犬腦積水模型的建立與評(píng)估

趙東升 蔣曉帆 姬西團(tuán) 費(fèi)舟 賀曉生 孫鋼鋒 段飛 王正君

(1第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科,陜西 西安710032; 2咸陽(yáng)市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 咸陽(yáng)712 000)

·論著·

犬腦積水模型的建立與評(píng)估

趙東升1蔣曉帆1姬西團(tuán)1費(fèi)舟1*賀曉生1孫鋼鋒1段飛2王正君1

(1第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科,陜西 西安710032;2咸陽(yáng)市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 咸陽(yáng)712 000)

目的對(duì)比兩種方法建立犬腦積水模型并進(jìn)行評(píng)估。方法選取40只成年犬隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組使用硅油注入第四腦室，對(duì)照組使用白陶土注入第四腦室，術(shù)前、術(shù)后均行頭部CT檢查確認(rèn)。結(jié)果實(shí)驗(yàn)組成功獲得腦積水模型15例(75%)，對(duì)照組成功獲得腦積水模型8例(40%)，兩組成功率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Plt;0.05)。結(jié)論經(jīng)枕大池穿刺注射硅油建立的腦積水模型簡(jiǎn)便易行、重復(fù)性和穩(wěn)定性好，適用于腦積水的實(shí)驗(yàn)研究。

犬; 腦積水模型; 白陶土; 硅油

腦積水發(fā)病率高，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，甚至危及生命。雖然治療腦積水方法多樣，但遠(yuǎn)期療效不理想。研究腦積水的發(fā)病機(jī)理及治療方法必須要有一個(gè)成熟的腦積水模型，雖然腦積水模型制作方法多樣，但哪種方法的可重復(fù)性、穩(wěn)定性更高，仍需進(jìn)一步探討。本研究選取40只成年犬通過(guò)兩種不同方法制備犬腦積水模型，總結(jié)制備經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)報(bào)告如下。

材料與方法

一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與材料

健康1～3歲雜種犬40只(雌性20只，雄性20只)，體重12～16 kg，由第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組20只。64層螺旋CT及配套軟件(西門子Definition AS 64,德國(guó))；Fluid 200型硅油(道康寧公司,美國(guó))；陸眠寧Ⅱ(吉林省華牧動(dòng)物保健品有限公司)；白陶土(浙江三鼎科技有限公司)。

二、實(shí)驗(yàn)方法

犬常規(guī)行顱腦CT薄層掃描及神經(jīng)功能檢查，排除先天性腦室擴(kuò)大或神經(jīng)功能異常。術(shù)前禁食水12 h。陸眠寧Ⅱ(0.08～0.1 ml/kg)臀大肌注射麻醉，呈俯臥位，頸部前屈用頭架固定頭部，頭頸部備皮，常規(guī)消毒鋪巾。自枕外粗隆至第2頸椎棘突做直切口長(zhǎng)約10 cm，暴露枕骨大孔及寰椎后弓，咬除1 cm寰椎后弓及1 cm枕骨大孔，暴露寰枕筋膜，正中切開(kāi)寰枕筋膜約5 mm，見(jiàn)透明蛛網(wǎng)膜，剪開(kāi)蛛網(wǎng)膜可見(jiàn)清亮腦脊液流出，將細(xì)硅膠管置入第四腦室內(nèi)(深度約1～1.5 cm)。經(jīng)硅膠管緩慢放出腦脊液約2 ml后，實(shí)驗(yàn)組向四腦室注入硅油2 ml后用明膠海綿、耳腦膠封閉；對(duì)照組向四腦室注入25%白陶土混懸液2 ml后用明膠海綿、耳腦膠封閉。逐層縫合肌肉層及切口，術(shù)后禁食24 h。術(shù)中若犬煩躁不安，追加1/2初始計(jì)量。術(shù)后當(dāng)天使用一次抗生素。

三、觀察指標(biāo)

1.行為學(xué)觀察及神經(jīng)功能評(píng)分：術(shù)后觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲食、意識(shí)狀態(tài)、步態(tài)和對(duì)刺激的反應(yīng),用改良Tarlov 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(0級(jí)：下肢完全癱瘓；1級(jí)：可覺(jué)察的下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)；2級(jí)：下肢可自由運(yùn)動(dòng)，但無(wú)法站立；3級(jí)：可站立但無(wú)法行走；4級(jí)：下肢運(yùn)動(dòng)功能完全恢復(fù)，能正常行走)[1]對(duì)其神經(jīng)功能進(jìn)行評(píng)分。

2.CT評(píng)價(jià)：分別于術(shù)后7 d、14 d及60 d 行犬頭CT檢查,通過(guò)室間孔冠狀切面的CT圖像計(jì)算Evan's 比率=腦室寬度/大腦寬度，評(píng)價(jià)腦室擴(kuò)張程度[2]。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 11.5 統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行卡方檢驗(yàn)。 數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間、組內(nèi)比較采用單因素方差分析，P值lt;0.05 為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、術(shù)后存活情況

