Name: 大鼠中线剖腹手术控制可逆性内脏动脉缺血、静脉充血和联合灌注不良 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-05T14:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 57 s
Description: 学习大鼠中线剖腹手术控制可逆性内脏动脉缺血、静脉充血和联合灌注不良的方法。本研究利用高光谱成像技术验证四种灌注不良状态，为内脏器官灌注研究提供标准化实验方案。

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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）通过资助编号 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。本论文的出版费用得到了德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft）在资助项目 &#34;Open Access Publikationskosten&#34; 以及海德堡大学提供的资金支持。

本文所述所有动物实验均在经认证的设施中进行，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（批准号：35-9185.81/G-62/23）。实验动物的管理遵循机构标准、德国动物使用与护理法律法规、欧洲共同体理事会指令（2010/63/EU）以及ARRIVE指南。实验选用雄性Sprague Dawley大鼠，体重约400克，经一周适应性饲养后使用。本研究中所用试剂与设备的详细信息列于下文 材料表.
1. 麻醉与镇痛
<ol>
	<li>根据机构规程使用药物对大鼠进行麻醉。建议使用异氟烷诱导镇静，随后腹腔注射每公斤体重100 mg的氯胺酮和每公斤体重4 mg的赛拉嗪。可通过皮下注射每公斤体重5 mg的卡洛芬实现额外镇痛。具体细节请参见Studier-Fischer等13。</li>
	<li>在眼睛上涂抹眼用软膏以防止干燥。</li>
	<li>使用手术镊进行脚趾夹捏试验，以确认麻醉深度是否充分。</li>
	<li>在手术过程中定期重新评估并调整麻醉深度。</li>
</ol>
2. 实验步骤准备
<ol>
	<li>准备好所有必需的材料和器械，包括可释放的微血管夹和施用器，放置于刷手台上图2A- C钝性持针钳、精细解剖剪和镊子。
	<ol>
		<li>通过将套管以一定角度弯折来制备手术准备钩 135° 在距尖端1 cm处连接至塑料灌流管 通过 鲁尔锁接头，准备使用外科蚊式钳施加张力（图2D，E).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>准备啮齿类动物手术暴露装置，包括Y形固定杆和加热垫，具体方法参见Studier-Fischer等人的文献。13.</li>
	<li>确保实现充分的氧合 通过 使用新生儿面罩吸入100%氧气（图 2F).</li>
</ol>
<img alt="啮齿类动物手术；剖腹术；血管解剖；实验装置；解剖结构探索。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67171/67171fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 2"> 
图 2：实验与动物准备。（A）所需手术器械与材料。（B,C）可释放微血管夹及夹子施加器。（D,E）将连接灌注管的折叠套管用作手术准备钩。（F,G）使用面罩供氧并已剃毛的大鼠模型。（H）沿整个腹部长度的皮肤切口。（I-M）剑突切除与止血。（N-Q）肝脏游离及镰状韧带解剖（箭头 1）。（R）剖腹术后使用准备钩与金属支架暴露器官。（S）使用钝性钩（箭头 2）、硅胶血管环（箭头 3）和手术纱布（箭头 4）充分暴露腹腔主要血管。（T,U）腹主动脉与下腔静脉。（V）无创性准备器械。（W）湿润棉签（箭头 5）。（X）镊子夹持的湿润纱布（箭头 6）和钝性Oveholt血管夹（箭头 7）。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67171/67171fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
3. 手术准备
<ol>
	<li>为进行正中腹切术，剃除手术入路部位的毛发（图2G）。在预定腹部长度上做皮肤切口，即约7 cm（图2H），通过分离筋膜继续进行腹切术操作，并将带有塑料管和外科蚊式钳的手术牵开钩缝合固定于皮肤上。使用手术牵开钩暴露手术区域，并对组织施加适当张力。</li>
