中小型动物颈椎手术解剖台的研制探讨

　　动物解剖学论文（8篇专业范文）之第五篇

　　摘要：目的:研制一种用于中小型动物颈椎手术的解剖台, 以方便术中调节角度, 充分暴露颈椎, 提高手术效率。方法:解剖台包括工作台主体、头架和脚架3个主要部分。头架和工作台主体之间通过活页轴相连, 头架上设有半圆柱状垫枕, 垫枕下设置螺钉1枚, 螺钉嵌入垫枕滑槽, 用于调节和固定垫枕的位置。工作台主体台面4个角分别装有一条用以固定实验动物四肢的四肢绑带, 通过螺钉调节或固定于4个斜向的绑带滑槽上。结果:该解剖台能够个体化地摆放中小型实验动物的头部, 使其在颈椎手术中充分暴露术野, 缩短手术时间, 降低术中出血量, 有效固定头部, 减少术者和助手的工作量。结论:该解剖台提高了手术效率和安全性, 操作简便、成本低廉, 值得在中小型动物颈椎实验中推广使用。

　　关键词：动物实验,动物解剖学,解剖台,动物建模,电生理实验

　　近年来, 对交感神经型等类型颈椎病动物模型的建立以及测试是研究的热点。颈椎病动物实验的难度在于实验动物的不可控因素多、实验难度大、设置对照组及模型制作困难、缺乏适合的工具等。在大量开展的对兔、大鼠、小型犬、低龄猪等中小型实验动物实施颈椎手术实验时, 需要从不同角度调整动物颈椎位置并加以固定, 以方便其充分显露颈椎[1]。但往往受到工作平台的局限, 降低了实验效率。比如, 不符合要求的解剖台会增加手术时间、翻动次数以及污染概率, 且不能充分展示颈部的手术区域, 手术过程中需要反复调整颈椎位置以利于术者的操作。现有的手术解剖台主要存在以下问题[2,3]: (1) 市售的实验动物手术解剖台大部分用于动物仰卧位的胸、腹部及四肢手术, 没有针对颈椎手术专用的操作台。众所周知, 颈椎手术对体位摆放的要求较高, 需要采取颈部垫高、头部过度后仰的姿势, 不合要求的手术部位暴露会大大增加手术中的出血量、手术时间, 降低手术质量和实验动物的存活率[4,5]。 (2) 现有的实验动物手术解剖台不能很好地固定动物的头部。大部分解剖台只有在头端的一根立柱挂线后勾住动物的门齿。这种单一方向的固定使得动物麻醉后遭受手术疼痛刺激, 活动头部时会挣脱固定线, 而且单一方向的固定会随着操作的进行而丧失应有的体位。还有的解剖台有固定的头架, 虽然解决了多维度固定的问题, 但不能对不同大小的动物实现捆绑固定。 (3) 现有的解剖台没有配备帮助固定切口拉钩的装置, 实验动物颈部皮肤松软, 切开后需要助手不间断地拉皮肤钩, 无法对术者施以援手[6]。因此亟须一种能够有效摆放实验动物头部、充分暴露颈椎, 根据不同大小、种类的动物调节头部摆放角度, 并且可以牢固固定头部, 同时又能实现颈部皮肤自动牵开、减少助手工作量和提高手术效率的解剖台。基于以上存在的缺陷和前期的准备, 本组设计了能同时解决上述问题的解剖台。

　　1 结构设计

　　本解剖台采用不锈钢材料和部分其他材料 (皮带扣等) 制作, 主要包括工作台主体、头架和脚架3个部分及附属配件 (如图1所示) 。工作台主体为20 cm×35 cm左右的矩形平台, 4个脚架高度为5 cm (另外可设计活动高度的脚架) , 头架大小为20 cm×6 cm (这仅是适合本研究小组操作所设计的一个规格, 在具体实践中, 根据实际情况, 可以改变结构的上述尺寸、材质、角度等参数, 以备个体化应用) 。头架和工作台主体之间通过活页轴相连, 活页轴两侧有固定螺钉, 可以将头架固定于某一角度。角度可调节范围为-30~30°, 可进行冠状面活动。这个角度活动范围的设计, 基于动物颈椎的大致活动范围和手术当中需要摆放的位置, 基本可以满足中小型实验动物颈椎手术时所要求的颈部过伸位的特殊体位。头架上设有半圆柱状垫枕, 用于安放动物的颈部。垫枕下设置螺钉, 螺钉嵌入垫枕滑槽, 用于调节和固定垫枕的上下位置以适合不同大小动物和长度的颈椎。工作台主体台面上4个角分别装有一个用以固定实验动物四肢的四肢绑带, 通过皮带扣和主体连接。四肢绑带还通过螺钉调节或固定位置于4个斜向的绑带滑槽上, 以适应不同体质量、种类动物的捆绑需求。头架两侧沿垫枕轴线方向分别设有颈部皮肤拉钩立柱, 用于固定术中牵拉实验动物颈部皮肤的牵拉线。由于中小型动物的颈椎很小, 通过牵拉, 减少了助手的工作量, 使操作者操作范围扩大, 便于实验进行。头架顶部边缘设有3个挂线固定装置, 手术时在挂线固定装置上分别连接挂线以固定动物的头部。

