本方案提供了一种在大鼠中进行皮肤造瘘术及术后伤口管理的标准化方法,可实现持续的低压尿液引流,用于临床前脊髓损伤研究。
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本方案提供了一种在大鼠中进行皮肤造瘘术及术后伤口管理的标准化方法,可实现持续的低压尿液引流,用于临床前脊髓损伤研究。
大鼠是研究脊髓损伤(SCI)所致神经源性下尿路功能障碍(nLUTD)的首要临床前动物模型。由于其解剖结构和生理功能与人类高度相似,大鼠能够较好地模拟SCI的关键病理后果。然而,仍存在一个重要的转化医学鸿沟:在临床实践中,人类通常采用持续性或间歇性导尿进行膀胱管理,而类似方法在啮齿类动物中难以实现。目前普遍采用的手动排尿法会产生异常高的膀胱内压,可能独立促进SCI后膀胱的病理性重塑,从而引入方法学上的偏倚。本方案描述了在大鼠中实施皮肤膀胱造瘘术及术后伤口管理的方法,以建立持续性低压尿液引流,服务于临床前SCI研究。皮肤膀胱造瘘术——即在膀胱顶部与下腹壁之间建立一个造瘘口——可实现持续性尿液引流,从而维持低阻力的排尿通路,并绕过尿道。通过该方法,可避免尿液过度潴留和高膀胱内压,近似于临床在损伤早期采用经皮膀胱造瘘或经尿道尿流改道所实施的持续低压减压理念,但需明确的是,正常的尿液储存和控尿机制已被完全消除。因此,原本可能因反复膀胱过度充盈和高压手动排尿而被掩盖的治疗效应,将更易于被检测到。此外,膀胱造瘘术还为缓解临床前SCI研究中的性别相关限制提供了概念性策略。雄性啮齿类动物的尿道显著更长,导致尿流阻力更高,使得手动排尿操作更加困难,实际上使大多数临床前研究局限于雌性动物,尽管在临床SCI患者中男性占多数。作为一种替代性引流策略,膀胱造瘘术有望拓展实验性膀胱管理的范式,提升未来研究的转化价值,而其在雄性大鼠中的可行性及效果尚需通过专门的后续研究加以验证。
正常的膀胱功能依赖于膀胱肌肉与尿道括约肌的协调作用,这一过程通过涉及大脑、中枢神经系统(CNS)和周围神经系统(PNS)的复杂神经网络实现,从而实现对下尿路(LUT)的意识控制1,2。这些机制的复杂性及其开关式的回路结构3使得膀胱功能容易受到多种损伤和疾病的影响。因此,在脊髓损伤(SCI)后,几乎所有患者都会出现膀胱感觉和控制功能障碍4,5。神经源性膀胱这一术语涵盖了一系列影响尿液储存和/或排空功能的广泛功能障碍,具体表现取决于损伤的特征。特别是骶上损伤会导致逼尿肌过度活跃,并伴随括约肌过度活跃,且两者之间常出现协调性丧失——称为逼尿肌-括约肌协同失调(DSD)——从而引起大量尿液潴留和高膀胱内压6,7。这种情况可能严重损害下尿路,威胁上尿路(UUT)的完整性,若不及时治疗,可能导致危及生命的并发症8。通过导尿进行间歇性或持续性排尿引流,是目前SCI患者膀胱管理的标准方法,该方法通过安全、无压力的操作预防膀胱过度充盈9,10,11,12。
目前脊髓损伤(SCI)尚无有效治疗方法,相关神经源性下尿路功能障碍(nLUTD)主要采取对症管理,因此开发新型治疗策略仍是重要的研究方向。动物模型能够在与人类相近的复杂水平上研究疾病机制,同时在标准化实验条件下提供高度的组内一致性13。其中,大鼠是主要的临床前模型,大多数SCI研究均在此物种中开展14,15。这一选择反映了其在解剖和功能上与人类的相似性、可重复的病理反应以及广泛的可获得性。然而,仍存在重要的转化鸿沟,可能限制从啮齿类动物模型中获得的膀胱相关研究结果的解释及其临床相关性。
尽管大鼠在脊髓损伤(SCI)后会发展出与人类观察到的关键特征相似的神经源性下尿路功能障碍(nLUTD),但不同物种之间的膀胱管理方式存在显著差异。由于间歇性导尿及其他永久性尿液引流方法在大鼠中通常不可行,临床上常规通过手动挤压膀胱来排空尿液16。这种技术类似于临床实践中通常不推荐使用的克雷德手法(Credé maneuver)17,可导致膀胱内压力显著升高。因此,该操作可能因独立促进SCI后的病理性膀胱重塑而引入方法学偏倚,从而降低实验结果的转化价值,或掩盖真实的治疗效应。另一个局限性源于性别相关的解剖学差异。雄性啮齿类动物尿道长度明显更长,导致尿流阻力更高,使得手动排尿操作更加困难,实际上使大多数临床前SCI研究局限于雌性动物14。鉴于大多数临床SCI病例发生在男性患者中18,19,这一差异进一步凸显了在临床前大鼠SCI模型中开发替代性膀胱管理策略的必要性。
皮肤膀胱造口术涉及通过将膀胱顶部拉至皮肤表面并用缝线固定,在膀胱与下腹壁之间外科创建一个造口。该手术可实现持续性尿液引流,同时维持低压引流通路并绕过尿道。皮肤膀胱造口术主要用于患有复杂医学状况的儿童,或在常规引流方式不适用的情况下,其提供可靠的尿流改道,维护需求少且并发症发生率低20,21,22。除临床应用外,膀胱造口术也已在啮齿类动物模型中成功实施23,24,25,26,但尚未应用于脊髓损伤(SCI)背景下。