實(shí)驗(yàn)組2只犬術(shù)后5～8 h死亡，1只犬清醒后一直不思飲食，于術(shù)后3 d死亡，解剖發(fā)現(xiàn)腦積水未形成；1只犬術(shù)后進(jìn)食較少，行走不穩(wěn)，精神萎靡，于術(shù)后9 d死亡，解剖發(fā)現(xiàn)腦積水形成；2只犬分別于術(shù)后17 d、25 d死亡，解剖發(fā)現(xiàn)腦室、腦室周圍腦組織均有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。對(duì)照組2只犬于術(shù)后10～15 h死亡，1只犬術(shù)后持續(xù)癲癇，于術(shù)后18 h死亡；1只犬清醒后不思飲食，于術(shù)后6 d死亡，解剖未見(jiàn)腦積水形成；1只犬清醒后持續(xù)共濟(jì)失調(diào)、少量飲食，于術(shù)后12 d死亡，解剖未見(jiàn)腦積水形成；2只犬術(shù)后 出現(xiàn)共濟(jì)失調(diào)、食欲減退，分別于術(shù)后18 d、23 d死亡，解剖見(jiàn)腦室周圍腦組織有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，腦積水未形成(表1)，兩組存活例數(shù)之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(Pgt;0.05)。實(shí)驗(yàn)組成功形成腦積水模型15例(75%)，對(duì)照組為8例(40%)，兩組成功率對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(Plt;0.05,表2)。

二、腦積水模型成功例率對(duì)比(表2)

表1 術(shù)后存活例數(shù)(例數(shù))
Tab 1 Survival cases after operation (n)

GroupnTime1d7d14d60d Experimental2018171614 Control2017a16a15a13a

aPgt;0.05,vsexperimental group.

表2 腦積水模型例數(shù)對(duì)比(%)
Tab 2 Comparison of hydrocephalus model cases (%)

GroupnSuccessFailure Experimental2015(75%)a5(25%) Control208(40%)12(60%)

aPlt;0.05,vscontrol group.

三、行為學(xué)觀察及神經(jīng)功能評(píng)分

兩組均有犬于術(shù)后1～4 d開(kāi)始出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、淡漠、少食或拒食拒飲、嗜睡等癥狀，上述癥狀于術(shù)后7～9 d左右均有不同程度緩解。進(jìn)食后有6只發(fā)生嘔吐，于1 w內(nèi)緩解。部分出現(xiàn)共濟(jì)失調(diào)。改良Tarlov評(píng)分顯示：相同時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組成功形成腦積水模型犬之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Pgt;0.05,表3)。

四、CT評(píng)價(jià)

兩組腦積水成功模型中術(shù)后7～60 d均見(jiàn)側(cè)腦室、第三腦室較術(shù)前有不同程度擴(kuò)大(圖1)。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相同時(shí)間點(diǎn)比較及組內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)比較Evan's比率差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Pgt;0.05,表3,圖1)。

GroupTarlovscore1d7d14d60dEvan＇sratio1d7d14d60d Experimental(n=15)2．22±0．453．24±0．113．56±0．443．43±0．310．24±0．040．33±0．060．39±0．080．42±0．05 Control(n=10)2．56±0．683．41±0．453．67±0．253．55±0．280．25±0．060．32±0．050．38±0．070．43±0．04

圖1 各組術(shù)前術(shù)后犬頭顱CT對(duì)比表現(xiàn)
Fig 1 Comparison of pre-operative and post-operative CT scan between two groups
A:The pre-operative CT of No. 2 dog in experimental group; B:The post-operative CT of No. 2 dog in experimental group; C:The pre-operative CT of No. 3 dog in experimental group; D:The post-operative 14 d CT of No. 3 dog in experimental group; E:The pre-operative CT of No. 5 dog in experimental group; F:The post-operative 14 d CT of No. 5 dog in experimental group; G:The pre-operative CT of No. 8 dog in experimental group; H:The post-operative 60 d CT of No. 8 dog in experimental group; I:The pre-operative CT of No. 4 dog in control group; J:The post-operative 60 d CT of No. 8 dog in control group; K:The pre-operative CT of No. 13 dog in control group; L:The post-operative 60 d CT of No. 8 dog in control group.

