蛛网膜下腔出血急性和后遗症的研究兔血分流型号:技术问题

摘要

The experimental intracranial pressure-controlled blood shunt subarachnoid hemorrhage (SAH) model in the rabbit combines the standard procedures — subclavian artery cannulation and transcutaneous cisterna magna puncture, which enables close mimicking of human pathophysiological conditions after SAH. We present step-by-step instructions and discuss key surgical points for successful experimental SAH creation.

摘要

早期脑损伤和迟发性脑血管痉挛既有助于蛛网膜下腔出血（SAH）后的不良后果。在模拟两个条件重现性和可控性的动物模型是目前少见。因此，需要以模仿从蛛网膜下腔出血导致人体的病理生理条件的新车型。

这份报告描述了兔子的血液分流蛛网膜下腔出血模型，使颅内压（ICP）控制技术的细微差别。体外分流放置在动脉系统和蛛网膜下腔，它使检查者无关SAH在一个封闭的颅骨之间。一步一步的程序指令和必要的设备描述，以及技术方面的考虑，生产模式以最小的死亡率和发病率。需要手术成功创造这一功能强大，简单和一致ICP备控制蛛网膜下腔出血动物模型的重要细节进行了描述。

引言

蛛网膜下腔出血（SAH）是最威胁生命的病理条件下，经常导致永久性神经损伤或死亡¹之一。过去的研究主要集中于迟发性脑血管痉挛（DCVS）为蛛网膜下腔出血²相关的神经功能障碍的主要病因。但是，患者在治疗血管痉挛后，从患蛛网膜下腔出血的普遍较差的临床结果，导致了研究的重点扩展到包括早期脑损伤（EBI），蛛网膜下腔出血³后的效果。两个EBI和DCVS在SAH后造成不良的临床结果的意义更多的理解是更有效的治疗策略的发展是必不可少的。

截至目前，单双自体血液注射到小脑延髓池一直是蛛网膜下腔出血诱导的DCVS ^2-6的研究的标准方法。尽管在以前的研究中常用的这种模式很可能不会重现蛛网膜下腔出血相关的病理变化主要诱发EBI ^7。与此相反，腔内穿孔已知产生严重的急性病理生理改变部分地模仿EBI ⁷的症状。

这份报告描述蛛网膜下腔出血的一种新的动物模型，旨在使这两个EBI和DCVS的调查，从而使蛛网膜下腔出血引起的病理^8-10更准确的描述_。随着所描述的技术，标准小脑延髓池模式适于通过连接动脉系统锁骨下动脉和小脑延髓池通过体外分流。的血流量，从而与兔子的生理及由动脉血和颅内压之间的压力梯度驱动。出血停止时脑压（ICP）等于舒张期血压和血液中的分流系统凝固。利用主机＆＃8217;的生理减少考官依赖SAH诱导，导致蛛网膜下腔出血比较一致的模型，可靠地产生两个EBI和DCVS表型^3,8-10。

研究方案

三个月大的雌性新西兰兔体重2.5 - 3.5千克的用于该过程。按照卫生指引，国家研究院​​实验动物的管理和使用，并与瑞士伯尔尼（批准105＃/ 13）的广的动物护理委员会的批准进行这项研究。所有的手术在无菌条件下，在临床研究部的实验外科研究所在伯尔尼大学医院在伯尔尼，瑞士被执行。兽医麻醉医师在手术和恢复整个监测的动物。

