出生性窒息是一个世界范围内的严重临床问题。新生儿一旦出现窒息，约25％的患儿将面临死亡，约25％的患儿将出现神经性后遗症，如脑性麻痹、精神发育迟缓及癫痫等。所以，临床上急需新的、有效的治疗方法，1992年，美国心脏协会关于新生儿复苏推荐的方法是，通过给氧袋给予100％氧气。但是这种方式已经引起人们的质疑，低氧组织突然引入高浓度的氧气会导致氧自由基对结构的破坏，这会进一步加重低氧组织的损伤。研究人员认为，低氧、缺血后的氧合和再灌注与新生儿窒息脑损伤有关。所以，一个窒息动物模型的建立对于探索其中的病理机制尤为关键。

1．研究模型实例一：窒息、低氧和酸中毒对肠道血流和氧摄入的影响

(1)实验设计：1～3日龄猪，体重在1.5～2.5kg，5mg／kg戊巴比妥钠麻醉。第一、二组，用放射性微球技术(radioactive microsphere technique)监测小肠近端和远端的血流、结肠的血流，第三组测量回肠末端的血流量和氧消耗，收集不同时间点回肠的静脉血流，测定静脉和动脉血含氧量。第一和第三组被分为4小组，分别给予低氧、酸中毒、低氧+酸中毒(窒息)、假手术(对照)。第二组仪给予低氧处理，通入11％O₂和89％N₂的混合气体，使氧分压是对照的50％，得到低氧模型，低氧和酸中毒的程度尽量模拟早产儿的一般临床状态。静脉输注稀释的HCl，使动脉血pH在7.0～7.15，HCl稀释后浓度为3.7％，输注速度为0.5ml／min，得到酸中毒模型。将低氧和酸中毒模型结合起来得到窒息模型。

(2)放射性微球：颈动脉插管导管进入左心室，为微球注射口，股动脉插管至腹主动脉，以监测动脉压和心率，在注射微球时采集参比试样。整个实验过程，将直肠温度控制在37℃左右。选择三种标记的微球，使用前混匀储存液，并超声震荡使微球分散均匀。微球被注入左心室，数量约为1×10⁵／kg，同时按1.03ml／min的速率采集参比动脉血样2分钟。研究显示，注射微球对心血管功能的影响是不显著的。

手术插管1小时后，动脉血压、pH与pO₂达到稳定状态至少30分钟之后，才能开始第一次微球注射。第一类微球用于测量对照的血流。在给予不同处理90分钟后，观察对肠道血流和形态的影响。第二类微球用于观察这些肠道血流应激作用的后果。由于调整通风比例和稀释HCl的输注，第二类微球注射的间隔时间在2～4小时不等，跟操作是否顺利有关。然后去掉应激，让猪自然恢复。监测恢复过程的生命征象、血液pH与血气指数，结果显示在60～90分钟内，均恢复到了对照组的水平。在应激处理后的8～12小时，处死动物，取整个肠道用于组织病理学分析和放射性测定。血流计算公式：BF=RBF×100×CS／CR，BF是指每分钟每克组织的血流量[ml／(min·g)]，RBF是参比血流，从主动脉采血的速度，CS是指每克组织中微球的数量(Counts／g)，CR是指参比血样中的微球总数量。

第二组实验主要是观察在低氧情况下，肠壁的不同组织层的血流是否有变化。插管和给予微球的步骤同上，低氧状态持续90分钟，第二类和第三类微球分别在低氧状态的第30分钟和第90分钟注射，处死动物后，取整个小肠，钝性分离肠壁为两层，分别是黏膜与黏膜下层和肌层。测定所有组织的放射性，显示微球在黏膜、黏膜下层的分布比例，计算血流在整个肠壁的灌注比例。此处不需要采取参比动脉血样。

第三组实验主要是观察作用时间为60分钟的不同处理对回肠末端血流和氧消耗的影响。回肠部分原位分离，静脉给予肝素钠(500U／kg)后，在回肠末端单个静脉中插入小规格的导管作为引流管。该段所有的血液通过静脉管被引流到恒温37℃的容器中，并将容器中的静脉血按照血液流出的速度经过股静脉的导管回输给猪。通过静脉流出血液定时测量血流速度。为测量不同阶段的血液的含氧量，在不同时间点从股动脉和静脉导管采取血样。根据血流和静动脉血中的氧含量来计算氧消耗。同样监测血压、心率和血气指数。

