小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)的改造及其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中初步應(yīng)用

陳 健, 張金玉, 胡進(jìn)平, 權(quán)福實(shí), 袁 寶(吉林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院, 長(zhǎng)春 130062)

在生命科學(xué)的教學(xué)及科研工作中，經(jīng)常需要使用大鼠、小鼠、家兔、豚鼠等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行動(dòng)物在體實(shí)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)操作不能達(dá)到理想的效果，將會(huì)影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[1]。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，除了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等必要步驟外，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的固定裝置即手術(shù)臺(tái)的使用是否方便，功能是否齊全，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否良好等，都對(duì)整個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要影響[2]。本文旨在介紹對(duì)小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)的改造，改造后的小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)滿(mǎn)足在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持動(dòng)物體溫恒定的要求，同時(shí)避免了電加熱輻射對(duì)動(dòng)物機(jī)體的傷害，符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利與倫理的基本要求，保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中手術(shù)的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)改造后的小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)已經(jīng)用于本校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研中，效果顯著，不但提高了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作的效率，同時(shí)提高了手術(shù)的成功率及術(shù)后實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的存活率。在手術(shù)臺(tái)的改造過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員通過(guò)不斷的查找與解決設(shè)備改造過(guò)程中的問(wèn)題，提高了實(shí)踐動(dòng)手能力及綜合能力。能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，設(shè)備的改造也是促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有效措施[3]。

1 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中手術(shù)臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)狀

在以往動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中使用的手術(shù)臺(tái)，主要是普通解剖板與加熱墊的聯(lián)合使用，效果并不理想。普通的解剖板只能起到固定動(dòng)物肢體的作用，不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物需要使用不同大小的解剖板，造成實(shí)驗(yàn)裝置重復(fù)購(gòu)買(mǎi)。實(shí)驗(yàn)中平面解剖板還存在固定不牢固等現(xiàn)象，操作時(shí)會(huì)因動(dòng)物姿勢(shì)和體位變化影響手術(shù)的穩(wěn)定性, 導(dǎo)致手術(shù)失敗。另外, 動(dòng)物麻醉后體溫會(huì)下降, 普通解剖板無(wú)法保障整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)物體溫的恒定狀態(tài), 易造成手術(shù)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體溫過(guò)低而導(dǎo)致死亡, 無(wú)法完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。

加熱墊是利用電加熱原理維持實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體溫，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，加熱墊因?yàn)椴荒茈S時(shí)調(diào)節(jié)溫度，易造成動(dòng)物局部接觸部位溫度過(guò)高，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間按照實(shí)驗(yàn)的實(shí)際要求保持動(dòng)物的姿勢(shì)，影響手術(shù)的成功率。當(dāng)局部溫度過(guò)高時(shí)還容易引起動(dòng)物皮膚灼燒。普通解剖板和加熱墊的聯(lián)合使用，在功能上無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物手術(shù)的需要，因此目前急需一種可廣泛用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的手術(shù)臺(tái), 維持手術(shù)穩(wěn)定性, 提高手術(shù)成功率[4]。

2 小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)的改造

在教學(xué)和科研工作中，為了使學(xué)生能夠更好完成和掌握實(shí)驗(yàn)動(dòng)物手術(shù)操作過(guò)程，提高學(xué)生在課堂中動(dòng)手能力，增加對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣，同時(shí)在教學(xué)中充分貫徹實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理理念，設(shè)計(jì)人員結(jié)合實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一套適合大鼠、小鼠、兔、豚鼠等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)，具體介紹如下。