1，动物准备，定位和锁骨下动脉插管

1. 诱导全身麻醉的兔肌内注射氯胺酮（30毫克/千克;的Ketalar，50毫克/毫升）和甲苯噻嗪（6毫克/公斤; Xylapan 20毫克/毫升）和麻醉的控制深度通过检查兔子的响应有毒stimulat离子（ 如脚趾捏）。看到1.7的情况下积极响应。
2. 拉下两只眼睛的下眼睑，并涂抹少量药膏给眼皮，防止干燥和进一步的刺激。
3. 导尿侧耳静脉用20 Gbutterfly venflon（20克静脉插管），用胶布固定，并连接到含有0.9％氯化钠重力袋（500毫升/ 24小时）和氯胺酮（40毫克/千克/小时） /甲苯噻嗪（4毫克/千克/小时）的连续静脉注射（IV）麻醉。管理额外的止痛药，每15分钟静脉注射（芬太尼，1微克/千克）。注意:避免挥发性气体麻醉剂，其具有降低的CPP关联，增加脑血流量，降低脑代谢速率为氧气¹¹静脉注射麻醉剂通过维持脑血流和脑血管收缩^，12研究脑时这是最上层的重要性提供了神经外科麻醉更理想的特性。血管痉挛。另外，虽然死亡率在SPONT增加aneously呼吸的动物，它可以更好地模仿急性蛛网膜下腔出血的人的情况。
4. 提供氧气（1 - 2升/分钟）通过呼吸面罩，使潮气末二氧化碳（ETCO _2）监控。
5. 在兔子的腹侧面的三角排列安装一个3通道的心电图（ECG）.Place 3皮下电极;具体地，将一个电极在右midthoracic区域（用距离到无菌剃字段用于锁骨下动脉插管）和两个电极中的分布在两肢的下腹部。
6. 通过下面的呼吸频率，从所述ECG信号监测心脏速率（HR），而反应对伤害性刺激监测麻醉深度的手术过程中，每隔15分钟。
7. 如果对伤害性刺激（趾捏）积极响应，通过推注氯胺酮（6毫克/千克）和静脉推注甲苯噻嗪（0.05毫克/千克），IV和/或额外的镇痛推注芬太尼（1 MC调整麻醉深度克/公斤）四
8. 修复兔中对身体加温板仰卧位置，倾斜头部20°下，使之略微对侧的侧面上的锁骨下动脉将被暴露。
9. 申请眼膏和剃头发上绕锁骨的中间三分之一的右胸肌准备区进行手术，并在frontal-，parietal-和枕骨，颈部，并在右股总动脉。
10. 皮肤消毒3分钟与广谱防腐剂， 如 ，聚维酮碘。
11. 盖兔用无菌床单。进行无菌条件下所有进一步的程序和频繁应用4％罂粟碱盐酸和抗生素溶液（硫酸新霉素5毫克/毫升）局部给药，以防止动脉血管痉挛由船只操纵和局部感染。
12. 渗入胸肌与局部麻醉剂（1％利多卡因最大6毫克/千克）。使胸骨旁切开皮肤和准备胸肌。使用显微镜，解剖锁骨下动脉和近端和远端结扎（4-0 polyfilament缝合线）在外露的末端固定。保留一条绑带靠近近端控制到位，以固定导管和结扎血管远侧。
13. 通过切割与弯曲microscissor动脉执行在锁骨下动脉的壁上的动脉切开术和导管插入锁骨下动脉逆行用小血管内三通活栓。固定导管由面向远端结扎双结结扎，以防止动脉扭曲或动脉的近侧部分的弯曲，并避免滑动或大​​量出血。

2，血压和动脉血液气体监测

1. 连接3通止水栓，以便i）的血管内插管用于动脉血气（ABG）分析，pH值， _二氧化碳分压， _氧分压 ，碳酸氢盐，碱过量和SO _2，ⅱ）侵入动脉血压力测量装置，以及iii）在分流装置。
2. 收集血液样品用于ABG状态（ _二氧化碳分压， _氧分压 ）和连续监测标准心血管和呼吸参数（血压，心率，心电图，呼吸率和潮气末CO _2）和传输经模拟输出接口数据到的模拟电源数字转换器/数据记录器和存储。
   注:压力会在心脏水平在每次会议后归零，该系列开始之前的模拟/数字转换器和数据记录系统的压力校准会做一次。

3，基准线数字减影血管造影

1. 放置一个外部尺寸测量装置（小球）上既下颚角以校准血管造影。
   注:这允许事后测量基线的精确比较及跟进血管直径。
2. 逆行内-A进行数字减影血管造影（DSA）rterial弹丸注射非离子型碘帕醇（0.6毫升/千克，为5毫升/秒，2秒）通过管状动脉，并为了防止后者的闭塞弹丸注射用生理盐水后立即冲洗套管。
3. 在5°左斜前方位置获得使用快速连续造影记录的椎基底动脉系统的图像（14秒7的图像）。
4. 渗透到右股总动脉与局部麻醉剂（利多卡因1％，最大6毫克/千克）周围的区域。做一个小腹股沟皮肤切口。使用显微镜进行可视化，解剖股总动脉和近端和远端结扎（4-0 polyfilament缝合线）在外露的末端固定。
5. 动脉切开后，导管插入股动脉与5-F护套。冲洗用生理盐水护套的侧端口。
6. 提前5-F导管插入通过透视下的套头臂动脉。创建一个路线图，然后推进导丝为thê椎基底动脉系统。注入非离子型碘帕醇的丸（0.6毫升/千克，为5毫升/秒2秒）的DSA的步骤3.2所述。

