本方案描述了一种标准化的大鼠肠代膀胱模型,采用带蒂、带血管并去管化的回肠补片,通过导管暂时性体外尿流改道,以实现可重复的膀胱扩大术。
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本方案描述了一种标准化的大鼠肠代膀胱模型,采用带蒂、带血管并去管化的回肠补片,通过导管暂时性体外尿流改道,以实现可重复的膀胱扩大术。
当保守治疗失败时,使用肠道节段进行膀胱扩大术仍是治疗低容量或顺应性差膀胱患者的核心重建手术。尽管该术式具有重要临床意义,但由于缺乏标准化且可重复的实验方案,难以在受控的临床前环境中可靠地模拟外科手术原则,从而限制了相关实验进展与深入研究。本文介绍了一种逐步实施的大鼠肠代膀胱扩大术(enterocystoplasty)实验方案,该方法采用带完整系膜蒂的去管化回肠补片作为带蒂皮瓣,用于扩大天然膀胱。手术步骤包括经腹正中切口开腹、可控地暴露并以固定缝线稳定膀胱、通过体外导管导尿管进行尿液转流、分离一段带有完整系膜蒂的短段回肠、去管化处理,以及与膀胱壁进行无张力吻合。本方案特别强调维持系膜血供、防止系膜蒂扭转、确保吻合口严密不漏水,以及保持导管通畅,这些因素对于手术成功和实验可重复性至关重要。在8只非存活大鼠中,采用高光谱成像(HSI)进行的代表性术中验证显示,在关键手术步骤后,肠道节段的组织氧合和灌注得以保留,支持该手术结束时移植物组织的存活能力。因此,本方案为大鼠肠代膀胱扩大术提供了一种标准化的实验方法,可用于可重复的外科手术实施。该模型未来的潜在应用方向包括代谢与电解质变化、感染易感性、黏液分泌,以及异型增生或恶性转化的研究,有待后续存活实验进一步探讨。
正常的膀胱生理功能对于维持高质量的生活至关重要,因为有效的尿液储存和排泄对控制排尿、社会福祉以及整体健康具有关键作用。影响膀胱功能的疾病可能导致严重的疾病负担,包括尿失禁、反复感染、肾功能损害以及对日常生活的显著负面影响。
先天性和获得性膀胱疾病均可导致显著的功能障碍,当保守治疗和药物治疗无效时,常需进行外科干预。诸如后尿道瓣膜1、膀胱和泄殖腔外翻以及尿道上裂2,3等先天性畸形通常伴有低容量、低顺应性的膀胱,从而增加上尿路功能恶化的风险。同样,神经源性疾病如脊柱裂4、多发性硬化5和脊髓损伤6也常导致神经源性膀胱功能障碍,影响膀胱的储尿和排空功能。此外,结核病7和血吸虫病8等感染性病因可引起膀胱壁纤维化,降低膀胱顺应性,并易引发继发性并发症。在难治性病例中,膀胱扩大术是一种有效的治疗策略,可增加膀胱容量、降低膀胱内压、保护肾功能,最终提高生活质量并减少长期并发症。
根据美国泌尿外科学会(AUA)关于膀胱过度活动症的指南,对于膀胱容量减小、顺应性差或逼尿肌过度活动且对保守治疗无效的患者,应考虑行膀胱扩大术(肠代膀胱术)9。该手术最初由Tizzoni和Foggi于1888年在犬模型中描述10,随后于1899年由von Mikulicz改良并应用于人类11。迄今为止,肠代膀胱术仍是降低尿液储留压力、减轻与多种膀胱功能障碍(包括神经源性膀胱、膀胱外翻和后尿道瓣膜)相关的肾损伤及尿失禁风险的标准外科治疗方法12,13。
传统的肠代膀胱扩大术技术包括在冠状面或矢状面将膀胱切开至三角区,随后植入一段去管化的肠段12。回肠是最常使用的肠段,通常取自回盲瓣近端25-40 cm处12。当回肠不适用时,乙状结肠为首选替代方案12。
尽管该手术具有长期耐用性和较高的患者满意度14,但将胃肠道组织引入尿路会带来明显的缺点,包括代谢紊乱、膀胱结石形成以及恶性肿瘤风险升高15,16,17。
