精品参考3工作总结.docx

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精品参考3工作总结

无创伤呼吸系统机能学实验方法

研究工作总结

平凉医学高等专科学校“无创伤呼吸系统

机能学实验方法”科研项目组

第一部分选项背景

医学院校呼吸系统的机能学实验（包括生理学、药理学、病理生理学）的实验教学面临着共同的矛盾，即：

时间紧，实验环节复杂，学生基本技能没有达到实验的基本要求。

其结果是成本较高的大型动物实验成功率较低。

为了解决上述矛盾，我们从2003年秋季开始研究《无创伤呼吸系统机能学实验方法》，并在我校各年级的生理学实验中开始试行，中途经过多次改进，目前已经达到能够圆满完成学生实验课教学的要求，并且能够满足人体实验要求。

研究中的主要环节是自制一个动物实验口罩旨在控制呼吸条件变化；把生理信号采集系统的压力换能器改为张力换能器，人体实验采用张力换能器记录胸廓呼吸运动的方法，巧妙地解决了呼吸运动原始结果的准确记录。

改进后的实验方法除了操作简单之外，对实验动物无创伤，动物存活，节约了资源和经费，保护了环境，符合科学发展观，值得在医学院校推广使用，能产生较大地社会效益和经济效益。

第二部分工作基本情况

在传统的呼吸系统机能学实验中，一般都采取颈部手术，气管插管，利用压力换能器记录呼吸道压力曲线来反映呼吸运动的改变。

在《生理科学实验教程》教学中的《动物呼吸运动的调节》、《尼可刹米对抗度冷丁抑制呼吸作用》、《影响家兔呼吸运动和血气酸碱度的因素》、《失血性休克》呼吸机能变化的记录、《呼吸衰竭的抢救》都是这样进行学生实验的。

传统方法需要进行手术，实验难度大，耗费时间长，学生实验成功率低；动物一般都死亡，实验成本高。

本课题研究对传统方法进行改进，采用无创伤实验方法，在保证实验效果的基础上，避免了“气管插管”的外科手术，节省了时间、降低了实验难度，动物成活率达到100%，实验动物不死亡，实验成本降低了80%以上。

一.方法

1.换能装置改进

（1）动物实验。

实验动物中度麻醉固定之后，于呼吸运动幅度明显的腹壁部位用皮针引一线，连于事先准备好的“生物信号微机采集系统张力换能器”（以下简称“张力换能器”）的杠杆臂上，以解决呼吸指标的描记。

装置连接如图1所示。

图1改进的张力换能器连接图2传统的压力换能器连接

（2）人体实验。

被测者仰卧位，用心电图胸前导联电极的橡皮吸球连上线，吸球吸在剑突部位，或在胶布（带）上连一根线，将胶布（带）粘于被测人剑突部位，其连线的另一端系于张力换能器的杠杆臂上，记录呼吸运动。

按照“观察项目”[1]逐项进行实验。

该方法能替代传统的蛇形管和记纹鼓装置，很好地记录人体呼吸运动的曲线。

2．自制口罩

用以替代气管插管，控制动物实验中气道条件的变化（如人为增大气道阻力、增大无效腔等），同时还能解决降低吸入气中O2分压、增加吸入气中CO2分压等特殊气体吸入和呼吸道给药的问题。

（1）兔用口罩。

该设备在不进行颈部手术的情况下，能够完成除“切断迷走神经”之外的其它实验项目，满足以家免为实验对象的《生理学》[2][3]、《药理学》[4]和《病理生理学》[5]有关实验的要求。

该装置非常好地解决了家兔无创伤实验的呼吸道条件控制问题。

口罩制备的具体材料和技术指标在技术报告中反映。

（2）狗实验用口罩。

口罩的用法与免用口罩相同。

该口罩适用于以狗为对象的机能学实验。

该装置非常好地解决了狗无创伤实验的呼吸道条件控制问题。

口罩制备的具体材料和技术指标在技术报告中反映。

二.实验效果

1．换能器记录效果

用张力换能器描记的呼吸运动曲线幅度是同一动物（或人），记录仪同一灵敏度情况下压力换能器记录的呼吸运动曲线的2.6倍。

而且张力换能器记录的频率响应高，记录结果不失真。

用力呼吸的吸气未和呼气未由于呼吸运动速度的明显减慢，压力接近大气压，压力换能器不反应，记录曲线已经非常平缓，幅度的变化反应不灵敏。

而张力换能器反映的是呼吸运动的胸廓起伏，曲线的峰顶和谷底均非常陡峭，频率响应好，对呼吸幅度的微弱变化能够准确反映。

张力换能器和压力换能器记录的呼吸运动曲线对比见图3。

图3（A）及图4中压力换能器描记（下线）的曲线，只能隐隐约约看到正常呼吸运动曲线的波峰和谷底的高度略显不齐，从张力换能器（上线）描记的结果才看到，该兔子的呼吸运动存在中枢紧张呈现出规律性变化，表现为呼吸运动基线存在规律性波动。

