實驗外科復雜手術中巴馬豬超長時間復合麻醉方案探索

彭 旭 尹海林

(四川大學實驗動物中心，成都 610065)

實驗外科是使用實驗動物進行實驗，解決臨床外科診療的基礎和技術問題，是外科技術創新、新型外科器械應用驗證的基礎性工作。近年來，各種新型的手術機器人已開始研究應用于泌尿外科、胸心外科、肝膽胰外科、神經外科等復雜手術。由于機器人手術具有術中出血量少、平均住院日段低、身體恢復快、生活質量高等優點。是目前實驗外科發展和人工智能醫學應用的一大熱門研究領域。豬與人類的臟器解剖位置、生理特點都很接近，其體型適中，在各種術式的實驗外科及臨床前研究中廣泛應用。在實際過程中，完成復雜多臟器聯合手術，如單腎摘除并腎靜脈阻斷后原位移植、深部直腸切除并吻合、脾臟切除及胃穿孔吻合術等，因手術工作量大，手術操作重復環節多，手術用時延長[1]。此時要求對實驗豬的麻醉時間長，內臟器官鎮痛作用好，并且能長時間維持較高CO2氣腹。長時間麻醉的動物，由于藥物對機體的長時間作用，使得機體對藥物的藥代動力學發生改變，藥物會逐漸向肌肉組織及脂肪組織轉移，容易造成藥物蓄積，以致動物術后蘇醒延遲，影響手術效果的評估[2]。長時間的CO2氣腹對動物病理生理狀態及生命體征帶來的干擾較大，主要表現為對動物的呼吸和循環功能有顯著影響[3]，因此，在呼吸方式上需機械通氣，保證足夠的氧氣供應。長時間麻醉巴馬豬手術還有其自身的特點，要求麻醉藥安全、快速起效、價格適中、實驗動物特異性、首次使用后易于保存再用。目前雖然已有很多關于巴馬豬麻醉的報道，但建立一種滿足實驗外科中時長超過6 h的麻醉方案，使得手術機器人進行復雜手術有效性驗證結果可靠真實，是一項具有挑戰性的工作，鮮有報道。我們力求建立一種巴馬豬超過6 h的麻醉方法，解決手術機器人外科實驗研究期間一個普遍性的問題。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1實驗動物：13頭雌性巴馬豬，5～6月齡，體質量20～30 kg，由四川宜賓橫豎生物科技有限公司提供【SCXK(川)2019-029】。無菌手術在四川大學實驗動物中心屏障動物實驗設施中進行，動物術前術后均在普通環境中飼養【SYXK(川)2018-185】，飼養圍欄床長210 cm，寬185 cm，高70 cm，底面積3.9 m2。動物可自由飲水，定量喂食，一天兩次。環境溫度控制在19～23 ℃，濕度40%～70%。該實驗經四川大學醫學倫理委員會審查，倫理審批號：KS20190033。

1.1.2主要試劑和儀器：舒泰50(批號：77X2，50 mg/mL，法國維克有限公司)，多咪靜【鹽酸右美托咪定注射液，0.5 mg/mL，批號：1832115，碩騰(上海)企業管理有限公司】，布托啡諾(批號：A141A02，10 mg/mL,默沙東中國有限公司)，異氟烷(批號：1902801，深圳瑞沃德生命科技有限公司)，注射用頭孢曲松鈉(批號：EJ170615，廣西科倫制藥有限公司)，鹽酸腎上腺素注射液(批號：117A1，重慶迪康長江制藥有限公司)，動物麻醉機(VIP3000，Matrx公司)，動物呼吸機(3002PRO，Matrx公司)，生理監護儀(MEC-1000，深圳邁瑞醫療)，Miller燈泡型喉鏡(C45001-00，深圳市瑞沃德)，CO2氣腹機(XX.QFY，成都市新興內窺鏡科技有限公司)，手術機器人(中國，BMR-5000，成都博恩思醫學機器人有限公司)。

1.2 方法

1.2.1術前實驗動物準備：經過4周適應性飼養后，13頭巴馬豬，術前禁食24 h，禁水12 h。進行深部直腸切除并吻合手術時，需提前12 h使用甘油灌腸2次，每次80～100 mL，盡量排空巴馬豬結直腸的內容物。

