Name: 通过高速气动钻头开颅术进入猪脑 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-05T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 26 s
Description: 学习高速气动钻头开颅术进入猪脑的方法，用于神经监测和药代动力学研究。该技术利用丹麦长白猪模型，为转化神经科学和中枢神经系统感染治疗提供可靠的实验基础。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者谨此感谢丹麦奥尔堡大学医院生物医学实验室工作人员提供的支持与技术经验。

所有所述动物实验均在丹麦奥尔堡大学医院进行，遵循现行法律法规，并经丹麦动物实验监察局批准（许可证号：2020-15-0201-00401）。本研究采用雌性家猪，体重约40 kg，年龄约3个月。所用试剂与设备的详细信息列于下文 材料表.
1. 受试对象饲养
<ol>
	<li>手术前至少7天，将受试动物分组饲养在符合标准的圈舍中，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。</li>
</ol>
2. 麻醉与监测
<ol>
	<li>使用一种混合物对动物进行肌肉注射，剂量为每10 kg体重2 mL，该混合物包含替来他明（Tiletamine）6.25 mg/mL、氯胺酮（Ketamine）6.25 mg/mL、唑拉西泮（Zolazepam）6.25 mg/mL、布托啡诺（Butorphanol）1.25 mg/mL 和赛拉嗪（Xylazine）6.25 mg/mL，以实现镇静。</li>
	<li>将动物仰卧置于加热毯上，以确保最佳的体温调节。</li>
	<li>使用6.5号导管对动物进行气管插管7，并以非湿化空气进行机械通气，潮气量为8 mL/kg，呼吸频率为16–20次/分钟，根据呼气末二氧化碳分压（end-tidal CO2）浓度&#60;6.0 kPa进行调整。 
	注意：此步骤还可确认导管在气管内的正确位置。</li>
	<li>通过吸入1%至2%的七氟烷维持麻醉状态。</li>
	<li>小心地将眼用软膏涂抹于动物双眼，以防止麻醉期间角膜干燥。</li>
	<li>通过检查睫状反射评估麻醉深度，并相应调整七氟烷浓度。</li>
	<li>经尿道将带有温度计的膀胱导管插入动物膀胱，用于监测体温并收集尿液至导尿袋中。</li>
	<li>在整个操作过程中持续监测动物的生命体征。 
	注意：生命体征包括脉搏、连续动脉血压、体温和呼气末二氧化碳（end-tidal CO2）。</li>
	<li>通过经皮穿刺在右颈静脉插入中心静脉导管（6 Fr鞘管），用于持续输注生理盐水（0.9% NaCl）、给药，并在实验结束时用于实施安乐死。</li>
</ol>
3. 动物体位
<ol>
	<li>将受试者置于俯卧位，抬高头部并用沙袋固定，直至额骨接近水平位置，以确保最佳定位。 
	注意：应适度固定头部，防止不必要的移动。</li>
	<li>使用修剪器或剃刀剃除手术区域的毛发。</li>
</ol>
4. 外科手术器械的准备
<ol>
	<li>按照材料表中列出的清单准备手术器械。</li>
</ol>
5. 暴露额骨
<ol>
	<li>确定枕部隆起和每侧眶上嵴的尾侧部分（图1），以界定预期的矢状中线。</li>
	<li>使用24号手术刀沿中线切开，切透皮肤和帽状腱膜，直至额骨骨膜。</li>
	<li>用外科棉片擦去血液。</li>
	<li>使用12 mm扁平咬骨钳，从切口周围逐步将帽状腱膜与下方的额骨分离。</li>
	<li>使用外科牵开器撑开帽状腱膜，暴露其下方的额骨（图2）。</li>
</ol>
6. 确定暴露的额骨的解剖学标志
<ol>
	<li>以矢状缝作为解剖中线的参考，并识别冠状缝（图2）。</li>
	<li>通过手动触诊识别三个骨性结构：枕外隆凸以及两侧眶上嵴的尾侧部分（图1 和 图3）。 
	注意：这些解剖标志构成一个三角形区域，颅骨切除术即在此区域内进行（图1 和 图4A）。</li>