鉴于这些潜在的并发症,迫切需要开展对照研究,以探索其潜在机制、优化手术技术,并评估替代性增强材料。啮齿类动物模型为研究这些方面提供了一个结构化且可重复的环境,使研究人员能够分析增强术后发生的代谢适应,包括酸碱平衡和电解质紊乱。此外,该模型还允许对膀胱组织随时间推移的重塑过程进行观察,从而深入了解纤维化、尿路上皮再生以及增强节段的整合情况。同时,鉴于肠代膀胱术与恶性肿瘤风险升高相关,啮齿类动物模型为研究组织病理学的时序性变化以及识别癌变早期标志物提供了可能。重要的是,此类模型还有助于生物材料与组织工程应用的研究,有望推动开发具有更低致癌性和免疫原性风险的替代增强材料12。
尽管已有报道关于啮齿类动物及其他物种的实验性膀胱扩大模型,但目前尚缺乏一种可通过正中腹切开术在大鼠中实施回肠肠代膀胱术的可直接比较且标准化的逐步操作方案。早期的大鼠研究建立了经典的扩大膀胱成形术作为实验模型,并描述了多种变体技术,如浆肌层膀胱成形术和激光辅助肠代膀胱成形术18,19,20。后续研究进一步探讨了长期组织病理学和细菌学变化、肿瘤发生、转运生理学及功能结局,同时也探索了其他重建改良方法,如部分膀胱移植以及利用光动力学方法将肠黏膜替换为尿路上皮21,22,23,24,25,26,27。综合来看,这些研究表明大鼠膀胱扩大模型确实存在,但在研究范围上具有异质性,主要集中在可行性、生物学继发效应、生理学或特定重建改良方面18,19,20,21,22,23,24,25,26,27。因此,本研究的目的是提供一份详细的标准化操作指南,用于在大鼠中通过正中腹切开术实施肠代膀胱成形术。该方案已在非存活实验条件下建立。虽然本方案也可应用于需要长期观察的研究,但若用于存活实验研究,则可能需要进行调整,以包括术后恢复和纵向随访。此类应用可包括对功能结局、术后失败机制、随时间推移的组织再生或组织工程整合效果的评估。
本模型旨在大鼠体内可控地重现临床肠膀胱成形术的关键技术原理,同时确保其适用于标准化的实验操作。选择去管化的回肠补片,是因为去管化可降低肠道固有的收缩性,更真实地反映临床扩大术中常用的重建原则。采用带蒂、带血管的肠段可保留肠系膜灌注,并能在移植物制备期间及之后直接评估组织活力。通过导尿管(Foley导尿管)实现外置尿流改道,可在手术过程中为膀胱提供可控引流,并便于术中对重建肠段进行标准化评估。
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本文所述所有动物实验均在经认证的设施内进行,并已获得德国卡尔斯鲁厄巴登-符腾堡州地区委员会机构动物护理与使用委员会(IACUC)的批准(35-9185.81/G-62/23)。实验动物的处理遵循机构规程,符合德国动物福利相关法律法规,同时遵守欧洲共同体委员会(2010/63/EU)及ARRIVE指南所规定的要求。实验所用雄性Sprague-Dawley大鼠(n = 8),购自Janvier Labs,年龄为8–12周,体重400 g,在使用前经过为期一周的适应性饲养。
1. 麻醉与镇痛
2. 手术区域与仪器准备
3. 经腹正中切口手术入路
4. 小肠和膀胱的识别与准备(图1)
5. 外部尿流改道用导尿管福莱导管的放置与固定(图1)

图1:小肠与膀胱准备及体外尿流改道导管(Foley导管)的放置。(A)识别并靠近小肠与膀胱(A.1–A.2)。(B)通过腹膜分离游离膀胱(B.1–B.4)。(C)在膀胱顶部放置固定缝线(C.1–C.5)。(D)切开膀胱壁(膀胱切开术)(D.1–D.2)。(E)重新放置固定缝线(E.1–E.6)。(F)经膀胱切口置入用于体外尿流改道的导管(F.1–F.5)。(G)将导管外段固定于腹壁(G.1–G.9)。(H)固定导管尖端并完成其在膀胱内的最终放置(H.1–H.9)。(I)示意图总结上述准备过程及Foley导管的放置方式。粗虚线表示小肠,细虚线表示膀胱。黑色方块表示后续照片中放大显示的区域。请点击此处查看该图的放大版本。
6. 小肠节段的分离(图2)