图3（B）中吸入CO2后呼吸幅度变化中，压力换能器（下线）的记录只显示出呼吸频率加快，幅度有所增大。

而张力换能器（上线）记录的结果显示，呼吸幅度的变化中，曲线向下方向的增加非常显著，说明动物以吸气幅度增加明显，符合兔子呼吸运动变化的生理学规律。

即四肢着地动物，由于地心引力的作用，肋骨与脊柱呈90度夹角，以腹式呼吸为主。

而在腹式呼吸中，由于腹壁肌肉不发达，在增加潮气量时，又以膈肌的活动为主，在呼吸运动描记曲线中表现为以向下幅度增加为最显著；而且补呼气幅度不均匀，表现为曲线上端高度不整齐。

这些变化在传统的压力换能器的记录结果中是无法显示的。

这些效果也提示，本研究成果不仅能完成学生实验课程的要求，同样能满足呼吸系统机能变化的定性、定量分析，能够适应呼吸运动变化的科研活动的原始描记。

AB

图3家兔呼吸曲线同步记录效果对比（高新亚D951生理信号采集系统）

上线：

张力换能器记录效果；下线：

压力换能器记录效果

图4兔呼吸运动同步描记曲线对比

上线：

张力换能器描记结果;下线：

压力换能器描记结果

2.动物口罩效果

两种口罩均为橡胶制品（具体技术指标目前不便于公开，在技术报告中反映），配上粘合剂，能够很好地控制呼吸道条件，达到实验要求之目的。

3．节约效果

（1）节约时间。

传统的气管切开实验准备手术熟练者一般要30分钟到40分钟，而无创伤实验在麻醉后腹壁缝一针，戴个口罩即可进行项目实验，一般仅需要5分钟，时间的节约效果非常明显。

（2）节约资金。

无创伤性实验，只要麻醉掌握得好，实验结束，动物即可恢复自由活动，过两、三天即可进行第二次实验。

如果每5个人为一个实验组，每个班按10个实验小组，医学院校生理科学实验全学程按4个（生理1个，药理2个、病生1个）呼吸系统机能学实验计算，每个组可节约4只兔子，一个班可节约40个兔子，每只兔子按40元计算（大中城市远远高于此价），每班即可节约经费约1,600元，以我校每年招收2500名学生计算，50个班，总共节约8万元，经济效益明显。

4.环保效果

按上述招生规模的实验安排，每届一个实验将产生500个动物尸体，一个年级呼吸系统机能学全学程按4个实验计算，产生的2000个动物尸体，会带来明显地环境污染。

而本研究成果保证了实验动物100%成活，具有明显环境保护的社会意义。

人体实验用胸壁连接微机生物信号采集系统张力换能器，替代了薰烟记纹鼓描记，同样有很好的环保效果。

5、人体实验记录效果

由于传统的蛇形管人体呼吸记录系统的缺点的限制，在《生理学》实验中已经很少使用，而按照本课题的改进，用张力换能器采集信号，记录手段先进，效果准确，便于应用等特点，能促进其开设率。

我们还采用了成都仪器厂生产的RM6240生理信号采集装置，达到了人体呼吸运动良好记录和准确分析的目的（记录效果见备查资料）。

三．结论

无创伤呼吸系统机能学实验方法节省时间、资金，频率响应度、灵敏度高，失真度小，能准确地反映实验动物呼吸功能的变化，完全能够满足《生理科学实验教程》中开设的学生实验；也可以满足有关呼吸系统药物的动物实验。

两类动物专用口罩样品经过3轮90多个班次实验课教学过程试用，已经成熟，正在与制造商联系开发，制成专用动物口罩，批量生产，在全国医学院校推广，能产生明显的经济和社会效益。

第三部分改进后的实验方法

可完成的实验项目和内容

改进后的实验方法可以完成下列实验项目的内容

一、人体呼吸运动的观察实验[1]

1、正常人体呼吸运动的记录

2、屏息时间的测定时的呼吸运动描记

3、最大通气量的测定时的呼吸运动描记

4、无效腔增大对呼吸影响的呼吸运动描记

5、吸入氨气对呼吸影响的呼吸运动描记

二、哺乳动物呼吸运动的调节[2]

1、正常动物呼吸运动的描记

2、增加吸入气体中CO2浓度对呼吸影响的呼吸运动描记

3、缺氧对呼吸影响的呼吸运动描记

4、增大无效腔对呼吸影响的呼吸运动描记

5、血液中酸性物质增多对呼吸影响的呼吸运动描记

6、Dolantin对呼吸抑制作用影响的呼吸运动描记

三、Nikethamide对抗Dolantin抑制呼吸作用[4]

