通过高速气动钻头开颅术进入猪脑

摘要

该协议描述了使用高速气动钻对 3 个月大的丹麦长白猪进行开颅手术。通过额骨进入，露出腹侧硬脑膜和下面的大脑半球。该程序允许进入猪脑的大部分。

摘要

使用猪作为实验动物模型在神经科学研究中尤为重要，因为猪和人类中枢神经系统 （CNS） 具有许多重要的功能和结构特性。因此，预计猪在未来各种神经系统疾病的研究中将发挥越来越重要的作用。在这里，描述了一种通过猪额骨进行前颅切除术的方法。在中线切口和随后暴露猪额骨后，使用解剖标志来确保开颅手术的最佳位置。通过用圆钻头小心地逐渐变薄额骨，可以实现硬脑膜和下脑半球的矩形开口。所提出的方法需要一定的手术材料，包括气动高速钻，以及一定程度的手术经验。潜在的并发症包括硬脑膜或矢状窦背侧的意外病变。然而，该方法简单、省时，并为研究人员提供了高度的可重复性。如果执行得当，该技术会暴露出大部分未受影响的猪脑，用于各种神经监测或分析。

引言

一般来说，当实际和/或伦理限制禁止使用人类患者来检查疾病或测试手术方法时，会使用动物模型。建立新颖的动物模型通常是为了提供对人类状况具有转化价值的新知识。出于实际和经济考虑，经常使用啮齿动物，但它们对人类的转化价值有限，尤其是由于巨大的解剖学差异¹。然而，与啮齿动物相比，猪具有几个优势。猪不仅与人类具有几个关键的解剖学、生理学、代谢和遗传学特征，而且猪器官系统的大小可以与体重相匹配，类似于人类器官 ^2,3。这使得猪在外科动物模型和程序训练中具有独特的作用⁴。尽管与使用啮齿动物相比，使用猪模型需要一定的实践和财务能力，但与使用非人类灵长类动物相比，猪在经济和道德上都提供了更容易接受的选择。

猪脑在转化神经科学研究中特别感兴趣。首先，猪脑的结构与人脑相似，因为两者都以白质为主，脑回 ^3,5,6。其次，与啮齿动物相比，猪的大脑尺寸更大，因此可以使用手术设备和相当于临床环境中使用的各种成像方式 ^7,8

研究方案

所描述的所有动物实验均在丹麦奥尔堡大学医院根据现有法律并经丹麦动物实验检查局批准（许可证号 2020-15-0201-00401）进行。本研究使用家猪，母猪，约 40 公斤，年龄 3 个月。有关所用试剂和设备的详细信息，请参见 材料表。

1. 主体住房

1. 在手术前至少 7 天将受试者分组在批准的笔中进行 12 小时的光照/黑暗循环，以确保适应。

2. 麻醉和监测

1. 通过肌肉注射 2 mL/10 kg 含有噻来胺 6.25 mg/mL、氯胺酮 6.25 mg/mL、佐拉西泮 6.25 mg/mL、布托啡诺 1.25 mg/mL 和甲苯噻嗪 6.25 mg/mL 的混合物来镇静动物。
2. 将动物仰卧在加热毯上，以确保最佳体温调节。
3. 用 6.5 号管⁷ 插管受试者，并根据呼气末 CO₂ 浓度 <6.0 kPa），用非湿化空气、潮气量为 8 mL/kg、呼吸频率为 16-20 呼吸/分钟进行机械通气。
   注意：这还可以确保管子在气管内的正确放置。
4. 通过吸入 1% 至 2% 的七氟烷来维持麻醉。
5. 小心地将眼药膏涂抹在受试者的双眼上，以防....

讨论

演示的程序涉及几个关键步骤。首先，由于猪颅骨的组成，准确规划开颅手术的位置至关重要。由于猪额骨的厚度在外侧边缘增加，因此将开口过于外侧放置¹¹ 会使钻孔过程中难以到达硬脑膜。此外，在中线内正确定位开口对于降低对下面的背侧矢状窦意外损伤的风险很重要。然而，重要的是要注意，猪的颅骨组成表现出显着的个体差异，不幸的是，并非所有猪都表现出明确的?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 mL plastic syrringes	Becton, Dickinson and Company	303219
107 Microdialysis pump	M Dialysis	P000127	107 Microdialysis Pump
2 mL plastic syrringes	Becton, Dickinson and Company	300928
25 mm, 18 G needles	Becton, Dickinson and Company	304100
Bair Hugger heater	3M	B5005241003
Bair Hugger heating blanket	3M	B5005241003
Batery for microdialysis pump	M Dialysis	8001788	Battery 6V, 106 & MD Pump
Dissector	Karl Storz	223535	Flattended 3 mm dissector
Endotracheal tube size 6.5	DVMed	DVM-107860	Cuffed endotracheal tube
Euthasol Vet	Dechra Veterinary Products A/S	380019	phentobarbital for euthanazia, 400 mg/mL
Farabeuf Rougine	Mahr Surgical		Flat headed rougine (12 mm)
Foley Catheter 12 F	Becton, Dickinson and Company	D175812E	Catherter with in-built thermosensor
Intravenous sheath	Coris Avanti		Avanti Cordis Femoral Sheath 6 F
Microdialysis brain catheters	M Dialysis	P000050	membrane length 10 mm -shaft 100 mm 4/pkg
Microdialysis syringe	M Dialysis	8010191	106 Pump Syringe 20/pkg
Microvials for microdialysis sampling	M Dialysis	P000001	Microvials 250/pkg
Operating table
Pneumatic high-speed drill	Medtronic		Medtronic Midas Rex 7 drill
Primus respirator	Dräger		Respirator with in-built vaporiser for supplementary Sevofluran anesthesia
Rounded diamond drill	Medtronic	7BA40D-MN
Self-retaining retractor	World Precission Instruments	501722	Weitlander retractor, self-retaining, 14 cm blunt
Sterile Saline	Fresnius Kabi	805541	1000 mL
Sterile surgical swaps
Surgical scalpel no 24	Swann Morton	5.03396E+12	Swann Morton Sterile Disposable Scalpel No. 24
Zoletil Vet	Virbac		Medical mixture for induction of anesthesia