4，旋转俯卧位

1. 以下基准DSA，重新兔子从仰卧到俯卧位。要小心，不要操作或放置动脉导管的位置。
2. 定位头的头架，在30°角，面向低着头。

5，小脑延髓池穿刺

1. 皮肤消毒过的头部和颈部用聚维酮碘3次，每次1分钟，并盖上无菌片的外科手术区域。
2. 插入一个22克×40mm的小儿脊柱接近针经皮枕大池没有任何事先切开皮肤或肌肉移位。
3. 确认该动物是通过确保缺少脚趾捏响应沿骨枕外隆凸滑针下来才完全麻醉直到检测到一个间隙;针任何进一步的不推。
4. 通过观察脑脊液与兔子的头部倾斜向下以20°角为几分钟自发滴落确认针的正确位置。

6，安装颅内压和脑血流监测

1. 后正中线皮肤和帽状切口，插入一个小的手术牵开。
2. 使三个圆形截骨（2毫米直径）使用根据颅骨外标头骨的额骨部分高速微型钻头（ 图^1）9， 即在嗅球和双侧额叶的神经监测设备，如果放置有必要的。用毫米刻度标尺来确定钻孔位置的坐标如下:颅内压（ICP）监测的midpupillary线，一条从正中矢状线两条毫米;脑实质激光多普勒探头四点五十六mm前部和侧到前囟门（ 图1）。
3. 可视化的硬脑膜，并进行细致的止血:用骨蜡止血骨凭借其填塞作用，并使用硬脑膜双极电凝进行局部止血。
4. 将脑实质的颅内压（ICP）的显示器前端插入右侧嗅球至2mm的深度，然后进行校准。
5. 使用外部夹紧系统放置在两个激光多普勒血流仪微细针的探头，并将它们插入对应的毛刺的孔在两个左，右额叶脑半球外侧到脑室系统， 即 ，在正中线，以避免与脑脊液干扰。放置针探针，以2.5mm的深度。
6. 的神经监测探针放置后，密封所有毛刺的孔用厚插头骨蜡，以保持所述颅流体密封。
7. 测量的平均动脉血压的基准参数（MAP），ICP和使用多参数监测和四通道激光多普勒组织血流灌注监测脑血流量（CBF）。

7，分流诱导

1. 在小脑延髓池连接脊椎接入针经血液充满压力监测管先前插管锁骨下动脉。使用上述活栓的血压测量和血液取样口3路。
   注:蛛网膜下腔出血的严重程度取决于血液的量，并且可以通过蛛网膜下腔血块在脑收获^5,11时的广泛性粗略估计。
2. 连续监测血压，心率，心电图，呼吸频率和潮气末CO ₂在1赫兹的从6分钟之前的采样率，直到SAH后至少20分钟。
3. 确认该动物是通过确保缺少脚趾捏响应打开锁骨下动脉和小脑延髓池诱发蛛网膜下腔出血的压力gradie之间的分流器连接之前完全麻醉NT。
   注:（ 例如 ，在ICP的期望水平的）的对照蛛网膜下腔出血可以通过关闭分流在任何时间点来实现。
4. 在大约15分钟的时间内录得稳定状态值。
5. 粤ICP备后达到高峰，保持脊椎的访问针到位，直到ICP备返回到稳定状态接近基准值。如果ICP备高原保持超过10秒，或者ICP备自发降低，关闭分流。
6. 除去CBF细针探针和ICP探针，插入颅骨钻孔用骨蜡，除去所有的导管（包括锁骨下导管，由于导管操作与连续出血是与高发病率和死亡率相关，并增加感染发生率），进行严格的伤口灌溉用硫酸新霉素和缝合皮肤。

8，术后管理

1. 该过程持续约2小时。由于半衰期氯胺酮和甲苯噻嗪，阴性特质的恢复时间的l为很短 - 大约1小时。该动物被关在恢复过程中的加热灯。不提供附加的流体。在此初始术后恢复阶段，申请丁丙诺啡0.02毫克/千克SC每8小时24小时。
2. 应用芬太尼透皮贴剂基质，在未来72小时释放出12.5微克/小时的动物进行有效的镇痛剃光颈部。
3. 不要让动物无人看管，直到它已经恢复了足够的意识来维持胸骨斜卧。
4. 不要将已动过手术在其他动物的公司，直到完全康复的动物。

