【摘要】： 本研究通過比較四種不同麻醉藥物腹腔注射,對比觀察麻醉效果及血流動力學、血氣變化,探討適合本研究的最佳腹腔注射麻醉藥物;調(diào)試并建立大鼠全腦的fMRI掃描序列參數(shù)、鼠腦空間標準化的方法;運用fMRI腦功能成像技術觀察在重復的傷害性電刺激下,中樞傷害性刺激加工網(wǎng)絡的激活變化特點,為連續(xù)、動態(tài)的監(jiān)測傷害性刺激加工網(wǎng)絡提供方法學上的支持并奠定前期的試驗基礎,同時也為全麻藥物、鎮(zhèn)痛藥物中樞效應的可視化監(jiān)測提供前期方法學上的探索。 第一部分不同全麻藥物腹腔注射麻醉效果及血流動力學、血氣變化 目的比較四種麻醉藥物腹腔注射麻醉效果及血流動力學、血氣變化,確定適用本研究的最佳麻醉藥物。 方法隨機表法將SD大鼠分為4組,每組12只。A組大鼠以丙泊酚腹腔注射麻醉,劑量80mg/kg;B組以氯胺酮腹腔注射麻醉,劑量75mg/kg;C組以2%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉,劑量40mg/kg;D組大鼠以10%水合氯醛腹腔注射麻醉,劑量300mg/kg。行鼠尾連續(xù)傷害性電刺激,刺激參數(shù):脈沖寬度300μs,恒定電流3.8mA(產(chǎn)生傷害性刺激電流),刺激頻率3Hz。觀察在麻醉后10min、刺激后15min、30min、清醒后5min記錄體溫(T)、呼吸(R)、平均動脈壓(MAP)、心率(HR),經(jīng)股動脈抽血0.3ml檢測pH、PaO_2、PaCO_2,觀察麻醉后、電刺激期間的呼吸、心率、MAP及血氣的改變。 結果 1.四組大鼠麻醉前后體溫均維持在37℃—38℃之間。A組呼吸頻率在刺激后15min明顯低于清醒后呼吸頻率(P＜0.05);C組、D組呼吸頻率在麻醉后10min,均低于其他各時間點的呼吸頻率(P＜0.05);B組大鼠各時間點的呼吸頻率穩(wěn)定,差異無統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。A、C、D組大鼠麻醉后10min HR明顯低于清醒后心率(P＜0.05);B組麻醉后及刺激期間心率明顯高于清醒后心率(P＜0.05)。A、C、D組麻醉后10min的MAP明顯低于刺激后15min、刺激后30min、清醒后30min的MAP(P＜0.05);B組麻醉后及刺激期間MAP明顯高于清醒后MAP(P＜0.05)。 2.各組pH值在各時間點均無明顯變化,差異無統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。A、C、D組的PaO_2在麻醉后10min較清醒后明顯降低,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。各組PaCO_2在各時間點比較,差異無顯著性意義(P＞0.05)。C組麻醉后10min于其他各組同時間點比較PaO_2明顯降低,PaCO_2明顯增高(P＜0.05)。 3.D組的起效時間為(3.56±1.01)min,明顯較A、B、C組起效時間短,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01);C組的起效時間明顯較A組和B組起效時間短,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。D組的蘇醒時間為(76.54±15.48)min,明顯長于A、B、C組,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01);C組的蘇醒時間明顯長于A組和B組(P＜0.05)。 結論四種麻醉藥物腹腔注射,均安全有效,大鼠的HR、MAP、血氣分析均在正常范圍。10%水合氯醛300mg/kg腹腔注射麻醉效果確切,麻醉維持時間最長,麻醉期間呼吸、循環(huán)、血氣分析結果穩(wěn)定,是大鼠磁共振掃描的很好的麻醉方法。 第二部分fMRI用于傷害性刺激加工網(wǎng)絡的可視化研究 目的本研究擬采用連續(xù)的fMRI成像方法,探討在全麻狀態(tài)不同麻醉間期傷害性電刺激時中樞加工網(wǎng)絡的激活規(guī)律。 方法根據(jù)經(jīng)皮電刺激的部位將SD大鼠隨機分為兩組(n=24),T組刺激鼠尾,LF組刺激左前爪。10%水合氯醛腹腔注射麻醉后行fMRI腦功能成像。采用組塊設計的fMRI試驗方法,每次fMRI成像共掃描110個全腦圖象,組成5個Block,每次掃描時間3分55秒。