動物的生理信號\\( 心電、腦電、血壓、呼吸、體溫等\\) 可反映其生命活動狀態，眾多的動物試驗均需監測動物的血壓、體溫、呼吸、心電圖等指標，作為在不同試驗條件下獲取數據的重要試驗手段，其在試驗過程中任何微小的試驗現象及試驗數據的變化，都具有極為重要意義。目前，我國動物生理信號的檢測基本上是用半人工的方法進行記錄和分析的，不僅耗費大量的人力、物力，所得結果也缺乏客觀性和公正性，且延誤了獲得試驗結果的時間。而國外學者現多采用動物生理信號遙測技術進行動物清醒和無創傷性條件下生理指標監測，所得數據較貼近動物的正常生理學指標，避免了動物應激對其造成心電生理參數的誤差。在我國，動物生理遙測系統才剛開始進行應用，經驗較少，本文綜述了動物生理信號遙測系統近幾年在國內的研究進展，以期為同行提供參考。
1 動物生理信號遙測系統在小動物中的研發及應用監測動物的血壓和心率對于生理學和藥理學研究具有重要意義，尤其在藥理、毒理和生理試驗中，小動物受藥后的心率變化及存活期等是重要的研究指標。目前，測量動物心率的常用方法主要有三種: 植入式生理信號無線遙測法、動脈介入法及充氣尾套法。使用植入式和介入式檢測儀器可提高檢測數據的準確性，并可測量多項生理指標，但會對小動物的身體產生創傷，從而影響其身體狀況和心率，因此檢測數據不能真實反映小動物受藥后的心率及其變化情況。而且由于實驗操作的復雜性及設備價格昂貴，限制了上述方法在大多數實驗室中的應用。充氣尾套法類似于袖帶測壓法，可無創測量大鼠脈搏信號，具有良好的重復性，但是測量前要對鼠尾進行加溫、加壓，易引起動物煩躁不安，導致心率反射性增高，所測數據將產生偏差。針對上述方法存在的問題，吳艷茹等［1］研制了一種無創測量小動物心率及存活時間的監測儀，可采用 MB － 6 型鼠尾脈搏波傳感器在無創傷狀態下拾取鼠尾脈搏波信號，應用單片機對脈搏波信號進行識別，尋找出正確的心動周期，計算小動物的實時心率，并可與對應的記憶示波器測量的數據進行統計分析。與傳統的植入式或介入式測量心率儀相比，由于采用了無創尾部信號拾取方法，有效地避免了創傷對動物身體狀況的影響，提高了試驗結果的準確性和可靠性。該儀器自動化程度高、操作方便、性能穩定、價格便宜，可作為一種新型動物試驗儀器應用于科學研究和教學實驗中。
楊永錄等［2］用無線遙控測溫技術監測了大鼠的體溫和活動，觀察連續 5 d 重復注射小劑量煙堿\\( 0． 5 mg/kg\\) 對 SD 大鼠體溫、活動和體重的影響，結果表明，重復注射煙堿可導致雄性和雌性大鼠出現降溫耐受性反應，但連續注射煙堿后雌性大鼠的活動明顯大于雄性大鼠。無線遙測技術不僅能夠連續準確記錄反復給藥引起體溫和活動的變化，而且也可避免人工反復測量結腸溫度引起動物活動改變和應激性體溫過高對試驗結果的影響。郭華陽等［3］將無線電遙測裝置經腹腔植入大鼠腹主動脈，血壓信號通過橋裝置記錄，用自編軟件計算機處理，在非高血壓 WKY大鼠中成功建立了一個連續長期遙控監測清醒動物血壓的方法，并能連接傳統血壓測定系統。馮軍等［4］利用行為性體溫調節反應的原理，成功研制的無線遙測溫度梯度儀可以作為監測大鼠和小鼠行為性體溫調節反應的可靠儀器，在試驗中可將大鼠置于溫度梯度箱內，選擇環境溫度的范圍為15 ～40 ℃，動物可以在箱內自由運動。