1.2.2麻醉方法

1.2.2.1誘導麻醉：每頭巴馬豬肌肉注射舒泰1.6 mL，多咪靜0.3 mL，注射完成后開始誘導麻醉計時，待巴馬豬四肢無力，趴下，頸部肌肉松弛，停止計時。若10 min以內未趴下，且有抗拒反應，則追加舒泰50 0.2 mL，繼續計時，以此類推，累積舒泰50劑量不得超過2.4 mL。誘導麻醉完成后迅速按手術要求對巴馬豬腹部術區及背部剃毛，并用溫水擦拭全身，完成后將巴馬豬經手術緩沖間搬運上手術臺，使之處于俯臥位，開始氣管插管。

1.2.2.2維持麻醉：通過Miller燈泡型喉鏡觀察，迅速將5#氣管插管(內徑5.0 mm，外徑6.7 mm)插入巴馬豬氣管中，確認有氣流出入氣管插管后，巴馬豬口腔用紗布卷進行咬合，并用紗布條固定在其上顎，拉出舌頭。迅速將氣管插管和動物呼吸麻醉機連接，氧氣減壓閥刻度調至0.4 MPa(低于0.4 MPa會影響血氧飽和度及呼吸機的工作)，氧氣流量計刻度調至3 L/min，呼吸機參數為潮氣量400 mL，呼吸頻率為20次/分。隨后肌肉注射0.5 mL(5 mg)布托啡諾。建立耳緣靜脈通道，按每小時10 mL/ kg速度先輸注250 mL 5%葡萄糖注射液，隨后輸注0.9%氯化鈉注射液。靜脈注射1 g注射用頭孢曲松鈉。根據眼瞼、角膜反射、針刺后肢末端、手術操作情況來判斷術中疼痛，同時根據麻醉監護情況判定麻醉深度，以適時將呼吸麻醉機揮發罐刻度打開，開始維持麻醉。麻醉深部不足會引起心動過速(>100次/分)及高血壓(血壓>110 mmHg)(1 mmHg=0.133 kPa)，可將揮發罐刻度調至3～5(時刻監視生命體征，切不可長期保持高位刻度)來加深麻醉，待心率及血壓恢復至正常范圍內，揮發罐刻度可維持在1.5～3。若麻醉過深會出現心跳持續降低(<70次/分)及低血壓(血壓<50 mmHg)，此時可將揮發罐刻度調至0.5～1.5或暫時關閉來減淺麻醉深度[5-7]。

1.2.3手術及麻醉監護：將巴馬豬隨機分為3組，每組4頭，分別進行單腎摘除并腎靜脈阻斷后原位移植、深部直腸切除并吻合、胰腺摘除+脾臟切除+胃穿孔吻合3種術式的復雜手術。應用邁瑞-1000監護儀連續監測心率、血氧飽和度、平均動脈壓、肛溫。巴馬豬抬上手術臺后立刻連通監護儀，計時0 min，并開始記錄，每隔5 min記錄1次。術區皮膚消毒隔離后，用手術刀切一小口，用10 mm戳卡戳入腹腔，將氣腹機氣管與戳卡氣嘴連接，打開氣腹機并保持在8 mmHg壓力，動物腹部鼓脹合適，建立氣腹。

1.2.4術后蘇醒及護理：開始縫合皮膚時停止吸入異氟烷，給予全氧呼吸，開始對蘇醒進行計時。當實驗豬四肢開始活動，逐漸恢復自主呼吸后即拔出氣管插管，待其可以四肢站立后，計時結束，將其放回飼養圍欄床單獨飼養恢復。4 h后給水，12 h后可以進食少量流食(水泡的糊狀飼料)，24 h后正常飼喂，自由飲水。術后5 d內給予抗生素，為避免捉拿和保定過程中撕裂傷口，選擇口服硫酸新霉素可溶性粉，使用方法為混飲，1 g/L飲用水。

1.2.5觀察指標：(1)誘導麻醉時間：記錄肌肉注射舒泰后，實驗豬出現低頭，四肢站立不穩，趴下，頸部肌肉松弛，無抗拒反應，表示實驗豬進入誘導麻醉期，此時間為誘導麻醉時間。(2)生理指標監測：觀察并每隔5 min記錄巴馬豬體溫、血壓、心率、血氧指標。(3)反射活動和鎮痛、鎮靜、肌松效果的監測：①反射活動監測(每隔30 min)：眼瞼反射：使用醫用棉簽輕觸眼瞼，若出現躲閃、眨眼、閉眼等現象，記“+”；上述反應均變遲鈍，記“±”；對刺激無上述反應，記“-”。肛門反射：用注射針頭輕刺肛門，若肛門收縮明顯，記“+”；反應微弱，記“±”；無收縮反應，記“-”；②鎮痛效果監測(每隔30 min)：注射針針頭輕刺后肢蹄冠皮膚，若迅速出現收縮反應，則疼痛記“+”；若反應遲鈍，則痛記“±”；若無反應，記“-”；③肌松效果監測(每隔30 min)：牽拉臀部肌肉時有明顯的阻力或回彈力，記“+”；反應遲鈍，記“±”；未出現反應，記“-”；④鎮靜效果(每隔30 min)：擊掌，觀察豬的反應，是否有睜眼、耳動、肢體抽動、抬頭、掙扎等現象，反應明顯記“+”，反應遲鈍，記“±”；未出現反應，記“-”。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 誘導麻醉及蘇醒