在最近的一项研究16中,我们针对临床前脊髓损伤(SCI)模型中手动膀胱排空所存在的转化应用局限性进行了探讨,并在大鼠中引入了膀胱造瘘术,同时结合一种术后伤口管理方案,实现了长期随访。两种膀胱管理方法的直接比较显示,手动膀胱排空后膀胱结构改变更为显著,而膀胱造瘘组动物在多个参数上更接近健康对照组。最显著的是,健康大鼠的膀胱壁厚度平均为768.26 µm(标准差28.05),在SCI后两个月采用手动膀胱排空的动物中,该值增加至1181.94 µm(标准差289.56),部分动物甚至达到1485 µm。相比之下,接受膀胱造瘘管理的大鼠膀胱壁厚度平均为963.08 µm(标准差68.82),仅有一只动物超过1000 µm。
本研究提供了一种在大鼠中实施膀胱造瘘术的标准化方案,包括围手术期护理和术后伤口管理,旨在为临床前脊髓损伤(SCI)研究提供可重复的持续低压尿液引流方法。该方案有助于研究人员重现该技术,并评估其在可能因高压手动排尿操作引入方法学偏倚的研究中,或在需要纳入雄性动物的研究中的适用性。本项目的目标是建立一种针对脊髓损伤大鼠的标准化膀胱造瘘术方案,并在为期两个月的随访期内评估其可行性和安全性。此外,采用了一种标准化的术后伤口管理方案,通过定期校准以尽量减少皮肤相关并发症并维持造瘘口通畅。
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本研究使用三个月大的雌性Lewis大鼠。尽管本方案主要是为了在脊髓损伤(SCI)后避免手动膀胱排空,但此处未提供挫伤性SCI操作的详细信息,相关细节此前已有描述。所有实验程序均经奥地利政府动物研究法律实体批准(BMWFW-2022-0.062.928 和 BMWFW-2023-0.848.340),并依照当地动物使用指南及ARRIVE指南进行。总体而言,膀胱造瘘术操作大约需要15分钟。
1. 术前准备
2. 动物准备
| 体重 (g) | 美托咪啶 (1 mg/mL),mL | 咪达唑仑 (5 mg/mL),mL | 芬太尼 (0.05 mg/mL),mL | 总体积 (mL) |
| 100 | 0.015 | 0.04 | 0.010 | 0.065 |
| 125 | 0.019 | 0.05 | 0.013 | 0.082 |
| 150 | 0.023 | 0.06 | 0.015 | 0.098 |
| 175 | 0.026 | 0.07 | 0.018 | 0.114 |
| 200 | 0.030 | 0.08 | 0.020 | 0.130 |
| 225 | 0.034 | 0.09 | 0.023 | 0.147 |
| 250 | 0.037 | 0.10 | 0.025 | 0.163 |
| 275 | 0.041 | 0.11 | 0.028 | 0.179 |
| 300 | 0.045 | 0.12 | 0.030 | 0.195 |
| 325 | 0.049 | 0.13 | 0.033 | 0.212 |
| 350 | 0.052 | 0.14 | 0.035 | 0.227 |
| 375 | 0.056 | 0.15 | 0.038 | 0.244 |
| 400 | 0.060 | 0.16 | 0.040 | 0.260 |
| 425 | 0.063 | 0.17 | 0.043 | 0.276 |
| 450 | 0.067 | 0.18 | 0.045 | 0.292 |
| 475 | 0.071 | 0.19 | 0.048 | 0.309 |
| 500 | 0.074 | 0.20 | 0.051 | 0.325 |
| 525 | 0.078 | 0.21 | 0.053 | 0.341 |
| 550 | 0.082 | 0.22 | 0.055 | 0.357 |
| 575 | 0.086 | 0.23 | 0.058 | 0.374 |
| 600 | 0.089 | 0.24 | 0.060 | 0.389 |
表1:大鼠肌肉注射麻醉剂量。 为体重100–600 g的大鼠配制肌肉注射麻醉混合液所需的美托咪啶(1 mg/mL)、咪达唑仑(5 mg/mL)和芬太尼(0.05 mg/mL)的体积。总注射量为各药物体积之和。
3. 膀胱准备
4. 经尿道导管置入
5. 膀胱定位
6. 膀胱造瘘术
7. 校准与伤口敷料

图1.造瘘口术后即刻及愈合后的代表性外观。 造瘘口部位在手术后即刻(损伤后第0天,DPI 0,左图)以及愈合后(损伤后第53天,DPI 53,右图)的代表性图像,右图拍摄时间接近56天(2个月)随访期结束前。插图为手术后即刻造瘘口的高倍放大视图。比例尺 = 1 cm(主图)和 2 mm(插图)。请点击此处查看此图的放大版本。
