恒河猴脊髓半斷模型行腦和脊髓fMRI檢查麻醉方案的實驗研究

田肇隆，王小華，許亞超，李曉光，饒家聲 ，趙 璨

(1.首都醫科大學宣武醫院麻醉科，北京 100053;2.北京航空航天大學，北京 100191)

恒河猴在器官代謝功能、體格特點及基因遺傳水平最接近人類，成為近年來各種藥物，疾病的病理生理機制研究的重要模型。功能核磁共振能夠反應人體大腦及脊髓功能的變化，也成為近年來影像學及神經醫學發展的熱點。功能核磁的檢查不同與其他的影像學檢查，對動物的制動要求很高，但由于核磁對磁性物質的特殊要求，無法在操作的過程中給予動物呼吸支持及額外的監測，如何達到合適的麻醉深度并同時不影響動物的循環和呼吸是亟待解決的問題。我們研究小組通過建立半斷腦和脊髓恒河猴模型，對44例半斷模型腦和脊髓恒河猴實施fMRI期間最佳的麻醉實施方法、麻醉維持過程進行探討，并對最終的麻醉效果進行評價。

1 材料與方法

1.1 麻醉藥品

丙泊酚(10 mL/100 mg批號320040 Astra Zeneca UK Limited.UK);氯胺酮(批號 111207 2 mL:0.1 g古藥 中國)。

1.2 實驗動物及模型建立

采用軍事醫學科學院試驗用恒河猴7只(實驗動物合格證編號:SCXK-軍2007-004)，均為雌性，體重4～7 kg，分別于正常狀態下、脊髓T9-10半離斷術后2周、1個月、2個月、3個月、6個月和 12個月進行FMRI和DTI，掃描過程中行冷刺激和疼痛刺激等。

1.3 麻醉方法

實驗猴先實施基礎麻醉:肌肉注射氯胺酮10 mg/kg，待猴入睡后送往實驗地點，首先完成靜脈穿刺建立持續靜脈輸液通道。采用9號套管針(貝朗公司)，輸液器(北京伏爾特技術有限公司)連接三通，分別連接丙泊酚(10 mL/100 mg批號320040 AstraZeneca UK Limited.UK)200 mg/100 mL 0.9%NS和氯胺酮(批號111207 2 mL:0.1 g古藥 中國)100 mg/20 mL，丙泊酚持續靜脈滴注調整速度至0.3 mg/kg/min(約 3滴/kg/min)，氯胺酮 1 mg/30 min。麻醉完成后將恒河猴俯臥位于特制的動物實驗架上，將猴的上門齒置于特制牙托上固定，以保持呼吸道通暢。進入fMRI室中，將恒河猴置于fMRI工作臺上，再次調整以確定麻醉藥滴注速度，測量各項監測指標。于fMRI開始前，靜脈追加氯胺酮1 mg/(kg·bw)加深麻醉，首先進行頭部結構掃描以及四肢冷刺激、疼痛刺激。頭部掃描完成后更換線圈，改恒河猴為仰臥位，進行脊髓掃描(DTI)，再次調整確認麻醉藥滴注速度，開始掃描至實驗結束。整個操作期間測量并記錄各時項監測指標，并根據動物的反應調整追加氯胺酮1 mg/(kg·bw)，加深麻醉。

1.4 麻醉監測指標

采用基礎麻醉+持續靜脈麻醉。并于麻醉開始前、麻醉誘導后、上實驗架后、進入 fMRI室后、掃描前分別測量恒河猴的心率、呼吸頻率、角膜反射、瞳孔對光反應等、生命體征變化(HR、RR)、麻醉深度變化(睫毛反射、瞳孔大小和對光反應程度)。

1.5 數據統計

2 結果

在整個實驗過程中，實驗動物安靜、無體動、監測HR、RR、藥物輸注速度等均在正常范圍內，監測數據見表1及表2。實驗操作流程見1.3。其中一只因靜脈穿刺針意外漏出致使麻醉藥輸注到皮下發生動物體動，重新靜脈穿刺后順利完成實驗，全部恒河猴均在實驗結束停藥后30分鐘內清醒安全返回動物房，無一例發生麻醉意外。

3 討論

恒河猴是靈長目動物，生理學上和人類最為接近。對于模擬人類進行腦功能、血液循環、呼吸生理、內分泌、生殖生理等多方面的研究，是最為理想的實驗動物［1］。小動物麻醉一般以腹腔注射、肌肉注射、單次用藥為主，而較大的動物如實驗時間較長，為保證實驗的順利進行，則需多次注射才能維持一定的麻醉深度［2］。本實驗研究，對恒河猴進行腦和脊髓的功能磁共振過程歷時約3 h，整個實驗過程中要求恒河猴始終保持安靜、無體動、否則直接影響功能磁共振成像的質量，同時實驗過程中要保持呼吸道通暢。呼吸抑制、循環抑制、躁動等意外情況甚至會危及恒河猴的生命使整個實驗受到影響并造成巨大浪費;此外，本實驗中核磁共振對磁性設備的特殊要求，使得操作環境缺乏相應的監測設備、通氣設備及搶救設備，使恒河猴圍麻醉期的管理更為棘手。

