实验动物手术及麻醉

实 验 动 物 手 术 及 麻 醉一、概论实验操作过程为减轻动物的疼痛及紧迫，常需给予止痛或麻醉。动物麻醉属医疗行为， 因此不论是实验前对麻醉药物与方式的选择，或麻醉前中后对动物生理心理状态的 评估， 均需兽医师专业知识的建议。动物的麻醉必须兼顾： （ 1）不影响实验结果； （2） 临床实际可行； （3）避免动物承受非必要的痛苦。适当的麻醉不但能减轻动物的痛苦， 也能减少研究人员承受过多的精神压力。1. 名词解释：analgesia ：止痛，对疼痛失去敏感性。tranquillization：精神安定， 动物呈现一种行为改变状态，精神与动作迟缓， 松懈， 对周围环境的反应冷淡、对小疼痛常不在意。sedation ：镇静，轻微程度的中枢神经抑制状态，保持醒觉，但安静。anesthesia ：麻醉，以药物或其他方式抑制动物局部（周边性）或全体（中枢性） 神经组织的活性，使动物部分或整个身体完全失去感觉作用。local anesthesia：局部麻醉。general anesthesia：全身麻醉。完全无知觉与感觉（中枢性）。surgical anesthesia：外科手术麻醉。完全无知觉与感觉，并有充分的肌肉松弛和痛感消失。2. 手术分类实验动物的手术可分为存活手术（survival surgery）和不存活手术（nonsurvival surgery ）两类，前者指麻醉后或所有手术结束后动物还需生存着，后者指麻醉后或所有手术结束后动物即给与安乐死。进行存活手术时，不论是剖腹、截肢或注射药物、处精品资料理伤口，皆需严格执行手术部位的剃毛消毒（beta-iodine scrub/alcohol），材料灭菌（autoclave ）及无菌操作 （surgical glove & aseptic operation）视实验需求动物可在术前注射抗生素以避免感染。如进行不存活手术，虽不需存活手术般严格无菌操作，但至少要行操作部位的剃毛消毒和戴手套。存活手术依对动物的影响程度区分为major 与minor 。major survival surgery指任何需将体腔暴露在外或严重影响动物正常身体与生理功能的手术，例如：胸腔手术、关节手术、截肢手术 . 等； minor survival surgery则是指不需暴露体腔或者对动物生理影响很小的手术，例如：伤口缝合、安装周边血管的导管基于人道考量单一动物不可执 行重复的 major survival surgery，如有必要需于动物实验申请表内提出详细的说明，取得iacuc 同意后才可执行。二、术前照顾犬、猫、灵长类与猪在进行麻醉前8至12小时需禁食。 而小型啮齿类动物及兔不易发生呕吐，因此一般手术前不需禁食，天竺鼠的唾液分泌较多，需多加注意。任何怀孕或健康不良之动物皆须审慎评估麻醉对动物的影响。手术前也需有急救动物的概念，预先准备 atropine 、cacl2 10% 、dexamethasone、 dopamine 、 doxapram 、 epinephrineate 等急救药物。(一) 麻醉前给药镇静剂（ tranquillizers/sedatives）、止痛剂（ analgesics ）、抗乙酰胆碱（anticholinergics）等药品统称为麻醉前给药。镇静剂及止痛剂可诱导麻醉平缓进行，降低（或直接跨越） 麻醉兴奋期的反应， 间接可减少麻醉药品使用量，降低动物死亡率。抗乙酰胆类药品可抑制迷走神经的兴奋，避免手术期间动物呕吐及过度流涎现象。1. anticholinergics atropine抑制呼吸道及唾液腺分泌物，防止心脏受到迷走神经的兴奋所产的心跳徐缓。注意： 已有心律不整的动物避免使用。2. tranquillizers sedatives phenothiazines： chlorpromazine, acepromazine, promazine抑制脑干及大脑皮质，产生安静和减低运动性作用。注意：因血管扩张而易造成血压降低，高剂量时会有肌肉僵直、震颤等现象。可与解离性麻醉剂（ketamine ）共享来降低副作用。 butyrophenones： droperidol, fluanisone, azaperone效果比 penothiazine强。