誘導麻醉藥注射后，巴馬豬很快出現共濟失調、身體搖晃、后肢站立不穩，對外界反應遲鈍現象，隨即側臥倒地。在本次手術中，舒泰使用劑量范圍為0.064～0.087 mL/kg。抬至手術臺上后，立刻進行氣管插管。至插管完成，各組平均誘導麻醉時間最短8.3 min，最長12 min。手術結束，開始縫合皮膚時停止吸入麻醉并開始計時，至小豬蘇醒停止計時。根據不同術種，巴馬豬的蘇醒時間最短組為15.8 min，最長組為25 min，具體結果見表1。

表1 誘導麻醉時間、手術時長及蘇醒時間(min)Table 1 Induction anesthesia time,surgery and recovery time(min)

2.2 麻醉后生命體征的變化

巴馬豬進入維持麻醉階段后，體溫逐步降低，但均高于35.5 ℃。血壓逐步下降，但隨著不同手術的進行及操作，血壓表現出短暫回升和短暫下降趨勢。在麻醉后期，血壓開始緩慢下降，并在第5～6小時達到最低值，全程均在正常范圍內波動。心率在麻醉后1 h以內處于較高值，隨后回落并隨手術操作的進行，呈小幅度波動。各手術組的心率平均值均在90次/分上下。血氧在麻醉初期較低，但隨著氣管插管后機械通氧開始，血氧飽和度逐漸升高，全程平均值均在95%及以上(表2)。

表2 巴馬豬腎靜脈阻斷后原位移植、胰腺切除+脾摘除+胃穿孔吻合、深部直腸切除并吻合術中生命體征指標Table 2 Vital signs in orthotopic transplantation after renal vein occlusion，pancreatectomy+spleen removal+gastric perforation suture, deep rectal anastomosis in Bama

2.3 麻醉后各項反射效果的比較

誘導麻醉30 min后，巴馬豬眼瞼反射和肛門反射逐漸減弱或消失，眼瞼反射在60 min后消失，肛門反射在30 min后消失，見表3。在麻醉末期，停止吸入麻醉后至接近蘇醒，眼瞼反射和肛門反射逐漸恢復。角膜反射在麻醉過程中一直存在，在麻醉中后期個別巴馬豬沒有角膜反射。

表3 巴馬豬術中眼瞼反射、角膜反射、肛門反射監測結果(n=12)Table 3 The results of eyelid reflex, corneal reflex, and anal reflex during operation(n=12)

2.4 麻醉后鎮痛和肌松效果的變化

完成氣管插管，并調整好手術體位后肌肉注射布托啡諾(誘導麻醉后第30 min左右)。麻醉后60 min，達到較佳鎮痛效果；在麻醉末期，痛覺逐漸恢復。巴馬豬在麻醉后30 min，達到了最佳的鎮靜效果，麻醉后60 min達到最佳肌松效果，見表4。

表4 巴馬豬術中鎮痛、鎮靜、肌松效果監測結果(n=12)Table 4 The results of analgesia, sedation and muscle relaxation during operation(n=12)

2.5 死亡病例分析

在進行胰腺切除+脾摘除+胃穿孔手術時，一只巴馬豬第330 min時死亡(其數據未計入)，死亡特征及原因見表5。

表5 死亡巴馬豬的特征及原因Table 5 Characteristics and causes of death during operation

3 討論

舒泰具有較好的肌松和鎮痛效果，多咪靜是一種高特異的α2-腎上腺素受體激動劑，具有良好鎮靜效果，二者連用能起到較好的短時(40～60 min)誘導麻醉效果。異氟烷起效快，能減少舒泰和多咪靜的使用劑量，同時能彌補舒泰聯合多咪靜麻醉時間短的不足之處。因此，在本次實驗中采用肌注與吸入用藥分階段實施，術前1 h使用舒泰加多咪靜，1 h后開始吸入異氟烷。