可参考的正常指标：系统动脉压(81±4)～(104±5)mmHg，心率在(176±20)～(198±14)次／分钟，PaCO₂在30～42mmHg，并且实验中引起窒息、低氧、酸中毒等处理对这些参数没有显著影响。

2．研究模型实例二：低氧和氧合复苏模型

(1)实验设计：1～3日龄约克夏-长白杂交猪，1.6～2.3kg，吸入异氟烷麻醉，实行气管造口术，并进行机械通气，此时切断吸入麻醉，静脉注射0.005～0.03mg／(kg·h)芬太尼、0.1～0.2mg／(kg·h)咪达唑仑、0.05～0.1mg／(kg·h)泮库溴铵以止痛、镇静与松肌。用脉冲血氧仪持续监测血氧饱和度，监测器测量心率、血压，吸入氧分数(FiO₂)保持在0.21～0.24，血氧饱和度在90％～100％，维持液包含5％葡萄糖，按10ml／(kg·h)输注，乳酸盐林格溶液按2ml／(kg·h)输注。体温保持在38.5～39.5℃。

(2)手术操作：5F菱形导管插入右侧股动脉和股静脉，以持续测量平均动脉压(MAP，腹主动脉)和中心静脉压(CVP，左心房)。药物和各类液体通过股静脉导管输入。经气管切口使用压力控制辅助呼吸器控制呼吸压为20／4cmH₂O，呼吸次数为18～20次／分钟。同时，超声血流探测仪环绕在右颈总动脉，连接至超声血流计，持续监测颈总血流。

研究显示，H₂O₂和NO是脑部低氧缺血损伤的重要致病因素。在这个模型基础上可以检测脑部的氧化应激反应，以及抗氧化物质是否可以减轻缺氧、缺血的损伤。

猪俯卧，头放置于立体固定器上，前囟点作为参照点，2个不锈钢导向导管被植入右额顶骨的皮质(6mm深)，分别位于前后轴为6.5mm和8mm，横向为4mm位置，放置H₂O₂和NO感受器。放置完毕后，猪侧卧，缝合所有切口减少热量蒸发损失。手术操作完成后，停止注射泮库溴铵。

(3)实验方案：手术后动物稳定45～60分钟，分组进行实验，假手术组，没有低氧和氧合过程，整个过程通入FiO₂为0.21的气体。HR实验组，血中碳酸正常，通过通入氮气和氧气的混合气体降低FiO₂至0.09～0.12诱导肺泡低氧，引起严重的低氧血症，PaO₂维持在25～35mmHg之间2小时。为保证血中碳酸正常，呼吸次数调整为12～20次／分。低氧之后，FiO₂调整为1.0持续1小时，进行复苏，之后FiO₂调整为0.21，持续3小时。这样的低氧和氧合过程与临床接近，但是不等同。

3．研究模型实例三：气胸引起的窒息模型  出生后3～6小时新生猪，体重1.12～1.42kg，肌肉注射盐酸氯胺酮(10mg／kg)，将猪仰卧固定。盐酸利多卡因(1％，体积比)局部麻醉，实行气管切开术，插入2.5～3.0mm的导管。脐动脉插入套管。可设对照组，仅进行氯胺酮和局部胸腔皮肤麻醉，胸膜内不吹入气体。实验组，皮肤麻醉后，空气通过胸腔导管吹入胸膜腔，用压气缸持续供给空气流，形成气胸，约1小时之后可见气喘、缓慢性心律失常、低动脉压、低氧血症、严重的联合性酸中毒等症状。缓解气胸症状，治疗的前后进行胸部透射拍片。从而可建立气胸诱导的窒息模型。

