CN103750905A - 大动物离体工作心双通道灌流实验方法及设备 - Google Patents

Abstract

大动物离体工作心双通道灌流实验方法及设备，具体涉及一种猪或大型犬等大型实验动物离体工作心双通道灌流实验方法及设备。本发明具有节约富氧抗凝血使用量，能更全面测试心脏工作性能，所需设备简单的优点。本发明的大动物离体工作心双通道灌流实验方法，其特征在于：取动物心脏，并使其停搏，对双冠脉、肺动脉、肺静脉和主动脉进行插管，通过双冠脉插管对冠脉系统以富氧抗凝血进行灌流；并回收由右心室的肺动脉搏出血液，进行实验设备测定后充氧，充氧后的富氧抗凝血再对冠脉进行灌注，形成抗凝血闭合环路；用恒温生理溶液通过肺静脉的插管进行灌流，并通过主动脉的插管进行生理溶液的回收，形成生理溶液闭合环路；然后，通过电刺激使心脏复搏。

Description

大动物离体工作心双通道灌流实验方法及设备

技术领域

本发明属于基础医学实验技术领域，具体涉及一种猪或大型犬等大型实验动物离体工作心双通道灌流实验方法及设备。

背景技术

离体工作心实验是心血管实验常用技术，能够排除神经、呼吸、内分泌等系统的影响，观察心脏本身对于各种环境因素或药物因素的反应，是循环学实验中器官水平的最佳实验方法。

经典的工作心实验方法中，心脏将含氧生理溶液泵出后，由于后负荷压力，使得部分生理溶液灌注入冠脉循环，这部分的生理溶液保持工作心脏的供血和供氧。这样的实验方法在小动物工作心实验中，由于心脏体积小，心肌薄，耗氧量少，一般使用无机盐和葡萄糖配置的生理溶液，用氧气以吹气的方式直接充氧，即可使小动物心脏维持活性。

经典的离体工作心实验方法在既往的研究中，为医学科学的进步积累了大量的资料，极大的推进了循环系统生理学、病理学和药理学的发展。但是随着科学的进步，小型实验动物的种属局限性就日渐凸显了出来。常用于离体工作心实验的小型实验动物主要有小鼠、大鼠、豚鼠和家兔，前三者属于啮齿类动物，家兔属于兔形目动物，均属于比较低等的哺乳动物，在心脏的解剖、生理、病理和药理方面与人类的差异较大。现普遍认为，犬和猪等大中型实验动物在心血管各方面与人类更为接近，尤其在移植医学等医学新兴领域，使用猪作为实验动物能更好的反应各种处理条件和疾病等因素在人体的变化。

但由于大型动物的心脏体积大,心肌层厚,耗氧量大,需要使用抗凝血灌流。而使用抗凝血灌流就要求使用人工肺系统保持的氧交换，在大动物langendorff心脏灌流实验中,一般需要富氧抗凝血300～600ml/min。而按照理论计算，当使用离体工作心实验方法时，需要的富氧抗凝血量约为5L/min以上，使用的人工肺系统的交换面积更是大到实验室条件无法实现。这使得大动物离体工作心实验难以实现。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种节约富氧抗凝血使用量，能更全面测试心脏工作性能，所需设备简单的大动物离体工作心双通道灌流实验方法，以及该灌流实验方法所使用的设备。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明的大动物离体工作心双通道灌流实验方法，其特征在于：取动物心脏，并使其停搏，对双冠脉、肺动脉、肺静脉和主动脉分别进行插管，通过双冠脉的插管对冠脉系统以富氧抗凝血进行灌流；并回收由右心室的肺动脉搏出的血液，进行实验设备测定后充氧，充氧后的富氧抗凝血再对冠脉进行灌注，形成抗凝血闭合环路；用恒温的生理溶液通过肺静脉的插管进行灌流，并通过主动脉的插管进行生理溶液的回收，形成生理溶液闭合环路；然后，通过电刺激使心脏复搏。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验方法的一种优选方案：在主动脉内部开口处对双冠脉进行插管。