	<li>确保仅将腹膜向头侧分离至胸骨起始处下方几毫米即可，保留部分腹膜完整。将一块手术纱布垫置于胸骨下方（图2I），并用强度较大的组织剪切除剑突。使用手术纱布垫对切除区域施加压力，以实现该血供丰富区域的充分止血（图2I-M）。</li>
	<li>将肝脏向背侧尾端游离，以暴露镰状韧带（图2N），并分离该韧带（图2O-Q）。</li>
	<li>为实现止血控制，根据主要血管夹闭的位置需要，充分暴露腹部主要血管（图2R），并用硅胶血管环套悬吊血管（图2S-U）。应仅使用无创性手术器械（图2V），例如湿润棉签（图2W）、持钳夹持的湿润纱布垫以及钝头Oehl钳（图2X）。</li>
</ol>
4. 动脉缺血模型中腹主动脉的制备与夹闭
<ol>
	<li>使用无创准备器械将上腹部器官向左侧内侧移位，以暴露左侧肾上腺动脉（图3A-D）。</li>
	<li>识别通常位于左侧肾上腺动脉头侧延伸段内侧的搏动部位，该部位提示腹主动脉的走行（图3E）。使用钝性分离的Overholt钳通过疏松结缔组织进行分离，以暴露腹主动脉（图3F,G）。</li>
	<li>在腹主动脉最头端使用钝性Overholt钳进行隧道式分离（图3H-L），并用硅胶血管环套住主动脉（图3M-T）。</li>
	<li>利用硅胶环将合适的动脉瘤显微血管夹轻度向腹侧移位，并沿硅胶环引导显微血管夹，以确保实现腹主动脉的孤立性阻断（图3U）。根据具体研究问题，可再次松开显微血管夹。</li>
</ol>
<img alt="外科手术技术系列：实验设置中肝脏解剖与血管结扎的演示" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67171/67171fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图3"> 
图3腹主动脉的制备与夹闭 (A) 暴露内脏器官。 (B-E使用无创分离器械将上腹部器官向左内侧移位，以暴露左侧肾上腺动脉。F，G在左侧肾上腺动脉搏动处（灰色箭头）行钝性分离，以暴露腹主动脉。H-L使用钝性Oveholt钳对腹主动脉进行隧道分离。M-T使用硅胶血管环套悬吊主动脉。U) 使用硅胶环作为引导，应用可释放的动脉瘤微血管夹。V-Z腹腔干动脉（橙色）相对于主动脉（红色）和硅胶血管环的可视化。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67171/67171fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处以查看此图的放大版本。</a>
5. 门静脉高压腹部腔静脉的准备与夹闭
<ol>
	<li>使用无创准备器械将肝脏向右游离，锐性解剖肝韧带，并进一步将肝脏向侧方移位（图4A-C）。</li>
	<li>使用钝性Overholt钳在膈肌左脚处打开肝后间隙（图4D-G）。</li>
	<li>使用钝性Overholt钳在下腔静脉周围建立隧道（图4H-K），并使用硅胶血管环套住下腔静脉（图4L-O）。</li>
	<li>利用硅胶环放置合适的动脉瘤显微血管夹，轻度将下腔静脉向前方移位，并沿硅胶环引导动脉瘤显微血管夹，以确保下腔静脉的隔离阻断（图4R）。</li>
</ol>
<img alt="手术步骤、血管解剖、肝脏暴露、解剖分离示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67171/67171fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 4"> 
图 4：肝上腹腔静脉的准备与夹闭。（A）颅侧内脏器官的暴露。（B）使用无创性手术器械对肝脏进行保护性游离，并锐性解剖肝韧带。（C）肝脏向侧方移位。（D–G）打开肝后间隙，并在膈肌左脚处进行分离准备。（H–K）使用钝性Overholt血管钳对腔静脉（蓝色）进行隧道式分离。（L–O）使用硅胶血管环套绕腔静脉。（P,Q）施加张力以初步限制腔静脉血流。（R）利用硅胶环作为引导，放置可释放的微血管动脉瘤夹。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67171/67171fig04large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
6. 腹主动脉和肝上腹腔静脉夹闭以实现联合灌注不足
<ol>
	<li>重复上述步骤，直至主动脉和下腔静脉均套入硅胶血管环。再次利用硅胶环作为引导，对两支血管应用动脉瘤显微血管夹。建议先夹闭主动脉，并尽量缩短随后夹闭下腔静脉所需的时间至数秒内。 
	注意：根据具体实验设计和研究目的，缺血再灌注损伤可维持一段时间后释放，或在预定时间后终止。对于非存活实验，动物可通过锐性心脏切除术（遵循机构批准的方案）实施安乐死；若计划进行后续观察和存活实验，则应使用外科缝线逐步关闭腹腔。本研究中，动物均实施安乐死。</li>
</ol>

