功能学实验 家兔高钾血症

功能学实验家兔高钾血症实验报告

一．实验目的

学习和掌握家兔高钾血症模型的复制方法，观察和记录家兔在高钾血症时的心电图变化，了解和实践高钾血症的抢救措施，最后通过实验加深高钾血症对心肌电生理的影响的理解。

二．实验动物

未知种属家兔（实验室提供）一只，体重为2.00kg。

三．实验过程

1.取一只家兔，称重并根据体重注射适量乌拉坦进行麻醉（家兔体重

2.00kg，故应注射20ml 20%的乌拉坦进行麻醉），然后固定四肢和头部。

2.气管插管：剪除颈部毛发，依次切开皮肤和组织暴露气管，于恰当位置剪出T形切口，插入气管插管并固定。

3.颈动脉插管：于气管旁暴露并分离颈动脉，结扎颈动脉头端，动脉夹夹住近心端。分离3-4cm 长度的颈动脉，穿过一根线用于颈动脉插管固定。颈动脉下垫着镊子，剪开管径一半，插入颈动脉插管，固定，后接充满生理盐水的注射器。

4.于未滴注KCl之前从颈动脉第一次采血2 ml，静置。

5.将心电图电极依次插入四肢关节处皮下，连接生物信号处理系统，在MFLab上记录心电图波形。

6. 用生理盐水将蠕动泵滴速调节至1.2 ml/min，用4% KCl溶液从耳缘静脉滴注，观察并记录心电图变化。待出现P波低平，QRS波压低增宽，T波高尖现象时即停止滴注，第二次采集血液。

7. 继续以相同滴速滴注KCl溶液，观察并记录心电图变化。待出现室扑时立即停止滴注，从耳缘静脉快速推注10%葡萄糖酸钙溶液10-20 ml，观察心电图并在滴注后第三次采集血液。

8. 然后开胸观察心跳，于颈动脉推注20 ml KCl溶液，观察心脏停搏状态。从心室第四次抽取血液。

9. 待血液样本凝固后以3000 rpm的转速离心10 min，取血清100ul，混合蒸馏水9.9 ml 稀释，送火焰光度计测量血清钾浓度。

四．实验器材及注意事项

实验器材：

肢体导联，生物信号处理系统，火焰光度计，10ml刻度离心管，塑料试管，哺乳动物手术器械一套，塑料三通阀两个，Y形气管插管，动脉夹，20ml、10ml、5ml注射器，头皮针三支，输液装置一套，心电针型电极

注意事项：

1.耳缘静脉注射乌拉坦麻醉及建立耳缘静脉通路时，在家兔皮肤处涂抹适量局麻药，稍后进行头皮针插入动作，防止家兔在针插入时因疼痛而产生剧烈活动使头皮针插入受阻。插入位点应尽量选择耳缘静脉远心端，防止因先前的注射失败而导致无合适的再次进针位点。

