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第二十二章 生理学实验
第二十三章 药理学实验
第二十四章 形态学实验
第二十五章 分子生物学实验
第二十六章 微生物学实验
第二十七章 免疫学实验
第二十八章 医学化学实验
第二十九章 药学实验
第三十章 实验动物行为学实验方法
第三十一章 综合实验
附录

 
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第三节 心脏功能实验
2009-06-02 13:51  

一、蟾蜍心活动起搏点的观察

【实验目的】

1. 学习蟾蜍心脏的暴露方法,熟悉其表面结构。

2. 观察心脏不同部位的活动规律及相互关系,确定蟾蜍心活动的起搏点。

【实验原理】

心脏的特殊传导系统具有自动节律性(autorhythmicity),但各部分的自律性高低不同,两栖类动物以静脉窦的自律性最高(哺乳类动物以窦房结的自律性为最高)。正常心脏每次兴奋都从自律性最高的部位开始,依次传到心房、心室,相继引起心房、心室收缩。把自动节律性最高的部位称为心脏的起搏点(pacemaker)。当正常的自律性受到影响而发生改变时,心房、心室的活动也发生相应变化;如果起搏点兴奋的下传受阻,心脏下部的活动会暂时停止,甚至表现出自己的自动节律性。

本实验以心脏各部的活动频率(一分钟内活动次数)为指标,利用改变心脏表面结构的局部温度,结合用结扎的方法,观察对心脏不同部位自动节律性活动的影响,了解蛙心不同部位的自动节律性,分析蛙心起搏点的部位。

【实验对象】

蟾蜍。

【实验试剂与器材】

任氏液、温水和冰块、常用蛙类手术器械、蛙板、蛙腿固定夹、蛙心夹、秒表、滴管、丝线。

【实验方法与步骤】

1. 暴露心脏 取蟾蜍一只,用刺蛙针通过枕骨大孔损毁脑和脊髓后,背位固定于蛙板上。左手持有齿镊提起胸骨剑突下端的皮肤,用手术剪剪开一个小口,然后将剪刀由切口处伸入皮下,沿左、右两侧锁骨方向剪开皮肤。将皮肤掀向头端,再用有齿镊提起胸骨剑突下端的腹肌,在腹肌上剪一口,将剪刀伸入胸腔(勿伤及心脏和血管),沿皮肤切口方向剪开胸壁,剪断左右鸟喙骨和锁骨,使创口呈一倒三角形。用眼科镊提起心包膜,用眼科剪刀小心地剪开心包膜,暴露心脏。心脏结构如图22-6所示。

2. 观察心脏的外部结构   从心脏的腹面可看到心房、心室及房室沟。心室右上方动脉根部有一膨大,称动脉圆锥。动脉干由此发出,向上分成左右两支。用玻璃分针将心脏翻向头侧,可见心房下端有节律搏动的静脉窦。在心房与静脉窦之间有一条白色半月形界线,称为窦房沟。

【观察项目】

1. 观察心搏过程 仔细观察和记录静脉窦、心房及心室收缩的频率、顺序和相互关系。

2. 分别用盛有37℃热水或4℃冷水的小试管底部接触静脉窦以改变局部温度,观察和记录心脏跳动活动的变化。

3. 移开试管待心跳恢复正常后,从腹面用眼科镊在主动脉干下方穿一条线,将心脏翻向头端,准确地在窦房沟处作一结扎,阻断静脉窦和心房之间的传导,称为斯氏第一结扎。观察和记录心脏各部分活动节律的变化和每分钟的搏动次数。待心房和心室恢复搏动后,分别计数其搏动频率。

4. 在房室交界处穿线,准确地结扎房室沟,称为斯氏第二结扎。待心室恢复搏动后,分别记录每分钟心脏各部分的搏动次数,观察各部的活动规律及相互关系。

5. 将以上记录结果填入下表。

    【注意事项】

1. 创口不要太大,避免损伤血管。剪开心包膜时要细心,避免损伤心脏。

2. 结扎部位要准确,不可扎住静脉窦。

3. 实验中注意滴加任氏液保持暴露的组织湿润。

4. 每项实验应在上一次实验后,心脏活动恢复稳定后进行。

思 考 题

 

