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1、呼吸运动调节 实验报告课程： 机能学实验 临床医学 系 2017 级 01 班组员：【实验目的】 掌握理论：1. 缺 O2、CO2 增多、增大无效腔、不完全窒息、切断迷走神经、刺激迷走神经中枢端对呼吸 运动的影响。2. 肺牵反射的生理意义。 掌握操作： 1.家兔实验的基本方法和技术(静脉麻醉、气管插管、分离神经等)。2.呼吸运动生物信号采集与处理系统的使用。【实验原理】呼吸，是指机体与外界环境之间的气体交换过程， 机体摄取 02，排出代过程中产生的 CO2。 呼吸运动，是指呼吸肌收缩和舒引起胸廓的节律性扩和缩小，是在中枢神经系统的调节下， 呼吸中枢节律活动的反应。呼吸运动是保证血液中气体分压稳
2、定的重要机制。机体外环境改变的刺激可以直接或通 过感受器反射性地作用于呼吸中枢，影响呼吸运动的深度和频率，以适应机体代的需要。机 体通过呼吸运动调节血液中的 O2，CO2和 H +水平，血液中的 PaO2，PaCO2和H +的变化又可 以通过中枢化学感受器 /外周化学感受器反射性调节呼吸运动，从而维持环境中PaO2，PaCO2和H +的相对稳定。肺牵反射是保证呼吸运动节律的机制之一。肺牵反射是其感应器主要分布于支气管和细 支气管平滑肌。吸气时，肺扩，当肺气量达一定容积时，肺牵感受器兴奋，发放冲动沿迷走 神经传入至延髓，抑制吸气中枢活动，停止吸气而呼气。呼气时，肺缩小，感受器刺激减弱， 使传入冲
3、动减少，吸气中枢再次兴奋，使呼气停止，再次产生吸气，开始一个新的呼吸周期。在正常麻醉状态下、 实验动物保持平稳的呼吸节律， 其中上升之为吸气， 下降支为呼吸； 曲线疏密反映呼吸频率，曲线高度反映呼吸幅度。动物节律性呼吸的基本中枢位于延髓，在 肺牵反射和呼吸调整中枢的共同作用下，保持平稳的节律性呼吸。【实验动物】家兔【实验步骤】1. 动物称重，麻醉，固定2. 颈部手术，气管插管，分离两侧迷走神经 (穿线备用 )3. 减去胸部的皮毛，在胸廓呼吸肌上连接力换能器，记录家兔呼吸的节律和幅度4. 给予各种刺激，观察呼吸的变化：a) 吸入 N2b) 吸入 CO2c) 50cm 胶管(增大无效腔)d) 将气
4、管插管上端侧管半夹闭，造成动物不完全窒息 5-10min 解除夹闭，待动物呼吸正常后进行后续实验e) 剪断一侧迷走神经f) 剪断双侧迷走神经g）刺激一侧迷走神经中枢端5. 打印实验结果 实验结果】a）吸入 N2（滴速调节器开 3/4）由图形及数据可见，吸入N2 后，与正常呼吸相比：开始呼吸频率加快，呼吸幅度变小； 后来呼吸频率保持加快，但呼吸幅度加深；最后解除 N2 后呼吸逐渐恢复正常。b）吸入 CO2（滴速调节器开 1/2）由图形及数据可见，吸入 CO 2后，与正常呼吸相比： 呼吸明显幅度加深，频率加快；最后接触 CO 2后呼吸逐渐恢复正常。c）50cm 胶管（增大无效腔）50cm 胶管（增
5、大无效腔）后，与正常呼吸相比：由图形及数据可见， 一开始呼吸频率加快，呼吸幅度变小； 后来呼吸频率保持加快，但呼吸幅度加深； 最后解除无效腔后呼吸逐渐恢复正常。d）将气管插管上端一侧管半夹闭一侧管完全夹闭，造成动物不完全窒息 5-10min夹闭之前由图形及数据可见，将气管插管上端一侧管半夹闭一侧管完全夹闭，造成动物不完全窒息 6min ，与正常呼吸相比：呼吸频率加快，呼吸幅度加深。e) 剪断一侧迷走神经由图形及数据可见，剪断家兔右侧迷走神经后，与正常呼吸相比： 一开始呼吸频率变慢，呼吸幅度明显减小； 后来呼吸频率减慢，但呼吸幅度加深； 最后保持慢而深的呼吸。f) 剪断双侧迷走神经由图形及数据可
6、见，剪断家兔双侧迷走神经后，与正常呼吸相比：一开始呼吸频率变慢，呼吸幅度明显减小；后来呼吸频率减慢，但呼吸幅度加深，且呼气低峰时长明显变长； 最后保持呼吸频率减慢，吸气过深，呼吸幅度减小。g) 刺激一侧迷走神经中枢端 50Hz由图形及数据可见，刺激一侧迷走神经中枢端 (50Hz)后，与双侧迷走神经剪断后呼吸相比： 一开始呼吸频几近暂停；后来出现呼吸脱逸，接着呼吸继续暂停； 最后停止刺激后，出现短时的明显代偿性呼吸运动增强现象。h) 刺激一侧迷走神经中枢端 75Hz由图形及数据可见，刺激一侧迷走神经中枢端 （75Hz）后，与双侧迷走神经剪断后呼吸相比： 一开始呼吸频几近暂停；后来出现呼吸脱逸，接