</ol>
7. 硬脑膜的暴露
<ol>
	<li>使用高速气动钻和圆头金刚砂钻头（图3A），在先前确定的三角形边界内标出矩形的每个角。</li>
	<li>使用4 mm圆头金刚砂钻头连接各个角，以确保开窗位置准确（图4B）。</li>
	<li>使用4 mm圆头金刚砂钻头逐渐磨薄额骨，直至暴露硬脑膜。 
	注意：避免在中线处首次接触硬脑膜，该位置对应矢状缝（图1），因为此处有较大的背侧矢状窦。在此处穿孔可能导致严重的静脉出血。</li>
	<li>通过首次接触硬脑膜的点，目视评估剩余额骨的厚度。</li>
	<li>继续使用4 mm圆头金刚砂钻头小心地磨薄已定义矩形区域内的额骨。 
	注意：保留骨屑，用于后续控制静脉或暴露的额骨松质骨出血。</li>
	<li>将3 mm剥离器插入已充分磨薄的骨板周围骨下，通过轻柔的手动压力将骨片撬下，从而扩大至硬脑膜的暴露范围。 
	注意：交替进行钻孔和撬除骨片，直至骨板周围多处硬脑膜暴露。</li>
	<li>使用注射器注入无菌生理盐水以清除视野。</li>
</ol>
8. 去除骨板
<ol>
	<li>将3 mm剥离器插入骨板下方，逐渐对其手柄施加向下的压力，以折断骨板。 
	注意：此时应暴露出下方的硬脑膜，可见两侧大脑半球的轮廓（图5 和 图6）。</li>
	<li>通过肉眼观察是否有脑脊液（CSF）渗漏，评估硬脑膜的完整性。 
	注意：若硬脑膜无明显缺损，两侧半球将呈现同步搏动。</li>
	<li>使用预先保留的骨粉，或在低电压下小心使用单极或双极电凝器进行凝固，以止住轻微的静脉出血。 
	注意：预期可能会出现来自导静脉或板障静脉的轻微静脉出血。</li>
</ol>
9. 保护暴露的硬脑膜
<ol>
	<li>用浸有无菌生理盐水的无菌手术棉片覆盖暴露的硬脑膜，以防止 underlying 组织干燥。</li>
</ol>
10. 微透析导管（MDC）的插入
<ol>
	<li>以背侧矢状窦作为中线参考。将微透析导管（MDC）置于一次性18 G针头的腔内。从背侧矢状窦外侧10 mm处，以10°–15°的角度向头侧-喙侧方向穿刺硬脑膜，直至针头进入组织深度达20 mm。</li>
	<li>缓慢撤出针头，同时确保MDC在浅层大脑皮层中的位置保持不变。</li>
	<li>将导管牢固地固定于邻近皮肤，以防止MDC移位。 
	注意：确保MDC的尖端不接触针头的锐利端部，以免造成损伤。</li>
	<li>再次以背侧矢状窦作为中线参考，重复上述操作。将MDC置入针头中，如上所述，在对侧半球距中线15 mm处，以垂直（90°角）穿刺硬脑膜。
	<ol>
		<li>将针头插入20 mm后，按上述方法缓慢撤出，使MDC留置于皮层下脑组织内。按上述方法固定MDC。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>准备一支2 mL一次性塑料注射器，并安装一次性18 G针头。用0.5 mL无菌生理盐水填充注射器。</li>
	<li>从距中线20 mm处外侧穿刺硬脑膜，保持针头与组织呈45°角，方向朝向中线。每次进针1 mm时，缓慢推进并轻柔抽吸，逐段操作。</li>
	<li>每次抽吸时观察注射器内情况，直至获取脑脊液（CSF）。</li>
	<li>在保持针头解剖位置不变的前提下，将针头与注射器分离。将MDC经针头插入侧脑室，直至感到阻力。</li>
	<li>按上述方法使用手术胶带牢固固定MDC。</li>
</ol>
11. 微透析（MD）
<ol>
	<li>将每根微透析导管（MDC）连接至独立的微透析泵。</li>
	<li>通过向MDC中泵入无菌生理盐水，并将其收集至适当的样品管中，启动微透析过程。通过观察每个样品管中的生理盐水，确认每根MDC均有液体流过。</li>
	<li>以1 µL/min的流速持续进行30分钟的微透析，开始组织校准期。</li>
</ol>
12. 安乐死
<ol>
	<li>通过中心静脉导管注射戊巴比妥钠静脉推注剂量（50 mg/kg）（遵循机构批准的方案）。</li>
	<li>观察呼吸机上的脉搏、血压和呼气末 CO2 曲线是否呈直线，以确认心脏停搏。</li>
</ol>

