CN108272525A - 一种麻醉装置及制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法 - Google Patents

一种麻醉装置及制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种麻醉装置及制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法，该装置是由压力感应底板、侧壁和上盖组成的麻醉腔体，麻醉腔体上设有麻醉气体进出口和液晶显示屏；所述压力感应底板内设有电路板，压力感应底板的四角区域各安装一个压力传感装置，压力传感装置将感应到的压力变化经电路板处理后，得到压力数值，再将该压力数值传送到液晶显示屏加以显示。利用本发明装置使得手术操作时间大大减少。同时，本发明动物死亡率(10％)较腹腔注射麻醉(50％‑75％)大大减少，提高动物生存率，MCAO手术成模率增高。

Description

一种麻醉装置及制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法
技术领域
本发明涉及医学生物技术领域，特别涉及麻醉装置，及用其制备Balb/c小鼠大脑中动脉栓塞模型的方法。
背景技术
在美国，每年有79.5万卒中患者，每40秒就有一人患卒中，每4分钟就有一人因此死亡。而今，脑卒中现已成为中国居民最首位致残原因。流行病学研究表明，中国每年约有150万～200万新发脑卒中病例，其中脑梗死是最常见的脑卒中类型，占60％～80％。生物医学领域，以小鼠疾病模型为研究对象，进行临床前研究是该病取得进展的必要阶段，其中大脑中动脉栓塞(MCAO)模型是目前使用最为广泛的、研究局灶性脑缺血、脑缺血再灌注损伤、出血转换损伤的理想模型。BALB/c、C57BL/6J、CD1等种系小鼠均是最常用的模式动物，其中BALB/c血压与另外两种近交系小鼠相比为最高，自发高血压症、动脉硬化，具有最接近与人类梗死发病机制的遗传背景，更优于模型构建，而其他两种老鼠更适用于神经退行性疾病模型构建。但是，BALB/c小鼠对麻醉的耐受性差，对麻醉药物敏感性高，我们经过统计50例腹腔麻醉后的BALB/c小鼠MCAO小鼠模型的死亡率为50％，小鼠尸检结果并未出现出血等其他现象，证实高死亡率多是由于麻醉过程中造成的呼吸抑制或麻醉及术后苏醒时间过长。
对于实验动物小鼠的常用麻醉方法，主要包括气体(异氟烷等)持续麻醉、腹腔注射(水合氯醛、三溴乙醇等)等。
气体麻醉作为降低死亡率、动物苏醒快的方法被广泛使用，但是其缺点是：
a.持续麻醉多需要面罩固定，由于一般情况下面罩固定需要花费一定时间、且面罩的位置常常影响到小鼠的颈部手术，会造成实验效率下降和手术者的手术不便。b.持续通气的异氟烷属于挥发性气体，也会或多或少影响到手术者。c.持续异氟烷麻醉的价格相对较高。d.有研究显示异氟烷持续麻醉本身就有神经保护作用，因而影响其他实验结果。
腹腔麻醉作为常用麻醉方法操作简便、价格低廉从而被实验者广泛接受。其缺点是：a.在包括MCAO手术等多种操作繁琐的手术中，常常由于手术的时间过长需要追加麻药导致实验动物过量麻醉致死。b.水合氯醛、三溴乙醇对小鼠均具有呼吸抑制的作用，常会造成小鼠苏醒时间长、甚至由于深大呼吸引起呼吸性碱中毒等，以致于小鼠死亡，影响实验结果。
小鼠麻醉过程常需根据体重进行药物的估计，常用方法是单独使用体重秤进行称量，但称量秤常无配备挡板，动物具有潜在逃跑，增加手术难度的风险。
发明内容
本发明的目的提供一种麻醉装置，另一目的是利用这种麻醉装置制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下：
一种麻醉装置，该装置是由压力感应底板、侧壁和上盖组成的麻醉腔体，麻醉腔体上设有麻醉气体进出口和液晶显示屏；所述压力感应底板内设有电路板，压力感应底板的四角区域各安装一个压力传感装置，压力传感装置将感应到的压力变化经电路板处理后，得到压力数值，再将该压力数值传送到液晶显示屏加以显示。
优选地，所述压力感应底板包括下底板、上底板和保护板，上底板的四角区域各安装一个压力传感装置，上底板的下板面装有蓄电池和电路板，上底板和下底板压合并固定，蓄电池和电路板置于上下底板之间的空隙内；所述保护板置放于上底板之上，并与上底板四角的压力传感装置接触。