Rat Model for Visceral Organ Malperfusion Studies

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<li>Byard, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+mesenteric+ischemia+and+unexpected+death%5BTitle%5D)+AND+%22J+Forensic+Leg+Med%22%5BJournal%5D)">Acute mesenteric ischemia and unexpected death.</a> J Forensic Leg Med. 19 (4), 185-190 (2012).</li>
<li>Łagosz, P., Sokolski, M., Biegus, J., Tycinska, A., Zymlinski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elevated+intra-abdominal+pressure%3A+A+review+of+current+knowledge%5BTitle%5D)+AND+%22World+J+Clin+Cases%22%5BJournal%5D)">Elevated intra-abdominal pressure: A review of current knowledge.</a> World J Clin Cases. 10 (10), 3005-3013 (2022).</li>
</ol>

外周动脉闭塞性疾病（PAOD）作为组织灌注不足的典型代表，其患病率已高达约7%，仅在美国就影响约850万成年人18。而总体而言，组织灌注不足是大多数外科和内科疾病中的重要病理机制。因此，建立恰当且可重复的动物模型对于该领域内新研究问题的探索至关重要。
需要进行专门研究的三种血管动力学情况是动脉缺血、静脉淤血以及联合性灌注不良。通过诱导孤立性动脉缺血，研究人员能够精确描绘组织缺氧的时间与空间发展过程，探究缺血-再灌注损伤、细胞凋亡及炎症反应中涉及的分子级联反应。通过破坏静脉回流——这一常被忽视的血管病理学方面，研究人员可探讨动脉流入与静脉流出失衡之间的相互作用，揭示静脉血栓形成、淤血相关组织水肿及微循环功能障碍的病理生理机制。当同时结合这两种病理状态时，可研究联合性灌注不良所形成的失调性微环境，模拟临床上急性肠系膜缺血和缺血性结肠炎等综合征中所遇到的复杂病理生理过程。
除了阐明基本的病理生理机制外，在大鼠中诱导内脏动脉缺血、静脉淤血以及联合性灌注不良的能力，为评估药物干预、手术技术、新型治疗策略以及创新成像方法（尤其是高光谱成像 HSI14,19,20,21,22）的有效性提供了不可或缺的实验平台。因此，该模型是获取组织灌注状态评估所需生物学组织真实数据的关键环节，有助于充分发挥高光谱成像（HSI）在组织评价与灌注状态识别中的潜力。通过利用这一实验体系，研究人员可加速将临床前研究成果转化为具有临床可行性的干预策略，最终降低多种血管性疾病和灌注障碍相关的发病率与死亡率。
例如，研究人员可利用该模型研究靶向缺血-再灌注损伤通路的药理学制剂（如抗氧化剂、抗炎药物和血管扩张剂）的疗效，从而阐明其在临床实践中的潜在应用价值23,24。此外，该模型有助于评估新型外科手术方法，例如肠系膜血管重建技术和静脉减压手术，为这些技术的可行性、安全性和长期有效性提供宝贵见解25,26。
此外，该实验框架使研究人员能够探索血管功能障碍与全身性合并症（如糖尿病、高血压和动脉粥样硬化）之间复杂的相互作用，从而揭示调控血管疾病进展的错综复杂的病理生理通路网络27,28。