An Efficient High-Speed Pneumatic Drill Craniectomy to Access the Porcine Brain

<ol><li>Mariager, T., Bjarkam, C., Nielsen, H., Bodilsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+animal+models+for+brain+abscess%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Experimental animal models for brain abscess: a systematic review.</a> Br J Neurosurg. , 1-8 (2022).</li>
<li>Bassols, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pig+as+an+animal+model+for+human+pathologies%3A+A+proteomics+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Proteomics+Clin+Appl%22%5BJournal%5D)">The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective.</a> Proteomics Clin Appl. 8, 715-731 (2014).</li>
<li>Meurens, F., Summerfield, A., Nauwynck, H., Saif, L., Gerdts, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pig%3A+A+model+for+human+infectious+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The pig: A model for human infectious diseases.</a> Trends Microbiol. 20 (1), 50-57 (2012).</li>
<li>Swindle, M. M., Makin, A., Herron, A. J., Clubb, F. J., Frazier, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Swine+as+models+in+biomedical+research+and+toxicology+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Pathol%22%5BJournal%5D)">Swine as models in biomedical research and toxicology testing.</a> Vet Pathol. 49 (2), 344-356 (2012).</li>
<li>Lind, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+pigs+in+neuroscience%3A+Modeling+brain+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders.</a> Neurosci Biobehav Rev. 31 (5), 728-751 (2007).</li>
<li>Hoffe, B., Holahan, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+pigs+as+a+translational+model+for+studying+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">The use of pigs as a translational model for studying neurodegenerative diseases.</a> Front Physiol. 10, 838(2019).</li>
<li>Ettrup, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basic+surgical+techniques+in+the+g%C3%B6ttingen+minipig%3A+Intubation%2C+bladder+catheterization%2C+femoral+vessel+catheterization%2C+and+transcardial+perfusion%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Basic surgical techniques in the göttingen minipig: Intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion.</a> J Vis Exp. (52), e2652(2011).</li>
<li>Bjarkam, C. R., Glud, A. N., Orlowski, D., Sørensen, J. C. H., Palomero-Gallagher, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+telencephalon+of+the+G%C3%B6ttingen+minipig%2C+cytoarchitecture+and+cortical+surface+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Struct+Funct%22%5BJournal%5D)">The telencephalon of the Göttingen minipig, cytoarchitecture and cortical surface anatomy.</a> Brain Struct Funct. 222 (5), 2093-2114 (2017).</li>
<li>Hou, N., Du, X., Wu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+pig+models+of+human+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Model+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Advances in pig models of human diseases.</a> Animal Model Exp Med. 5 (2), 141-152 (2022).</li>
<li>Munk, M., Poulsen, F. R., Larsen, L., Nordström, C. H., Nielsen, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+metabolic+changes+related+to+oxidative+metabolism+in+a+model+of+bacterial+meningitis+induced+by+lipopolysaccharide%5BTitle%5D)+AND+%22Neurocrit+Care%22%5BJournal%5D)">Cerebral metabolic changes related to oxidative metabolism in a model of bacterial meningitis induced by lipopolysaccharide.</a> Neurocrit Care. 29 (3), 496-503 (2018).</li>
<li>Kyllar, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiography%2C+computed+tomography+and+magnetic+resonance+imaging+of+craniofacial+structures+in+pig%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vet+Med+C%3A+Anat+Histol+Embryol%22%5BJournal%5D)">Radiography, computed tomography and magnetic resonance imaging of craniofacial structures in pig.</a> J Vet Med C: Anat Histol Embryol. 43 (6), 435-452 (2014).</li>
<li>Mariager, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+evaluation+of+single-dose+moxifloxacin+concentrations+in+brain+extracellular+fluid%2C+cerebrospinal+fluid%2C+and+plasma%3A+A+novel+porcine+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Antimicrobial+Chemother%22%5BJournal%5D)">Continuous evaluation of single-dose moxifloxacin concentrations in brain extracellular fluid, cerebrospinal fluid, and plasma: A novel porcine model.</a> J Antimicrobial Chemother. , (2024).</li>
</ol>

