使用低成本智能手机连接耳镜进行大鼠经口插管的视频辅助技术

摘要

本方案介绍了一种简单、低成本的视频辅助经口插管方法，可在异氟烷麻醉下实现成年大鼠快速、可视化引导的气管插管。

摘要

可靠的气管插管对于需要控制通气的大鼠实验操作至关重要，尤其是在胸外科和心血管手术过程中。然而，由于解剖结构的限制以及现有插管技术可操作性有限，大鼠的气道管理在技术上仍然具有挑战性。本方案旨在介绍一种简单且低成本的大鼠经口气管插管方法，该方法采用视频辅助直接喉镜技术，并已在50只大鼠的实验中成功应用。

本方案使用一种市售的视频耳镜，其集成光源并具备与智能手机的无线连接功能，可实时观察上呼吸道。该方法无需对设备进行改装或使用专门的成像系统。成年大鼠以赛拉嗪和异氟烷麻醉后，置于倾斜的插管平台，借助柔性导引装置和气管插管，在持续可视化引导下完成插管。插管位置正确的判定标准包括双侧胸廓对称扩张、稳定的血氧饱和度（SpO₂）以及一致的呼气末二氧化碳（微波图）波形。插管完成后立即启动机械通气，不使用呼气末正压，潮气量设定为7.5 mL/kg。在本队列中，该技术实现了快速插管，首次尝试成功率高，且围操作期并发症发生率较低。持续可视化可能降低食管插管和气道损伤的风险。这些结果支持该方法在所测试条件下的可行性，但不应超出本实验环境进行推断。 关键词：视频耳镜，气管插管，大鼠，上呼吸道，机械通气，麻醉，异氟烷，赛拉嗪，SpO₂，呼气末二氧化碳

引言

大鼠广泛应用于实验和转化研究中，某些需要控制通气的实验操作可能要求进行气管插管^1,2。然而，由于大鼠口腔空间小、声门开口狭窄以及气道解剖结构存在角度弯曲，可靠的插管操作在技术上仍然具有挑战性^3,4,5。

已有多种方法被提出以克服这些限制^6,7,8。其中，盲插管技术近年来得到了改进，在采用特定体位策略时可提高成功率；然而，这些方法仍高度依赖操作者经验，并存在失败或不良反应的风险，例如食管误置或气道损伤³。为改善声门的可视化效果并提升操作安全性，已开发出视频辅助技术。尽管这些方法能够有效显示气道结构，但通常需要专用的内镜设备、外部显示器、吸入麻醉系统或定制改装的装置，这可能限制其可及性和常规应用^7,9,10。

尽管取得了这些进展，许多方法仍然受限于技术复杂性、侵入性，或依赖昂贵或经过改装的设备，难以在不同实验室之间复制。本方法的主要优势在于无需改装设备即可实现低成本的气道可视化。该方案适用于需要低成本、可视化辅助插管但无法获得专用内窥镜系统的实验室。

本方案描述了一种使用市售视频耳镜对大鼠进行经口气管插管的简单、可重复且低成本的方法，该耳镜配备集成光源和无线智能手机连接功能。与此前报道的视频辅助方法不同，该技术无需对设备进行改装（例如，无需使用经改造的1 mL注射器帽制成的钝头塑料叶片）¹¹，也无需依赖外部成像系统（例如基于计算机的显示器）^9,12，同时能够清晰地实时显示声门开口。因此，该方法为高成本可视化系统提供了一种易于获取的替代方案，可能有助于在缺乏专用内镜设备的环境中实施气道管理。

方案

所有动物实验程序均经诺曼底动物实验伦理委员会（CENOMEXA；项目许可编号 46008）批准。实验前，动物在机构动物饲养设施中适应环境 9 天， 随意摄取 食物和水的获取

1. 动物与麻醉

1. 使用雄性Wistar大鼠（>12周龄；450–460 g）。记录体重后，腹腔注射赛拉嗪（5 mg/kg）进行麻醉，并皮下注射布托啡诺（0.05 mg/kg）进行镇痛。
2. 将动物置于吸入麻醉舱中，使用空气-异氟烷混合气体（2%，2 L/min）和氧气（0.4 L/min）维持麻醉15分钟。
3. 通过观察动物在有害刺激下是否缺乏自发运动以及前肢、后肢和尾部是否无退缩反射，确认麻醉深度。
   1. 如果镇静不足，将动物重新放入异氟烷诱导舱中继续数分钟，直至达到适当的镇静水平。

2. 经口气管插管

1. 将大鼠仰卧位固定在倾斜45°的插管平台上，整个操作过程中持续使用通气面罩覆盖气道，以维持氧合（氧气流速0.4 L/min）和麻醉（空气流速0.4 L/min，异氟烷2%）（图1A-C）。使用Velpeau带固定大鼠上切牙（图1B）。使用排风过滤滤芯清除过量的异氟烷。
2. 轻柔地牵拉舌头，并将视频耳镜(图2)插入口腔，使舌头远离腭部并移向口腔底部（图3A）。推进耳镜直至可视软腭（图3B），然后施加轻柔牵引以暴露声门（图3C）。
   1. 若无法观察到声门，可通过轻柔牵拉并进一步将舌头移向口腔底部来调整其位置。
   2. 若发生食管插管，应拔出导丝和气管插管，重新调整动物体位，并通过轻柔牵拉舌头确保清晰暴露声门。再次尝试插管前，应确保可弯曲导丝的弯曲方向朝向声门。
   3. 若出现氧饱和度下降（例如舌头呈现青紫色），应暂停操作，并将鼻面罩覆盖于动物吻部以恢复氧合。
   4. 若插管尝试失败（例如连续两次尝试未成功）且出现氧饱和度下降，应将动物重新放入诱导舱内，增加氧气供给以恢复充分氧合，同时维持异氟烷浓度以保证适当的麻醉深度。
3. 利用导丝前端的弯曲弧度，将其插入声门之间（图3D）。
4. 沿导丝小心推进气管插管进入气管，直至触碰到与气管环相对应的阻力感（图3E）。
   注：本方案中，作者使用了直径约为2.8 mm的金属插管，具体参数见材料表。
5. 解除Velpeau带对大鼠的固定，拔出导丝，将气管插管连接至呼吸机，并用胶带固定（图4A）。

