猪腰椎脊髓导管植入手术技术：在终末实验设置中实现对蛛网膜下腔的持续通路

摘要

我们介绍一种在3月龄丹麦长白猪L4-L5水平插入腰椎导管的技术，作为终末期研究方案的一部分，可用于从蛛网膜下腔进行持续输注或脑脊液取样。

摘要

由于猪与人类中枢神经系统（CNS）在解剖结构和生理特性上具有相似性，猪正越来越多地被用作药理学中枢神经系统研究的大动物模型。然而，由于大型猪种的脊柱棘突呈斜向排列且椎板间隙有限，采用传统的腰椎穿刺技术获取脑脊液（CSF）具有较大挑战性。因此，本文详细描述了一种在猪L4/L5节段通过开放性外科手术置入腰椎导管以实现连续脑脊液采集的方法。在将猪体位固定并确定解剖标志后，作背部正中线手术切口以暴露棘突。通过推进套管针，将脊髓导管插入椎管内的蛛网膜下腔，同时保持脊柱骨性结构完整。该方法可实现对猪蛛网膜下腔的持续灌注或取样，且出血量和脑脊液渗漏极少。该操作简便、耗时短，在不同实验条件下均具有良好的可重复性，因而在多种临床前研究中具有重要应用潜力，包括药代动力学研究、外科手术培训以及脊髓损伤模型等。

引言

在由于伦理或实际限制而无法使用人类受试者研究疾病或测试外科手术方法时，动物模型至关重要。尽管啮齿类动物因成本较低而被广泛使用，但其与人类存在显著差异，限制了其转化应用价值¹。相比之下，猪具有多种优势，包括在解剖结构和生理特征上与人类更为相似，尤其是在中枢神经系统（CNS）研究方面^1,2。犬类模型历史上曾被用作CNS研究的实验模型，但近年来由于伦理方面的考虑，犬类的使用受到限制³。此外，猪的器官大小与人类相近，使其在手术研究和操作培训中更具应用价值⁴。猪的中枢神经系统和脊柱在脑与脊髓的结构及功能方面与人类高度相似^1,5,6。重要的是，猪的脊柱和椎管尺寸适合开展多种临床前研究^7,8，包括外科手术操作培训^9,10、药物渗透性研究^....

方案

实验动物的饲养符合丹麦动物实验监察局的批准要求（许可证号：2020-15-0201-00401），并遵守当地法规。受试对象信息：家猪，雌性，约40 kg，3月龄。

1. 受试对象饲养与术前禁食

1. 在手术前至少14天，将受试动物分组饲养于符合标准的饲养栏内，保持12小时光照/12小时黑暗的循环环境，以确保其充分适应环境并减少应激反应¹⁷。
2. 确保受试动物在计划实施麻醉前已禁食12小时，以降低反流风险。若受试动物的饮食包含苜蓿或其他类型的干草，则必须在手术前2-3天将其从饮食中去除，因为此类饲料可能进一步延缓胃排空时间¹⁸。

2. 麻醉与监测

1. 使用 Zoletil（氯胺酮 6.25 mg/mL、唑拉西泮 6.25 mg/mL、替来他明 6.25 mg/mL、布托啡诺 1.25 mg/mL 和赛拉嗪 6.25 mg/mL 的混合物）按每 10 kg 体重 2 mL 的剂量进行肌肉注射，使受试动物麻醉。
2. 将受试者仰卧于加热毯上，以支持体温调节。
3. 使用6.5号导管对受试者进行插管¹⁹，并根据呼气末潮气二氧化....

结果

将猪置于俯卧位可优化腰椎的手术入路。使用支撑性沙袋可增加相邻腰椎棘突之间的角度，从而改善对椎管的入路。

本研究旨在探讨脑室内接种 E. coli 脂多糖后脑脊液（CSF）腔内的炎症反应。共对10头猪进行了该操作，随后的脑脊液分析显示，脑脊液白细胞总数平均值从0小时的30 × 10⁶/L（范围为17–39）上升至12小时的19,720 × 10⁶/L（11,353–30,546）；脑脊液白蛋白浓度从0小时的0.05 g/L（0.03–0.07）上升至12小时的0.15 g/L（0.14–0.17），从而证实了脑部炎症的发生，并表明所有脊髓导管均通过所描述的技术被正确置入（图7）。在本研究中，关键解剖标志——特别是髂嵴、骶骨以及L4、L5和L6的棘突——被用于切口前精确确定脊柱中线位置（图1）。切开皮肤及皮下组织后，暴露L4、L5和L6的棘上韧带及棘突，以确认解剖中线（

讨论

在猪体内进行腰椎导管插入以实现脑脊液（CSF）连续采样的示范操作包含多个关键步骤。首先，必须暴露正确的椎体水平，以确保导管置入成功所需的理想条件。与人类相比，猪的脊髓向尾端延伸更长，可达S2-S3水平¹⁵，而人类的脊髓圆锥通常终止于L1-L2水平²⁰。因此，在猪体内通过腰椎途径获取脑脊液更具挑战性，尤其是在较高的腰椎节段，因为脊髓在这些区域占据了更多的鞘内空间。根据我们的经验，L4/L5或L5/L6节段是较为适合导管插入的部位，因为在这些节段，脊髓所占椎管的比例相对较小²¹。

本文介绍的手术方法与较微创的技术形成对比，例如 Bergadano 等人开发的微创脑脊液（CSF）采集模型，该模型在哥廷根小型猪中采用经皮腰椎穿刺术¹⁶。在该技术中，通过手动触诊确定腰椎的椎间隙，并以45°的水平倾角进行穿刺针导入。导引器是否正确置于硬膜外腔，依赖于导管插入过程中阻力消失感的判断。尽管微创技术具有组织损伤.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
可调节手术台	N/A	N/A
Bair Hugger 加热器	3M	B5005241003
Bair Hugger 加热毯	3M	B5005241003
6.5 号气管插管	DVMed	DVM-107860	带套囊气管插管
Euthasol Vet	Dechra Veterinary Products A/S	380019	用于安乐死的苯巴比妥，400 mg/mL
12F 导尿管	Becton, Dickinson and Company	D175812E	内置热敏传感器的导尿管
外周静脉导管	Avantor	BDAM381344	18G 规格
静脉鞘管	Coris Avanti		Avanti Cordis 股动脉鞘管 6F
单极电刀 ForceTriad 系统	Medtronic
2 mL 塑料注射器	Becton, Dickinson and Company	300928
Primus 呼吸机	Dräger		内置蒸发器的呼吸机，用于辅助七氟烷麻醉
自持式拉钩	World Precision Instruments	501722	Weitlander 自持式拉钩，14 cm 钝头
硅胶腰椎导管（含导入器）	Integra	NL8508330
无菌生理盐水	Fresnius Kabi	805541	1000 mL
无菌手术棉签
24 号手术刀片	Swann Morton	5.03396E+12	Swann Morton 无菌一次性 24 号手术刀
Zoletil Vet	Virbac		用于诱导麻醉的药物混合物