尽管已有一些关于大鼠肝脏29,30,31或肾脏32,33等单一器官选择性灌注不足的文献报道，但目前尚缺乏针对大鼠全内脏器官灌注不足的科学研究，且明确不存在系统性的实验方法。因此，本文旨在填补这一空白。本技术的主要局限性包括操作的侵入性，以及根据灌注不足持续时间的不同，可能继发器官血栓形成和功能障碍，进而因多器官衰竭或腹腔间隔室综合征导致术后动物痛苦34,35,36。根据具体研究问题进行周密的规划与设计，有助于权衡所需灌注不足时间与其病理生理后果之间的关系。
在解决该操作过程中常见问题时，应注意以下要点和建议：（1）确保事先充分准备器械和药物，以尽量减少操作过程中的中断；（2）通过仔细分离无血管平面，实现细致的止血控制。如有条件，可使用双极电凝止血钳进行电凝止血；（3）在接触肝实质时，使用无创器械（如湿润棉签或带镊子的湿润手术纱布），以尽量减少组织损伤；（4）约20%的动物由于组织条件脆弱，出现肝实质表浅弥漫性出血。但在所有情况下，通过轻柔压迫并保持耐心，出血均得以停止。这些建议旨在提高操作效率，并尽量减少在大鼠模型中诱导灌注不良时的并发症。
在切除剑突以更好地暴露腔静脉时，应确保剑突与胸骨交界处背侧的腹膜保留数毫米的完整性。剑突的切除部位会变得坚硬且锐利，可能损伤表浅的肝实质。因此，建议使用镊子游离胸骨后腹膜的尾侧部分，并将其包裹在骨残端周围，有效覆盖残端并有助于止血。手术牵开钩应缝合固定于腹前壁头侧，并施加头侧方向的张力，以确保剑突残端的腹膜覆盖保持在原位。
分离镰状韧带时，应小心操作，避免意外造成医源性肝静脉损伤，因为这可能导致动物死亡。由于血管准备过程中出血风险较高，建议大部分手术准备采用钝性Oehl钳进行钝性分离，而非使用锐性解剖器械。此外，硅胶血管环在使用前应润湿，以减少表面摩擦，最大限度降低组织损伤风险。
放置动脉瘤微血管夹时，准确观察血管解剖结构至关重要。例如，腹腔干动脉起源于腹主动脉的非常靠 cranial（头侧）的位置。若需阻断腹腔干动脉（例如用于研究肝脏灌注不足），应参照腹主动脉和硅胶血管环来确认腹腔干动脉的位置，以确保其被包含在夹闭的血管组织中（图 2V-Z）。曾有一例意外将血管夹初始放置于腹腔干动脉尾侧的情况，但由于肝脏 StO2 值未出现预期下降而迅速被发现，随后成功进行了重新夹闭操作。
最危险的制备步骤是穿通下腔静脉。该步骤需要轻柔的操作和足够的耐心，只有在确认不会接触下腔静脉时，才能张开持针器。判断这一点可能具有挑战性，因为当下腔静脉受到轻微压迫时，会呈现为一层薄而无血管的结缔组织，其内部的血液会在两个方向上消失。此外，若穿通位置过于头侧，还存在意外打开胸膜并导致气胸的风险。这可能是一种严重且危及生命的并发症，尤其因为动物处于自主呼吸状态，无法采取侵入性呼吸支持措施。实践发现，将手术器械稍作回撤并更偏向尾侧继续操作，有助于避免此类并发症。当出现血流动力学相关且可见的气胸，伴有膈肌肝部膨出时，可推荐采用经膈一次性穿刺，使用30 G针头和小注射器抽吸 trapped 气体作为急救策略。该技术已在一只动物中成功应用，使其在术中获救。
最后，在使用微血管夹时应格外小心，避免夹住周围的结缔组织，否则可能导致目标血管阻塞不充分。
尽管本方案旨在作为全身性内脏灌注不足的逐步操作指南，但由于图 1T-V 中展示了广泛的血管解剖与游离操作，可根据具体研究问题调整夹闭部位。因此，若将夹闭位置选择在血管树更远端，也可实现特定器官组或单个器官的选择性灌注不足，例如选择性夹闭腹腔干以建立肝缺血模型。本方案提供了一种详细且可重复的方法，有助于在大鼠模型中标准化地实现可控、可逆的动脉缺血、静脉淤血以及联合性灌注不足，从而提高未来动物实验中数据的可靠性、稳健性、研究者间的一致性及结果的可比性。因此，该方法成为生物医学研究工具库中不可或缺的手段，有助于深入理解血管功能障碍、组织损伤与治疗干预之间的复杂相互作用。通过充分利用该实验设计的灵活性，研究人员可进一步探索血管病理生理学中的未解之谜，推动转化医学领域的发展，并最终改善血管健康相关的患者预后。