作者声明无利益冲突。

演示的操作过程包含若干关键步骤。首先，准确规划颅骨切除的位置至关重要，这与猪颅骨的结构有关。由于猪额骨的厚度在侧缘处增加，若将骨窗位置过于偏向外侧11，在钻孔过程中可能难以到达硬脑膜。此外，将骨窗准确定位于中线位置对于降低意外损伤下方矢状窦的风险具有重要意义。然而需要注意的是，猪的颅骨结构存在显著的个体差异，且并非所有个体都能观察到清晰可辨的矢状缝或冠状缝11。因此，本操作所采用的方法依赖于更普遍的解剖学标志，如项嵴和眶突，以提高颅骨切除定位的准确性。
尽管高速旋转的圆钻效率较高，但也存在&#160;较高的意外损伤硬脑膜的风险，尤其是在初始接触点处。逐步积累的实践经验有助于降低此类风险。然而，与常规手动钻等替代工具相比，气动高速钻通常价格昂贵，这是一个显著的局限性。有人可能会建议改进操作流程，即先使用手动颅骨钻进行硬脑膜的初始接触，随后再使用带足状结构的开颅器。这种方法可能降低硬脑膜损伤的风险，因为硬脑膜将不会暴露于高速运动的器械之下。然而，根据我们的经验，猪额骨内窦状结构的厚度和分布存在较大变异，使得常规开颅器的使用面临挑战。
本方法的总体目的是通过一种实用、简单且省时的操作流程，实现对猪脑大部分区域的可视化观察。我们认为，与创伤较小的操作方法（如钻孔颅骨切除术）相比，所展示的这一操作流程具有多项优势。首先，与单个钻孔颅骨切除术（0.7–1.5 cm2，取决于钻头直径）相比，该方法可暴露更大面积的猪脑组织（约20 cm2）。这不仅便于对脑组织进行大量器械操作（例如插入脑室引流管、神经传感器、多根导管、探针或刺激电极），还可借助外侧半球边界、脑回轮廓或上矢状窦等可见解剖结构，更有效地定位特定脑区。其次，只要操作得当，该过程不会对脑组织本身造成损伤，且经验丰富的操作者可在相对较短时间内完成该手术。
尽管本实验方法最初用于描述莫西沙星在非存活猪模型中的脑内渗透12，但我们认为该方法同样适用于存活实验。通过将骨板重新植入并缝合覆盖的皮肤组织，可在操作后使猪安全苏醒。然而，只有在确保潜在的脑皮层未因可能的器械操作而受到明显损伤、神经功能保持完整的情况下，此类操作在实践和伦理上才具有可行性。此类存活实验&#160;需要严格执行无菌技术，并在术后密切监测猪是否出现因手术创伤或出血（如硬膜外血肿）导致的神经功能缺损迹象。
总体而言，我们认为所介绍的方法简单、可重复，并在多种与中枢神经系统（CNS）相关的未来猪模型中具有重要应用价值，特别是在需要对完整猪脑进行大量器械操作和/或监测的情况下。

