植入類醫(yī)療器械兔骨埋植實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的建立

曹穗蘭 楊立峰 柯軍 廣東省醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 （廣州 510080）

植入類醫(yī)療器械兔骨埋植實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的建立

曹穗蘭 楊立峰 柯軍 廣東省醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 （廣州 510080）

目的：建立在醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)中簡(jiǎn)單有效的兔骨埋植實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物模型，并通過(guò)對(duì)手術(shù)方法的探討，提高手術(shù)效率，實(shí)驗(yàn)效果及成功率。方法：應(yīng)用體重不低于3kg的新西蘭兔10只，采用3%戊巴比妥鈉結(jié)合鹽酸塞拉嗪麻醉，使用脛骨內(nèi)側(cè)手術(shù)通路，暴露脛骨，在脛骨內(nèi)側(cè)制造2～3個(gè)直徑2mm孔洞，植入直徑2mm，長(zhǎng)6mm圓柱狀鈦合金，手術(shù)后予以必要術(shù)后護(hù)理，于12周后取材觀察。結(jié)果：每側(cè)脛骨成功植入樣品2～3個(gè)，術(shù)后實(shí)驗(yàn)兔采食正常，12周后成活率100%，傷口愈合后活動(dòng)不受影響。結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)使用骨埋植試驗(yàn)動(dòng)物模型的方法是可行有效的。

骨埋植 醫(yī)療器械 動(dòng)物模型

在GB/T 16886 醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)中，骨埋植實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)骨科及齒科等植入類醫(yī)療器械生物相容性的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)[1]。相對(duì)于犬、羊、豬而言，兔因其性情溫順，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，選擇用以骨埋植實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型最為合適，建立兔動(dòng)物模型的骨埋植實(shí)驗(yàn)方法對(duì)骨組織接入及植入的醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)具有實(shí)用的參考意義。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)兔骨埋植手術(shù)方法的探討，建立了兔骨埋植的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。

1.動(dòng)物及材料

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：使用新西蘭兔10只，體重不低于3kg，雌雄不限，由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，合格證號(hào)：SCXK（粵）2014-0035（44411600001326），所有動(dòng)物移至動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室后，在22～25°C環(huán)境下檢疫一周后用以手術(shù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料：

1.2.1 植入材料：圓柱狀鈦合金，直徑2mm，長(zhǎng)6mm，表面光滑無(wú)倒刺。

1.2.2 試驗(yàn)工具及試劑：戊巴比妥鈉（Sigma， Lot：020M2298V，使用0.9%生理鹽水配置成3%溶液），鹽酸賽拉嗪（生產(chǎn)廠家：吉林省華牧動(dòng)物保健品有限公司，批號(hào)：141228），0.9%生理鹽水，醫(yī)用酒精，1%碘伏，獸用氨芐西林（250mg/ml），抗菌敷料，可吸收縫合線（生產(chǎn)廠家：上海浦東金環(huán)醫(yī)療用品股份有限公司，批號(hào)：18R0503A，4-0）、手術(shù)絲線、恒溫手術(shù)臺(tái)，電動(dòng)骨鉆，手術(shù)器械。

2.手術(shù)方法

2.1 麻醉誘導(dǎo)：所有新西蘭兔術(shù)前均未給藥，亦無(wú)禁食禁水，采用3%戊巴比妥鈉，按1ml/kg體重，靜脈緩慢推注至角膜反射消失。

2.2 手術(shù)方法：麻醉完成的新西蘭兔兩側(cè)小腿剃毛備皮，側(cè)臥保定于恒溫臺(tái)上，暴露脛骨內(nèi)側(cè)，使用1%碘伏消毒，脛骨下側(cè)鋪一層厚紗布，上側(cè)覆蓋手術(shù)洞巾。在脛骨內(nèi)側(cè)，從脛骨結(jié)節(jié)向內(nèi)踝連線方向做約3～4cm皮膚切口，分離皮下組織，切開(kāi)肌膜后，將前脛骨肌、長(zhǎng)趾屈肌和腘肌牽拉開(kāi)，即可暴露脛骨[2]。分離骨膜，確定植入位置后，用直徑為2mm的鉆頭，在脛骨上以低速鉆孔，先將鉆頭輕輕放置在脛骨表面，不可一開(kāi)始就用力壓，待脛骨表面已鉆出一個(gè)小窩后，再稍用力壓，期間必須注意調(diào)節(jié)力度。鉆孔的同時(shí)，必需以0.9%生理鹽水沖洗冷卻，防止組織高溫壞死。將樣品放置在鉆好的孔中，使樣品與骨組織無(wú)縫對(duì)接。同法操作，每側(cè)脛骨放置2～3個(gè)樣品，每個(gè)樣品之間相隔至少8mm[5]。手術(shù)過(guò)程中定時(shí)觀察動(dòng)物狀況，如麻醉效力減弱，可按0.1ml/kg劑量注射鹽酸塞拉嗪維持麻醉效果，樣品放置完成后再次沖洗創(chuàng)面（圖1），使用4-0可吸收縫線縫合肌膜，使用非吸收手術(shù)絲線縫合皮膚，皮膚表面使用碘酒消毒，覆蓋一層抗菌敷料，表面再覆蓋一層棉花，最后進(jìn)行包扎，按10mg/kg劑量肌注氨芐西林[3]。

