使用无束缚全身体积描记法测量小鼠呼吸功能

本实验的总体目标是通过无束缚式全身体积描记法，测量清醒啮齿类动物的呼吸参数。首先需要校准电桥放大器，完成校准后，将小鼠放入体积描记室中，使其在测试前充分适应环境。

接下来，记录腔室内发生 的压力变化。然后，利用体积描记系统获取的信息计算多种呼吸参数。结果表明，非限制性全身体积描记法是一种评估啮齿类动物肺功能的可靠方法。

与现有的侵入式体积描记法等方法相比，该技术的主要优势在于动物无需麻醉，因此不会引入与麻醉相关的干扰因素。此外，由于该方案具有非侵入性，可实现对同一动物的长期、多次测量。通常，初次使用该技术的研究人员往往低估了动物适应等离子腔所需的时间。

首先，设置数据采集系统的桥式放大器和压力传感器。准备就绪后，转至计算机并打开分析软件。在设置工具栏中找到通道设置选项，并将正在记录的通道数量更改为一个。

接下来，按照演示设置水柱装置。用塑料管连接两支5 mL刻度吸管。用水填充柱体，并确保水位平衡。

使用直尺将一段塑料管连接到每个移液管的顶部。为校准桥式放大器，首先将一个装有300微升空气的1毫升注射器连接到水柱的右侧。将左侧的管路连接到压力传感器的接头上。

接下来，打开下拉菜单并选择桥式放大器（bridge amp）。输入正确的设置参数，然后点击归零，使轨迹线大约位于零毫伏处。准备就绪后，按下一毫升注射器，由此产生的压力将使液柱中的水移动一厘米，并因压力变化在软件上显示一个突然的尖峰。

接下来，在桥式放大器窗口中选择输入单位，并高亮显示峰出现前的背景轨迹，即所谓的零区域。点击 0.1 旁边的箭头，以生成介于负 0.002 毫伏至正 0.002 毫伏范围内的背景信号。在背景信号窗口旁边的窗口中输入“zero”。

在注射器被按压时，于图表上标出压力升高的区域。点击 0.2 旁边的箭头，该数值应在 0.9 至 1.2 毫伏范围内。

接下来，在窗口中输入数字1。在高压窗口旁，进入“定义单位”并选择厘米H₂O，然后点击确定。返回桥接放大器菜单。

选择一毫伏并将放大器调零。这将完成校准，可安全移除水柱。为获得最佳结果，应在实验开始前一周将测试动物引入体积描记室。

首先，将温湿度探头放置于体积描记 chamber 的一端，记录温度、湿度和大气压。记录动物体重和体温后，将其放入体积描记 chamber 中并关闭 chamber。接着，将换能器和注射器插入 chamber 另一侧的两个孔中。

启动软件程序并记录最多45秒。确保在动物不活动时记录五秒钟的数据。45秒后停止记录，并将小鼠从体积描记室中取出。

立即记录箱内的温度和湿度。将小鼠放回笼中，用体积分数为80%的乙醇喷洒并擦拭实验箱，待其干燥并恢复至基础温度和湿度后，再对下一只小鼠进行操作。

首先，全屏打开程序并选择数据。打开迷你数据面板窗口，在左侧栏中选择“循环测量”和“平均循环高度”。在第一列的右侧栏中选择“选项”，并将最小峰值检测的阈值设为1。

这将在迷你数据记录板中显示由于潮气量PT测量引起的压力下降。选择“周期测量”，然后选择“事件计数”，以显示频率F的测量结果。接下来，选择“周期测量”，然后选择“平均周期时间”，以显示总呼吸周期时间T（单位：秒）的测量结果，生成峰值吸气和呼气时间值；确保光标正确定位于峰谷的最大值处，并对连续九个峰和谷添加注释。

打开一个新窗口，然后在左侧列中点击选择信息，在右侧列中点击选择持续时间，再进行选取。好的，选择位于程序顶部的宏以开始录制。接下来，使用精细工具定位第一个注释框。

转到文件开头，接着找到第一条注释，选择“添加到数据面板”命令。最后，从宏命令中选择“开始重复”，并确认重复次数窗口已设置为九次。使用“查找下一个”选项，然后选择“添加到数据面板”命令。

完成后，选择并重复操作。停止录制，并根据动物编号保存宏。现在可以运行该宏以获取每次注释之间的吸气时间 ti 和呼气时间 te。

由于呼气和吸气是连续发生的，数据也按此顺序出现，需要手动进行分割。该呼吸轨迹显示了对照动物获得的适当且一致的数据。在呼吸振荡的波峰和波谷处连续添加了九个注释，以获取呼吸参数。

这些示例展示了最常见但绝不应用于分析的次优信号轨迹。该信号是在动物嗅探和移动时记录的，表现为随时间逐渐增强的振荡，通常由冷凝和湿度积聚引起。此信号中的噪声是动物或研究人员与设备接触所致。

该图展示了博来霉素诱导肺纤维化小鼠的肺功能。请注意呼吸轨迹中的不规则模式。一旦掌握该技术并校准设备，即可在五分钟内完成每只动物的数据采集。

收集的数据随后可进行批量分析，并导出至 Excel 电子表格中。在开始此操作前，重要的是在采集数据之前使小鼠适应体积描记室，但不同品系的小鼠所需适应时间可能有所不同。通常情况下，我们使用青春期的 C57BL/6 小鼠，其适应期平均需要在数据采集前四到五天完成。