠段，可能使肠段受机械刺激自发蠕动而改变肠系膜的位置，或在移动过程中直接牵拉肠系膜而使视野丢失，甚至由于牵拉过度使血管破裂造成出血。为解决这一问题选用生物显微镜作为主体，并对显微镜结构进行了改进，将生物显微镜底座拆下，固定在水平移动载物台上。利用载物台带动显微镜整体移动以实现镜头在水平维度的移动[见图3(c)]。与体视显微镜相比，生物显微镜还具有价格低、质量轻、使用方便等特点，且可更换不同放大倍数镜头，用于其他形态观察实验。

将光源固定在显微镜支架上[见图3(d)]，和显微镜形成整体，光源始终对准镜头，在水平移动镜头的过程中光源亮度不会改变，使图像的亮度和对比度基本维持恒定，无需反复调节。光源的亮度可调节，并可选择性使用卤素灯或冷光源。

此外显微镜底座安装一块塑胶片保护显微镜底座，避免血液或其他溶液渗入移动轨道，方便清洗维护，防止锈蚀损坏。

3 新型肠系膜微循环观察装置的创新点

经过多年教学科研的使用与观察发现改进后的肠系膜微循环观察装置的装置设计合理、制作简单、操作简便、技术稳定、观察效果好。该装置和传统装置或其他同类产品相比[14-15]，具有以下创新和优势：

(1) 恒温灌流盒固定在动物解剖台上缩短了灌流盒与家兔腹壁的距离，减少了拉出腹腔肠段的长度，肠系膜放置和固定也简单易行，且不会被牵拉移动。同时灌流盒的安装、固定、使用和拆卸均简单直接。灌流盒盖上半月形固定片的设计可起到即固定肠段又不会压迫肠系膜和血管的作用。

(2) 通过将生物显微镜固定在水平移动台上，解决了使显微镜镜头不能稳定地万向移动这个关键的问题，实现了移动镜头找视野的目标。

(3) 显微镜光源和镜头相对固定，同步移动。

(4) 整个实验装置设计精简，操作方便，观察视野更清晰。

(5) 通过实际教学工作的验证，新的肠系膜微循环观察装置使用方便，效果优良，造价便宜，维护简单，空间占位少，获得了师生的认可和好评。

4 结 语

肠系膜微循环的观察和测量是家兔失血性休克实验中的重要指标，为改进以往肠系膜微循环观察装置存在的不足而设计制作了新型的观察装置，解决了家兔、肠段和灌流盒相对不固定、显微镜镜头无法万向稳定移动这个重要的问题，而且装置具有体积小，质量轻，价格低，使用寿命长的优点，通过多年的教学实践，借助于显微镜放大装置以及录像系统-医学图像分析系统观察家兔肠系膜微循环系统取得满意的效果。