2.3 術(shù)后護(hù)理：術(shù)后動(dòng)物保持側(cè)臥，給動(dòng)物帶上伊麗莎白項(xiàng)圈以防止啃咬傷口。動(dòng)物清醒后即可恢復(fù)進(jìn)食，可提供新鮮蔬菜助其恢復(fù)食欲。

3.結(jié)果

10只新西蘭兔術(shù)后2小時(shí)左右完全蘇醒，長(zhǎng)期存活，一周后拆線，傷口恢復(fù)狀態(tài)良好。樣品埋植12周后，無(wú)痛處死動(dòng)物，取脛骨觀察，可見(jiàn)樣品均固定良好，未見(jiàn)樣品脫落或貼合不好現(xiàn)象，脛骨表面骨膜完全愈合（圖2）。

圖1. 樣品植入骨組織后狀況

圖2. 樣品植入12周后骨組織狀況

4.討論

在目前常用的醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)動(dòng)物的使用，樣品的尺寸，植入位置及植入周期均有詳細(xì)的規(guī)定，但針對(duì)骨埋植試驗(yàn)的各種手術(shù)細(xì)節(jié)，動(dòng)物模型建立的方法并無(wú)詳細(xì)的說(shuō)明。本文通過(guò)對(duì)兔骨埋植動(dòng)物模型的建立，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的細(xì)節(jié)進(jìn)行以下探討：

4.1 關(guān)于模型動(dòng)物的選擇：目前在GB/T 16886 醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)中，推薦可使用于骨埋植試驗(yàn)的動(dòng)物種類有兔、狗、綿羊、山羊、豬[5]，不同種類的動(dòng)物對(duì)植入物尺寸、形狀及植入數(shù)量均有不同的要求。例如狗、羊?qū)χ踩胛锍叽绲囊鬄橹睆?mm，長(zhǎng)12mm，是家兔的一倍。而家兔作為一種常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，其體形較小，可用骨質(zhì)不多但足以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且價(jià)格低廉、動(dòng)物來(lái)源充足、飼養(yǎng)成本和對(duì)環(huán)境要求不高，尤其在需要有大量樣本處理的情況下，是一種理想模型動(dòng)物的選擇。

4.2 關(guān)于麻醉誘導(dǎo)：在GB/T14233.2-2005標(biāo)準(zhǔn)中，家兔推薦麻醉方式為3%戊巴比妥鈉，以1ml/Kg劑量靜脈給藥。戊巴比妥鈉對(duì)呼吸中樞有較強(qiáng)的抑制作用，有研究表明，相對(duì)于1%戊巴比妥鈉，3%的濃度有更高的麻醉死亡率[9]，除了藥品劑量，給藥速度越快，呼吸抑制發(fā)生率也越高，故而若在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中按照3%劑量操作，必須緩慢推注，在給藥的同時(shí)嚴(yán)密觀察動(dòng)物的反應(yīng)，如出現(xiàn)呼吸變緩，加深，耳沿靜脈顏色變深變紫（提示血氧含量下降）的情況下立即暫緩給藥。由于動(dòng)物對(duì)麻醉藥耐受具有個(gè)體差異性，在給藥的過(guò)程中并不需要嚴(yán)格遵守1ml/Kg的劑量，當(dāng)觀察動(dòng)物出現(xiàn)角膜反射消失，肌張力下降等麻醉指征后，即可停止給藥。動(dòng)物麻醉后保持呼吸平穩(wěn)，四肢松弛，角膜反射消失，則為優(yōu)良的麻醉效果。

4.3 關(guān)于手術(shù)通路選擇：在GB/T 16886.6-1997中針對(duì)此實(shí)驗(yàn)要求，可采用家兔的股骨或脛骨，植入總數(shù)不超過(guò)6個(gè)樣品[5]。在實(shí)際操作中，大腿骨較粗，具有較強(qiáng)的硬度，但大腿部肌肉，神經(jīng)，血管較豐富，手術(shù)中需要對(duì)肌肉進(jìn)行鈍性分離，難度較大，對(duì)組織損傷大，感染幾率高，術(shù)后恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，故而在實(shí)驗(yàn)中優(yōu)先采用家兔的脛骨，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)植入樣品直徑的要求為2mm，長(zhǎng)6mm。而體重大于3kg的家兔脛骨直徑一般可達(dá)5～6mm，可植入足夠數(shù)量的樣品。暴露家兔脛骨的手術(shù)通路有兩種，脛骨外側(cè)和脛骨內(nèi)側(cè)，脛骨外側(cè)肌肉群比較豐富，故此手術(shù)通路也不適宜采用，而采用脛骨內(nèi)側(cè)手術(shù)通路，只需分離肌膜，拉開(kāi)肌肉即可暴露脛骨，不需對(duì)肌肉進(jìn)行分離與縫合，手術(shù)操作方便，動(dòng)物術(shù)后恢復(fù)快，對(duì)活動(dòng)能力影響較小。