　　2 使用方法

　　人体颈椎手术对于颈椎体位的摆放有着较高的要求。同理, 动物实验也应当基本做到相应的规范才能使手术顺利进行。实际操作时, 首先对动物进行安全有效的全身麻醉, 中小型动物通常采用腹腔或者静脉麻醉, 兔、狗、小型猪往往还需要进行气管插管呼吸机辅助呼吸、术中心电监护等, 以保持颈椎术后动物的生命体征平稳。麻醉完成后需进行颈椎手术部位的备皮和充分消毒, 备皮范围要适当大于手术范围。然后将动物采取仰卧位安放于解剖台上, 颈部放置于垫枕, 身体放置于工作台主体上。

　　以新西兰白兔为例, 介绍本解剖台的实际操作过程。主要分为如下4个步骤: (1) 动物头部的妥善固定。头架角度向下翻约15°, 观察兔的颈前部, 以气管凸起于颈部皮肤表面为宜, 表示颈部已充分展示, 可便于颈椎手术的进行, 此时锁定活页轴上的固定装置。滑动垫枕, 锁紧螺帽, 用以垫起实验动物的颈椎, 使颈椎显露更充分。手术时, 在不同方向的固定装置上挂线并捆绑于实验动物的上门牙处, 用以多角度立体固定实验动物头部, 即使存在麻醉太浅导致动物对疼痛刺激而挣扎, 也不会挣脱头部固定。 (2) 四肢的个体化固定。中小型哺乳动物的四肢和人体四肢不同, 具有一定的角度, 固定的时候要考虑个体化差异。新西兰白兔的上肢固定较为容易, 下肢由于存在反曲的关节, 捆绑时要将绑带捆绑于膝关节以上, 防止术中麻醉苏醒后由于疼痛刺激出现挣扎情况, 以保证实验过程顺利进行。 (3) 术野的充分暴露。沿垫枕轴线两端在头架边缘处设置有颈部皮肤拉钩立柱, 将2根线的一头分别打结于切开的颈椎皮肤两侧, 将线的另外一头固定于立柱之上, 通过两边的牵拉, 将颈部手术范围形成一个2 cm×2 cm左右的手术区域 (不同动物大小不同) 。此处, 挂线和立柱配合使用, 充当皮肤拉钩, 充分扩大了术野, 解放了手术操作人员特别是助手的双手。

　　3 应用效果

　　本解剖台的设计理念在于缩短手术时间、减少术中出血量、加速手术进程。同时, 头架两侧的螺钉设计还可以牢固固定实验动物的头部, 并实现实验动物颈部皮肤的自动牵开, 节省了人力, 扩大了操作空间。本发明实现了从理论到实用的转换, 设计完成后, 本研究组委托相关器械加工单位制作了原型件, 并在某大学动物实验中心进行了初步的应用, 详细记录了手术时间、出血量等参数, 同时和应用其他操作台的这些指标进行了对比, 得出了较为明显的差异。在应用中, 通过比较以往通用的动物解剖台和本解剖台, 同一个操作者对同种类、同大小的20只 (每组10只) 新西兰白兔进行同一类、相同阶段的颈椎手术的操作, 前者所需的平均手术时间为 (55±5) min, 后者为 (41±4) min;术中出血量方面, 前者为 (32±6) ml, 后者为 (23±5) ml (见表1) 。经统计学检验, 上述2组参数之间比较均具有统计学意义, 初步验证本发明具有提高手术安全性和效率的效果。重复进行了2次实验, 均得到了一致的实验结果。由此证明:使用本解剖台, 能够根据不同大小动物、不同颈椎手术的要求, 个体化地摆放实验动物的头部角度, 使实验动物的颈椎充分暴露, 便于操作。基本可以满足中小型动物颈椎手术的操作需求, 能在术中稳妥固定其四肢、头部, 充分暴露手术范围, 便于手术顺利进行。本装置使用简单、学习周期短, 通过数次练习即可掌握操作技巧。