1. 小结分别进行斯氏第一结扎、斯氏第二结扎后,心脏各部活动的变化,试说明产生变化的原因。

2. 根据实验结果,分析蟾蜍心脏的起搏点位于何处,说明理由。

二、观察蟾蜍心脏的期前收缩与代偿间歇

【实验目的】

对在体心脏活动的不同时期给予刺激,观察心脏收缩活动的变化,分析产生代偿间歇的机制。

【实验原理】

心肌兴奋后,兴奋性(excitation)会发生周期性的变化,其有效不应期(effective refractory  period)特别长,相当于整个收缩期和舒张早期。因此,在心脏的收缩期和舒张早期内,任何刺激均不能引起心肌兴奋与收缩,但在舒张早期以后,对心室给予一次阈上刺激,使心室肌在正常窦房结的冲动到达之前,因额外的刺激引起一次提前收缩,即期前收缩(premature systole)或期外收缩(extrasystole)。期前收缩也有自己的有效不应期,如果随后正常的窦房结的冲动到达心室时,正好落在心室肌期前收缩的有效不应期内,因而不能引起心室的兴奋和收缩,需等到正常的窦房结的冲动再次到达时,心室才能产生收缩。心室在期前收缩之后出现较长的舒张时间,称为代偿间歇(compensatory pause)。

本实验以离体蛙心收缩活动为指标,在心动周期中不同时期内给予心室较强的电刺激,观察心室期前收缩和代偿间歇出现的时相,分析出现心室期前收缩和代偿间歇所需的基本条件及其产生的原理。

【实验对象】

蟾蜍或蛙。

【实验试剂与器材】

任氏液、生物信号记录分析系统、张力换能器、蛙类手术器械、蛙板、蛙心插管、蛙心夹、试管夹、铁支架、双凹夹、小烧杯、滴管。

【实验方法与步骤】

1. 制备离体蛙心标本(参照第九章第十节)。

2. 用带线的蛙心夹于心舒期夹住心尖部,用试管夹夹住玻璃插管,并用双凹夹固定在铁支架上。连线与其下方的张力换能器应变梁相连,移动双凹夹使线稍拉紧。

3. 从刺激导线上连出两根金属丝,一根置于插管内并与任氏液接触,另一根连于蛙心夹,刺激导线的插头插入生物信号记录分析系统的刺激输出插座,以单个方波脉冲在心室收缩活动的不同时相内刺激心脏(也可用商品刺激电极代替金属丝电极)。

4. 张力换能器的导线插头插入生物信号记录分析系统的第一通道信号输入插座。打开主机与显示器电源,启动计算机,点击“期前收缩与代偿间歇”图标进入实验程序,再点击动物实验即可(或按自己的需要设置刺激参数)。

【观察项目】

1. 调整走纸速度,以能分清曲线的收缩相和舒张相为宜。记录蛙心活动的对照曲线。

2. 按刺激键,用中等强度的单个阈上刺激,在心室收缩期,观察能否引起期前收缩。

3. 用中等强度的单个刺激,在心室舒张早期给予刺激,观察有无期前收缩产生。

4. 用中等强度的单个刺激,在心室舒张的中后期给予刺激,观察有无期前收缩产生;若刺激产生了期前收缩,是否出现代偿间歇。

5. 打印实验结果。

【注意事项】

1. 制备离体蛙心标本时勿伤及静脉窦。蛙心夹头部应为光滑的扁平状,以免损伤心脏组织。

2. 电极接触良好。

  思 考 题

1. 说明产生期前收缩和代偿间歇的基本条件和原理。

2. 如果心率很慢,期前收缩之后是否一定出现代偿间歇?为什么?

 

三、影响心脏活动的化学因素

【实验目的】

1. 学习离体蛙心灌流方法,了解离体器官的研究方法。

2. 观察几种内环境化学因素在维持心脏正常节律收缩和舒张活动中的重要作用,加深理解内环境的相对稳定对维持心脏正常功能活动的重要意义。

3. 观察不同剂量的洋地黄对心脏收缩功能的影响。

【实验原理】

细胞的正常生理活动有赖于其所处环境的稳定。心脏的正常功能的维持同样需要一个适宜的理化环境,如组织液中K+、Ca2+的浓度,适宜的酸碱度和温度。在体心脏还受到交感神经和副交感神经的双重支配,交感神经兴奋时,其末梢释放去甲肾上腺素(NE),作用于心肌细胞相应受体,可使心率增快、传导加速、心肌收缩力增强;迷走神经兴奋时,其末梢释放乙酰胆碱(Ach),可使心率减慢、传导减慢、心肌收缩力减弱。蟾蜍心脏离体后,用理化性质近似于蟾蜍血浆的任氏液灌流心脏,在一定时间内,可保持其节律性收缩和舒张。改变其灌注液的成分,会影响心脏的功能活动。