9跟进数字减影血管造影评估DCVS 3日

1. 如上所述执行步骤1.1到3.6。
2. 通过动脉内快速浓注的钠thiopenthal（40毫克/千克）安乐死的动物（硫喷妥钠，Ospedalia AG，Hünenberg，瑞士）。在情况下，组织学和immunohistochemistry是必要的，在室温下以100厘米的H ₂ O的灌注压进行心内灌注固定

结果

蛛网膜下腔出血的兔血分流模式本报告中所述生产的海马EBI（ 图2A，B），基础皮层（ 图2A，B）和脑血管（ 图2C）的伤害，早在24小时后，显示出的特征血液分布（ 图^2D）8。此外，该模型触发中度至第三天严重度DCVS的SAH诱导（ 图^3）10后。死亡率为20 - 30％，因呼吸骤停或严重心动过缓急性蛛网膜下腔出血的时间?...

讨论

分路模型产生病理类似于在急性SAH ^3,8,10后人类观察。它已被提出，EBI可能会加剧，维持，甚至触发DCVS ^12，因此该模型可在调查两种早期和晚期DCVS阶段，包括以下SAH EBI和DCVS相互作用帮助。特别的，可重复的体内 DCVS的监测技术包括DSA ^13，计算机断层扫描血管造影^14，和经颅多普勒^15顷兔多readibly施加比在较小的实验室动物。除了让考官独立自发蛛网?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Equipment
Operation microscope	Zeiss, Jena, Germany		Zeiss, OPMI-MD surgical microscope
Surgical equipment	B. Braun, Germany		Forceps medical no. 5; vessel scissors 8 cm; microclip 4 mm
Respirator	Hugo Sachs
Hair clipper	3M Surgical Clipper		Starter Kit 9667A
Body warm plate	FHC
Blood gas analyzer	Radiometer, Copenhagen, Denmark	ABL 725
Cardiac monitoring	Camino Multi-Parameter Monitor, Integra, Plainsboro, NJ, US	AP-05
Software analysis	BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA		Biopac MP100 and acqKnowledge software,version 3.8.1
Software analysis	ImagePro Discovery, MediaCybernetics, Silver Spring, MD, USA		Image-Pro Plus version
Angiography apparatus	DFP 2000 A-Toshiba	MIIXR0001EAA
ICP monitor	Camino Laboratories, San Diego, CA, USA		ICP monitor, Model 110-4B
Blood flow monitor	Oxford Optronix Ltd., Oxford, UK		CAL KIT microsphere solution
Laser-Doppler flowmetry fine needle probes	Oxford Optronix Ltd., Oxford, UK		MNP110XP, 0.48 mm diameter
Pressure tube	B. Braun, Germay		PE 1.0 mm × 2.0 mm
Anesthesia monitor	GE Medical Systems, Switzerland		Datex S5 Monitor
Material
20 G vascular catheter	Smiths Medical		Jelco i.v. catheter, REF 4057
5.5 F three-lumen central venous catheter	Connectors, Tagelswangen, Switzerland		Silicone catheter STH-C040
22 G x 40 mm needle	Emergo Group Inc., Netherlands
High-speed microdrill	Stryker, Solothurn, Switzerland	5400-15
Bone wax	Ethicon, Johnson & Johnson,NJ, USA	ETHW31G
Bipolar forceps	Aesculap, Inc., PA, US	US349SP
Ketamin			Any generic product
Xylazine			Any generic product
Buprenorphine			Any generic product
Fentanyl			Any generic product
Transdermal fentanyl matrix patches			Any generic product
Lidocaine 1%			Any generic product
4% papaverin HCl			Any generic product
Neomycin sulfate	Research Organics Inc., OH, USA		Any generic product
Povidone-iodine			Any generic product
0.9% sodium chloride			Any generic product
Iopamidol	Abott Laboratories, IL, USA		Any generic product
3-0 resorbable suture	Ethicon Inc., USA	VCP824G
5-0 non absorbable suture	Ethicon Inc., USA	8618G
4-0 polyfilament sutures	Ethicon Inc., USA	VCP284G