電刺激方由有靜息和刺激交替進行(off-on-off-on-off),即:靜息30個scan,刺激10個scan,靜息30個scan,刺激10個scan,靜息30個scan。每次掃描結束后,間歇5min,行下一次掃描,刺激方式相同,重復掃描4個循環(huán)。采用SPM統(tǒng)計軟件行功能像分析處理,比較不同麻醉間期傷害性刺激中樞處理網(wǎng)絡的激活情況。 結果 1各組試驗前后HR、MAP、血氣的變化 2組試驗大鼠均順利完成試驗,實驗過程麻醉平穩(wěn),連續(xù)4個循環(huán)的傷害性刺激頭動均在可以控制的范圍之內(nèi)。2組試驗前HR、MAP、pH、PaO2、PaCO2均處于同一水平,試驗結束時2組的HR、MAP均明顯高于試驗前,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。2組試驗前后的pH、PaO2、PaCO2均在正常范圍,差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。表明2組MRI掃描期間生理指標處于穩(wěn)定狀態(tài),大鼠腦血流的灌注均在同一水平,試驗數(shù)據(jù)具有可比性。 2不同麻醉間期鼠尾、左前爪傷害性刺激腦中樞激活情況 本研究表明,在不同的麻醉間期,對大鼠尾、左前爪行傷害性電刺激,腦中樞的激活均不完全一致。SPM統(tǒng)計參數(shù)圖在閾值0.005水平,傷害性電刺激在中樞激活的主要腦區(qū)包括:初級感覺皮質(primarysomatosensory cortex,SⅠ)、次級感覺皮質(sencondly somatosensorycortex,SⅡ)、運動皮質(Motor cortex,MC)、中腦(midbrain)、紋狀體(caudate putamen(striatum),Cpu)、視覺皮質(visualcortex,VC)、前扣帶回(anterior cingutate,Cg)、后扣帶回皮質(retrosplenial granular cortex,RSG)、丘腦(thamulus,Th)、海馬(Hippocamps,HIP)、杏仁核(amygdaloid nucleus,AN)、伏膈核(accumbens nucleus,Acb)、橋腦(Pons,Po)、延髓(medullaoblogata,MO)、下丘(inferior colliculus,IC)、小腦(Cerebellum)。 3 2組不同時間段各腦區(qū)激活發(fā)生率及激活腦區(qū)數(shù)目比較 本研究表明,2組不同時間段的各腦區(qū)激活的發(fā)生率不是完全一致的,廣義混合線性模型統(tǒng)計學分析可以得到:兩組Cg、Cpu、Hip、SⅡ、Th在A時間段的激活率明顯高于D時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);T組AN、Cerebellum在A時間段的激活率明顯高于D時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);LF組VC的激活率在A時間段的激活率明顯高于D時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);LF組Th的激活率在A時間段的激活率明顯高于C時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。廣義混合線性模型統(tǒng)計學分析兩組不同時間段激活數(shù)目情況:兩組D時間段的總的激活數(shù)目明顯低于A、B、C時間段,差異有統(tǒng)計學意義;兩組C時間段總的激活數(shù)目明顯低于A、B時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。LF組的D時間段的激活數(shù)目明顯低于同組A、B、C時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);LF組的C時間段的激活數(shù)目明顯低于同組A、B時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);LF組的B時間段的激活數(shù)目明顯低于同組A時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。