3. 确认导管位置及通气情况

1. 插管前，将潮气量设置为 7.5 mL/kg。
2. 通过观察双侧胸廓扩张、稳定的呼气末二氧化碳波形以及充足的血氧饱和度来确认无选择性插管（图 4B、C）。
3. 对动物进行机械通气。
4. 调整呼吸频率，使呼气末 CO₂ 值维持在 50 至 60 mmHg 之间。
   1. 若呼气末 CO₂ 超过 60 mmHg，应增加呼吸频率，使数值恢复至目标范围。

4. 动物围手术期监测条件

1. 使用脉搏血氧仪持续监测血氧饱和度。维持外周血氧饱和度（SpO₂）在95%以上。若SpO₂低于此阈值，应检查是否存在选择性（支气管内）通气，并根据需要调整导管位置。
2. 使用直肠温度探头监测体温。在整个操作过程中，通过加热垫维持体温在37 °C。

结果

插管成功定义为连接呼吸机后通过双侧胸廓起伏、稳定的血氧饱和度（SpO₂）以及持续的呼气末二氧化碳波形确认气管导管位置正确。

在连续3个月内，由单名操作者对50只成年大鼠组成的连续队列进行了经口气管插管。另外使用了5只动物进行初步试验，以建立并优化实验方案，这些动物未被纳入最终分析。报告的队列中未排除任何动物。

所有动物均成功完成插管。在所有大鼠（n = 50）中，插管操作均在1分钟内完成，首次尝试成功率高达100%(图5)。少数情况下，需轻微调整舌头位置或引导装置的方向以清晰观察声带；但此调整并未导致插管时间延长或插管失败。尽管在支架上进行插管期间未持续监测血氧饱和度（SpO₂），但此期间未观察到缺氧的临床体征，例如黏膜发绀（包括舌体变色）或呼吸暂停。

视频耳镜提供的图像质量和照明效果使口咽部和喉部结构清晰可见，便于在直视下进行气管插管。防水摄像...

讨论

本研究介绍了一种使用市售视频耳镜无线连接智能手机进行大鼠经口气管插管的视频辅助直接喉镜技术。在本队列研究中，在所测试的条件下，该方法使所有动物均成功完成插管，且围操作期并发症发生率较低。

一些技术特点有助于观察到的操作表现。耳镜片的弯曲形状在存在口腔碎屑时有助于将其推开，同时持续观察声带可实时调整气管导管的位置。这些因素在插管过程中提高了控制性，尤其是在存在解剖结构变异的情况下。

麻醉管理是该技术的关键组成部分。充分的麻醉必须能够抑制气道反射，特别是在导引器通过声门水平时防止咳嗽，同时保留自主呼吸。在本研究中，使用赛拉嗪（5 mg/kg）联合吸入异氟烷麻醉15分钟，即可在此队列中实现充分的麻醉效果，且未出现围术期并发症。本方案未使用氯胺酮或戊巴比妥钠——这两种药物在其他方案中较为常见¹³，从而在停用异氟烷后实现了快速恢复。另一项关键技术要点是器械插入过程中的定位。应避免将器械推进至会厌以下；相反，插入应仅限于软腭水平，随后施加轻柔牵拉以暴露声门。严格遵循此步骤对于维持喉部结构的可...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
用于麻醉的0.1 mL注射器	Fischer	不适用	皮下注射布托啡诺
用于麻醉的1 mL注射器	Fischer	不适用	腹腔注射赛拉嗪
用于麻醉的22G针头	TERUMO	不适用	腹腔注射赛拉嗪
可调节笔记本电脑支架	Amazon	不适用
麻醉诱导舱	Temsega	不适用
动物呼吸机	Physiosuite	不适用
动脉导管引导器	Vygon	不适用
布托啡诺	VIRBAC	不适用	0.05 mg/kg
二氧化碳图仪	Physiosuite	不适用
气管插管	INSTECH	FTSS-16S-76	直径为2.8 mm的灌胃管
加热垫	Physiosuite	不适用
诱导舱	Temsega	不适用
异氟烷	IsoVet	不适用
异氟烷 蒸发器’s	Temsega	不适用
Otoscope Vitococo	Amazon	Otoscope Oreille 1920P Camera
血氧饱和度仪	Physiosuite	不适用
废气清除 系统	F/air evacuation filter cartrigde	不适用
智能手机	Samsung	Galaxy A52S
温度探头	Physiosuite	不适用
Velpeau绷带	Velpeau	不适用	棉质皱纱绷带，10 cm × 4 m（约使用120 cm）
通气面罩	Temsega	不适用
赛拉嗪	VIRBAC	不适用	5 mg/kg