1、正常呼吸运动描记

2、注入Dolantin对呼吸影响的呼吸运动描记

3、注入Nikethamide和diazepan对呼吸影响的呼吸运动描记

四、影响家兔呼吸运动和血气酸碱度的因素[5]

1、描记正常呼吸动运动曲线

2、增加无效腔对呼吸影响的呼吸运动描记

3、降低吸入气中的O2分压对呼吸影响的呼吸运动描记

4、注酸和补碱对呼吸影响的呼吸运动描记

（1）静脉注入NaH2PO4对呼吸影响的呼吸运动描记

（2）静脉注入NaHCO3纠正酸中毒后对呼吸影响的呼吸运动描记

5、观察气道狭窄对呼吸影响的呼吸运动描记

6、观察一侧气胸对呼吸运动的呼吸运动描记

五、人体呼吸运动观察（自拟）

1、正常呼吸曲线的描记

2、吸气末屏息时间测定

3、呼气末屏息时间测定

4、增大无效腔呼吸运动观察

5、增加气道阻力呼吸运动观察

上术项目涵盖目前医学院校本、专科学生机能实验的全部实验内容。

第四部分项目主要创新点

本项目的主要创新点有3个方面

一、改进了生理信号采集换能装置

将传统的压力换能器改进成为张力换能器

1、动物实验

实验动物中度麻醉固定之后，于呼吸运动幅度明显的腹壁部位用皮针引一线，连于事先准备好的“生物信号微机采集系统张力换能器”（以下简称“张力换能器”）的杠杆臂上，以解决呼吸指标的描记。

2、人体实验

在胶布（带）上连一根线，将胶布（带）粘于被测人腹壁呼吸运动最明显的地方（该点因体型不同而有变异），其连线系于张力换能器上，记录呼吸运动。

按照“观察项目”[1]逐项进行实验。

该方法能替代传统的蛇形管和记纹鼓装置，很好地记录人体呼吸运动的曲线。

二、制作动物实验口罩

在用张力换能器替代压力换能器获取记录指标之后，面临的另一个问题是解决好实验动物呼吸道条件的控制，如实验项目中的人工增大气道阻力、增大无效腔、降低吸入气中O2分压、增加吸入气中CO2分压等特殊气体吸入和呼吸道给药的问题。

这样才能完全避免动物实验的手术过程，真正达到无创伤的目的。

制作一个如图4那样的动物口罩就能很好地解决这个问题。

口罩的顶端加装的软橡胶管管径要尽量大，以尽量减小呼吸阻力，长度不超过1厘米，以减少无效腔（目前不公开内容）。

这个装置能够很好地解决特殊气体的吸入、气道阻力改变、无效腔变化等呼吸条件的控制。

由于口罩与动物面部在自然情况下难以紧密接触，会出现漏气现象，影响实验结果。

采用普通食用面粉调糊加热制成的浆糊涂在动物口罩上，能够很好地解决漏气问题。

成本低廉，效果良好（目前不公

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开内容）。

三、用微机记录人体呼吸运动

改变传统的记纹鼓（或二道仪）描记人体呼吸运动为计算机记录，实现了《生理学》人体指标记录实验方法的革命。

增加了《生理学》实验的人体实验内容。

第五部分本项目的意义

一、环境保护的社会意义

如果一个医学类院校每年招2500名学生，全学程共产生2000个动物尸体（详见本报告第三部分“节约资金”内容），按照严格地实验动物尸体处理规定[6]，需要一定的资金投入，而一般的学校都没有设立专门的动物尸体焚烧设施。

这些尸体会带来明显地环境污染。

而本研究成果保证了实验动物100%成活，具有明显环境保护的社会意义。

即：

消除了2000只动物尸体招致的蚊蝇对环境卫生的污染；消除了尸体腐败后产生的有毒有害物质对环境的污染破坏作用，符合环保精神和科学发展观的理念。

人体实验用腹壁连接微机生物信号采集系统张力换能器，替代了薰烟记纹鼓描记，也具有很好的环保效果。

二、节约资源的社会意义

传统实验的手术过程需要配制生理盐水、消耗敷料、手术器械消毒、手术产生的污物的清洁，要消耗一定数量的水、能源和其它资源。

而避免了手术过程，上述资源（能源）全部节约。

三、节约资金的经济效益

按照目前平凉市场价格，每年学生实验存活的2000只兔子将节约8万元（详见本报告第三部分“节约资金”内容），对减轻学校经济负担的作用是非常明显的。

四、节约时间、保证实验课教学质量的社会意义

学生实验课程教学以保证获得满意的实验效果为主要目的，时间是保证实验效果的基础因素之一。

复杂的实验过程需要较多的时间，时间太短往往难以完成任务。

而在保证实验效果的前提下简化方法，节约时间达到同样目的，把复杂的问题简单化是人们始终追求的目标。

本课题正是以最简捷的方法、最低代价、最短的时间获得实验课的最佳教学效果。