尽管局部或全身性组织灌注不足所导致的组织灌注剥夺的后果早已被认识，但其仍然是美国和欧洲发病率与死亡率的主要原因之一1。这类灌注不足状况是继恶性肿瘤和脓毒性炎症之后导致组织退变的第三大原因，但相较于后两者，其病因谱系要广泛得多2。
这一谱系涵盖了从局部机制到全身机制的多种病因，局部机制包括心房颤动导致的血栓栓塞性阻塞、血管收缩以及医源性或创伤性夹层；全身机制则包括心功能不全或休克、脓毒症、低血容量和窃血现象。这些不同的机制是多种内科和外科疾病的基础。数十年来，由于这些疾病伴随显著的发病率和死亡率，医学界已将注意力集中于恢复灌注不足组织的血流，以防止组织坏死并恢复器官功能3。
这项研究工作已催生出多种用于恢复器官生理性灌注的药物、医疗和外科解决方案，包括体外循环手术的进展4、血管内介入技术5、体外膜肺氧合6,7、器官移植期间的机械灌注技术8，以及人工血液替代品9。
然而，尽管取得了这些重要进展，器官灌注不足（尤其是内脏器官）仍然是临床诊疗中的紧迫问题，对生物医学过程及补救策略的进一步研究需求迫切。有效的生物模型对于开展此类研究至关重要。由于组织灌注研究涉及多因素层面，不仅包括细胞生物学，还涵盖血管微解剖学和流变学，因此合适的模型必须具备一定程度的生物学复杂性，而这只有完整的模式生物才能提供，使得啮齿类动物成为显然的首选模型。
组织灌注不良可分为三种不同情况：孤立性动脉缺血、孤立性静脉淤血和混合性灌注不良10。这些情况在临床上的相关场景包括：（1）动脉缺血：心房颤动伴血栓栓塞性阻塞、脓毒性栓子、血管收缩、医源性或创伤性血管夹层或钳夹、心功能不全或休克、主动脉夹层、脓毒症和低血容量、因外部压迫导致的严重动脉阻塞、肺动脉栓塞、慢性动脉闭塞性疾病或窃血现象；（2）静脉淤血：医源性或创伤性血管夹层或钳夹、心力衰竭、肝纤维化或肝硬化、因外部压迫导致的静脉阻塞、静脉血栓形成、静脉功能不全以及布加综合征（Budd-Chiari综合征）；（3）混合性灌注不良：上述情况的组合，以及前述疾病的晚期阶段，例如因缺血诱导的纤维化所致的继发性静脉淤血，或因淤血引起的液体潴留所致的继发性动脉缺血，还包括特定器官的情况，如缺血性炎症（例如缺血性结肠炎）11,12。
因此，本文旨在提供一种逐步模型，以诱导可控的、可逆的内脏动脉缺血、静脉淤血及联合性灌注不良。 通过 大鼠中线开腹术在存活与非存活实验中的应用，如图所示 图1该实验模型为研究动脉缺血、静脉淤血及其合并后遗症的多因素动态过程提供了可控环境，可模拟多种临床相关情况下的实际场景。
<img alt="心血管系统示意图：动脉缺血、静脉淤血、联合性灌注不良的解释。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67171/67171fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Figure 1"> 
图1：实验方案概览。 大鼠血管解剖结构示意图及夹闭部位（灰色箭头）。(A) 生理灌注状态。(B) 动脉缺血状态。(C) 静脉淤血状态。(D) 联合性灌注不良状态。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67171/67171fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