优选地，所述压力传感装置包括传感器定位座、安装在传感器定位座中的压力传感器及与其配套的支撑垫，所述压力传感器为应变式传感器，传感器一端的测力头与所述传感器定位座相连，另一端的测力头与保护板接触。
优选地，所述电路板上设有相连接的处理模块以及数据传输模块；处理模块与压力传感装置电连接，用于处理压力数据；数据传输模块与液晶显示屏电连接。
优选地，所述下底板的上板面设有若干筋条，蓄电池和电路板扣合于相邻筋条所形成的凹槽中。
优选地，所述上底板上外置USB数据接口和充电接口，USB数据接口与电路板上的数据传输模块电连接，充电接口与蓄电池电连接。
优选地，所述保护板的材料是塑料一体的透明复合板材料，或为树脂一体复合板材料。
利用上述麻醉装置制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法，包括以下步骤：
(1)向小鼠左下腹腔注射水合氯醛；
(2)将小鼠放置在充入异氟烷的麻醉装置中，等待1.5分钟，使小鼠处于麻醉状态；
(3)手术台上仰卧位固定小鼠，进行大脑中动脉梗塞模型实验；
(4)向小鼠的颈部正中切开，对颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉分别结扎，由颈外动脉进线栓，至颈内动脉进行线栓固定；
(5)松开小鼠颈总动脉的结扎线；
(6)缝合小鼠伤口；
(7)通氧气5分钟待小鼠苏醒，获得Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型。最后检测模型是否成功时，对步骤(6)的模型时进行组织切片TTC染色。
优选地，所述步骤(1)水合氯醛的注射量是330～370mg/kg，质量浓度为3.3％；步骤(2)中所述异氟烷的浓度:2.5％为诱导浓度，1.5％为维持浓度。
优选地，步骤(2)中充入异氟烷的量与小鼠的体重的数学关系式是Wx＝Kk(Ax-A0)，其中小鼠重量值Wx，斜率为Kk，麻醉装置的初始值为A0，将小鼠放进装置内，麻醉装置测量值为Ax。
优选地，上述方法进行到步骤(5)，重复步骤(1)和(2)的麻醉过程，进行拔栓，构建脑缺血后再灌注模型。
优选地，步骤(3)的手术台使用珍珠棉材质；步骤(3)通过胶带和拉钩固定小鼠的四肢和头部，小鼠的手术开口用塑料拉钩固定。
优选地，步骤(5)不需拔栓，构建永久脑缺血模型。
优选地，3.3％水合氯醛配制后在4℃保存，使用水合氯醛麻醉前需常温复温30分钟。
本发明的优点和有益效果：
(1)本发明方法从清醒到小鼠麻醉至安静的时间为1.5分钟。较腹腔注射麻醉(3.3％的水合氯醛，小鼠左下腹腔注射400mg/kg)时间的5-10分钟提升了3-7倍。
(2)本发明方法在不给于持续气体麻醉支持的情况下深度麻醉时间为30分钟。气体麻醉解除后10秒左右小鼠痛觉恢复，20秒左右完全清醒。但本发明术后清醒时间(不通氧气催醒，小鼠术后苏醒时间为10分钟左右；通氧气情况下，术后苏醒时间为5分钟左右)较腹腔注射麻醉术后清醒时间(>30分钟)提高至少3倍。
(3)本发明方法，熟手的手术操作时间为15-20分钟，相较于气体麻醉手术操作时间为30-40分钟，手术操作时间大大减少。本发明动物死亡率(10％)较腹腔注射麻醉(50％-75％)大大减少，提高动物生存率，MCAO手术成模率增高。
(4)本发明简化了动物麻醉过程，可对实验动物进行精确称重，进行麻醉药配制，麻醉药物剂量比单纯腹腔注射减少。
附图说明
图1是TTC染色比对本发明与常用两种麻醉脑梗死面积大小，其中图(a)是异氟烷持续15分钟麻醉的TTC染色图；图(b)是水合氯醛麻醉的TTC染色图；图(c)是本发明麻醉的TTC染色图。
图2是本发明的麻醉装置外部结构示意图。
图3是本发明麻醉装置的压力感应底板的分解结构示意图。
图4是图3的反向结构示意图，其中包括，1.上盖，2.侧壁，3.压力感应底板，4.液晶显示屏，5.USB数据接口，6.充电接口，7.上底板，8.下底板，9.保护板，10.压力传感装置，11.蓄电池，12.电路板，13.支撑垫，14.压力传感器，15.传感器定位座，16.出口，17.进口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种麻醉装置，该装置是由压力感应底板3、侧壁2和上盖1组成的麻醉腔体，麻醉腔体上设有麻醉气体进口17和出口16和液晶显示屏。