在疾病状态下,有时心脏的收缩力会明显减弱,强心苷类药物如洋地黄可以改善心肌的收缩力,因此,具有改善心脏功能的作用。

【实验对象】

蛙或蟾蜍。

【实验器材与药品】

1. 器材

二道生理记录仪或微机生物信号采集处理系统、张力换能器、蛙类手术器械1套、玻璃蛙心插管、蛙心夹、双凹夹、铁支架、丝线、细长吸管2支(一支专用于加干净任氏液、另一支用于吸出套管内废弃液)、烧杯。

2. 药品

任氏液、无钙任氏液、3%氯化钙溶液、1%氯化钾溶液、1∶10 000去甲肾上腺素、1∶100 000乙酰胆碱、3%乳酸溶液、2.5%碳酸氢钠溶液、10%的洋地黄任氏液。

【实验方法和步骤】

. 离体蛙心标本的制备 见第九章第九节。

2. 实验装置连接 用试管夹和双凹夹将蛙心套管固定于铁支架上,在心室舒张期,用蛙心夹夹住心尖,并将蛙心夹上的线连至张力换能器,连线应保持垂直,松紧适当。再将张力换能器与微机生理信号采集设备连接(图22-9)。

【观察项目】

1. 描记正常的蛙心搏动曲线,注意观察心跳频率、心室的收缩和舒张程度。记录一段正常蛙心跳动曲线,用作对照。

2. 蛙心插管内的任氏液全部更换为等量的无钙任氏液,观察心跳变化,记录一段心搏曲线。

3. 吸出无钙任氏液,用正常任氏液反复换洗数次,待心跳曲线恢复正常后,在灌注液内滴加3%氯化钙溶液1~2滴,观察心跳变化,记录一段心跳动曲线。

4. 将含有氯化钙的灌注液吸出,用任氏液反复换洗,待曲线恢复正常后,在灌注液内滴加1%氯化钾溶液1~2滴,观察心跳变化,记录一段心跳动曲线。

5. 将含有氯化钾的灌注液吸出,用任氏液反复换洗。待曲线恢复正常后,在灌注液中加1∶10 000肾上腺素溶液1~2滴,观察心跳变化,记录一段心跳动曲线。

6. 将含有肾上腺素的灌注液吸出,用新鲜的任氏液反复换洗,待曲线恢复正常后,在灌注液中加1∶100 000的乙酰胆碱溶液1~2滴,观察心跳变化,记录一段心搏曲线。

7. 加10%的洋地黄任氏液1滴于蛙心套管内,观察1~2 min,如收缩幅度无明显变化,可再加1~2滴,直至出现明显的强心作用为止,待强心作用明显后,再逐滴加10%洋地黄任氏液,直至出现明显中毒现象为止,观察心跳变化,记录一段心跳动曲线。

【注意事项】

1. 制备蛙心标本时,勿伤及静脉窦。

2. 每次换液时,蛙心套管内液面应保持同一高度。

3. 随时滴加任氏液于心脏表面使之保持湿润。

4. 各种试剂的滴管应区分专用,不可混用,以免影响实验结果。

5. 加试剂时,先加l~2滴,用滴管混匀后如作用不明显可适当补加,但须逐滴加入,密切观察药物剂量添加后的实验结果。

6. 上述各实验项目,一旦出现作用,应立即将套管内的液体吸出而以正常任氏液换洗,以免心肌受损,并重复换洗几次使心搏曲线恢复正常后方能进行下一步实验。

7. 每项实验都应有前后对照。

  思 考 题

1. 正常蛙心搏动曲线的各个组成部分分别反映了什么?

2. 在每个实验项目中,心搏曲线分别出现什么变化,为什么?

3. 将以上实验所得结果归纳起来,说明了什么问题?

4. 你认为本实验中哪几项有重要生理意义?为什么?

5. 每项实验中,套管内液面为什么都应保持相同的高度?

6. 实验中有无出现与预期不符的结果?为什么?

7. 查阅资料,说明科学家是如何证实NE、Ach分别是交感神经和迷走神经递质的?

8. 洋地黄增强心肌收缩和过量中毒的机制是什么?

 

 

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