3.1 生命體征監護

巴馬豬麻醉后生命體征監護結果顯示，在0～90 min，特別是0～60 min，各手術組心率和血壓均有所升高，且明顯高于平均值。90 min后，心率和血氧飽和度逐步恢復至平均值。這種變化主要與麻醉藥的使用及麻醉方式的轉變有關。有研究表明，舒泰中的主要成分替來他明能直接抑制心肌層以外的血管神經系統，產生擬交感作用，引起血壓升高和心率加快[8]。

另外，根據手術進程，在麻醉后20～40 min建立CO2氣腹，氣腹壓力增加，其機械壓迫對血流動力產生干擾，使外周血管阻力增大，收縮壓、舒張壓均升高，心率加快[9]。舒泰中的成分替拉他明和唑拉西泮在犬體內的半衰期分別為1.3和1 h[4]。隨著舒泰的逐漸代謝，起維持麻醉作用的主要是異氟烷，心率和血壓也開始逐漸下降，并在平均值上下波動，直至麻醉結束。維持麻醉期間，心率和血壓的波動主要由手術操作的應激、麻醉深淺的變化、鎮痛藥的代謝等因素引起的，并常用這兩個指標監測生命體征，評估麻醉深度。麻醉過深時，生命體征減弱，表現為心率減慢、血壓下降，嚴重者呼吸停止，血壓劇降。此時需要降低甚至關閉吸入麻醉藥，或者額外靜脈給予α1受體興奮劑(去甲腎上腺素)來減淺麻醉深度。麻醉過淺時，心率上升、血壓升高、分泌物增多，此時可增加吸入麻醉藥加深麻醉來降低心率(維持50～114次/分)[6]、維持正常血壓(維持40～130 mmHg)[6]、提供充足的動脈血氧含量(SpO2≥94%)[10]來平衡心肌氧耗和心肌氧供以減輕術中心臟負擔[11]。在12頭巴馬豬麻醉期內，均根據生命體征指標的實時變化適當調節了吸入麻醉藥的濃度，體現為心率和血壓在正常生理范圍內的上下波動。

正常時血氧飽和度應高于94%，當低于94%時表明產生了輕度的低氧血癥；當低于90%時，可能產生威脅生命的低氧血癥[10]。在巴馬豬誘導麻醉期，由于舒泰對呼吸具有抑制作用，多咪靜易造成動物心動過緩和低血壓[12]，因此在巴馬豬進入誘導麻醉期至完成氣管插管并連接上呼吸機的幾分鐘之間，其自主呼吸減弱，氣道分泌物增加，出現了短暫輕度缺氧癥狀，臨床表現為巴馬豬唇部及口腔黏膜輕微發紺，血氧飽和度基本在90%以下，其中一頭巴馬豬血氧飽和度只有77%。當連接到呼吸麻醉機后，異氟烷濃度調為0，只給予純醫用氧氣，2～ 3 min后，巴馬豬發紺現象緩解，唇部及口腔黏膜逐漸轉變為粉紅色，血氧飽和度也逐漸上升，術中未出現缺氧臨床癥狀。

巴馬豬的正常體溫在38～39 ℃。在實際麻醉過程中，多數麻醉劑都會抑制中樞神經系統，干擾下丘腦體溫調節中樞對體溫信息的整合，從而使機體的體溫調節功能減退[7]。巴馬豬進入麻醉狀態以后，舒泰中的主要成分替來他明會對體溫調節中樞產生抑制作用，異氟烷也會直接擴張外周血管，機體熱量從中心向外周分布，導致機體體溫快速下降，在1 h內會導致核心溫度降低1.0～1.5℃[13]。在人類臨床中，體溫在30～34 ℃被定義為淺低溫[14]，但在實際麻醉過程中，37 ℃是一個轉折點。在體溫低于37 ℃后每下降1 ℃，PCO2會下降3%～4%[15]，血液pH值上升0.012～0.016[16]，基礎和腦代謝率降低5%～8%，腦血流減少5%[17]。體溫降低也會影響血液學參數，特別是凝血和白細胞功能，增加感染和敗血癥的風險[16]，減慢麻醉藥在肝臟的代謝和清除[14]，增加了揮發性麻醉藥的組織溶解度，造成延長蘇醒時間[18]。因此，在圍手術期要做好動物保溫措施。