图2:用于膀胱扩增的小肠节段的识别与分离。(A)为膀胱扩增而游离并识别合适的小肠节段(A.1–A.4)。(B)将选定的小肠节段从其余肠袢中横断(B.1–B.4)。(C)清除肠腔内残留内容物(C.1–C.4)。(D)分离并定位剩余小肠袢的近端(口侧)和远端(肛侧)断端。(E)已分离的小肠节段,准备用于后续扩增手术。(F)总结节段选择与分离过程的示意图。粗虚线表示被分离的小肠节段。请点击此处查看该图的高清版本。
7. 肠段准备与膀胱扩大术(图3)

图3:小肠补片构建及膀胱扩大术的环周吻合。(A)小肠节段的游离与准备(移植物制备)(A.1–A.3)。(B)切除移植物的角缘部分(B.1–B.3)。(C)通过在移植物与膀胱开口之间放置锚定缝线开始吻合(C.1–C.4)。(D)固定锚定点以对齐移植物与膀胱切口边缘(D.1–D.2)。(E)将膀胱扩大补片与膀胱壁进行环周吻合(E.1–E.15)。(F)将剩余的小肠节段组织以圆锥形、尖顶状方式闭合(F.1–F.6)。(G)将器官复位至其解剖位置(G.1–G.2)。(H)示意图总结移植物制备及膀胱扩大吻合过程。粗虚线表示小肠节段,细虚线表示膀胱壁的开口,白色箭头表示缝针。请点击此处查看该图的放大版本。
8. 小肠端-端吻合术(图4)

图4:小肠端对端吻合及肠系膜缺损关闭。(A)在对系膜缘和系膜缘放置对位缝线(A.1–A.10)。(B)放置两条前壁近似缝线(B.1–B.4)。(C)暴露后壁并放置两条后壁近似缝线(C.1–C.4)。(D)依次打结全部六条缝线以完成吻合(D.1–D.6)。(E)扩大的端对端吻合示意图(E.1–E.2)。(F)使用间断缝线关闭肠系膜缺损,以防止内疝形成(F.1–F.8)。(G)小肠端对端吻合的示意图。请点击此处查看该图的放大版本。
9. 终末步骤与注意事项
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为确认该方案后组织的存活能力,在八只大鼠中术中评估了组织氧合和灌注情况(表1)。在肠囊成形术前,对小肠进行高光谱成像(HSI),以可视化组织氧饱和度(StO₂)和灌注情况(NIR)(图5A.1)。作为阴性对照,通过夹闭主动脉诱导最大程度的低灌注(图5A.2)。在关键手术步骤后,重复对代表性组织区域进行高光谱成像,以评估灌注的持续性(图5B.1–5B.4)。
该可视化定量分析展示了腹部开放后小肠的生理状态组织氧合与灌注情况(图 5C.1–5C.2,“sb physiological”)。相比之下,诱导的低灌注状态导致氧饱和度和组织灌注均出现具有统计学意义的下降(
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本研究提供了一种可重复的大鼠肠囊膀胱成形术外科操作方案,该方案采用正中腹切口、体外插管以及去管化的回肠节段植入。该技术遵循Tizzoni和Foggi所描述的膀胱扩容术原则,并通过结合精确的麻醉、无菌准备、外置插管进行尿液转流以及获取带血管的小肠补片等方法,将其适配于啮齿类动物模型。
本方案已在非存活模型中实施并验证。然而,该方案建立了一个可用于膀胱扩容的转化研究平台,研究人员应能将其调整应用于存活模型,以进行长期观察。长期功能学结果的评估仍有待未来研究进一步探讨。
本方案可通过多种改进来拓展其应用范围。尽管当前方案仅限于终末期设置,但它可为未来的生存研究提供技术基础。此类改进需要增加围手术期和术后措施,包括标准化的术后恢复、临床监测、镇痛、感染预防、尿液引流管理、预设的导管拔除标准以及人道终点。在生存实验条件下,膀胱导管需妥善固定,定期监测,并仅在动物充分恢复且无明显渗漏或血尿的情况下方可移除。对于组织再生、延迟的肠-膀胱整合或肠代膀胱术失败机制等长期应用,还需设定预定义的随访时间点,并进行功能学、组织学以及适当情况下的影像学...