<table><tbody><tr><td>无创持针钳</td><td>Aesculap</td><td>FB395R</td><td>DE BAKEY ATRAUMATA 无创钳，直型</td></tr><tr><td>钝头血管钳</td><td>Aesculap</td><td>BJ012R</td><td>BABY-MIXTER 组织分离与结扎钳，弯型，180 mm</td></tr><tr><td>穿刺针套管</td><td>BD (Beckton, Dickinson)</td><td>301300</td><td>BD Microlance 3 穿刺针套管 20 G</td></tr><tr><td>固定杆</td><td>legefirm</td><td>500343896</td><td>用作 Y 形金属固定杆的音叉</td></tr><tr><td>加热垫</td><td>Royal Gardineer</td><td>IP67</td><td>Royal Gardineer 加热垫 小号，20 瓦</td></tr><tr><td>塑料灌流管</td><td>M. Schilling GmbH</td><td>S702NC150</td><td>COEX 连接管 150 cm</td></tr><tr><td>硅胶血管环扎带</td><td>SERAG WIESSNER</td><td>SL26</td><td>硅胶血管环扎带 2.5 mm 红色</td></tr><tr><td>斯普拉格-道利大鼠</td><td>Janvier Labs</td><td>RN-SD-M</td><td>斯普拉格-道利大鼠</td></tr><tr><td>钢板</td><td>Maschinenbau Feld GmbH</td><td>C010206</td><td>镀锌钢板，40 × 50 cm，厚度 4.0 mm</td></tr><tr><td>Yasargil 动脉瘤夹</td><td>Aesculap</td><td>FE795K</td><td>YASARGIL 动脉瘤夹系统&lt;br/&gt; Phynox 临时（标准）夹</td></tr><tr><td>Yasargil 动脉瘤夹夹持器</td><td>Aesculap</td><td>FE558K</td><td>YASARGIL 动脉瘤夹夹持器&lt;br/&gt; Phynox（标准）</td></tr></tbody></table>

通过中线剖腹术在大鼠中实现可控、可逆的内脏动脉缺血、静脉淤血及联合灌注不足

Controlled Reversible Visceral Arterial Ischemia, Venous Congestion and Combined Malperfusion via Midline Laparotomy in Rats

除了脓毒症和恶性肿瘤外，灌注不足是导致组织退化的第三大原因，也是多种内外科疾病的重要病理机制。尽管体外循环手术、血管内介入、体外膜肺氧合以及人工血液替代品等领域已取得显著进展，组织灌注不足——尤其是内脏器官的灌注不足——仍然是临床诊疗中的重大难题。目前迫切需要进一步开展有关生物医学过程及潜在干预措施的研究。可靠的生物模型对于推动此类研究至关重要。由于组织灌注研究涉及多因素机制，不仅包括细胞生物学，还涵盖血管微解剖学和流变学，因此合适的模型必须具备一定水平的生物学复杂性，而这只有动物模型能够提供，使得啮齿类动物成为首选的实验模型。组织灌注不足可分为三种不同类型：（1）孤立性动脉缺血，（2）孤立性静脉淤血，以及（3）混合性灌注不足。本文提供了一套详细的分步操作方案，用于可控且可逆地诱导上述三种类型的内脏灌注不足 通过 中线开腹术及夹闭大鼠腹主动脉与下腔静脉，强调了精确手术方法的重要性，以确保结果的均一性和可重复性。该模型的潜在应用实例包括开发和验证新型术中成像技术，例如高光谱成像（Hyperspectral Imaging, HSI），用于客观可视化并区分胃肠道、妇科及泌尿系统器官的灌注不足。