7、着呼吸继续暂停； 最后停止刺激后，出现短时的明显代偿性呼吸运动增强现象。i） 刺激一侧迷走神经中枢端 25Hz25Hz）后，与双侧迷走神经剪断后呼吸相比：由图形及数据可见，刺激一侧迷走神经中枢端 一开始呼吸频几近暂停；后来呼吸逐渐恢复，但频率变快，幅度变小。【实验讨论】a）吸入 N2吸入气中缺 O2，肺泡气 PO2 下降，导致动脉血中 PO2下降，而 PCO2（因为扩散速度快）基 本不变。随着动脉血中 PO2的下降，通过刺激主动脉体和颈动脉体外周化学感受器延髓的呼 吸中枢兴奋，膈肌和肋间外肌活动加强，反射性引起呼吸运动增加。此外，缺氧程度不同，表现也不同。轻度缺氧时，通过颈动脉体等的外周化学感
8、受器的传入 冲动对呼吸中枢起兴奋作用大于缺氧对呼吸中枢的直接抑制作用，而表现为呼吸增强。b) 吸入 CO2CO2 是调节呼吸运动最重要的生理性因素，它对呼吸有很强的刺激作用，是维持延髓呼吸中枢正常兴奋活动所必须的。当动脉血中PCO2 增高时呼吸加深加快，肺通气量增大。由于吸入气中 CO 2浓度增加，血液中 PCO2增加， CO2透过血脑屏障使脑脊液中 CO2浓度增多。（反 应式 CO2 + H2O H2CO3 HCO 3- + H+）CO2通过它产生的 H +刺激延髓化学感受器，间接 作用于呼吸中枢，通过呼吸肌的作用使呼吸运动加强。PCO2增高时，还刺激主动脉体和颈动脉体的外周化学感受器，反射
9、性地使呼吸加深加快。c）50cm 胶管（增大无效腔） 肺泡通气量 =（潮气量 -无效腔气量）×呼吸频率。 增加气道长度等于增加无效腔，增加无效腔使肺泡气体更新率下降，有效肺泡通气量下降， 导致换气障碍，引起血中 PCO2 上升、 PO2下降，刺激中枢和外周化学感受器引起呼吸运动会 加深加快； 另外，气道加长使呼吸气道阻力增大，导致通气障碍，减少了肺泡通气量，反射性呼吸加深 加快。所以家兔通过调节增大潮气量即呼吸加深，和增加呼吸频率使肺泡通气量保持不变，维持正 常呼吸。d）将气管插管上端一侧管半夹闭一侧管完全夹闭，造成动物不完全窒息 6min 由于气管插管夹闭，气道阻力增加，导致通气功
10、能障碍，体CO2排出减少， O 2摄入减少，使PCO2下降、 PO2增加，刺激外周及中枢化学感受器， 呼吸中枢兴奋，使呼吸频率幅度都上升。e）剪断一侧迷走神经 迷走神经是肺牵反射的传入纤维。肺牵反射中的肺扩反射的作用，在于阻止吸气过长过深， 促使吸气及时转为呼气，从而加速了吸气和呼气活动的交替，调节呼吸的频率和深度，当切 断一侧迷走神经以后，中断了该侧肺牵反射的传入道路，肺扩反射的生理作用就被消除，呈 现慢而深的呼吸运动。由于对侧的迷走神经尚未剪短，对侧仍然存在肺牵反射，所以出现慢 而深的呼吸。f）剪断双侧迷走神经 当切断双侧迷走神经后，中断了左右两侧的肺牵反射的传入道路，肺扩反射的生理作用被
11、完 全消除，对吸气的抑制解除，所以出现频率更慢且吸气过深的呼吸运动。但由于机体失去了 对呼吸的正常调节机制， 所以呼吸频率和幅度都无法回到正常水平。g）刺激一侧迷走神经中枢端 迷走神经对呼吸的作用是抑制吸气过程，促使吸气向呼气转换。 以弱等强度刺激一侧迷走神经中枢端，使迷走神经对呼吸的吸气过程的抑制作用加强，因而 使吸气过程快速向呼气过程转换，引起呼吸变快变浅。以中等强度电刺激一侧迷走神经中枢端，一般可导致呼吸运动暂停。因为肺牵反射包括肺扩 后反射性地引起吸气动作的抑制，使吸气加强加深。传入纤维经迷走神经兴奋后，产生传入 冲动到呼吸中枢，导致呼吸运动的改变。 由于电刺激引起的传入冲动持续性的传
12、到呼吸中枢， 抑制呼吸运动，故出现呼吸暂停现象。呼吸暂停期间出现的呼吸脱逸，可能是由于血液中CO2 蓄积刺激延髓呼吸中枢，使迷走传入冲动（抑制呼吸）与 CO2 蓄积（兴奋呼吸）相互竞争，出现此强而彼强的原因，属于呼吸自 我调节。【实验结论】缺 O2、CO2 增多、增大无效腔、不完全窒息会导致呼吸加深加快。 切断一侧和双侧迷走神经，会使吸气加深，呼吸频率加快。 中等强度刺激迷走神经中枢端会先导致呼吸暂停，弱等强度刺激迷走神经中枢端会使呼吸变 浅变快。【实验注意事项】1. 麻醉药的前 2/3 要快速推注，后 1/3注射速度要缓慢，边注射边观察家兔反应。 麻醉成功的标志：角膜反射消失，四肢肌紧下降，呼吸深而平稳，痛觉消失；2. 保持气管插管通畅，如有血液或分泌物要及时清除。 气管插管后应密切注意动物呼吸变 化。如果呼吸变得急促，常提示气管有血凝块堵塞，应将其清除，必要时重新插管。3. 每项实验前均应有一段正常呼吸曲线作为对照。 每项实验做完后，需待神经放电及呼吸恢复后，再进行下一项实验。4. 进行缺氧、增多二氧化碳时，一旦出现明显效应后，应立即移去气体实验装置。完成报告 : 2019 年 06 月 03 日批改报告 :教师签名 :