3.2 鎮痛、鎮靜、肌松效果

術中鎮痛是動物倫理福利的要求，也是為了使實驗動物處于良好的鎮痛狀態并保持生理環境的相對穩定，保障手術的順利進行。豬對唑拉西泮敏感性較低，單獨注射舒泰的鎮痛效果不理想，且在蘇醒后后肢力量會受到較長時間的抑制[19]。鎮痛劑布托啡諾經肌肉注射后，10～15 min起效，30 min達到血藥濃度峰值，作用持續時間3～4 h，鎮痛效果強，為嗎啡的4～8倍[20-22]，作用期間能使動物痛閾值升高[23]，有利于動物的維持麻醉，麻醉平穩率好。這也與本實驗結果匹配，肌注布托啡諾后30 min(即開始麻醉后第60 min)達到較佳鎮痛效果，維持時間大約270 min。在麻醉30 min以后，巴馬豬對外界聲音刺激和疼痛刺激幾乎消失，眼瞼反射和肛門反射也幾乎消失，肌肉松弛度好，這說明巴馬豬在3種藥物的作用下進入了鎮痛、鎮靜和肌肉松弛狀態。

3.3 死亡病例分析

在開展胰腺切除+脾摘除+胃穿孔縫合手術過程中，死亡一例。該頭巴馬豬在200 min前的平均心率約為112次/min，第200 min時心率開始逐漸升高，260 min時達190次/min，期間平均心率約為152次/min。第260 min后開始衰減，至第270 min時衰減至40次/min，此時開始搶救，靜脈滴注0.4 mL腎上腺素后，心率開始回升，但心率始終不能維持至正常水平，唇部及周身皮膚開始發紺，第330 min時搶救無效，宣布巴馬豬死亡。經生命體征回顧、術中過程分析、解剖、文獻查閱，判定此次死亡原因為分布性休克和低血容量性休克。判斷依據如下：(1)體液補充量不足[24]：25 kg巴馬豬禁食24 h，禁水12 h后，脫水程度約為5%，理論上其術中液體總輸注量約為2 000 mL，每小時應輸注250 mL晶體液[25]。而本次手術因耳緣靜脈滴注時未固定好針頭，致全程體液輸注速度慢，搶救過程中，未能及時建立另一條靜脈通路，至小豬死亡時，體液補充量僅為600 mL。(2)全程心率較高，血壓非常低，特別是第200 min后，心率持續上升，該上升應為代償性心率加快[26]。(3)解剖后，膀胱并不充盈，尿量較少，說明機體液體流失較為嚴重[27]。(4)該術式較為復雜，在摘除了胰腺后，結扎了脾臟周圍大量血管，對脾臟進行了摘除，隨后再進行胃穿孔縫合，此種手術屬于大型創傷性手術，大型創傷會引起機體強烈炎性反應，多種炎性介質會影響血管通透性及血管張力，在未使用任何血管活性藥物及快速體液補充情況下，會導致低血容量性休克向分布性休克轉化[28]，因循環容量不足，表現為體循環阻力下降，心動過速。

出現休克癥狀后，應立刻開通兩條靜脈通道補充血容量以增加靜脈回流。最初的液體灌注可用等張電解質溶液(如乳酸林格氏液)1～2 L快速輸注，給與后仍有低血壓，可給予膠體液(如右旋糖酐液、羥乙基淀粉、聚明膠、血漿等)[26]。謹慎但可適當使用血管活性藥物多巴胺，每分鐘 5～10 μg/kg，靜脈注射。但目前高滲氯化鈉也被用于低血容量性休克的復蘇，液體用量顯著少于等滲電解質液。進行搶救時，可先靜脈灌注7.5%高滲氯化鈉液體，然后補充等滲膠體液[26,29-30]。

綜上所述，表6給出的巴馬豬麻醉方案，可以保證機器人進行復雜手術實驗的要求。過程中我們發現舒泰粉末溶解于純凈水后，放置4 ℃避光保存，14 d內有效，與文獻報道一致[4]；多咪靜放置4 ℃避光保存，2個月內有效，符合手術低成本，長時間保存的要求。因此，本實驗采用4種藥物聯用的復合麻醉法，經過巴馬豬單腎摘除并腎靜脈阻斷后原位移植、深部直腸切除并吻合、胰腺切除+脾臟摘除+胃穿孔吻合手術機器人復雜手術的實踐探索，成功建立了一種可用于手術機器人研發，超過6 h復雜實驗外科的麻醉方案，解決了國產手術機器人研發過程中進行長時間復雜手術遇到的巴馬豬麻醉問題。詳細麻醉方案見表6。

表6 用于手術機器人實驗外科復雜手術巴馬豬6 h麻醉方案Table 6 A 6-hour anesthesia program for Bama pigs used in experiments complex operations by surgical robot