通常，在因实际或伦理限制而无法使用人类患者来研究疾病或测试外科手术方法时，会采用动物模型。建立新的动物模型通常旨在为人类疾病提供具有转化价值的新知识。由于实际操作和经费方面的考虑，啮齿类动物常被使用，但其对人类的转化价值有限，尤其是由于存在显著的解剖学差异1。相比之下，猪具有多种优势。猪不仅在关键的解剖学、生理学、代谢和遗传特征方面与人类相似，而且其器官系统的大小可通过体重匹配来模拟人类器官2,3。这使得猪在外科动物模型和手术培训中具有独特地位4。尽管与啮齿类动物相比，使用猪模型需要更高的实际操作能力和经费投入，但相较于非人灵长类动物，猪在经济和伦理上均是更为可接受的选择。
猪脑在转化神经科学研究中具有特殊意义。首先，猪脑的结构与人脑相似，两者均以白质为主，且均为有沟回的大脑3,5,6。其次，与啮齿类动物相比，猪的脑体积较大，使得临床环境中常用的手术器械和多种成像技术也可应用于猪7,8。因此，近几十年来，多种猪模型已被广泛用于神经科学研究9。然而，这些猪中枢神经系统模型大多需要对脑组织进行直接分析，而脑组织可通过多种方式获取（例如，植入导管或电极、组织活检等）10。由于大多数此类方法需要一定程度的器械介入以及对脑组织的直接接触，因此必须考虑不同的手术入路方案。
该方法包括通过对一只3个月大、已镇静的雌性丹麦兰德瑞斯猪的额骨进行前颅骨切除术。本论文的总体目的是描述一种利用气动高速钻头通过颅骨切除术暴露大部分猪脑腹侧区域的技术。第一步是将实验动物置于合适的位置，并抬高头部。由于猪的颅骨结构与人类有较大差异，第二步需利用多种解剖学标志来规划颅骨切除的位置。第三步是在不损伤脑膜的前提下，暴露覆盖双侧大脑半球的下方硬脑膜。

<table><tbody><tr><td>10 mL 塑料注射器</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>303219</td><td></td></tr><tr><td>107 微透析泵</td><td>M Dialysis</td><td>P000127</td><td>&amp;nbsp;107 Microdialysis Pump</td></tr><tr><td>2 mL 塑料注射器</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>300928</td><td></td></tr><tr><td>25 mm，18 G 针头</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>304100</td><td></td></tr><tr><td>Bair Hugger 加热器</td><td>3M</td><td>B5005241003</td><td></td></tr><tr><td>Bair Hugger 加热毯</td><td>3M</td><td>B5005241003</td><td></td></tr><tr><td>微透析泵电池</td><td>M Dialysis</td><td>8001788</td><td>6V 电池，106 &amp;amp; MD 泵</td></tr><tr><td>剥离器</td><td>Karl Storz</td><td>223535</td><td>扁平 3 mm 剥离器</td></tr><tr><td>6.5 号气管插管</td><td>DVMed</td><td>DVM-107860</td><td>带套囊气管插管</td></tr><tr><td>Euthasol Vet</td><td>Dechra Veterinary Products A/S</td><td>380019</td><td>用于安乐死的苯巴比妥，400 mg/mL</td></tr><tr><td>Farabeuf Rougine</td><td>Mahr Surgical</td><td></td><td>平头 Rougine（12 mm）</td></tr><tr><td>12 F 导尿管</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>D175812E</td><td>内置热敏传感器的导尿管</td></tr><tr><td>静脉套管</td><td>Coris Avanti</td><td></td><td>Avanti Cordis 股静脉套管 6 F</td></tr><tr><td>脑部微透析导管</td><td>M Dialysis</td><td>P000050</td><td>膜长 10 mm，轴长 100 mm，4 支/包</td></tr><tr><td>微透析注射器</td><td>M Dialysis</td><td>8010191</td><td>&amp;nbsp;106 Pump&amp;nbsp;Syringe 20/pkg</td></tr><tr><td>微透析采样用微量管</td><td>M Dialysis</td><td>P000001</td><td>微量管 250 支/包</td></tr><tr><td>手术台</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>气动高速钻</td><td>Medtronic</td><td></td><td>Medtronic Midas Rex 7 钻机</td></tr><tr><td>Primus 呼吸机</td><td>Dr&amp;auml;ger</td><td></td><td>内置蒸发器的呼吸机，用于辅助七氟烷麻醉</td></tr><tr><td>圆形金刚石钻头</td><td>Medtronic</td><td>7BA40D-MN</td><td></td></tr><tr><td>自持式牵开器</td><td>World Precission Instruments</td><td>501722</td><td>Weitlander 牵开器，自持式，14 cm，钝头</td></tr><tr><td>无菌生理盐水</td><td>Fresnius Kabi</td><td>805541</td><td>1000 mL</td></tr><tr><td>无菌外科棉签</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>24 号外科手术刀</td><td>Swann Morton</td><td>5.03396E+12</td><td>Swann Morton 无菌一次性 24 号手术刀</td></tr><tr><td>Zoletil Vet</td><td>Virbac</td><td></td><td>用于诱导麻醉的药物混合物</td></tr></tbody></table>