8. 拮抗作用
| 体重 (g) | 阿替美唑 (5 mg/mL), mL | 氟马西尼 (0.1 mg/mL), mL | 总体积 (mL) |
| 100 | 0.015 | 0.20 | 0.215 |
| 125 | 0.019 | 0.25 | 0.269 |
| 150 | 0.023 | 0.30 | 0.323 |
| 175 | 0.026 | 0.35 | 0.376 |
| 200 | 0.030 | 0.40 | 0.430 |
| 225 | 0.034 | 0.45 | 0.484 |
| 250 | 0.037 | 0.50 | 0.537 |
| 275 | 0.041 | 0.55 | 0.591 |
| 300 | 0.045 | 0.60 | 0.645 |
| 325 | 0.049 | 0.65 | 0.699 |
| 350 | 0.052 | 0.70 | 0.752 |
| 375 | 0.056 | 0.75 | 0.806 |
| 400 | 0.060 | 0.80 | 0.860 |
| 425 | 0.063 | 0.85 | 0.913 |
| 450 | 0.067 | 0.90 | 0.967 |
| 475 | 0.071 | 0.95 | 1.021 |
| 500 | 0.074 | 1.00 | 1.074 |
| 525 | 0.078 | 1.05 | 1.128 |
| 550 | 0.082 | 1.10 | 1.182 |
| 575 | 0.086 | 1.15 | 1.236 |
| 600 | 0.089 | 1.20 | 1.289 |
表2:大鼠皮下麻醉拮抗剂给药剂量。 为体重100–600 g的大鼠配制皮下麻醉拮抗剂混合液所需的阿替美唑(5 mg/mL)和氟马西尼(0.1 mg/mL)的体积。总注射体积为各药物体积之和。
9. 废物处理
10. 术后管理

图2。术后随访期间的伤口愈合及膀胱造瘘口校准情况。(A) 随访7周期间膀胱造瘘口部位的伤口评分。(B) 代表性伤口评分图像1–4分,显示从正常伤口外观到溃疡形成的进展过程。根据预设的研究标准,皮肤开放性病变的动物已被排除。比例尺 = 5 mm。(C) 随访期间以查理尔(Charrière)单位测量的膀胱造瘘口校准尺寸。图A和C中的数据以均值 ± 标准差(SD)表示。请点击此处查看该图的放大版本。
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共有18只大鼠接受了膀胱造瘘术。为建立该技术,首先在6只无脊髓损伤(SCI)的动物中进行手术,以验证其基本安全性和可行性,并评估健康动物的术后管理。随后,在12只动物中将膀胱造瘘术与T8/T9椎体水平的胸段挫伤性脊髓损伤(SCI)相结合进行。其中,6只动物用于进一步优化脊髓损伤动物的术后伤口管理方案。所得到的管理方案随后应用于另一组6只动物,以验证其可行性。将这些动物的一般状况与仅接受胸段挫伤性脊髓损伤(SCI)的动物进行比较(表3)。
<...| 组别 | 动物数量 (n) | 膀胱造瘘术 | 脊髓损伤 | 损伤类型 |
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本方案首次详细描述了在啮齿类动物中进行膀胱造瘘术的方法,用于脊髓损伤(SCI)后实现持续、低压的尿液引流。除了介绍手术技术外,我们还提供了一套全面的术后伤口管理方案,该方案被证明对实现长期且成功的随访至关重要。由于大鼠属于小型动物模型,且目标是创建尽可能小的膀胱开口,以减少干扰因素并促进伤口愈合,因此使用放大镜(2.5–3.5× 放大倍数)或手术显微镜被证明极为有益。对两种膀胱造瘘口尺寸(3 mm 与 5 mm)的直接比较证实,在本研究中较小切口具有更优效果。如果该微创方法在技术上不可行,可扩大腹部切口以改善操作通路;但在缝合膀胱前,应再次将腹部切口缩小至 3 mm,以形成理想的膀胱造瘘尺寸。此外,我们的方法旨在建立高位膀胱造瘘,从而保留部分膀胱储尿功能(在随访期间 91.84% 的病例中观察到),并实现一定程度的可控性膀胱扩张,同时涉及输尿管。尽管手术本身技术上较为简单,且术中并发症风险较低,但术后密集的伤口护理——尤其是在术后初期——可能是该方法的主要局限。防止膀胱造瘘口自发闭合对于维持持续尿液引流至关重要,需定期进行校准。安全且可重复地实施该操作需要两名操作人员,对人力提出了较高要求,特别是在术后前 3 周需每天至少校准一次,之后...