本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备，包括抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备，以及同抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备相连的恒温系统，其特征在于：所述抗凝血闭合环路设备包括肺动脉管，肺动脉管依次同第一测试仪器、具有供氧装置的人工肺机、血泵、冠脉灌注柱和冠脉管相连；所述生理溶液闭合环路设备包括主动脉管，主动脉管依次同后负荷柱、第二测试仪器、生理溶液泵、前负荷柱和肺静脉管相连；所述恒温系统分别同冠脉灌注柱、后负荷柱和前负荷柱相连；所述恒温系统还包括恒温槽。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的一种优选方案，所述冠脉灌注柱上部设置有同血泵入口连通的第一限高回流管路；所述前负荷柱的上部设置有同生理溶液泵入口连通的第二限高回流管路。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的另一种优选方案，所述后负荷柱上，竖直排布有至少两个与第二测试仪器连通的后负荷限高支路，每个后负荷限高支路上均设置有开闭阀。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的第三种优选方案，所述冠脉管设置于主动脉管内，所述主动脉管包括通过螺纹连接的上管和下管。

进一步的，所述冠脉管包括设置于主动脉管内的硬质直管，硬质直管的下端设置有两软管，两软管端部均设置有插管头，所述软管内设置有硬质闭环状或螺旋状龙骨。

一、本发明大动物离体工作心双通道灌流实验方法的有益效果：1、采用独立的冠脉灌流环路，极大的节省了富氧抗凝血液的使用量，仅需使用300～600ml/min的富氧抗凝血液即可，使得大动物工作心实验变为可能。

2、独立的冠脉灌流环路：①可测试工作状态下心脏营养性灌流液代谢产物和氧气能量代谢水平。

②可测试在不同冠脉灌注条件下，对于工作中的心脏的影响。

③可在使用少量药品的情况下（约经典离体工作心方法的十分之一），达到要求的药物浓度，在极大节省药品的情况下，观察药品对离体心脏工作性能的影响。

3、独立的生理溶液闭合环路：①可测试不同的前后负荷对于工作的心脏的影响。

②由于生理溶液闭合环路不影响心脏的供能，可以使用物理性质的溶液以测定血液流体学指标变化对于心脏工作性能的影响。

4、通过在主动脉内部开口处对双冠脉进行插管，而不是从心脏外壁游离冠脉插管，可避免插管位置远离冠脉起始端，使得部分分支得不到灌流。

二、本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的有益效果：1、本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备通过设置抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备，将冠脉灌流环路和生理溶液灌流环路分离为两部分，可节约大量富氧抗凝血液；并且，通过独立设置的冠脉灌流环路和生理溶液灌流环路，可分别进行多种不同的生理测试。

2、通过在冠脉灌注柱上部设置第一限高回流管路；在前负荷柱的上部设置第二限高回流管路，可以使冠脉灌注柱和前负荷柱内液体过高部分回流，防止血泵和生理溶液泵工作功率改变而影响心脏灌流前负荷。

3、通过后负荷柱上的后负荷限高支路，便于调节工作心的后负荷，可以用于观察不同后负荷心脏的工作情况。

4、本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的冠脉管设置于主动脉管内，并将主动脉管设置为通过螺纹连接的上管和下管；在进行冠脉插管时，可先将下管通过螺纹固定于高处；待双冠脉完成插管后，再将下管固定于低处，并与主动脉进行插管，使用方便。

5、通过将冠脉管设置为具有龙骨的软管，既便于对冠脉进行插管工作，又可避免冠脉管受到主动脉管内压力的影响。

附图说明

图1是本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的结构示意图。

图2是心脏插管状态示意图。

图3是主动脉管和冠脉管的结构示意图。

图4是冠脉管的软管的结构示意图。

附图中1为恒温系统、2为恒温槽、3为肺静脉管、4为主动脉管、5为恒温水套、6为冠脉管、7为前负荷柱、8为第二测试仪器、9为开闭阀、10为生理溶液泵、11为第二限高回流管路、12为后负荷限高支路、13为后负荷柱、14为肺动脉管、15为冠脉灌注柱、16为第一限高回流管路、17为血泵、18为第一测试仪器、19为人工肺机、20为供氧装置、21为插管头、22为软管、23为下管、24为卡块、25为硬质直管、26为螺纹、27为龙骨、28为上管。