　　4 讨论

　　在以往的动物建模和电生理实验中发现, 中小型动物颈椎实验操作难度较大、暴露困难、术中出血多、手术时间较长, 不可控因素多, 实验过程中动物的死亡率较高, 故对实验器具的要求较高[7]。工欲善其事, 必先利其器, 实验工具设计和制作一直是困扰科研人员的难题之一, 理想的工具可以大大提高实验效率, 相反, 不理想的工具往往事倍功半。实验操作中, 研究者都有自身偏好和各自的习惯, 对各自领域所需要的工具, 在前人的基础上进行了相应的革新, 取得了一定的效果, 但也存在着各自的问题。梁衍锋[8]发明的动物手术台展示了一种将照明灯光源照射到术中需要位置的新型操作台, 模拟了手术室的照明情况。该装置虽然提供了手术光源, 但不能有效显露和固定颈椎, 且自带电源容易被实验过程中产生的血液、冲洗液沾染, 发生触电危险。何军[9]发明的动物手术台虽然解决了实验动物四肢的固定问题, 但此发明主要针对的是动物的胸腹部手术, 只需要完成四肢的固定, 并不是针对颈椎手术的专用器具, 从而忽略了颈部充分暴露和固定的需求。冯春[10]发明的实验动物手术台试图解决动物四肢、头部等各个部位的术中固定问题, 这是对同类工具的重大创新, 但没有考虑到颈椎固定和颈椎摆放角度同样重要, 且没有考虑到动物尺寸, 不能同时解决不同大小、多形的动物需要不同角度摆放头部的问题。这些设计都不能完全适合中小型动物颈椎手术的需要或并不是专门为了颈椎手术而设计的工具, 若要实现上述要求, 亟需对操作平台进行重新设计, 重点关注颈椎体位固定和术中方便手术操作等方面。

　　本发明主要应用于中小型动物的颈椎手术, 克服了以往动物解剖台不能很好进行颈椎手术体位摆放的缺点, 并具有以下几个突出的优点:

　　(1) 解决了实验动物颈椎摆放角度个体化的问题。颈椎手术时颈椎位置的准确摆放十分重要, 决定了手术能否顺利进行。通过临床上对人体颈椎手术的操作要求得到了本发明的设计灵感。本解剖台能够通过滑动垫枕和固定头架, 根据不同动物大小、不同颈椎手术的要求, 个体化地摆放实验动物的头部, 使实验动物的颈椎充分暴露, 缩短手术时间、减少术中出血量, 加速手术进程。

　　(2) 解决了实验动物头部固定不可靠的问题。中小型动物如小狗、新西兰兔、大鼠等在全身麻醉后, 由于其自身解剖特点, 颈部会变得十分柔软, 位置摆放十分困难, 固定更是令人头疼[11]。以往的经验主要是用正中牙齿捆绑于头端立柱的方法, 动物在挣扎时往往会挣脱挂线。在进行颈椎手术时如果固定不理想, 术中需重复摆放颈椎, 降低手术效率。本发明中头架顶部螺钉的设计, 可通过多点挂线, 从几个方向固定实验动物的头部, 方便手术进行。

　　(3) 解放了助手的双手, 扩大了手术操作人员的操作空间。以人体颈椎手术的经验可知, 颈前路术野很小, 大约为3 cm×3 cm。相比之下, 中小型动物的颈椎手术术野更小, 更难充分暴露操作范围。以新西兰白兔为例, 单间隙颈椎的术野面积大约为1.5 cm×1.5 cm, 大鼠颈椎手术视野则更小, 对助手长时间的牵拉皮肤增加了负担[12,13]。本解剖台头架两侧的螺钉能够实现实验动物颈部两侧皮肤的自动牵开, 减轻助手的压力, 同时提高牵拉效果, 以便手术更加轻松地进行。

　　(4) 本装置结构设计简单、使用效果良好、制作工艺简单, 所用不锈钢材料便于消毒清洗, 方便科研人员重复使用。

　　基于以上几点分析, 本解剖台在安全性、便利性、有效性等方面具有较大优势, 经本研究组初步应用得到了理想的效果, 值得在中小型动物颈椎手术实验中推广使用。由于水平有限, 本发明还存在一些问题或待提高的空间, 比如同时实现照明、加热装置、血液回收装置、动物称重、粪便搜集装置等一体化的设计和人性化的改造。在今后的实践中, 将对其进行系统化修正。

　　参考文献
　　[1]卜宪敏, 吴彬, 徐芳芳, 等.C4/5椎间不稳模型动物病理学变化及黄韧带转化生长因子β1的表达[J].中国组织工程研究, 2015 (18) :2 891-2 895.
　　[2]闵月.新型颈椎固定枕的设计与使用[J].中国卫生标准管理, 2015 (13) :24-25.
　　[3]郭永飞.颈前路可调控式融合固定器的动物实验及相关研究[D].上海:第二军医大学, 2006.
　　[4]凌泽莎.猕猴椎动脉及横突孔大小的CTA观察及其CSA模型的可行性研究[D].重庆:重庆医科大学, 2014.
　　[5]盛孙仁.常用动物与人颈椎解剖和生物力学的比较[D].温州:温州医学院, 2009.