通过高速气动钻开颅术获取猪脑

Accessing the Porcine Brain via High-Speed Pneumatic Drill Craniectomy

猪作为实验动物模型在神经科学研究中具有特别重要的意义，因为猪和人类的中枢神经系统（CNS）在功能和结构上具有许多重要的相似特性。因此，猪预计将在未来多种神经系统疾病的研究中发挥日益重要的作用。本文介绍了一种通过猪额骨进行前颅骨切除术的方法。首先沿中线做切口，暴露猪的额骨，然后利用解剖学标志确定颅骨切除部位的最佳位置。使用圆头钻头对额骨进行仔细且逐步的磨薄，最终形成一个通向硬脑膜及下方大脑半球的矩形开口。该方法需要某些外科器械，包括气动高速钻头，并要求操作者具备一定的外科经验。可能的并发症包括意外损伤硬脑膜或上矢状窦。然而，该方法操作简便、耗时短，且具有高度的可重复性。若操作得当，该技术可充分暴露大面积未受影响的猪脑组织，适用于多种神经监测或分析研究。

猪头的俯卧位可为术中外科医生提供最佳操作通路，使用稳定用沙袋可降低钻孔过程中猪头位置意外移动的风险。
在本演示过程中，通过猪颅骨上部的浅表解剖标志（两侧眶上嵴和枕外隆凸）（图1 和 图3）来精确定位正中矢状线，然后进行切口。切开并去除帽状腱膜后，通过识别矢状缝来确定真实的解剖中线（图2）。在暴露额骨后，结合三个可触及的解剖标志（图1 和 图3）以及矢状缝（图2），确定一个三角形区域，并在此区域内设定颅骨切除的边界位置（图4A）。这些解剖标志非常适合该操作，因为它们与猪的大脑位置关系密切（图7）。
沿着颅骨切除术的边界逐渐钻孔并减薄额骨（图4B）后，触及到下方硬脑膜的接触点，从而可评估额骨剩余的厚度。
最后，在仔细移除额骨后，暴露了覆盖双侧大脑半球前颅三分之二区域的硬脑膜。该操作被视为成功，原因如下：（1）暴露的下方硬脑膜保持完整（图6）；（2）额骨开窗位置居中，由矢状窦的位置得以确认（图5）；（3）仅在暴露的松质骨边缘出现轻微静脉出血。
通过肉眼观察是否存在经较小缺损处渗出的脑脊液（CSF）来评估硬脑膜的完整性。这些渗漏会随着双侧半球的搏动同步脉动。若未观察到肉眼可见的脑脊液渗漏，且双侧半球随搏动同步隆起并呈圆形，则确认硬脑膜完整（图6）。半球的这种隆起外观表明脑脊液内存在净正压，相当于脑膜完整状态。
开颅位置的正确居中至关重要，原因如下：首先，这能确保在后续操作中充分暴露双侧大脑半球；其次，可降低钻孔时意外损伤上矢状窦的风险。在移除骨瓣后，可通过观察确认正确位置，即上矢状窦上方的脑裂将两侧大脑半球的轮廓对称分开（图4）。
预计硬脑膜和暴露的松质骨均会出现少量静脉出血。可通过在数分钟内应用开颅术产生的骨屑来实现止血。若此方法不足以止血，可使用单极或双极电凝对出血来源进行低电压电凝以确保止血。
<img alt="手术示意图；标注眶上嵴和枕嵴；解剖学研究。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图1"> 
图1：暴露的额骨图像。通过手动触诊确定三个解剖标志：枕部隆突以及两侧眶上嵴的尾侧部分。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="颅骨截骨术设置中显示矢状缝和冠状缝的外科解剖图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 2"> 
图 2：解剖后暴露的额骨图像，显示矢状缝和冠状缝。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="三维颅骨示意图，突出显示眶上嵴和项嵴，侧位及吻侧视图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 3"> 
图 3：三维计算机断层扫描。 从前外侧视角（A）和后上侧视角（B）观察的猪颅骨后部扫描图像。额骨的解剖标志以红色（眶上嵴）和蓝色（项嵴）标出。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="手术示意图，展示在动物受试体上的切口位置和尺寸。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图4"> 
图4：暴露的额骨图像。（A）利用枕外隆突和眶上嵴作为解剖标志，确定矩形颅骨切除区域的每个角。（B）通过连接各个角点，钻出颅骨切除的初始切线。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig04large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="神经外科示意图，标注了大脑半球和矢状窦的脑部解剖结构。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 5"> 
图 5：暴露的硬脑膜及其下方的大脑半球与矢状缝示意图。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig05large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="外科伤口愈合过程示意图，显示医学研究中的组织暴露和牵开器。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图6"> 
图6：从额部视角观察到的硬脑膜及其下方大脑半球的图像。 若硬脑膜完整，两个大脑半球会随着脉动同步抬升并呈圆形隆起（以白色虚线标示）。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig06large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="CT脑部扫描示意图；突出显示大脑、眶后部、枕嵴及定位标记。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig07.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Figure 7"> 
图7：水平位计算机断层扫描。 猪颅骨的扫描图像，显示眶后嵴（红色）、枕嵴（蓝色）与大脑（黄色）之间的解剖关系。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig07large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的高清版本。</a>