在这个模型的基础上可进行复苏方案的研究。将窒息猪分为2组，1组人工通气，给予FiO₂为0.21的空气进行氧合10分钟，2组通予FiO₂为1.0的100％氧气10分钟。使用婴儿呼吸器进行控制，设置如下：总体积10～16ml，呼吸频率40次／分，吸气时间0.75秒，吸气压最大值1.18～1.48kPa(12～15cmH₂O)，以防止颅内压升高和抗利尿激素产生过多，呼气末期压OkPa。控制直肠温度在38.0～39.0℃范围内，持续监测心率和平均动脉压。为进一步探究不同复苏方式的差异，选择不同观察终点，如血氧浓度、酸-碱比率、氧化应激指标。选择不同的时间点，记录基础值、窒息时的值、机械通气时的值、复苏后的值等，根据研究目的的不同，可以改变处理方式，选择相关参数和时间点。如果进行大量或持续采血，按照采血量的2倍体积及时补液。

围产期的窒息是新生儿最严重的脑损伤原因之一，其后果具有潜在的破坏性并伴随终生。当新生儿经历窒息时，绝大多数都会引起不同程度的脑部损伤。那么在这个模型上还可以探索一些对脑部损伤有预防性或者有保护性的物质或方法。例如常见的自由基清除剂乙酰半胱氨酸的使用是否会减轻损伤。同时，低氧-缺血对脑部的能量代谢、氧化磷酸化的影响是显著的，如果你关注脑部损伤时能量的代谢，在这个模型上可以用磁共振波谱法来检测低氧-缺血-复苏过程中能量的变化。

4．研究模型实例四：围产期窒息模型  1～3日龄猪(淘汰低血红蛋白小于5g／dl、低氧分压小于9.0kPa)，氟烷诱导麻醉，耳静脉插管后停掉氟烷。戊巴比妥钠20mg／kg和芬太尼50μg／kg快速静脉注射后，用芬太尼25～50μg／(kg·h)和咪达唑仑0.25mg／(kg·h)持续灌注维持麻醉，在低氧缺血高酸血症(HIH)时停止咪达唑仑麻醉，换用泮库溴铵按0.1mg／(kg·h)静脉注射一次，静脉补液(0.7％NaCl，1.25％葡萄糖)按10ml／(kg·h)的速度持续输注。实验过程中血糖水平保持在4～10mM。施气管切开术，用压力可控呼吸机调整猪的呼吸次数为30次／分。在稳定期和氧合再灌注期间维持正常通气，二氧化碳分压在4.5～6.0kPa之间，将吸气时间控制为0.5秒、呼吸末正压控制为3cmH₂O从而控制潮气量。在诱导HlH之前，所有的猪通气氧浓度为21％。持续监测吸入氧气分数FIO₂和CO₂终潮气量，猪的直肠温度控制在38.0～39.5℃。

股动脉插入导管以持续测定平均动脉压(MABP)和采集血样，在第四颈椎的位置切一小口，暴露两侧的颈动脉。如果要探测HIH情况下猪脑部的血流，进行以下手术。将猪的头固定在立体架上，剥离头皮，钻穿头盖骨打3个洞，一个直径为3mm的圆孔，两个3mm×6mm的矩形孔。暴露硬脊膜后，切一小口，将微透析探头置于右侧纹状体，靠冠矢点前端8mm，后侧面4.5mm,上方19mm。将一激光多普勒探头放置在左侧纹状体相应位置，另一激光多普勒探头置于右侧前端大脑皮层，靠冠矢点前16mm，侧面5mm，皮层表面垂直上方5mm。3mm的洞位于头盖骨的中线位置，位于冠矢点后方5mm，直径为0.8mm的导管穿过完整的硬脊膜插入矢状窦。实验结束时，推注戊巴比妥钠安乐死，脑组织切片以确定探头的位置。

手术后恢复1小时，便可以给予不同的处理。在N₂混入80％的O₂即可诱导低氧血症，在吸入气体中加入CO₂诱导高碳酸血症(PaCO₂在8.0～9.0kPa)，金属夹子短暂阻断颈部两侧的颈动脉诱导缺血，制作HJH模型。然后模拟复苏，进行氧合再灌注，此时松开金属夹子，停供CO₂。

股动脉和矢状窦采血，用血气分析仪测定血气浓度和酸／碱状态，同时分析血液中的血红蛋白、静脉和动脉血中的氧饱和度。采血后，按采血量的3倍体积补液。微透析探头可分析透析液中的氨基酸和蛋白质。超声多普勒探头可以测量脑部皮质和纹状体微循环的改变。