張典等［5］開發出一套無線便攜式動物腦電遙測系統，采集的數據經過放大、濾波后調制發射，接收器接收到無線信號后進行解調并通過串口打印顯示出電壓信號，試驗中將測量電極植入大鼠顱骨內，并將信號采集發射器背負在大鼠身上，分別記錄大鼠睡眠、清醒和癲癇腦電波形，結果表明，該系統在復雜環境下發射器的發射距離達到20 m，可以穩定工作 8 h，且具有體積小、功耗低、精度高等特點，適用于大鼠腦電遙測試驗。陳衛紅等［6］對小動物試驗的植入式微系統進行研究，通過靈活的電路設計大大降低了植入模塊體積和功耗，實測證實，該系統功耗滿足長期監測要求，心電模擬信號和大鼠體外監測試驗結果表明，該系統可用于監測心電、溫度信號，并能正確反映這些生理信號的變化情況。
2 動物生理信號遙測系統在大動物中的研發及應用
2． 1 犬齊衛紅等［7］通過外科手術方法，在6 ～8 月齡、整體狀況良好的 Beagle 犬體內埋植遙測傳感器，并在術后采取多種措施預防并發癥的發生，結果成功建立了有遙測傳感器的 Beagle 犬安全藥理模型，在模型建立過程中容易出現傳感器電極埋植位置不理想導致心電測量數值不準、血壓傳感導管埋植長度不夠造成導管前端血栓形成無法傳輸正常血壓、手術過程中無菌操作不嚴格造成術后感染等常見問題，齊衛紅等人通過 2 年多的摸索，獲得了滿意的 Beagle 犬動物模型，并從中獲得了一些寶貴的經驗和教訓。李娜等人在 Beagle 犬側腹部肌肉組織上埋植傳感器，采用生物遙測法監測清醒狀態下動物的心率、體溫、血流動力學及心電圖各項指標，結果表明，體內埋植傳感器可以更加準確地監測清醒狀態下 Beagle 犬的各項心血管指標，且動物在飲食過程中呈現出較高的興奮狀態。李文宏等［8］選用 Beagle 犬埋植 D70 － PCTP 植入子，靜脈注射垂體后葉素制備急性心肌缺血模型，應用遙測生理信號采集系統實時監測清醒動物的心電圖\\( ECG\\) 、心率、左室內壓等指標，觀察了復方丹參片對心肌缺血犬心功能指標的改善作用。李娜等［9］用手術方法在 Beagle 犬體內埋植探頭，恢復后進行正常生理狀態下體溫、心率、血流動力學及心電圖間期指標的監測，觀察模型的穩定性，成功地建立了 Beagle 犬生理遙測系統，并分析了晝夜間各指標變化，該方法重復性好、得到的數據真實，可使動物在無刺激環境下得到更接近于正常生理指標的數據。
潘永明等［10］應用無創遙測技術觀察了運輸應激對Beagle 犬部分生理指標的影響，結果表明: 運輸應激可引起 Beagle 犬生理學指標的明顯改變，但除皮膚溫度外，運輸應激\\( 4 h\\) 對 Beagle 犬晝夜節律變化破壞不明顯; 利用無創遙測技術平臺可建立理想的Beagle 犬生物模型，可用于動物福利和藥理毒理學評價研究。陳雯雯等［11］自主設計并制作了一種基于Microchip 公 司的 PIC18 \\( peripheral interface control-ler，外圍接口控制器\\) 系列單片機和 TI 公司的 ＲF\\( radio frequency，射頻\\) 無線收發芯片 CC1101\\( Chipe-on 公司\\) 的植入式遙測刺激器，植入 Beagle 犬背部，記錄電極留置腹側皮下，刺激電極縫合于左心耳上，在犬清醒自由條件下，通過計算機專用心電軟件連續監測體表Ⅱ導聯心電信號，并發放間歇\\( 刺激 1 s，暫停 2 s\\) 高頻\\( 頻率 30 Hz\\) 閾上\\( 強度2 mA，脈寬5 ms\\) 刺激，若間歇期內出現房顫，則人為干預中止刺激，若轉為竇性心律則繼續刺激。結果表明，植入式遙測刺激器在體外可穩定工作\\( 包括采集模擬心電信號和發放刺激\\) 30 d，植入犬體內刺激 3 d 后可誘導出房顫，持續時間最長達8 h，成功建立了基于無線刺激與遙測系統的心房顫動的動物模型。