图2中100为心脏的肺动脉、200为心脏的肺静脉、300为心脏的冠脉、400为心脏的主动脉。

具体实施方式

本发明的大动物离体工作心双通道灌流实验方法，其特征在于：取动物心脏，并使其停搏，对双冠脉、肺动脉、肺静脉和主动脉分别进行插管，通过双冠脉的插管对冠脉系统以富氧抗凝血进行灌流；并回收由右心室的肺动脉搏出的血液，经第一测试仪器18进行测定后充氧，充氧后的富氧抗凝血再对冠脉进行灌注，形成抗凝血闭合环路；用恒温的生理溶液通过肺静脉的插管进行灌流，并通过主动脉的插管进行生理溶液的回收，回收的生理溶液经第二测试仪8器测定后，再对肺静脉的插管进行灌流，形成生理溶液闭合环路；然后，通过电刺激使心脏复搏。

所述第一测试仪器18可为回收液成分检测器，可测定心脏对富氧抗凝血内营养及氧气能量的吸收与利用；所述第二测试仪8器可为流量计，测定生理溶液的流量，从而确定心脏搏出的工作状况。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验方法的一种优选方案：在主动脉内部开口处对双冠脉进行插管。

本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备，包括抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备，以及同抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备相连的恒温系统1，其特征在于：所述抗凝血闭合环路设备包括肺动脉管14，肺动脉管14依次同第一测试仪器18、具有供氧装置20的人工肺机19、血泵17、冠脉灌注柱15和冠脉管6相连；所述生理溶液闭合环路设备包括主动脉管4，主动脉管4依次同后负荷柱13、第二测试仪8器、生理溶液泵10、前负荷柱7和肺静脉管3相连；所述恒温系统1分别同冠脉灌注柱15、后负荷柱13和前负荷柱7相连；所述恒温系统1还包括恒温槽2。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的一种优选方案，所述冠脉灌注柱15上部设置有同血泵17入口连通的第一限高回流管路16；所述前负荷柱7的上部设置有同生理溶液泵10入口连通的第二限高回流管路11。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的另一种优选方案，所述后负荷柱13上，竖直排布有至少两个与第二测试仪8器连通的后负荷限高支路12，每个后负荷限高支路12上均设置有开闭阀9。

作为本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的第三种优选方案，所述冠脉管6设置于主动脉管4内，所述主动脉管4包括通过螺纹26连接的上管28和下管23。

所述下管23的内表面上端设置有螺纹26，所述上管28外表面下部和上部分别设置有螺纹26。便于下管23的上下移动。

所述上管28的下端设置有同上管28上端配合的卡块24。卡块24可防止下管23掉落，使用方便。

进一步的，所述冠脉管6包括设置于主动脉管4内的硬质直管25，硬质直管25的下端设置有两软管22，两软管22端部均设置有插管头21，所述软管22内设置有硬质闭环状或螺旋状龙骨27。

所述软管22可由硅胶制成。

所述恒温系统1包括恒温水循环装置，恒温水循环装置同设置于冠脉灌注柱15、前负荷柱7和后负荷柱13外的恒温水套5相连。

下面结合附图说明本发明大动物离体工作心双通道灌流实验设备的使用过程：准备实验药品、试剂，填充各管路中的液体，打开人工肺机19给抗凝血充氧，打开恒温系统1平衡体系温度。

取动物心脏，迅速置于4℃任氏液中停搏，然后将下管23同上管28上端的螺纹26连接，下管23固定于较高位置，将冠脉管6暴露出来；仔细排出冠脉管6中的空气，进行双冠脉插管，并稍作固定；再将下管23同上管28下端的螺纹26连接，然后将下管23插入主动脉中；同时，将肺动脉管14同肺静脉相连，将肺静脉管3同肺静脉相连。

将心脏挂起，调整压力，开始灌流，并用电刺激使心脏复搏。

富氧抗凝血由冠脉管6灌注入心脏的冠脉中，为心脏提供营养和氧气能量；抗凝血由肺动脉搏出，通过肺动脉管14进入第一测试仪器18进行检测，检测后的抗凝血进入人工肺机19充氧，充氧后的富氧抗凝血在血泵17作用下进入冠脉灌注柱15；冠脉灌注柱15维持冠脉灌注环路的灌注压，冠脉灌注柱15内的富氧抗凝血由冠脉灌注柱15的下端流出，并通过冠脉管6对心脏的冠脉进行灌流，完成冠脉灌流循环。