所述压力感应底板3包括下底板8、上底板7和保护板9，上底板7的四角区域各安装一个压力传感装置10，上底板7的下板面装有蓄电池11和电路板12，上底板7和下底板8压合并固定，下底板8的上板面设有若干筋条，蓄电池和电路板扣合于相邻筋条所形成的凹槽中；所述保护板9置放于上底板7之上，并与上底板四角的压力传感装置10接触。
所述压力传感装置10包括传感器定位座15、安装在传感器定位座中的压力传感器14及与其配套的支撑垫13，所述压力传感器14为应变式传感器，传感器一端的测力头与传感器定位座相连，另一端的测力头与保护板9接触。
所述电路板12上设有相连接的处理模块以及数据传输模块；处理模块与压力传感装置电连接，用于处理压力数据；数据传输模块与液晶显示屏电连接；压力传感装置10将感应到的压力变化经电路板的处理模块加以处理后，得到压力数值，该压力数值通过数据传输模块传送到液晶显示屏4加以显示。
麻醉装置的运行方式
运行麻醉装置，用于小鼠实验前体重检查时，通过将上盖1打开，小鼠放入麻醉腔体内。待小鼠平静后，运行压力感应底板3的四角区域安装的压力传感装置10，能够通过压力传感装置10传感器定位座15中的压力传感器14感应测量到小鼠体重引起的压力变化，并且经上底板7中部电路板12的处理压力数据的处理模加以处理，通过数据传输模块将测量到的小鼠压力数值传送到保护板9前端固接的液晶显示屏4上显示出来。实验人员通过液晶显示屏4能够直观地看到小鼠体重数值，评估麻药用量剂量，并作出相要的处置。
实施例2
小鼠体重测量实施方法
1、麻醉装置开机受压板达到稳定状态后，从液晶显示屏获取该装置内传感装置内压力传感器的数值AD，记为初始值A0，初始重量值W0。
2、在受压板上加载标准重量的砝码Wc，从液晶显示屏4获取该装置内传感装置内压力传感器的数值AD，记为第一标准值Ac。
3、根据步骤1获取的初始值A0，初始重量值W0，步骤2获得的第一标准值Ac以及砝码重量Wc，建立该麻醉装置的称量线性关系
Kk＝(Wc-W0)/(Ac-A0)，其中横坐标表示不同情况下采集到的压力传感器AD值，纵坐标表示为对应的重量值，Kk为斜率。
4、对坐标轴进行上移W0，此时斜率没有发生改变，此时开机后初始值A0对应的初始重量值W0为坐标原点，即W0＝0。此时斜率公式变换为Kk＝(Wc)/(Ac-A0)。
6、移除标准砝码，放置小鼠重量值Wx，从液晶显示屏获得该装置内传感装置内压力传感器的数值AD，记为测量值Ax。得到以下公式(Wx-W0)/(Ax-A0)＝(Wc-W0)/(Ac-A0)。
7、同样在保证斜率不改变的情况下，将坐标轴上移W0，即W0＝0可将公式变为Wx/(Ax-A0)＝Wc/(Ac-A0)，即Wx/(Ax-A0)＝Kk，变换后可得出Wx＝Kk(Ax-A0)，其中Kk为求解出的常量，开机时测量到初始值A0也为常量。因此将小鼠放进装置内，从液晶显示屏得出测量值Ax，就能测出小鼠Wx的实际重量。
实施例3
制备Balb/c小鼠大脑中动脉栓塞模型的方法
(1)采用质量浓度3.3％的水合氯醛(3.3克水合氯醛由100毫升生理盐水配制)，小鼠左下腹腔注射330mg/kg。(为延长麻醉时间，可以适量增加水合氯醛的量，但总量不得超过370mg/kg)
(2)将小鼠放入已经提前2分钟充入2.5％异氟烷的多功能气体麻醉装置中，大约1分钟左右小鼠逐渐进入安静状态，呼吸减慢，再等待0.5分钟，将动物取出，通过角膜反射和疼痛反射检测查看动物是否处于麻醉状态。
(3)仰卧位固定小鼠进行MCAO实验。实验过程尽量采用在保温、轻便的手术台进行，小鼠固定通过胶带和拉钩固定其四肢和头部。
(4)手术为颈部正中切口，探查到颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉，分别结扎，由颈外动脉进线栓，至颈内动脉进行线栓固定。
(5)松开颈总动脉的结扎线，若实验模型为永久性梗塞模型则不需拔栓，若为再灌注模型需要在梗塞一定时候后重复(1)和(2)所述麻醉过程，并进行拔栓。
(6)缝合伤口，待进行血流检测或神经功能评分。
(7)待取材时进行病理切片染色，即TTC染色，TTC染色是TTC和活细胞线粒体内的琥珀酸脱氢酶反应，生成红色的甲月赞，用来表示细胞的活力。配制为浓度2％TTC，染色要37℃、避光条件下进行，它是评价脑缺血损伤常用的指标。图1是TTC染色对比本发明与常用两种麻醉脑梗死面积大小。