注意：易造成血压降低。 benzodiazepines： diazepam(valium), midazolam控制及预防癫痫，可使用于老年、肥胖动物，它可解除ketamine 引起之痉挛。注意： 静脉注射太快时会休克。皮下及肌肉注射效果不佳，且刺激性强。 alpha-2-adrenargic agonist tranquillizer： xylazine （ rompun ）常使用于猫科动物与灵长类，肌肉松弛效果佳。注意：刺激呕吐中枢，会使90% 猫呕吐。适合与 ketamine 合用。3. narcotic analgesics（opioids ） morphine, pethidine, buprenorphine, methadone, fentanyl属管制药品，精神性安定镇痛作用。注意：低剂量会引起中枢神经抑制现象，较高剂量会产生兴奋，超高剂量会引起中枢神经过度抑制而死亡。三、麻醉及手术(一) 麻醉期监控1. 麻醉分期：第一期无痛期：开始失去知觉。第二期兴奋期：呼吸急促，狂乱或喊叫，对外界刺激异常反应。第三期手术麻醉期：分成四节，最适合进行手术。第四期休克死亡期：呼吸、心跳几乎停止，1至 5分钟内可能死亡。一般来说麻醉希望越快进入第三期（手术麻醉期）状态，此期的第一、第二节足够大部分手术所需。第三、第四节已是动物接近死亡的高危险期，此时必须暂停手术进行急救，否则一旦进入第四期休克期，动物 80% 以上会死亡。麻 醉 各 期 生 理 变 化呼吸瞳孔眼球移动反射肌肉张力脉膊血压i 无痛期规则正常随意存在正常脉膊血压ii 兴奋期不规则扩张不随意存在激动紧张脉膊血压iii手术麻醉期第一节（轻度）深度速度收缩不随意或固定不动眼结膜喉咽轻微松弛脉膊血压正常第二节（中度）正常正常固定不动喉咽中等松弛脉膊血压正常第三节（深度）深度速度轻微扩张固定不动极度松弛脉膊不整，血压第四节（过量）腹式呼吸中等扩张固定不动脉膊微弱，血压iv休克死亡期腹式呼吸极度扩张固定不动脉膊、 血压至零注：勿将进入第二期兴奋期的动物反应（狂乱喊叫、呼吸急促），以及第三期第四节的腹式呼吸（腹壁的突然收缩）误判为麻醉不足而追加药量，导致动物死亡。2. 动物麻醉深度评估项目：（1 ） 呼吸：动物在麻醉过程中会出现停止呼吸数秒，然后又有一深呼吸，此为麻醉过度现 象，须注意（注射ketamine 氯胺酮后动物暂时性呈现停止呼吸数秒，之后恢复正常呼吸，需小心区别）。一般而言胸式呼吸为轻度麻醉，麻醉越深，越接近腹式呼吸。不规则的呼吸表示动物快要苏醒或麻醉过深。（2 ） 黏膜颜色：正常麻醉状态下黏膜（口腔、肛门）为粉红色，表示氧气足够；如呈现紫色，则为发疳（ cyanosis ）现象，表示缺氧。（3 ） 微血管再充血时间（crt ）：手指压牙龈后放开， 牙龈再恢复正常粉红色为止所需时间，正常要小于 2 s ，超过则显示心脏输出功能不佳。（4 ） 脉膊：监测后腿股骨动脉、下颚动脉（大动物）、心跳数（啮齿类）。（5 ） 反射：肛门反射及趾间痛觉反射皆可做为麻醉指标，口咽反射亦可做为使用气体麻醉时恢复的指标。（6 ） 眼反射：眼球震颤表示麻醉过浅。 麻醉初期兴奋时瞳孔放大，然后随着麻醉程度加深而缩小； 麻醉过量时瞳孔会极度扩大。(二) 麻醉麻醉可分为局部和全身两种，局部麻醉较常使用于大型动物（如牛，马），一般动物常使用全身麻醉。全身麻醉有注射性麻醉剂和吸入性麻醉剂两类。1. 注射性麻醉剂：诱导快，方便省时，无需复杂昂贵的设备；但药物注入体内后不易控制其深度，须于体内代谢排泄后才能缓解。?barbiturates：pentobarbital, thiopentone, methohexitone,广范使用， 抗痉挛性佳， 作用时间长（ pentobarbital： 2-3hrs ； phenobarbital：6hrs ）。 属管制药品。注意：有严重的呼吸、心血管抑制作用，此药物作用属非可逆性，无特殊拮抗药物可缓解，一旦过量，极易死亡。对猫会造成呼吸暂停现象。肝肾毒性高。?steroid anesthetic： alphaxalone / alphadolone诱导作用温和，适用于绵羊、猪、灵长类、猫。