4.4 關(guān)于植入材料的形態(tài)和尺寸：由于在醫(yī)療器械生物性能檢驗(yàn)中，樣品種類繁多，形式各樣，而在各類標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)家兔脛骨的植入物尺寸均統(tǒng)一要求加工成直徑2mm，長(zhǎng)6mm的圓柱體，現(xiàn)階段，植入樣品均由送檢企業(yè)各自進(jìn)行加工打磨滅菌，不同送檢樣品的尺寸可能會(huì)存在少許誤差，在手術(shù)操作中，鉆孔完成后，將樣品嘗試放置在鉆好的孔洞內(nèi)，當(dāng)樣品尺寸過(guò)大時(shí)，需要對(duì)孔徑再進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。為了避免纖維組織向骨內(nèi)生長(zhǎng)，影響實(shí)驗(yàn)效果，在試驗(yàn)中力求樣品與骨組織貼合良好，在手術(shù)過(guò)程中要少調(diào)整，多嘗試。如樣品本身已加工成螺紋狀，且樣品強(qiáng)度足夠，可鉆好孔以后，將樣品安裝在骨鉆上，直接用骨鉆將樣品以低速旋入骨內(nèi)。

綜上所述，動(dòng)物模型的使用在骨科植入類醫(yī)療器械的生物學(xué)評(píng)價(jià)中具有重要的作用，高效可行的手術(shù)方法和良好的術(shù)后護(hù)理是提高檢驗(yàn)效率以及得到理想試驗(yàn)結(jié)果的重要前提。本實(shí)驗(yàn)建立的兔骨埋植實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型簡(jiǎn)單有效、可操作性強(qiáng)，對(duì)于提高骨科植入類醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)的檢驗(yàn)效率、實(shí)驗(yàn)效果和成功率具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 16886.1-2011 醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià) 第1部分:風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中的評(píng)價(jià)與試驗(yàn)

[2] 林德貴 等 獸醫(yī)外科手術(shù)學(xué)

[3] 董常生 等 家畜解剖學(xué)

[4] 杜杰憲 李元貴 獸醫(yī)外科之基本技術(shù)

[5] GB/T 16886.6-1997 醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià) 第6部分 植入后局部反應(yīng)

[6] YY0127.4-2009口腔醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià) 第2單元: 試驗(yàn)方法 骨埋植試驗(yàn)

[7] ISO 10993.6-2009 Biological evaluation of medical devices -- Part 6: Tests for local effects after implantation

[8] GB/T14233.2-2005 醫(yī)用輸液、輸血、注射器具檢驗(yàn)方法 第2部分：生物學(xué)試驗(yàn)方法

[9] 歐陽(yáng)毅，夏瑗優(yōu)，張一辰，王瓊?cè)?，?博 3種麻醉方法在兔骨缺損修復(fù)術(shù)中的比較 重慶醫(yī)學(xué) 2014 年4月第 43卷第11期

[10] 周潔 張穩(wěn)燕 孟勇 靜脈注射不同濃度戊巴比妥鈉對(duì)兔麻醉死亡率的影響 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué) Vol.28 No.6 December 2011

Establishment of an Animal Model for Implantation in Bone of Rabbits for Implanted Medical Devices

CAO Sui-lan YANG Li-feng KE Jun Guangdong Medical Devices Quality Surveillance and Test Institute (Guangzhou 510080)

Purpose: By discussing the operation method, establish a simple and effective animal model for implantation in bones of rabbit for biological evaluation of implanted medical devices, improve operation efficiency, effectiveness and success rate. Method: 10 New Zealand rabbits weight no less than 3kg are selected, narcotized by 3%pentobarbital sodium combine with Xylazine. Expose the tibia by adopting the entocnemial operation approach, drill 2～3 holes to receive titanium alloy cylindrical implants 2 mm in diameter and 6 mm in length. Necessary postoperative cares are given after operation and the result are obtained 12 weeks after. Result: 2～3 implants are implanted successfully. Appetite of each animal turns out to be normal after operation. Animals 100% survive after 12 weeks. No movement disorder is observed after recovery. Conclusion: The animal model for implantation in bones is feasible and effective.

implantation in bone, medical devices, animal model

1006-6586(2016)07-0046-03

R318

A

2016-03-04

快速醫(yī)用膠生物安全耐受性檢測(cè)方法研究（項(xiàng)目編號(hào)：2012B061700112）