2.1 溫控水箱的設(shè)置

在整個(gè)裝置中，設(shè)計(jì)人員將溫控水箱(圖1)進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)置，這樣可單獨(dú)進(jìn)行一臺(tái)手術(shù)，也可將多個(gè)手術(shù)臺(tái)面通過(guò)硅膠軟管進(jìn)行串聯(lián)(將水箱出水口與第一臺(tái)手術(shù)臺(tái)面的進(jìn)水口連接，第一臺(tái)手術(shù)臺(tái)面的回水口與第二臺(tái)手術(shù)臺(tái)面的進(jìn)水口連接，并依次連接各手術(shù)臺(tái)面，將最后一臺(tái)手術(shù)臺(tái)面的回水口與水箱回水相連，完成整個(gè)串聯(lián)過(guò)程)，滿(mǎn)足多臺(tái)手術(shù)的聯(lián)合使用，提高了使用效率。該裝置是利用水循環(huán)加熱的方法維持動(dòng)物體溫恒定。溫控水箱總?cè)莘e為10 L，所用循環(huán)水為純凈水，避免了使用過(guò)程中的結(jié)垢現(xiàn)象。溫控儀表主要通過(guò)控制電加熱來(lái)調(diào)節(jié)水溫，安裝在裝置內(nèi)部的液位開(kāi)關(guān)限制了循環(huán)泵啟動(dòng)條件，當(dāng)水箱水位低于液位開(kāi)關(guān)時(shí)，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，須再次加水后經(jīng)過(guò)循環(huán)再次回到熱水站，每次加水量不低于2 L。水箱一端的溫水槽可作為水浴鍋使用，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)手術(shù)過(guò)程中如注射用藥物需要加熱，可直接在此處完成，避免實(shí)驗(yàn)人員因取藥時(shí)的來(lái)回走動(dòng)，影響手術(shù)的最佳完成時(shí)間。同時(shí)手術(shù)中使用過(guò)的器械可以放置在一端的溫水槽內(nèi)，及時(shí)清洗污漬，再次消毒備用。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)手術(shù)的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，溫控裝置的設(shè)計(jì)能夠在很大程度上減少對(duì)動(dòng)物機(jī)體的損傷，保證溫度在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)維持動(dòng)物機(jī)體溫度的相對(duì)恒定。解決了動(dòng)物皮膚因直接接觸加熱墊而造成局部組織持續(xù)高溫導(dǎo)致的動(dòng)物皮膚灼燒現(xiàn)象，消除了電加熱輻射對(duì)動(dòng)物機(jī)體造成的傷害，同時(shí)避免了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的不規(guī)范使用，符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利與倫理的基本要求。

2.2 手術(shù)操作臺(tái)面的設(shè)置

針對(duì)不同品種的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，可通過(guò)拉伸或推動(dòng)墊板來(lái)調(diào)節(jié)中間凹型槽的大小，同時(shí)移動(dòng)固定柱的位置(圖2)，滿(mǎn)足不同體型不同大小的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物手術(shù)需要[5]。在準(zhǔn)備手術(shù)前，將裝置按照動(dòng)物的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的頭部和四肢套入裝置內(nèi)并適當(dāng)收緊后固定，防止因麻醉時(shí)動(dòng)物掙扎而改變位置的現(xiàn)象發(fā)生，保證麻醉等手術(shù)準(zhǔn)備工作的順利進(jìn)行[6]。

手術(shù)操作臺(tái)底部所用散熱管為不銹鋼管, 兩端以硅膠軟管進(jìn)行連接構(gòu)成整體的水管回路(圖3)。溫控裝置內(nèi)的熱水通過(guò)進(jìn)水口到支管, 經(jīng)水管回路循環(huán)到達(dá)回水口后返回?zé)崴? 完成整個(gè)水循環(huán)過(guò)程。

容積為10 L, 水箱尺寸： 長(zhǎng)380 mm, 寬245 mm, 高355 mm圖 1 溫控水箱外形圖

2.3 照明設(shè)備—冷光源的設(shè)置

原有手術(shù)臺(tái)忽視了光源的重要性，主要以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的自然光源為手術(shù)光源。經(jīng)設(shè)計(jì)人員改造，本裝置在手術(shù)臺(tái)的一端設(shè)置了冷光源，保證實(shí)驗(yàn)人員的視野不受影響。普通光源會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱的現(xiàn)象，若長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行手術(shù)容易造成動(dòng)物體感溫度升高，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。冷光源固定于控溫手術(shù)臺(tái)的一端，因此冷光源可與控溫手術(shù)臺(tái)合為一體共同使用，減少了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中儀器設(shè)備占用的空間，為操作提供了方便。