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作者声明无利益冲突。
作者感谢伤口护理专家 Gerlinde Wiesinger 在优化伤口管理方案过程中所做出的宝贵贡献。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.9% 氯化钠 | Fresenius Kabi, Graz, Austria | — | 无菌生理盐水 |
| 20G 注射针头 | Servoprax, Wesel, Germany | REF L1 0201 | 用于不锈钢丝的置入 |
| 24G 外周静脉导管 | B. Braun, Sempach, Switzerland | REF 4254074B | 用作经尿道导管(不带导丝) |
| 27G 注射针头 | B. Braun, Melsungen, Germany | REF 4657705 | 用于注射 |
| 6-0 涂层Vicryl缝线 | Ethicon, Puerto Rico, USA | REF V134H | 用于膀胱固定 |
| Actimaris 伤口冲洗液 forte | ActiMaris, Appenzell, Switzerland | REF 30350 | 0.2% 次氯酸钠溶液 |
| Actimaris 伤口冲洗液 sensitive | ActiMaris, Appenzell, Switzerland | REF 30300 | 0.04% 次氯酸钠溶液 |
| 阿替美唑(Antisedan 5 mg/mL) | Orion Pharma, Espoo, Finland | 无目录号 | 麻醉拮抗剂 |
| 膀胱造口校准棒(6–11 Charrière) | 无制造商信息 | 无目录号 | 用于膀胱造口校准 |
| 碳钢手术刀片 No. 11 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | REF BB511 | 手术刀片 |
| 右泛醇眼膏(2%) | Fresenius Kabi, Graz, Austria | REF RA4302436 | 眼用软膏 |
| 恩诺沙星(Baytril 25 mg/mL) | Elanco, Monheim, Germany | 无目录号 | 抗生素 |
| 雌性Lewis大鼠(12周龄) | Charles River Laboratories, Sulzfeld, Germany | — | 实验动物 |
| 芬太尼(50 µg/mL) | hameln pharma, Hameln, Germany | 无目录号 | 麻醉剂 |
| 氟马西尼(0.1 mg/mL) | Fresenius Kabi, Graz, Austria | 无目录号 | 麻醉拮抗剂 |
| 加热垫 | Lenric, Littlehampton, UK | 无目录号 | 用于维持体温 |
| 带齿镊(Adson镊) | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 11019-12 | 组织操作 |
| 显微带齿镊 | Medicon, Tuttlingen, Germany | 13.71.62 | 显微外科镊 |
| 长效美洛昔康(Metacam 5 mg/mL) | Boehringer Ingelheim, Ingelheim am Rhein, Germany | 无目录号 | 镇痛药 |
| 润滑凝胶(Cathejell C) | Montavit, Absam, Austria | 无目录号 | 用于经尿道插管和膀胱造口校准 |
| 美托咪定(Sedator 1 mg/mL) | Dechra, Aulendorf, Germany | 无目录号 | 麻醉剂 |
| 显微镜或手术放大镜(2.5–3.5×) | Evident Europe GmbH, Vienna, Austria | Olympus SZ61 | 用于显微手术 |
| 显微剪刀(Bonn剪刀) | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 14084-08 | 显微外科剪刀 |
| 蚊式止血钳 | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 13009-12 | 用于固定悬吊缝线 |
| 油性保湿保护膜 | Panin, Rovigo, Italy | 无目录号 | 术后皮肤保护 |
| 聚维酮碘溶液(7.5%) | B. Braun, Melsungen, Germany | 无目录号 | 皮肤消毒剂 |
| 手术刀柄 No. 3 | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 10003-12 | 与 No. 11 手术刀片兼容 |
| 小型带齿镊 | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 11050-10 | 用于尿道周围皮肤操作 |
| 不锈钢丝 | Vömel, Kronberg, Germany | 无目录号 | 用于保护性钢丝缝合 |
| 1 mL 注射器 | Becton Dickinson, Vienna, Austria | REF 303172 | 用于麻醉剂和拮抗剂给药 |
| 外用皮肤粘合剂 | Ethicon, Puerto Rico, USA | REF AHVM12 | 皮肤粘合剂 |
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