2． 2 豬汪開英等［12］采用美國 DSI 公司生產的動物生理參數無線遙測系統與豬舍環境參數及動物行為自動檢測系統研究了長白豬在夏季濕熱環境下的行為生理反應，結果表明，豬舍高溫將導致豬的體溫升高、心率加快、豬的生產性能降低等熱應激反應，高溫、高濕環境下豬的熱應激反應更為嚴重，高溫時環境濕度增加 10%，相當于環境溫度升高 1 ℃ 對豬的影響。汪開英［13］進一步采用 DSI 動物生理無線遙測系統和動物環境自動檢測系統，研究了華東地區夏季高溫高濕條件與育成豬體溫調節的相關性，結果表明，豬舍環境溫濕度指數\\( THI\\) 對豬的體溫變化影響極顯著，豬舍環境 THI 能充分反映豬舍環境的優劣及對豬熱調節的影響，當 THI 高于 28 時育成豬將出現體溫升高等明顯的熱應激反應。楊玉偉等［14］基于無創遙測技術，采用 EMKA 大動物無創生理信號遙測系統，監測了清醒自由活動狀態下經 21 h 長途運輸應激后和 2個月恢復后，兩種品系五指山小型豬心電圖和活動的改變，并分析評價了自主神經功能狀況，結果表明，長途運輸應激能使不同品系五指山小型豬的自主神經活動產生明顯的差異，且 Black 品系五指山小型豬更易受長途運輸應激的損害。潘永明等人在無創遙測技術基礎上，利用頻譜分析軟件自動分析幼年和成年小型豬 24 h 自主神經功能，評價幼年和成年小型豬自主神經活動的差異性，為小型豬在心腦血管疾病中的應用奠定了基礎。
2． 3 兔動物生理遙測系統在兔試驗中應用較少。郭子平等［15］設計并實現了一種基于無線能量傳輸技術的植入式遙測系統，模擬試驗驗證了該植入式遙測系統能夠監測心電圖、體溫和血壓。選用新西蘭兔進行活體試驗: 測得體溫范圍為 37． 2 ～37． 3 ℃，血壓范圍為10 374 ～ 11 039 Pa; 模擬試驗和動物活體試驗證明，基于無線能量傳輸技術的植入式動物生理參數遙測系統能夠比較準確地監測動物的心電、體溫和血壓等參數。
3 小結.
動物生理信號遙測技術為監測動物的生理、行為等功能提供了一種更便捷、更人道的方法，該技術不僅可監測動物清醒、無拘束狀態下的生理指標，使試驗結果更客觀、準確，還能更好地遵循動物福利的“3Ｒ”原則，減少試驗過程中動物的痛苦和不安，以及減少動物的使用數量。與目前的監測技術相比，避免了人為因素的干擾; 與常規的整體試驗相比，避免了麻醉劑或創傷應激等因素對動物生理指標的影響，因而試驗結果更客觀、準確。目前，我國人用醫學信號檢測儀器及其應用很廣泛，但是動物生理信號采集的設備及其應用相對缺乏。國外發達國家在 20 世紀90 年代初就已基本普及了動物專用儀器和設備，而在我國，動物試驗專用的遙測系統研發能力非常弱，主要依賴于進口，價格昂貴，遙測系統的應用也是近幾年初步引入，嚴重影響了動物試驗結果的準確性和水平，制約了動物科學及相關的醫學、藥學和生命科學的發展。因此，這一現狀的解決已迫在眉睫。
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