注意：对猫狗会产生过敏反应。不可与barbiturates共享。? dissociative anesthetic：ketamine, tiletamine解离型麻醉剂，使用广范（尤其猫科动物），投药方便。属管制药品。注意：单独使用时肌肉松弛效果差，全身肌肉呈僵直反应（可与xylazine 或diazepam 共享）。有过度垂涎、呼吸暂停现象。麻醉中眼睑不闭合，需投予眼药膏保护眼球。? neuroleptanalgesics：fentanyl/fluanisone精神安定性镇静剂，可与其他麻醉剂合用（ fentanyl + droperidol = innovar-vet）。注意：麻醉中听觉对外界声音特别敏感。血压降低，呼吸抑制。? others ：chloral hydrate, tribromoethanol, urethane, alphachoralose。2. 吸入性麻醉剂：对麻醉深度与时间的掌控性佳，苏醒快；但需较昂贵的设备（汽化器、连接管、口罩或气管套管），而有些吸入性药剂对动物及操作人员的呼吸道和肝肾等器官有伤害性。（ 1） ether ：肌肉松弛效果佳，易使用，准备瓶子、药剂、棉花既可在抽气柜内使用。注意：易燃、易爆，易挥发。人员必须要在fume hood （有抽气罩之操作台）内操作，绝不可与电器设备一起使用，以ether 处理后之动物尸体需储藏在有防爆装置的冰柜。乙醚味道刺激性强， 易使鼠类呼吸道疾病恶化。基于安全与健康理由，非常不推荐采用ether做为麻醉剂。（ 2） methoxyflurane： 无爆性或易燃性，肌肉松弛效果及止痛效果佳，使用于小型鼠类时可直接使用麻醉箱进行动物麻醉。注意：诱导及恢复期慢，因此在较大型动物建议 先使用注射性麻醉药诱导，之后以吸入性麻醉药维持麻醉期。在体内代谢会产生氟化物 造成肝脏伤害。（ 3） halothane ：诱导及恢复期快，不易燃或爆炸，但需配合气体麻醉机及汽化器相关设备。注意：周边血管扩张易造成低血压。动物及人员长期曝露在halothane 下易造成肝功能受损。在较大型动物建议先使用注射性麻醉药诱导，之后以吸入性麻醉药维持麻醉， 而啮齿类动物则直接使用麻醉箱或口罩诱导并维持麻醉状态。（ 4） isoflurane ： 诱导及恢复期快，肝毒性较小，适合药物代谢或毒理试验时使用。注意：呼吸抑制作用较halothane 严重， 心血管抑制作用较小。在较大型动物建议先使用注射性麻醉药诱导，之后以吸入性麻醉药维持麻醉，而啮齿类动物则直接使用麻醉箱或口罩诱导并维持麻醉状态。（ 5） others ： nitrous oxide, carbon dioxide（ co 2）(三)影响麻醉的因素1.动物种类、品种2.性别、年龄、体重3.动物的营养状况和健康情况4.methoxyflurane对f344 大鼠会造成糖尿病样症后群（diabetes-like syndrome）。5.天竺鼠注射 innovar-vet 可能造成肌肉组织坏死。6.猫及马使用 morphine 可能有中枢神经性奋作用，须特别注意。7.灵长类动物的保定绝不能单独只使用镇静剂类药物。(四)外科手术手术前应对参与人员之执掌做出适当规划，并对不同学历及技术人员给予适切之训练。动物手术期间也应具备无菌概念，降低动物在手术操作过程被微生物感染之机率， 在环境许可下采用最好的无菌程序。麻醉手术中动物的状况应持续监控，包括体温的维持、 心脏血管与呼吸系统之功能， 对异常状况采用适当的急救处置。四、术后照顾1. 必须确保动物由麻醉状态苏醒，实验结束后需至少留下一位研究人员监视动物的生理状况，并持续陪伴动物直到动物能自行翻身或站立为止，才可将动物送回代养房。2. 动物体温调节中枢在麻醉时/后暂时失控，因此注意维持动物的体温（灯泡、电毯、毛巾）。3. 皆需以电毯或保温灯以维持体温。4. 在监视动物其间必须维持动物的正常生理状况，必要时给予动物适当输液、止痛剂、消炎剂或抗生素。5. 维持呼吸道畅通，插管的动物需在动物出现吞咽反射或开始咀嚼管子时拔管。侧卧4小时以上时，应翻另一侧，以免肺脏郁血及重力性肺炎，必要时以药物（doxapram ） 刺激呼吸或给予氧气。6. 