其中，实验过程采用在保温、轻便的珍珠棉手术台进行，小鼠固定通过胶带和拉钩固定其四肢和头部。接着选择颈部正中切口为手术入路，探查到颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉，分别使用5-0缝线结扎，由颈外动脉进8-0线栓，至颈内动脉进行线栓固定。松开颈总动脉的5-0结扎线，保留8-0线拴留置颈内动脉。最后使用3-0缝线缝合伤口，使用血流仪或超声多普勒检测血流情况，判断大脑中动脉血供是否阻断。待取材时进行病理切片染色判断模型是否成立，即TTC染色，正常血供脑组织为红色(附图中为深色)，缺血脑组织为白色(附图中为浅色)。
本发明的制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的麻醉效果与常用两种麻醉手段的特点比较如下：
表1本发明与两种常用麻醉手段的特点比较
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种麻醉装置，其特征在于，该装置是由压力感应底板、侧壁和上盖组成的麻醉腔体，麻醉腔体上设有麻醉气体进出口和液晶显示屏；所述压力感应底板内设有电路板，压力感应底板的四角区域各安装一个压力传感装置，压力传感装置将感应到的压力变化经电路板处理后，得到压力数值，再将该压力数值传送到液晶显示屏加以显示。
2.根据权利要求1所述的麻醉装置，其特征在于，所述压力感应底板包括下底板、上底板和保护板，上底板的四角区域各安装一个压力传感装置，上底板的下板面装有蓄电池和电路板，上底板和下底板压合并固定，蓄电池和电路板置于上下底板之间的空隙内；所述保护板置放于上底板之上，并与上底板四角的压力传感装置接触。
3.根据权利要求2所述的麻醉装置，其特征在于，所述压力传感装置包括传感器定位座、安装在传感器定位座中的压力传感器及与其配套的支撑垫，所述压力传感器为应变式传感器，传感器一端的测力头与所述传感器定位座相连，另一端的测力头与保护板接触。
4.根据权利要求1或2或3所述的麻醉装置，其特征在于，所述电路板上设有相连接的处理模块以及数据传输模块；处理模块与压力传感装置电连接，用于处理压力数据；数据传输模块与液晶显示屏电连接。
5.根据权利要求4所述的麻醉装置，其特征在于，所述下底板的上板面设有若干筋条，蓄电池和电路板扣合于相邻筋条所形成的凹槽中。
6.根据权利要求5所述的麻醉装置，其特征在于，所述上底板上外置USB数据接口和充电接口，USB数据接口与电路板上的数据传输模块电连接，充电接口与蓄电池电连接。
7.根据权利要求6所述的麻醉装置，其特征在于，所述保护板的材料是塑料一体的透明复合板材料，或为树脂一体复合板材料。
8.利用权利要求1～7任意一项所述的麻醉装置制备Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向小鼠左下腹腔注射水合氯醛；
(2)将小鼠放置在充入异氟烷的麻醉装置中，等待1.5分钟，使小鼠处于麻醉状态；
(3)手术台上仰卧位固定小鼠，进行大脑中动脉梗塞模型实验；
(4)向小鼠的颈部正中切开，对颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉分别结扎，由颈外动脉进线栓，至颈内动脉进行线栓固定；
(5)松开小鼠颈总动脉的结扎线；
(6)缝合小鼠伤口；
(7)通氧气5分钟待小鼠苏醒，获得Balb/c小鼠大脑中动脉梗塞模型。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)水合氯醛的注射量是330～370mg/kg，质量浓度为3.3％；步骤(2)中所述异氟烷的浓度:2.5％为诱导浓度，1.5％为维持浓度。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中充入异氟烷的量与小鼠的体重的数学关系式是Wx＝Kk(Ax-A0)，其中小鼠重量值Wx，斜率为Kk，麻醉装置的初始值为A0，将小鼠放进装置内，麻醉装置测量值为Ax。
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