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未声明任何利益冲突。
作者们衷心感谢由巴登-符腾堡州科学、研究与艺术部(MWK)以及德国研究基金会(DFG)通过资助项目 INST 35/1314-1 FUGG 和 INST 35/1503-1 FUGG 支持的数据存储服务 SDS@hd。此外,作者们衷心感谢德国海德堡国家肿瘤疾病中心(NCT)通过其结构化博士后项目和外科肿瘤学项目提供的支持。我们还感谢巴登-符腾堡州议会批准的州级资金对海德堡-曼海姆创新园区健康与生命科学联盟结构化博士后项目的支持,该项目支持 Alexander Studier-Fischer 参与“健康领域的人工智能(AIH)”研究——该项目由德国癌症研究中心(DKFZ)、欧洲分子生物学实验室(EMBL)、海德堡大学、海德堡大学医院、曼海姆大学医院、中央心理健康研究所和马克斯·普朗克医学研究所以及合作开展。此外,我们感谢曼海姆大学医学中心 DKFZ HECTOR 癌症研究所提供的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 无创持针钳 | Aesculap | FB395R | DE BAKEY ATRAUMATA 无创钳,直型 |
| 钝头奥尔霍尔特钳 | Aesculap | BJ012R | 婴儿米克斯特组织钳与结扎钳,弯型,180 mm |
| 用于冲洗和分流的 Foley 导管管芯 | Mdk Mart | 23-CA-CD-UL-CD | 18 号导管(仅使用管身冲洗分流导管) |
| 卡洛芬 | cp pharma | 115 | 卡洛芬 0.5%(5% 浓度为 50 mg/mL,按 1:10 稀释)(Carprosol) |
| 非无菌棉签 | Amazon | ASIN: B0FPDB8ZGS | 非无菌脱脂棉签(存活实验需高压灭菌) |
| 快速可吸收聚乳酸缝线 4-0 | COVIDIEN | SV-494 | 单针带线可吸收聚乳酸多股外科缝线,配 P-13 针 |
| 固定杆 | legefirm | 500343896 | 用作 Y 形金属固定杆的音叉 |
| Foley 导尿管 | B. Braun | 4242010-02 | 20 号 50 mm Introcan Safety 2 导管作为分流导管 |
| 无菌纱布块 | Medrull | ASIN: B09164D1JG | 无菌纱布块 |
| 加热垫 | Royal Gardineer | IP67 | Royal Gardineer 加热垫 S 型,20 瓦 |
| 高光谱成像相机系统 | Diaspective Vision | TIVITA Tissue Halogen | 用于验证的高光谱成像系统 |
| 异氟烷 | Piramal Critical Care | PZN / EAN 09714675 / 4150097146757 | 100% 异氟烷 250 mL |
| 异氟烷蒸发器 | UNO ROESTVASTSTAAL BV | 180000002 | 异氟烷蒸发器 |
| 等渗氯化钠溶液 | B. Braun | ASIN: B007PZJOQ4 | 0.9% 氯化钠溶液 |
| 氯胺酮 | cp pharma | 1202 | 氯胺酮 10%(100 mg/mL) |
| 金属导管 | BD (Beckton, Dickinson) | 301300 | BD Microlance 3 20 号导管,用作分离钩 |
| 新生儿面罩 | asia connection | ME03016-0 | 新生儿面罩 #0 号 |
| 不可吸收单股缝线 4-0 | COVIDIEN | SP-670 | 单针带线不可吸收聚丙烯单股外科缝线,配 C-16 针 |
| 不可吸收单股缝线 6-0 | COVIDIEN | VP-733-X | 双针带线不可吸收聚丙烯单股外科缝线,配两根 CV-22 针 |
| 眼科软膏 | Bayer Vital GmbH | 1578681 | 5% 泛醇 |
| 塑料灌注管 | M. Schilling GmbH | S702NC150 | COEX 连接管 150 cm |
| 手术剪 | Aesculap | BC177R | JAMESON 手术剪,弯型,精细款,钝头/钝头,150 mm(6") |
| 大鼠麻醉诱导室 | wpiinc | EZ-1785 | 麻醉诱导室 |
| 钢板 | Maschinenbau Feld GmbH | C010206 | 镀锌钢板,40 × 50 cm,厚度 4.0 mm |
| 赛拉嗪 | cp pharma | 1206 | 赛拉嗪 0.2%(2% 浓度为 20 mg/mL,按 1:10 稀释)(Xylavet) |
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