生理溶液由肺静脉管3注入心脏的肺静脉中，再由主动脉搏出，经主动脉管4进入后负荷柱13内，再由后负荷柱13依次进入第二测试仪8器、生理溶液泵10和前负荷柱7，前负荷柱7维持生理溶液灌注管路的灌注压，生理溶液由前负荷柱7的下端流出，并通过肺静脉管3对心脏的肺静脉进行灌流，完成生理溶液灌流循环。

实验时，可通过开启不同高度的后负荷限高支路12，给心脏提供不同的后负荷，从而便于研究不同情况下心脏的工作状况。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.大动物离体工作心双通道灌流实验方法，其特征在于：取动物心脏，并使其停搏，对双冠脉、肺动脉、肺静脉和主动脉分别进行插管，通过双冠脉的插管对冠脉系统以富氧抗凝血进行灌流；并回收由右心室的肺动脉搏出的血液，经第一测试仪器（18）进行测定后充氧，充氧后的富氧抗凝血再对冠脉进行灌注，形成抗凝血闭合环路；用恒温的生理溶液通过肺静脉的插管进行灌流，并通过主动脉的插管进行生理溶液的回收，回收的生理溶液经第二测试仪（8）器测定后，再对肺静脉的插管进行灌流，形成生理溶液闭合环路；然后，通过电刺激使心脏复搏。

2.根据权利要求1所述的大动物离体工作心双通道灌流实验方法，其特征在于：在主动脉内部开口处对双冠脉进行插管。

3.一种进行如权利要求1或2所述的大动物离体工作心双通道灌流实验方法的设备，包括抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备，以及同抗凝血闭合环路设备和生理溶液闭合环路设备相连的恒温系统（1），其特征在于：所述抗凝血闭合环路设备包括肺动脉管（14），肺动脉管（14）依次同第一测试仪器（18）、具有供氧装置（20）的人工肺机（19）、血泵（17）、冠脉灌注柱（15）和冠脉管（6）相连；所述生理溶液闭合环路设备包括主动脉管（4），主动脉管（4）依次同后负荷柱（13）、第二测试仪（8）器、生理溶液泵（10）、前负荷柱（7）和肺静脉管（3）相连；所述恒温系统（1）分别同冠脉灌注柱（15）、后负荷柱（13）和前负荷柱（7）相连；所述恒温系统（1）还包括恒温槽（2）。

4.根据权利要求3所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述冠脉灌注柱（15）上部设置有同血泵（17）入口连通的第一限高回流管路（16）；所述前负荷柱（7）的上部设置有同生理溶液泵（10）入口连通的第二限高回流管路（11）。

5.根据权利要求3所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述后负荷柱（13）上，竖直排布有至少两个与第二测试仪（8）器连通的后负荷限高支路（12），每个后负荷限高支路（12）上均设置有开闭阀（9）。

6.根据权利要求3所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述冠脉管（6）设置于主动脉管（4）内，所述主动脉管（4）包括通过螺纹（26）连接的上管（28）和下管（23）。

7.根据权利要求6所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述下管（23）的内表面上端设置有螺纹（26），所述上管（28）外表面下部和上部分别设置有螺纹（26）。

8.根据权利要求7所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述上管（28）的下端设置有同上管（28）上端配合的卡块（24）。

9.根据权利要求6所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述冠脉管（6）包括设置于主动脉管（4）内的硬质直管（25），硬质直管（25）的下端设置有两软管（22），两软管（22）端部均设置有插管头（21），所述软管（22）内设置有硬质闭环状或螺旋状龙骨（27）。

10.根据权利要求3所述的大动物离体工作心双通道灌流实验设备，其特征在于：所述恒温系统（1）包括恒温水循环装置，恒温水循环装置同设置于冠脉灌注柱（15）、前负荷柱（7）和后负荷柱（13）外的恒温水套（5）相连。

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