1. 固定柱根據(jù)動(dòng)物的大小來(lái)回滑動(dòng), 用來(lái)捆綁不同品種的動(dòng)物, 松動(dòng)固定柱可移動(dòng)固定柱的位置, 旋緊即可定位；2. 松動(dòng)禁錮手柄, 推伸墊板可調(diào)節(jié)中間凹型槽的大小, 將禁錮手柄擰緊可固定板不再移動(dòng)圖 2 手術(shù)操作臺(tái)面整體外形圖

圖 3 手術(shù)操作臺(tái)平面圖 (單位： mm)

3 控溫手術(shù)臺(tái)在教學(xué)中初步應(yīng)用

小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)可廣泛用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研工作中，尤其在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物外科手術(shù)等實(shí)驗(yàn)中使用率非常高。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，動(dòng)物麻醉后進(jìn)行手術(shù)，根據(jù)手術(shù)動(dòng)物體型的大小，手術(shù)臺(tái)的接觸面積通過(guò)固定柱相應(yīng)改變，打開(kāi)加熱裝置，使水箱里的水不斷循環(huán)，保持手術(shù)臺(tái)面恒溫。手術(shù)過(guò)程中，利用冷光源提供充足的光源，便于觀察手術(shù)對(duì)象的微小細(xì)節(jié)，以上操作均有利于手術(shù)順利進(jìn)行。麻醉后的動(dòng)物進(jìn)行四肢及頭部的固定，保持手術(shù)需要的體位，暴露術(shù)部，創(chuàng)巾固定，進(jìn)行手術(shù)操作，手術(shù)操作過(guò)程中始終檢測(cè)動(dòng)物體溫。術(shù)后可使動(dòng)物在手術(shù)臺(tái)上保持一定時(shí)間靜置狀態(tài)，有利于盡快蘇醒。

經(jīng)三屆本科教學(xué)應(yīng)用證明，該裝置的使用可有效控制麻醉中因動(dòng)物掙扎而產(chǎn)生的麻醉操作失誤現(xiàn)象。改造后的手術(shù)臺(tái)，目前已累計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)用兔、豚鼠、大鼠和小鼠的手術(shù)操作約164 次(表1)。實(shí)際使用證明，該手術(shù)臺(tái)方便了實(shí)驗(yàn)操作，提高了固定效果，尤其是對(duì)于需長(zhǎng)時(shí)間觀察的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)更為有利，即使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在手術(shù)過(guò)程中麻醉蘇醒，也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，大大提高了實(shí)驗(yàn)的成功率，原來(lái)成功率約66%，現(xiàn)在成功率約82%(表1)。同時(shí)也為較難進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物大鼠脾臟全摘除手術(shù)、甲狀腺切除手術(shù)、腸管端吻合手術(shù)等實(shí)驗(yàn)提供了便利。該裝置為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行提供了更為有利的條件[7]，保障了本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的順利開(kāi)展。

表 1 改良后手術(shù)臺(tái)與傳統(tǒng)電加熱手術(shù)臺(tái)使用效果比較

改造后的小動(dòng)物控溫手術(shù)臺(tái)不僅可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得更加可靠、精確的結(jié)果，同時(shí)也從實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理學(xué)的角度使學(xué)生了解善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的重要性，樹(shù)立科學(xué)的維護(hù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利的倫理觀，保障實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生命全過(guò)程得到基本的福利倫理待遇，努力遵循“3 R”原則，科學(xué)、合理、人道地使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

該裝置操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有一定的推廣價(jià)值，已申請(qǐng)實(shí)用新型專(zhuān)利一項(xiàng)，并獲批(專(zhuān)利號(hào)ZL201721343260.4)。