為保證實驗的順利進行，我們根據文獻報道，確定最佳的麻醉方案及麻醉給藥劑量。在眾多麻醉藥物研究結果中，包括速眠新、氯胺酮、丙泊酚、利多卡因、異氟烷等［1，4，5］，我們選擇氯胺酮和丙泊酚。首先，丙泊酚是目前臨床上廣泛使用、短效的靜脈麻醉藥，能夠降低惡心嘔吐，同時具有鎮靜鎮痛作用，且目前尚未見用于猴麻醉的相關報道。在大型動物研究中，丙泊酚也只有用于小型豬麻醉的報道［6］。氯胺酮作用機制主要是選擇性的抑制丘腦的內側核，阻滯脊髓至網狀結構的上行傳導，興奮邊緣系統，并對中樞神經和脊髓中的阿片受體有親和力。氯胺酮鎮痛作用強、誘導迅速、蘇醒期短、對呼吸影響輕微，對血管具有顯著興奮作用［7］。氯胺酮在單獨使用麻醉獼猴時使用劑量為10 mg/(kg·bw)，而獼猴在從注藥到蘇醒的整個麻醉時間才達到35～45 min。若要達到外科麻醉的深度，氯胺酮的劑量要達 20 ～40 mg/(kg·bw)［8］。本實驗小組針對本實驗的實驗方案進行了預實驗，選擇了實驗兔3只(4～5 kg)，恒河猴1只5.3 kg，分別測試麻醉方法、用藥劑量、監測動物的生命體征變化(HR、RR)、睫毛反射、瞳孔大小和對光反應程度，以及麻醉藥對動物體感誘發電位的影響。最終確定了fMRI實驗的麻醉用藥方案:基礎麻醉+靜脈持續滴注丙泊酚間斷配合氯胺酮加深麻醉，此種麻醉方法既可以維持麻醉深度又可以避免單次用藥后動物過早蘇醒影響實驗的繼續進行，并且在平穩的麻醉狀態下動物不容易出現麻醉過淺而導致的體動，也不容易出現麻醉過深而產生的呼吸抑制而導致動物出現麻醉意外。

表1 7組恒河猴不同時相心率變化(次/分鐘)(±s)Tab.1 The heart rate changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

表1 7組恒河猴不同時相心率變化(次/分鐘)(±s)Tab.1 The heart rate changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

注:＊＊表示差異極顯著性，*表示差異顯著性。Note:＊＊Very significant difference ，*Significant difference.

動物組號(animal number)誘導后即刻(induction phase)誘導后10 min(10 min after induction)MRI(結構像)(structure phase of MRI)fMRI期(fMRI phase)DTI期(DTI phase)R1 120±31 112±8 115±10 132±3 97±5 R2 133±28 120±22 135±13 111±17 105±4 R3 136±21 134±24 121±8 108±11 100±8 R4 142±12 108±15 123±23 103±18 98±12 R5 132±20 132±15 114±16 111±10 90±8 R6 144±47 129±18 114±7 116±8 97±15 R7 122±22 126±17 124±18 121±20 110±14

表2 7組恒河猴不同時相呼吸變化(次/分鐘)(±s)Tab.2 The breathing changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

表2 7組恒河猴不同時相呼吸變化(次/分鐘)(±s)Tab.2 The breathing changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

注:＊＊表示差異極顯著性，*表示差異顯著性。Note:＊＊Very significant difference ，*Significant difference.

動物組號(animal number)誘導后即刻(induction phase)誘導后10 min(10 min after induction)MRI(結構像)(structure phase of MRI)fMRI期(fMRI phase)DTI期(DTI phase)R1 18±9 23±2 22±1 15±6 15±1 R2 18±9 23±8 22±2 14±3 12±4 R3 18±4 21±6 21±3 14±2 16±2 R4 18±7 19±5 19±8 20±3 21±2 R5 16±8 17±10 17±7 17±5 18±3 R6 18±6 20±9 20±7 14±7 16±5 R7 18±4 20±2 20±2 20±8 19±3

本研究中進行44次實驗，無一例發生意外，說明基礎麻醉 +持續靜脈麻醉(氯胺酮 +丙泊酚)的麻醉方法是一種安全、簡便、易行的對恒河猴的麻醉方法，為以后類似動物實驗中動物的麻醉提供了一種可以借鑒和采用的麻醉方法。

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