本方案描述了使用高速气动钻在3月龄丹麦长白猪上进行开颅手术的操作过程。手术通路通过额骨，暴露腹侧硬脑膜及下方的大脑半球。该操作可实现对猪脑较大区域的暴露与接触。

使用猪作为实验动物模型在神经科学研究中具有特别重要的意义，因为猪和人类的中枢神经系统（CNS）……

我们的研究目标是建立一种可重复且高效的开颅方法，以进入猪脑，实现广泛的神经监测及其他分析。通过利用猪脑与人脑之间的解剖学相似性，我们旨在推动转化神经科学研究的发展。我们已成功建立了一种猪模型，用于持续监测抗生素在健康脑组织及脑脊液中的脑内药代动力学。我们目前正致力于通过诱导可控的免疫反应介导的脑部炎症，改进现有健康大脑中抗生素脑内药代动力学模型。我们的目标是表征重症中枢神经系统感染患者的药代动力学特征。在给予适当麻醉后，首先将实验动物调整至手术所需的最佳体位。将动物置于俯卧位，用沙袋垫高并固定头部，使额骨接近水平。确定枕外隆凸以及两侧眶上嵴的后缘，以界定预期的矢状正中线。随后，使用24号手术刀沿正中线切开，穿过皮肤和帽状腱膜，直至额骨骨膜。使用外科棉签擦去血液。用12毫米的扁平咬骨钳，逐渐将腱膜从切口周围的额骨表面分离。然后使用外科拉钩将腱膜牵开，暴露其下方的额骨。以矢状缝作为解剖中线和角膜缝的参考标志。通过手动触诊，确定构成三角形的三个骨性结构，即枕外隆凸以及两侧眶上嵴的尾侧部分。使用高速气动钻和圆头金刚砂钻头，在先前确定的三角形范围内标记出一个矩形的各个角。使用4毫米圆形金刚砂钻头连接各个角，以确保开窗位置准确。用4毫米圆形金刚砂钻头逐渐磨薄额骨，直至暴露硬脑膜。以硬脑膜首次接触点为参考，目视评估残留额骨的厚度。然后继续小心地减薄已划定矩形区域内的额骨。将一把3毫米的剥离器插入骨板周围已充分减薄的骨质下方，通过轻柔的手动压力将骨片凿下，以扩大至硬脑膜的开口。使用注射器滴加无菌生理盐水以清除视野。将三毫米分离器插入骨板下方，逐渐向下施加压力于其手柄，以折断骨板。通过肉眼观察是否有脑脊液（CSF）渗漏来评估硬脑膜的完整性。使用保存的骨屑或在低电压下小心应用单极或双极电凝器进行凝固，以止住轻微的静脉出血。最后，用浸有无菌生理盐水的无菌手术棉片覆盖暴露的硬脑膜，以防止下方组织干燥。完成颅骨切除术后，发现暴露的下方硬脑膜完整。额骨上的开孔位于中央，此位置通过矢状上窦的走向得以确认。这些表明了该操作的成功。