討 論

腦積水的病理改變是腦室系統(tǒng)擴(kuò)大，腦凸面或腦底的蛛網(wǎng)膜粘連或閉塞，其發(fā)病機(jī)制一般認(rèn)為外傷性腦積水是由于外傷血凝阻塞中腦導(dǎo)水管，紅細(xì)胞或纖維蛋白阻塞蛛網(wǎng)膜下腔， 使腦脊液吸收障礙[3]。后期蛛網(wǎng)膜纖維化，使蛛網(wǎng)膜顆粒吸收障礙。由于腦底和大腦表面蛛網(wǎng)膜顆粒部位形成纖維粘連及機(jī)化，腦溝腦池蛛網(wǎng)膜顆粒阻塞，阻礙腦脊液循環(huán)，腦室系統(tǒng)的壓力暫時(shí)性升高，則腦室逐漸擴(kuò)大[4,5]。

建立有效的腦積水動(dòng)物模型是對(duì)腦積水進(jìn)行研究的前提，標(biāo)準(zhǔn)的、高度可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，對(duì)研究腦積水病理生理特征、診斷及治療有重要作用。目前，腦積水動(dòng)物模型的制作機(jī)制主要分4類；閉塞腦脊液通路、通過(guò)引入致畸物誘導(dǎo)、病毒或細(xì)菌感染、遺傳學(xué)及基因干擾手段，1914年，Dandy和Blackfan在犬的導(dǎo)水管遠(yuǎn)端置入棉拭子從而引起近端腦室擴(kuò)大，形成了犬梗阻性腦積水模型。1932年，Dixon等描述了向大鼠枕大池注入白陶土誘導(dǎo)交通性腦積水模型[6]。從此枕大池注入白陶土混懸液法成為目前應(yīng)用最廣泛的制作交通性腦積水模型的方法，這種方法形成腦積水的機(jī)制主要是進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔的大量白陶土顆粒沉積在腦干周圍及顱底的蛛網(wǎng)膜下腔，引起反應(yīng)性炎癥，導(dǎo)致腦干周圍蛛網(wǎng)膜下腔粘連、梗阻，形成腦積水。但研究表明，由于白陶土細(xì)微的顆粒在蛛網(wǎng)膜下腔彌散的特性，發(fā)現(xiàn)在蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)可以形成大量“上皮樣結(jié)節(jié)”，白陶土所致的炎性反應(yīng)可導(dǎo)致腦組織腫脹和組織損害，引起腦脊液的生理學(xué)改變和組織學(xué)干擾[7]。

Del Bigio等[8]通過(guò)注射硅油，成功誘導(dǎo)了家兔腦積水模型。他將腦積水形成以后的模型動(dòng)物尸解發(fā)現(xiàn)，高黏滯度的硅油聚集在注射部位，并未沿著蛛網(wǎng)膜下腔進(jìn)行播散，也未進(jìn)入腦室系統(tǒng)， 該方法誘導(dǎo)的腦積水不會(huì)在室管膜表面、蛛網(wǎng)膜或者軟腦膜引起任何炎性反應(yīng)。硅油是一種具有耐熱性、抗氧化性、耐低溫、耐放射性等特性的惰性液態(tài)高分子化合物[9,10]，其無(wú)毒穩(wěn)定的特點(diǎn)已得到長(zhǎng)期驗(yàn)證。硅油具有憎水性，在水中仍保持聚集，不會(huì)溶解。國(guó)內(nèi)李松等[11]利用硅油成功制作了腦積水模型，證明這種方法更適合于臨床腦積水診斷和治療技術(shù)研究。

本組實(shí)驗(yàn)使用的Fluid200型硅油具有較高的黏滯度，在注射入犬枕大池四腦室內(nèi)后，硬脊膜出口用明膠海綿填塞，由于硅油流動(dòng)性差，可自動(dòng)塑形并黏附于四腦室壁，即使在每日分泌腦脊液的沖刷作用下仍可保持在原位，不會(huì)在蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)擴(kuò)散，更不會(huì)對(duì)遠(yuǎn)離注射位置的蛛網(wǎng)膜絨毛有直接影響。

從我們的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，兩組死亡率無(wú)明顯差異、造模成功的犬行為學(xué)表現(xiàn)無(wú)明顯差異、模型的腦室大小無(wú)明顯差異，表明兩種方法均可制作腦積水模型，但從造模成功率對(duì)比發(fā)現(xiàn)，用硅油組比用白陶土組造模成功率高。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)皮切開(kāi)暴露寰枕筋膜直視下注入藥物(白陶土/硅油)較經(jīng)皮盲穿注入藥物可降低死亡率。雖然兩組均有死亡，但多數(shù)為可控性因素，如年齡偏大、體質(zhì)較弱、術(shù)后感染、術(shù)中操作等。在造模術(shù)后急性期犬表現(xiàn)出反應(yīng)遲鈍，對(duì)外界刺激表現(xiàn)淡漠、少食或拒食拒飲、嗜睡等癥狀，可能為急性腦積水時(shí)顱壓驟然升高導(dǎo)致的急性反應(yīng)。由于硅油及白陶土造成的梗阻為不完全性，在度過(guò)最初幾天的迅速進(jìn)展期后，上述癥狀于術(shù)后7～9 d均有不同程度緩解。進(jìn)食后6只實(shí)驗(yàn)犬發(fā)生嘔吐，可能是腦積水的癥狀，也可能是藥物刺激四腦室所致，不過(guò)癥狀大部分于1 w內(nèi)緩解。部分實(shí)驗(yàn)犬在急性期后出現(xiàn)行走不穩(wěn)，可能由于腦積水所致病理?yè)p害。對(duì)照組犬行為與手術(shù)前比較無(wú)明顯異常。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組犬腦室隨時(shí)間推移出現(xiàn)進(jìn)行性擴(kuò)大的趨勢(shì)，大腦皮質(zhì)萎縮變薄。因此該方法造成的腦積水模型是一種進(jìn)展而成的慢性模型，與臨床常見(jiàn)的蛛網(wǎng)膜下腔出血導(dǎo)致的腦積水和腫瘤梗阻引起的腦積水有相似之處。