2. 心电图电极插入应严格的插入四肢皮下，切勿插入肌肉组织中，测量心电图时应关闭

附近的电灯，防止肌电和其他外部电场对心电图测量造成影响，产生误差。

3.蠕动泵的滴速应严格调整好，滴速会影响心电图的变化时间以及抢救成功率。使用生理盐水调整时使用的EP管之后应进行蒸馏水的清洗，以免对之后血清的测量产生误差。

4. 血液样本应避免放置过久，若其中的血细胞因放置过久而破裂，细胞内的K离子溢出会使得之后血清K离子浓度测量出现较大误差。

五．实验结果

1. 家兔在KCl溶液滴注前后心电图的变化：

[1].在4% KCl溶液滴注之前，第一次颈动脉插管出现插入后导管脱落，颈动脉大量出

血，因动脉夹止血及时，损失的血量大约在20 ml左右。后观察心电图，心电图

出现了较大杂音干扰，但是各波形尚能分辩：P波高耸，QRS波明显，T波较不明

显但能与杂音区别。R波幅度最高，P波幅度约为R波一半。

[2].KCl溶液开始滴注，30s内心电图变化不甚明显。30s过后开始出现P波低平增宽，

再过10s QRS波开始出现低平。约2min后T波逐渐隆起，明显，幅度增长到R波

的一半左右。此时停止滴注进行第二次采血。

[3].继续滴注KCl溶液，T波群继续高耸，QRS波群继续压低增宽，QS波逐渐分辨不

清，R波和T波幅度相近，在干扰下能清楚分辩出正弦图形，此时停止滴注并推

注葡萄糖酸钙，之后第三次取血。

[4].推注葡萄糖酸钙过程中，T波逐渐低平，偶尔出现正常相QRS波。之后正常的QRS

波增多，但P波仍然不是很明显。推注后4-5min，正常心电活动减少，家兔出现

室颤波形，胸外心脏按压效果不是很理想，最后心脏停搏，抢救宣告失败

[5].开胸暴露心脏，从颈动脉推注KCl溶液20ml后第四次采血。

2. 采血样本血清K例子浓度检测：

四管血液经凝固离心后，取血清稀释后送检得到结果如下：

第一次采血：25.2 mmol/L第二次采血：5.6mmol/L

第三次采血：6.9mmol/L 第四次采血：11.1mmol/L

六．讨论

1. 高钾血症对家兔心电图的影响：

总体影响为P波低平增宽，QRS波群压低变宽，T波高耸。随着K离子浓度进一步提高，P 波消失，T波抬高，形成M形心电图，最后呈正弦图样室扑心电图。

高钾血症对心肌的影响一般为兴奋性先增加后下降，传导性下降，收缩性下降，自律性下降。

[1].兴奋性：在血清钾浓度迅速轻度升高时，心肌细胞静息电位（绝对值）轻度减小，

距离阈电位的距离缩短，阈刺激减小即心肌的兴奋性增高。当血清钾浓度迅速显

著升高时，由于静息电位过小，与阈电位距离过近，从而使得电压依赖性的钠离

子通道（快钠通道）处于备用状态的数量明显减少乃至失活，从而使得兴奋性降

低。

[2].传导性：由于心肌细胞静息电位绝对值变小，与阈电位接近，0期钠通道不易开

放，使去极化的速度减慢、幅度变小，因此心肌传导的速度减慢。严重的高钾血

症时，可因严重的传导阻滞和心肌兴奋性消失而发生心脏骤停。

[3].收缩性：高钾血症时，细胞外液K离子浓度过高抑制了复极化2期的钙离子内流，

使心肌细胞内钙离子浓度降低，因此心肌收缩性减弱。

[4].自律性：高钾血症时，细胞膜对K离子的通透性增高，复极化4期K离子外流增

加而Na离子内流相对缓慢，自律细胞如浦肯野细胞的自动去极化减慢，因此引

起心肌的自律性降低。

2. 血清K离子浓度分析

正常血钾浓度在血清中应为3.5-5.5mmol/L。

第一次采血是在未注射KCl溶液时，检测结果明显偏高，分析是因为当时调整滴注速度时，用了采血的EP管接取KCl溶液，之后忘记清洗了直接进行了血清稀释的操作，此为人为的实验错误造成的。另一个原因有可能为第一次采血，从采血完成到进行离心等操作有一段较长的时间间隔，导致血液中血细胞大量的破裂，K离子溢出，导致血清K离子浓度检测结果偏高。

第二次采血是在滴注KCl溶液观察到T波高耸时进行的。此时K离子浓度略高于正常值。由心电图可知该K离子浓度已经影响到了心肌细胞的正常除极化、复极化以及传导过程。第二次采血血清K离子浓度测量值较为合理。

第三次采血是在观察到室扑后进行推注葡萄糖酸钙抢救之后进行的。推注葡萄糖酸钙对于血钾浓度影响不大，故于抢救后采血并不会对血钾浓度造成较大误差。此时的血钾浓度已经高于正常值，属于血钾浓度严重偏高情况，已经严重的破坏了心肌细胞的正常电生理现象，兴奋性、传导性、收缩性和自律性都严重降低，导致出现室扑。若不及时抢救降低血钾浓度，可出现心脏停搏和多器官不可逆损伤。

第四次采血为颈动脉推注KCl溶液之后，家兔死亡后进行的。在此浓度下心肌细胞的电生理活动完全抑制，心脏停搏，家兔死亡。

第二次、第三次、第四次采血测得的K离子浓度均在实验结果可接受范围之内，且三次的数据梯度性良好，认为该次实验结果较为成功。第一次采血测得数据有较大误差，存在人为失误造成的可能，以后需要我们小组共同的监督和进步。

3.葡萄糖酸钙抢救机制：

之前的讨论有提到高钾血症影响心肌的收缩性。具体来讲，高钾血症会影响细胞的兴奋-收缩耦联。故在高钾血症时迅速注射葡萄糖酸钙进行抢救是由于葡萄糖酸钙能够置换过多的钾离子，提高细胞内钙离子的浓度，进而使得兴奋-收缩耦联得到恢复，而使得心脏的收缩性得到增加。同时钙离子也能够通过提高阈电位进而降低高钾对心脏的影响。

临床上抢救高钾血症时通常还要注射钠制剂：高浓度的NaHCO3溶液。HCO3-能中和因高血钾导致的细胞外液升高的H+，使钾离子进入细胞内；Na+在细胞外液增加，从而导致肾远由小管Na+浓度上升，进而增加了Na+、K+的交换，使大量的钾离子随尿排出从而降低血液中的钾离子浓度。

七．实验结论

高钾血症能影响家兔心肌的电生理活动，高浓度的K离子能降低心肌细胞的兴奋性、传导性、收缩性和自律性。本组实验表明，血钾浓度为5.6mmol/L时家兔心肌电生理出现异常，血钾浓度为6.9mmol/L时出现室扑，血钾浓度为11.1mmol/L时家兔心肌电生理活动消失而死亡。推注葡萄糖酸钙抢救失败，未观察到明显的推注葡萄糖酸钙缓解高钾血症的现象。