accessing-the-porcine-brain-via-high-speed-pneumatic-drill-craniectomy

Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

通过高速气动钻头开颅术进入猪脑

本文描述了一种用于暴露新生大鼠腹侧颅骨的手术方法。利用该方法，可在麻醉的幼鼠脑干上进行开颅，以开展急性电生理记录和双光子显微成像实验。...

一种在新生啮齿类动物腹侧颅骨上制作颅骨开窗的方法

本文及教学视频的目的是介绍如何完整暴露并摘除死后猪的脑组织和垂体腺，以获得适用于后续大体解剖学和组织学分析的完整标本。...

猪中枢神经系统的暴露用于组织学分析：一种关于断头、开颅和取脑的手法指南

本文介绍了一种通过开放式颅脑控制性皮质冲击诱导小鼠创伤性脑损伤的实验方案。...

用于诱导创伤性脑损伤的可控皮层冲击小鼠模型

本方案详细介绍了完整取出猪脑并分离神经科学研究中常涉及的多个脑区的技术。...

家猪脑组织的提取与解剖

本文介绍了一种在猪小脑延髓池中直接植入导管的逐步操作方案。<br...

直接在猪的枕大池内植入导管

颅窗手术已成为转基因小鼠活体成像中广泛应用的外科技术。本方案描述了一种手术机器人的使用方法，该机器人可进行半自动化的颅骨钻孔以制备颅窗，有助于减少不同手术者之间的操作差异，并部分减轻因热损伤导致的血脑屏障破坏。...

小鼠颅窗手术中机器人钻孔开颅所致热损伤评估

本文介绍了一种在小型猪模型中对柔性硬膜下电极阵列进行长期性能与安全性评估的方法，详细描述了手术方法与工具、术后磁共振成像、听觉皮层的电生理学特性、植入物的电化学特性以及死后免疫组织化学分析。...

皮层下柔性脑皮层电图（ECoG）阵列植入及小型猪长期皮层记录

本方案介绍了一种基于微控制器的行为学检测箱，通过采集置于箱体下方传感器的加速度数据，评估 Prepulse...

开发用于评估精神疾病动物模型中脉冲前抑制及神经活动的行为箱

本研究提出了一种可在猪模型中进行重复慢性皮层记录的可扩展、可靠且可重复的方法。该方法适用于神经科学的多个领域，包括疼痛研究和神经系统疾病诊断。...

用于猪麻醉期间重复皮层记录的慢性颅窗技术

本文介绍了在大鼠和小鼠中进行高密度微电皮层记录（µEcoG）的两种方案，包括手术、植入和记录方法。µEcoG记录分别与大鼠听觉皮层的层状多通道电极记录或小鼠体感皮层的光遗传学神经活动操控相结合进行。...

通过整合层状多通道电极、光遗传学与微阵列皮层电图在啮齿类动物中进行皮层处理的多尺度研究

超声定位显微镜（Ultrasound Localization Microscopy, ULM）是一种 recently developed 技术，可实现前所未有的分辨率来成像微血管系统 体内本文详细描述了如何利用专为临床前研究设计的标准化功能超声成像平台，获得啮齿类动物脑微血管的超分辨率图像。...

超分辨率超声定位显微成像用于啮齿类动物脑微血管系统的精细定位

学习高速气动钻头开颅术进入猪脑的方法，用于神经监测和药代动力学研究。该技术利用丹麦长白猪模型，为转化神经科学和中枢神经系统感染治疗提供可靠的实验基础。

通过高速气动钻开颅术获取猪脑

探索更多视频