本实验在10只雄性大鼠（平均体重403 g ± 26 g）中进行，实验为非存活性操作。成功率为动脉夹闭、静脉夹闭以及联合夹闭5分钟后进行10分钟再灌注，每种操作后大鼠存活超过20分钟的比例，各项成功率均为100%。从皮肤切口开始至两条血管均用硅胶环套悬吊完毕的平均准备时间为11分45秒 ± 3分23秒。
为验证4种不同的灌注不良状态，采用高光谱成像（HSI）技术对5个内脏器官的氧合指数（StO2）和灌注指数（NIR）进行了测量（图5）。
<img alt="器官氧合与灌注水平；图表与红外成像；缺血状态分析。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67171/67171fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 5"> 
图 5：灌注不足模型的验证。 （A,B）在四种不同灌注状态和五种不同内脏器官中，对 HSI 氧合与灌注值进行定量分析，n = 10 只动物。 （C-F）包含四种不同灌注状态下内脏器官的 HSI 记录的 RGB 图像及颜色编码指数图。误差线表示标准差。比例尺为 5 cm。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67171/67171fig05large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
数值以任意单位表示，与器官生理状态相比，灌注不良状态下数值显著降低（表1）。高光谱成像结果与近期文献报道一致，表明组织的存活率和灌注状态可通过器官特异性的HIS StO2截断值进行评估，本研究中观察到的数值与这些截断值相符14,15。以胃为例，其生理灌注状态下的数值为64.1%（±9.4%），动脉缺血状态下为43.1%（±7.4%），静脉淤血状态下为40.5%（±5.4%），联合性灌注不良状态下为39.3%（±4.5%）。
由于这些是非存活实验，因此没有关于动物长期结局的实验数据。然而，其他研究报道，接受30分钟和60分钟肠系膜上动脉夹闭的大鼠在24小时内的存活率分别为100%和57%16,17，并成功将其与血清热休克蛋白70水平相关联。因此，这可能是一种根据不同的夹闭时间评估未来存活研究结局的可行方法。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>参数</td>
			<td>器官</td>
			<td>基线</td>
			<td>动脉缺血</td>
			<td>静脉淤血</td>
			<td>联合灌注不良</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="5">StO2</td>
			<td>胃</td>
			<td>64.1% (±9.4%)</td>
			<td>43.1% (±7.4%)</td>
			<td>40.5% (±5.4%)</td>
			<td>39.3% (±4.5%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>小肠</td>
			<td>78.4% (±5.1%)</td>
			<td>44.8% (±5.5%)</td>
			<td>38.0% (±7.9%)</td>
			<td>41.9% (±6.9%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>结肠</td>
			<td>74.6% (±5.0%)</td>
			<td>56.0% (±6.3%)</td>
			<td>51.3% (±4.1%)</td>
			<td>51.8% (±2.9%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>肝脏</td>
			<td>39.5% (±9.7%)</td>
			<td>16.9% (±2.6%)</td>
			<td>9.5% (±0.8%)</td>
			<td>9.3% (±1.1%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>肾脏</td>
			<td>71.0% (±3.8%)</td>
			<td>26.3% (±3.0%)</td>
			<td>18.6% (±2.5%)</td>
			<td>21.2% (±2.6%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="5">NIR</td>
			<td>胃</td>
			<td>20.0% (±9.3%)</td>
			<td>8.3% (±6.7%)</td>
			<td>6.8% (±5.1%)</td>
			<td>7.5% (±8.1%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>小肠</td>
			<td>38.6% (±17.4%)</td>
			<td>12.9% (±11.0%)</td>
			<td>6.3% (±6.5%)</td>
			<td>5.7% (±5.9%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>结肠</td>
			<td>12.6% (±13.7%)</td>
			<td>5.3% (±8.7%)</td>
			<td>3.8% (±7.5%)</td>
			<td>2.6% (±4.7%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>肝脏</td>
			<td>40.4% (±13.1%)</td>
			<td>0.3% (±0.7%)</td>
			<td>0.0% (±0.1%)</td>
			<td>0.0% (±0.0%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>肾脏</td>
			<td>10.4% (±5.2%)</td>
			<td>0.0% (±0.0%)</td>
			<td>0.0% (±0.1%)</td>
			<td>0.0% (±0.0%)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：组织参数。 5个内脏器官在4种不同灌注状态下，HIS StO2 氧合值和近红外（NIR）灌注值（以任意单位表示）。