本組在制作過(guò)程中有以下體會(huì)：①宜選擇成年健康大犬，不選擇反應(yīng)較遲鈍、飲食較少的犬；②犬枕骨大孔與寰椎間間隙非常小，必須要咬除寰椎后弓及枕骨大孔才可暴露寰枕筋膜，但此處寰枕筋膜與枕骨粘連非常緊密，在咬開(kāi)枕骨時(shí)極易撕裂硬脊膜，從而導(dǎo)致術(shù)后無(wú)法嚴(yán)密縫合。所以在咬開(kāi)枕骨大孔時(shí)一定要輕柔；③用硅膠管塞入第四腦室時(shí)應(yīng)先釋放至少等量腦脊液后再注藥，由于第四腦室非常小，所以應(yīng)選用極細(xì)小的硅膠管頓頭端插入四腦室，否則易導(dǎo)致出血或腦干損傷；④注射的白陶土因?yàn)槭腔鞈乙海鲃?dòng)性大，沉淀物易流出四腦室而沉淀在腦室外，且造成的梗阻為不完全性，隨著腦脊液的沖洗易導(dǎo)致造模失敗，從本組實(shí)驗(yàn)就可見(jiàn)，用白陶土制造的腦積水犬模型，有50%造模失敗，均源于此。而硅油有粘附性且較粘稠，流動(dòng)性小，用明膠海綿堵塞出口即可將硅油順利注入第四腦室，所以造模成功率較高；⑤術(shù)后常規(guī)使用廣譜抗生素1 w；⑥暴露寰枕筋膜時(shí)，嚴(yán)格沿中線分離肌肉，這樣出血少對(duì)肌肉損傷小。

目前，雖然已建立了各類腦積水的動(dòng)物模型，但各種模型與人類腦積水的相符程度究竟如何尚需進(jìn)一步探討，未來(lái)腦積水動(dòng)物模型研究需要通過(guò)建立一種或盡可能少的幾種模型將目前在腦積水各種形成機(jī)制上的成果相結(jié)合統(tǒng)一，才能結(jié)束目前腦積水的復(fù)雜分類及治療困境。

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Establishmentandevaluationofhydrocephalusmodelindogs

ZHAODongsheng1,JIANGXiaofan1,JIXituan1,FEIZhou1,HEXiaosheng1,SUNGangfeng1,DUANFei2,WANGZhengjun1

1DepartmentofNeurosurgery,XijingHospital,Xi'an710032;2DepartmentofNeurosurgery,FirstPeople'sHospitalofXianyangCity,Xianyang712000,China

ObjectiveTwo hydrocephalus models in dogs were established and evaluated.MethodsForty healthy adult mongrel dogs were randomly divided into control and experimental group with 20 in each. Experimental dogs were injected silicone oil into the fourth ventricle through a silicone tube,while the dogs in control group were injected kaolin suspension. All the dogs were given CT and neurological examination to exclude congenital ventricular enlargement and neurological abnormity before and after hydrocephalus induction.ResultsThe experimental group got hydrocephalus model in 15 cases (75%) successfully,and the control group got hydrocephalus model in 8 cases (40%). There were significant difference in success rate between two groups (Plt;0.05).ConclusionThe dog model of hydrocephalus induced by the injecting of silicone oil into the fourth ventricle has a higher success rate which is suitable for the studies.

Dog; Hydrocephalus model; Kaolin; Silicone oil

1671-2897(2016)15-346-04

R 742.7

A

陜西省科技基金資助項(xiàng)目(SQ2013SF12E01437)

趙東升，主治醫(yī)師，博士研究生，E-mail:zds0002@163.com

*通訊作者：費(fèi)舟，教授、主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，E-mail:feizhou@fmmu.edu.cn

2014-07-04；

2014-12-20)