所有麻醉中及麻醉后动物皆需维持颈部水平，勿使颈部弯曲，并尽可能拉出舌头于口腔外，以免阻塞咽喉部位，影响呼吸。如动物呕吐，则将头部置于低于颈部和腹部的位置，以免造成窒息或吸入性肺炎。7. 正常动物每日约需 40 至80ml / kg 液体，麻醉苏醒后， 有些动物往往无法进食或喝水， 此时必须以人工方式经口喂食、或经静脉、腹腔、皮下注射生理食盐水或乳酸林格液补充体液（ 30至 50ml / kg ）。8. 依据动物术后呈现之疼痛及不适症状，评估给予止痛剂、抗生素。9. 手术部位需确定无大量流血、异常肿胀等异常状况。10. 为防止动物术后当日伤口受粪、尿、垫料污染，或眼睛沾染垫料或污物，中大型动物需以干净垫布垫于笼内，啮齿类动物则于pc 盒内垫料上放置一张干净之拭纸。11. 待动物苏醒后送回原饲养房舍后，动物笼标示卡上需注明该动物之注意事项及紧急联络人电话，以利房舍负责人掌握动物状况并通知研究人员。12. 术后三日内研究人员需密集观察动物状况( 每日 1至2次)，确定动物的手术部位有无异常、有无并发症状。 如动物有任何异常状况而需特殊治疗，则与兽医师商拟治疗内容。五、急救处理1. 呼吸停止： doxapram 点于鼻腔或静脉注射。2. 心跳停止： epinephrine 或adrenaline （ 1ml/kg, 1:10000）静脉注射或气管内投入。3. 大量出血：压迫止血，血管结扎。4. 休克： dexamethasone, prednisolone注射。5. 过敏现象： epinephrine, antihistamine。6. 胸腔或腹腔穿透性外伤：止血，缝合，防止二次性感染。7. 昏迷：高浓度氧气，保温，抗休克药物。8. 急性中毒：高量 atropine ，输液，对症疗法。9. 急性败血症：广效性抗生素。六、有关止痛剂之使用1. 动物对疼痛的耐受性与人类不同，但外科手术或有侵略性之实验对动物而言绝非舒服。2. 疼痛会引起一连串的生理反应，严重时会影响实验结果。3. 站在人道立场， 在不影响实验结果的条件下，建议在术前、 术后 24至72 小时给予止痛剂。4. 动物在疼痛时，其活动能力变差，性情改变，发出声音（呻吟或异常叫声），行为或姿势怪异，饮水及食量减少，呼吸速率改变。严重者会发生心衰竭性休克，周边神经反射作用弱而缓慢，四肢及黏膜无血色、苍白、冰冷、无弹性，此时已威胁生命，必须立刻处理。5. 常用药物为麻醉性镇痛剂和非类固醇类抗炎症药物（ nsaid ）。recommendation of analgesics for use in small mammals and larger animalsanalgesicopioidsmouseratrabbitdogpigcatbuprenorphine0.1 mg/kg0.05 mg/kg0.01-0.050.005-0.020.005-0.00.005-0.01scscmg/kg scmg/kg im2 mg/kgmg/kg im, scsc or ivim or ivor iv everyevery 6-12every6-12 hourshours6-12hoursbutorphanol1-5mg/kg2 mg/kg0.1-0.5 mg/kg0.2-0.4unknown0.4 mg/kg sc,scscscmg/kg scevery 3-4or im, every3-4 hourshoursmorphine2-5 mg/kg2-5 mg/kg2-5 mg/kg sc0.5-5 mg/kg0.2-10.1 mg/kg im,sc or imsc or imor im every 4im, every 4mg/kg im,every 4 hoursevery 4every 4hourshoursevery 4hourshourshourspethidine10-2010-2010 mg/kg sc10 mg/kg2 mg/kg2-10 mg/kg immg/kg scmg/kg scor im everyim or ivim or ivor iv every 2-4or im everyor im2-3 hoursevery 2-4every 2-4hours