本文介绍了一种在大鼠模型中对内脏器官进行可控且可逆性灌注不足的标准化操作流程。该方法旨在以高度的方法学确定性和可控性诱导灌注不足状态，同时保持技术上的简便性与抗误差能力。

除了脓毒症和恶性肿瘤外，灌注不足是组织退化的第三大原因，也是多种内科和外科疾病的重要的病理机制。

本研究的范围是对生理状态及灌注不良的器官和组织进行光谱表征。通过高光谱成像技术，我们希望能够可靠地识别并区分不同组织中的灌注不良状态，并将该技术确立为医学领域一种新的诊断支柱，以弥补现有诊断手段的空白。目前，对灌注不良器官进行光谱表征所面临的主要实验挑战，首先是缺乏用于标准化诱导不同灌注不良状态的实验方案，以及实现可逆性的目标。我们的研究结果为系统性探究内脏灌注不良在生物分子、光谱、医学及外科层面的影响开辟了道路，且具备高时间分辨率以及灌注不良状态可逆的优势。首先，将麻醉后的大鼠置于手术台上以进行剖腹手术。在腹部做一长度为7 cm的皮肤切口，并解剖分离筋膜。使用带有连接塑料管的外科准备钩和外科蚊式钳穿过皮肤进行缝合。利用外科准备钩暴露手术部位，并对组织施加张力。将部分外科敷料置于胸骨下方，并用坚固的组织剪切除剑突。使用手术纱布对切除区域施加压力，以实现这一血供丰富区域的充分止血。然后轻柔地游离肝脏背侧，并解剖暴露的镰状韧带。使用无创准备器械，将上腹部器官向左侧移位，以暴露左侧肾上腺动脉。 接下来，确定位于左肾上腺动脉头端延伸内侧的搏动部位。使用无损伤血管钳穿过软组织进行钝性分离，在腹主动脉最头端处建立隧道，并用硅胶血管环套住腹主动脉。然后使用硅胶环套，以合适的动脉瘤显微血管夹将主动脉轻度向腹侧移位，并沿环套引导动脉瘤显微血管夹，以确保主动脉的隔离阻断。在完成预定的缺血时间后，移除显微血管夹，以实现器官的再灌注。使用无创性分离器械，将肝脏向右侧游离，并锐性解剖肝韧带，进一步将肝脏向侧方牵开。使用钝性持针器，在膈肌左缘打开肝后间隙，并游离下腔静脉。用硅胶血管环套住下腔静脉后，借助血管环放置合适的动脉瘤显微血管夹，使静脉轻微向腹侧移位。然后沿血管环推进动脉瘤显微血管夹，以确保下腔静脉的隔离阻断。在达到预期的灌注不足时间后，移除微血管夹，以实现器官的再灌注。在悬吊主动脉和腔静脉后，再次使用硅胶环对两根血管应用动脉瘤微血管夹。在达到预期的灌注不足时间后，移除微血管夹，以实现器官的再灌注。采用高光谱成像技术验证了四种不同的灌注障碍状态。测量了五个内脏器官的氧合与灌注指数参数，结果显示，在灌注障碍状态下，这些数值相较于正常生理状态显著降低。以胃为例，其氧饱和度在生理灌注状态下约为64.1%，而在不同灌注障碍状态下则降至较低水平，其中动脉和静脉联合灌注障碍时最低，仅为39.3%，提示存在严重的缺血状况。

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