張力換能器檢測胸腔壓力在病理生理學(xué)實驗中的嘗試和應(yīng)用

楊曉玲 趙迅霞 李桂忠 田玨 楊曉明 楊安寧 馬勝超 吳倩倩 姜怡鄧

摘?要：目的：探討病理生理學(xué)動物實驗中采用張力換能器替代傳統(tǒng)U型水檢壓計記錄胸腔壓力。方法：利用電子計算機(jī)、張力換能器和瑪力氏氣鼓三者組合檢測家兔胸腔壓力并比較該裝置與傳統(tǒng)水檢壓計的優(yōu)劣性。結(jié)果：張力換能器聯(lián)合瑪力氏氣鼓和電子計算機(jī)描記胸腔壓力在結(jié)果呈現(xiàn)、標(biāo)記、數(shù)據(jù)反演等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)U型水檢壓計。結(jié)論：張力換能器聯(lián)合瑪力氏氣鼓和電子計算機(jī)能夠更好地描記胸腔壓力，可以用于動物實驗。

關(guān)鍵詞：張力換能器?胸腔壓力?病理生理學(xué)?實驗

在動物身上復(fù)制疾病模型是病理生理學(xué)研究常用的方法和手段，當(dāng)前，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和提高，新型的記錄手段已經(jīng)廣泛應(yīng)用于病理生理學(xué)的各個實驗環(huán)節(jié)，如利用計算機(jī)和張力換能器取代傳統(tǒng)的記紋鼓記錄動物的體重、用壓力換能器取代傳統(tǒng)的水檢壓計記錄中心靜脈壓，這些新的記錄手段已經(jīng)得到了業(yè)界廣泛的認(rèn)可。本文利用計算機(jī)和張力換能器替代傳統(tǒng)的“U型水檢壓計”記錄胸腔壓力，用于學(xué)生實驗，取得了一定的成效。

一、胸腔壓力的形成與氣胸

機(jī)體生長發(fā)育過程中，胸廓發(fā)育的速度要快于肺臟，使得胸廓的自然容積大于肺的自然容積。而呼吸運(yùn)動時由于肺和胸廓之間存在密閉的胸膜腔以及肺臟本身的可擴(kuò)張性導(dǎo)致肺隨胸廓的運(yùn)動而運(yùn)動。胸膜腔是一個密閉的潛在的腔隙，由兩層胸膜組成，包括緊貼于肺臟表面的臟層和緊貼于胸廓內(nèi)壁的壁層，胸膜腔內(nèi)沒有氣體，僅含有少量漿液使兩層胸膜緊緊貼在一起，同時減小摩擦，促使肺臟隨胸廓的運(yùn)動而運(yùn)動。由于兩層胸膜的緊貼作用，從胎兒出生后第一次呼吸開始，肺臟就被牽引而始終處于擴(kuò)張狀態(tài)。因此，胸膜腔內(nèi)壓受到肺泡擴(kuò)張的肺內(nèi)壓和使肺泡縮小的肺回縮壓這兩種相反的力的代數(shù)和。在吸氣末和呼氣末，肺內(nèi)壓與大氣壓相等，而海平面的大氣壓值為零，因此，胸腔內(nèi)壓的數(shù)值等于負(fù)的肺回縮壓，這種負(fù)壓可以幫助肺泡擴(kuò)張完成吸氣過程。吸氣時，肺擴(kuò)張，肺的彈性回縮壓增大，胸膜腔負(fù)壓更負(fù)（數(shù)值變?。魵鈺r，肺縮小，肺的彈性回縮壓減小，胸膜腔負(fù)壓也減少（數(shù)值增大）。如果胸膜腔破裂，與大氣相通，空氣將立即進(jìn)入胸膜腔，形成氣胸，兩層胸膜彼此分開，肺將因其本身的回縮力而塌陷。氣胸一旦形成，胸腔壓力逐漸增大，臨床上會出現(xiàn)胸痛、呼吸困難、氣促、發(fā)紺，甚發(fā)生休克等嚴(yán)重表現(xiàn)。因此，氣胸具有發(fā)病急、進(jìn)展快、死亡率高等風(fēng)險，復(fù)制氣胸動物模型能夠模擬臨床的氣胸狀態(tài)，且伴隨胸腔壓力的改變，必然伴有呼吸頻率和幅度、血壓等功能指標(biāo)的變化。

