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6.呼吸生理

实验十一 呼吸运动的调节

[目的] 学习呼吸运动的记录方法，观察各种神经和体液因素对呼吸运动的影响，从而了解其作用机理。

[原理] 呼吸运动能够有节律地进行，并适应机体代谢的需要，是由于神经系统和体液因素调节的结果。体内外各种刺激可作用于中枢和外周感受器，反射性地影响呼吸运动。肺牵张反射是保证呼吸运动节律的机制之一。血液中CO₂分压、O₂分压、H⁺浓度的改变刺激中枢和外周化学感受器，产生反射性调节，是保证血液中气体分压稳定的重要机制。

[实验动物] 兔

[器材及药品] Pclab多媒体实验系统，张力换能器 (或呼吸换能器)，保护电极、手术器械、兔手术台、注射器、铁支架、玻璃分针、气管插管、橡皮管 (50 cm长)。2％戊巴比妥钠（或20％氨基甲酸乙酯）溶液、生理盐水、盐酸、碳酸钙、钠石灰、线。

[方法与步骤]

一、实验前准备

1．取家兔一只，称重，麻醉 (剂量同“实验十五”) 后背位固定于手术台上。剪去颈部和剑突腹部的被毛，切开颈部皮肤，分离双侧迷走神经并穿线备用。

2．分离出气管，在2～3气管环处，作一“T”型切开，插入气管套管。

3．剑突软骨分离术：切开剑突部位的皮肤，并沿腹白线切开长约2 cm的切口，细心分离剑突表面的组织，并暴露剑突软骨与骨柄，剪断剑突骨柄。(如图32所示)

注意：不能剪得过深，以免伤及其下附着的膈肌。此时剑突软骨与胸骨完全分离。提起剑突，可见剑突随膈肌的收缩而自由运动。

4．用缚有长线的金属钩钩于剑突中间部位，线的另一端则连至张力传感器的金属弹片上，线与腹部垂直，并使张力合适(如图33所示)。

5．张力换能器插头接在任一通道 (若呼吸、血压、心电同时测，则一道为呼吸，二道为血压，三道为心电，四通为刺激标记)。选择通道采样内容为“呼吸”，设定参数：显示模式：连续记录；输入方式：DC；触发方式：刺激器触发；刺激模式为单刺激；放大倍数：500～1000倍；采样间隔为2～5 ms。调节放大倍数及X、Y轴压缩、扩展比，呼吸曲线合适后，进入“写盘”状态。

二、观察项目（每一项需打标记，请按“标记”按钮逐一添加）

1．记录正常的呼吸运动曲线，分清吸气相和呼气相。

2．窒息：堵塞气管套管20秒，观察呼吸运动的变化。

3．增大无效腔：将长约50 cm的橡皮管接到气管套管上，增大无效腔，呼吸运动有何变化?

图32 游离剑突软骨的方法图33 呼吸运动调节的实验装置

4．缺O₂：将与气管套管相连的胶管与装有钠石灰的密闭广口瓶相连 (瓶内存有一定量空气)，呼出的CO₂被吸收，在P_CO2不变的情况下观察缺O₂对呼吸的影响。

5．增加吸入气中CO₂浓度：将装有碳酸钙的广口瓶与气管套管相连，然后向瓶内滴人盐酸，使动物吸人过量CO₂，观察呼吸运动的变化。

6．肺牵张反射：剪断右侧迷走神经，呼吸运动有何变化？为什么？再结扎并剪断左侧迷走神经的离中端，呼吸运动有何变化? 以不同刺激强度刺激该迷走神经向中端，呼吸运动有何变化？

7．采样“停止”，注意换名存盘，并编辑、打印输出实验结果。

[注意事项]

1．剪开气管进行插管时，应注意止血，并将气管内分泌物清理干净再插管。

2．用保护电极刺激迷走神经向中端时，一定先检查刺激器的输出，并调整刺激强度。

3．每项实验前均应有正常呼吸曲线为对照，各项观察时间不宜过长，出现效应后立即停止。

[思考题]

1． CO₂增多、低O₂、H⁺浓度升高对呼吸有什么影响，其影响机制有何异同?

2．切断双侧迷走神经，呼吸运动有何变化，从肺牵张反射角度分析迷走神经在节律性呼吸运动中起什么作用?

实验十二 胸内压的测定

[目的] 学习胸膜腔内压 (简称胸内压) 的直接测定方法，观察动物平静呼吸和加强呼吸时胸内压的变化，了解其胸内压的产生机理。

[原理] 平静呼吸时，胸膜腔内的压力在吸气时增大，呼气时减小，但始终低于大气压，故称为胸内负压，主要由肺的回缩力所产生。胸内负压的存在是保证呼吸运动正常进行的必要条件。在紧闭口鼻呼吸时，胸内压可高于大气压。穿刺胸腔，胸膜腔密闭性破坏，则胸内负压消失，形成气胸，肺组织萎缩。

[实验动物] 兔

[器材及药品] Pclab多媒体实验系统、张力换能器(或呼吸换能器)、保护电极、手术器械、兔手术台、注射器、铁支架、玻璃分针、胸内套管 (连一“U”形水检压计，内装有带颜色的水)、2％戊巴比妥钠（或20％氨基甲酸乙酯）溶液。

[方法与步骤]

1. 利用做完实验十八的动物，于右侧腋中线与第4～5肋间隙交点处，沿肋骨上缘，剪毛切开皮肤，插入连有水检压计的胸内套管，当水检压计水柱随呼吸运动上下波动时，说明针头已进入胸膜腔，应停止进针，并固定在这一位置 (如图34所示)。

图34 兔胸内压测定装置

注意：穿刺时，胸内套管尖端应朝向头侧，首先用较大力量穿透肌肉，然后控制进针力量，用手指抵住胸壁，防止刺入过深。

(1) 观察胸内负压与呼吸运动变化的关系，记录平静呼吸时胸内负压的数值。

(2) 堵塞气管套管使呼吸运动加强，记录其胸内压的数值。

（3 自腹中线剖开，推开腹腔脏器，露出膈肌，观察膈肌随呼吸运动的变化。

(4) 剪开右前胸皮肤，切断肋骨造成人工开放性气胸，观察胸内压的变化。

(5) 打开胸腔，找到膈神经 (在心基部)，电刺激膈神经观察膈肌运动情况。

[注意事项] 插胸内套管时，切口不宜太大，动作要迅速，以免空气漏人胸膜腔过多。若穿刺较深而未见水柱波动，应转动一下胸内套管或变换角度或拨出看套管是否被堵塞。

[思考题]

1. 胸内负压是怎样形成的? 为什么胸内压的变化与呼吸运动的变化有关?

2. 平静呼吸时，胸内压为什么始终低于大气压，什么情况下胸内压可高于大气压?

3. 胸内负压有何生理意义? 人工形成气胸后，若将胸壁切口严密缝合．再将胸膜腔内的空气抽出，胸内负压能否恢复? 为什么?