T組的D時間段的激活數(shù)目明顯低于同組A、B、C時間段,差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。 4 2組不同麻醉間期fMRI圖像的組分析結果 SPM組分析結果:T組在不同麻醉間期均存在右側SⅠ、SⅡ、后扣帶回皮質(RSG)、杏仁核(AN)的激活,其中在A時間段還可以見到右側腹后外側丘腦核(ventral posterolateral thalamic nucleus,VPL)的激活;LF組在不同麻醉間期均存在伏膈核(AcASH)、右側SⅠ、右側腹后外側丘腦核(ventral posterolateral thalamic nucleus,VPL)及后扣帶回皮質(RSG)的激活;2組大鼠在D時間段各激活腦區(qū)的體積在四個時間段中比較最小,提示在連續(xù)3個時間段的電刺激后,中樞對電刺激引起的軀體感覺傳導通路及加工網(wǎng)絡的BOLD信號響應減弱。 5 2組A、D時間段激活差異比較 本研究運用SPM的減法原則,分析2組A、D時間段激活的差異,在threshhold 0.05水平,T組A時間段fMRI激活區(qū)減去D時間段fMRI激活區(qū),有差異的激活區(qū)為蒼白球(ventral pallidum,VP)、左側SⅡ、海馬CA1區(qū)(field CA1 of the hippocampus,CA1);LF組A時間段fMRI激活區(qū)減去D時間段fMRI激活區(qū),有差異的激活區(qū)為基底外側杏仁核(BLA)、導水管灰質(PAG)、中央杏仁核(CMe)、頂蓋前核(anterior pretectal nucleus,APtn)。而2組D時間段fMRI激活區(qū)減去A時間段fMRI激活區(qū),則基本沒有差異的激活。 結論 不同麻醉間期、不同刺激部位大鼠中樞痛覺處理網(wǎng)絡的激活不完全一致。刺激鼠尾以右側SⅠ、SⅡ、后扣帶回皮質(RSG)、杏仁核(AN)的激活為主,刺激左前爪以伏膈核(AcbSH)、右側SⅠ、右側腹后外側丘腦核(ventral posterolateral thalamic nucleus,VPL)及后扣帶回皮質(RSG)為主。在傷害性刺激的早期,即有中樞下行抑制系統(tǒng)的激活,這些區(qū)域包括:蒼白球(ventral pallidum,VP)、左側SⅡ、海馬CA1區(qū)(field CA1 of the hippocampus,CA1);基底外側杏仁核(BLA)、導水管灰質(PAG)、中央杏仁核(CMe)、項蓋前核(anterior pretectal nucleus,APtN)。在連續(xù)的經(jīng)皮電刺激后,中樞傷害性刺激加工網(wǎng)絡BOLD信號響應會出現(xiàn)減弱的情況,這可能與中樞的痛覺下行調(diào)制系統(tǒng)的抗痛效應有關。 SⅠ、SⅡ、后扣帶回皮質(RSG)、杏仁核(AN)及伏膈核(AcbSH)、右側SⅠ、右側腹后外側丘腦核(ventral posterolateral thalamicnucleus,VPL)及后扣帶回皮質(RSG)可作為fMRI可視化監(jiān)測麻醉狀態(tài)下傷害性加工網(wǎng)絡的主要腦區(qū);做為一種為整體、動態(tài)的監(jiān)測全麻狀態(tài)下中樞傷害性刺激加工網(wǎng)絡的可視化監(jiān)測方法,有很好的開發(fā)應用前景。
【圖文】：

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這在且吐咫實驗中尤為明顯。這一步就是把一個實驗序列中的每一幀圖像都和這個序列的第一幀圖像按照一定的算法做對齊，以矯正頭動。做完這一步，能給出該序列中大鼠的頭動情況，以作為是否放棄該數(shù)據(jù)的依據(jù)。圖4中的腸皿slation表示被試頭部在X，Y，Z三個方向的平動，分別用紅、綠、藍三種顏色表示。Rotation表示被試頭部在實驗過程當中繞X，Y，，Z三條軸的轉動角度。橫坐標代表這個序列所采集的所有圖像，縱坐標表示的是偏移量和偏轉角度，分別以毫米和度為單位。若頭動的最大平移超過2~，最大旋轉頭動在X
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：R445.2

【參考文獻】

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本文編號：2657323