二、傳統(tǒng)描記胸腔內(nèi)壓的手段

水檢壓計是傳統(tǒng)記錄胸膜腔壓力的常見手段，其原理也是利用了大氣和胸膜腔之間的壓力差實現(xiàn)的。在吸氣相，肺擴(kuò)張，體積增大，胸膜腔壓力減?。ㄘ?fù)壓增大），尤其到吸氣末達(dá)到峰值;而在呼氣相，肺彈性回縮，體積減小，胸膜腔壓力增大（負(fù)壓減?。?，在呼氣末達(dá)到最大。水檢壓計U型管中液面的初始高度

為“0”，胸腔穿刺成功后，伴隨呼吸運(yùn)動，U型管里液體（有顏色便于讀數(shù)）便隨著呼吸運(yùn)動出現(xiàn)液面的上下波動，這個波動的變化數(shù)值就是胸腔壓力數(shù)值。

三、張力換能器描記胸腔壓力

由于胸膜腔和大氣之間壓力差的存在，我們嘗試用張力換能器連接電子計算機(jī)輔助以瑪力氏氣鼓替代傳統(tǒng)的水檢壓計記錄胸膜腔壓力的變化，其工作原理與水檢壓計相同，區(qū)別在于本裝置將呼吸運(yùn)動的張力大小通過瑪力氏氣鼓傳感給張力換能器，張力換能器再將張力信號傳給電子計算機(jī)，最后將胸腔壓力的變化以圖形（曲線）記錄出來。

四、兩種手段在病理生理學(xué)教學(xué)實驗中的比較

水檢壓計和張力換能器描記胸腔壓力的共同特點(diǎn)是能夠即時的反映胸腔壓力的變化情況，其不同之處在于水檢壓計所檢測的數(shù)據(jù)是用人工的方法即用操作者的眼睛進(jìn)行觀察并記錄具有一定的主觀性，而用張力換能器則是通過計算機(jī)將張力信號轉(zhuǎn)化為電信號來記錄胸腔壓力的變化情況，數(shù)據(jù)信息讀取準(zhǔn)確，曲線清晰可見，一目了然，方便記錄和分析，相對比較客觀。與傳統(tǒng)的水檢壓計相比，張力換能器連接電子計算機(jī)輔助以瑪力氏氣鼓記錄胸腔壓力具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）本裝置實現(xiàn)了用現(xiàn)代化的技術(shù)描記胸腔壓力變化，直觀、迅速、實時。（2）本裝置記錄的數(shù)據(jù)可以儲存、回看、隨時添加標(biāo)記、剪輯，實現(xiàn)了胸腔壓力與其他指標(biāo)如血壓、呼吸等變化同步化記錄，得到的實驗數(shù)據(jù)更加客觀、準(zhǔn)確，記錄的是全程數(shù)據(jù)，克服了傳統(tǒng)水檢壓計只能記錄某一個點(diǎn)、存在一定主觀性的缺陷。

如圖1所示，我們以家兔為研究對象，先進(jìn)行氣管插管并描記正常呼吸曲線，再穿刺胸膜腔記錄胸腔壓力，待穿刺成功后記錄正常的胸膜腔壓力，然后進(jìn)行胸膜腔注氣復(fù)制小量閉合性氣胸、大量閉合性氣胸模型，待家兔各項指標(biāo)平穩(wěn)后開胸復(fù)制小開放性氣胸和大開放性氣胸模型，觀察不同情況下胸腔壓力的動態(tài)變化，利用張力換能器在記錄胸腔壓力的同時同步記錄家兔的血壓、呼吸等變化，能客觀、真實的反映某一時刻各個指標(biāo)的變化并分析其內(nèi)在聯(lián)系，利于數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)和結(jié)果的分析。

五、存在的問題、展望

張力換能器連接電子計算機(jī)輔助以瑪力氏氣鼓記錄胸腔壓力是一種利用新儀器、設(shè)備記錄胸腔壓力的方法和技術(shù)手段，有一定的優(yōu)越性。但是，在描記過程中，胸腔壓力的負(fù)值較難直接呈現(xiàn)，我們將在以后的實踐中進(jìn)一步摸索，力求能夠更加真實、實時的記錄胸腔壓力的動態(tài)變化，讓學(xué)生能更直觀的認(rèn)識這一指標(biāo)，以期提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]顏方，郭甦，陳曹陽，熊莉莉.皮勇多層腔隙階梯負(fù)壓體表胸膜腔臨床研究與應(yīng)用.醫(yī)療裝備.2017（5）：48-50.

[2]李彩霞，李昕鈺.氣胸心電圖特點(diǎn)分析及臨床意義.中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育.2015，7（14）：56-57.

[3]孫繼飛，李娜，李雪瑩.48例新生兒發(fā)生氣胸的危險因素分析.中國實用醫(yī)藥.2019，14（8）：17-19.