小动物控温手术台的改造及其在实验教学中初步应用

2019-09-02张金玉胡进平权福实吉林大学动物科学学院长春130062

实验动物与比较医学 2019年4期

陈健, 张金玉, 胡进平, 权福实, 袁宝(吉林大学动物科学学院, 长春 130062)

在生命科学的教学及科研工作中，经常需要使用大鼠、小鼠、家兔、豚鼠等实验动物进行动物在体实验，如果实验操作不能达到理想的效果，将会影响整个实验的顺利进行，从而影响实验结果的准确性[1]。在整个实验过程中，除了实验设计等必要步骤外，实验动物的固定装置即手术台的使用是否方便，功能是否齐全，设备运行状态是否良好等，都对整个动物实验的进行及实验结果的准确性具有重要影响[2]。本文旨在介绍对小动物控温手术台的改造，改造后的小动物控温手术台满足在整个实验过程中保持动物体温恒定的要求，同时避免了电加热辐射对动物机体的伤害，符合实验动物福利与伦理的基本要求，保证实验过程中手术的稳定性。经过改造后的小动物控温手术台已经用于本校学生的实验教学及科研中，效果显著，不但提高了动物实验操作的效率，同时提高了手术的成功率及术后实验动物的存活率。在手术台的改造过程中，实验技术人员通过不断的查找与解决设备改造过程中的问题，提高了实践动手能力及综合能力。能够为实验教学质量的提高做出创造性贡献，设备的改造也是促进实验教学改革的有效措施[3]。

1 动物实验中手术台应用现状

在以往动物实验中使用的手术台，主要是普通解剖板与加热垫的联合使用，效果并不理想。普通的解剖板只能起到固定动物肢体的作用，不同实验动物需要使用不同大小的解剖板，造成实验装置重复购买。实验中平面解剖板还存在固定不牢固等现象，操作时会因动物姿势和体位变化影响手术的稳定性, 导致手术失败。另外, 动物麻醉后体温会下降, 普通解剖板无法保障整个实验过程中动物体温的恒定状态, 易造成手术过程中实验动物体温过低而导致死亡, 无法完成整个实验。

加热垫是利用电加热原理维持实验动物体温，在整个实验过程中，加热垫因为不能随时调节温度，易造成动物局部接触部位温度过高，无法长时间按照实验的实际要求保持动物的姿势，影响手术的成功率。当局部温度过高时还容易引起动物皮肤灼烧。普通解剖板和加热垫的联合使用，在功能上无法满足实验教学及实验动物手术的需要，因此目前急需一种可广泛用于动物实验的手术台, 维持手术稳定性, 提高手术成功率[4]。

2 小动物控温手术台的改造

在教学和科研工作中，为了使学生能够更好完成和掌握实验动物手术操作过程，提高学生在课堂中动手能力，增加对动物实验教学的兴趣，同时在教学中充分贯彻实验动物福利伦理理念，设计人员结合实践、实验教学经验，设计出一套适合大鼠、小鼠、兔、豚鼠等实验动物的小动物控温手术台，具体介绍如下。

2.1 温控水箱的设置

在整个装置中，设计人员将温控水箱(图1)进行了单独设置，这样可单独进行一台手术，也可将多个手术台面通过硅胶软管进行串联(将水箱出水口与第一台手术台面的进水口连接，第一台手术台面的回水口与第二台手术台面的进水口连接，并依次连接各手术台面，将最后一台手术台面的回水口与水箱回水相连，完成整个串联过程)，满足多台手术的联合使用，提高了使用效率。该装置是利用水循环加热的方法维持动物体温恒定。温控水箱总容积为10 L，所用循环水为纯净水，避免了使用过程中的结垢现象。温控仪表主要通过控制电加热来调节水温，安装在装置内部的液位开关限制了循环泵启动条件，当水箱水位低于液位开关时，水泵停止运转，须再次加水后经过循环再次回到热水站，每次加水量不低于2 L。水箱一端的温水槽可作为水浴锅使用，在动物实验手术过程中如注射用药物需要加热，可直接在此处完成，避免实验人员因取药时的来回走动，影响手术的最佳完成时间。同时手术中使用过的器械可以放置在一端的温水槽内，及时清洗污渍，再次消毒备用。

在动物实验手术的使用过程中发现，温控装置的设计能够在很大程度上减少对动物机体的损伤，保证温度在可调节范围内维持动物机体温度的相对恒定。解决了动物皮肤因直接接触加热垫而造成局部组织持续高温导致的动物皮肤灼烧现象，消除了电加热辐射对动物机体造成的伤害，同时避免了实验动物的不规范使用，符合实验动物福利与伦理的基本要求。

2.2 手术操作台面的设置

针对不同品种的实验动物，可通过拉伸或推动垫板来调节中间凹型槽的大小，同时移动固定柱的位置(图2)，满足不同体型不同大小的实验动物手术需要[5]。在准备手术前，将装置按照动物的大小进行调节，然后将实验动物的头部和四肢套入装置内并适当收紧后固定，防止因麻醉时动物挣扎而改变位置的现象发生，保证麻醉等手术准备工作的顺利进行[6]。

手术操作台底部所用散热管为不锈钢管, 两端以硅胶软管进行连接构成整体的水管回路(图3)。温控装置内的热水通过进水口到支管, 经水管回路循环到达回水口后返回热水站, 完成整个水循环过程。

容积为10 L, 水箱尺寸：长380 mm, 宽245 mm, 高355 mm图 1 温控水箱外形图

2.3 照明设备—冷光源的设置

原有手术台忽视了光源的重要性，主要以实验室内的自然光源为手术光源。经设计人员改造，本装置在手术台的一端设置了冷光源，保证实验人员的视野不受影响。普通光源会产生发热的现象，若长时间进行手术容易造成动物体感温度升高，从而影响实验结果的准确性。冷光源固定于控温手术台的一端，因此冷光源可与控温手术台合为一体共同使用，减少了实验过程中仪器设备占用的空间，为操作提供了方便。

1. 固定柱根据动物的大小来回滑动, 用来捆绑不同品种的动物, 松动固定柱可移动固定柱的位置, 旋紧即可定位；2. 松动禁锢手柄, 推伸垫板可调节中间凹型槽的大小, 将禁锢手柄拧紧可固定板不再移动图 2 手术操作台面整体外形图

图 3 手术操作台平面图 (单位： mm)

3 控温手术台在教学中初步应用

小动物控温手术台可广泛用于实验教学及科研工作中，尤其在实验动物外科手术等实验中使用率非常高。在实验过程中，动物麻醉后进行手术，根据手术动物体型的大小，手术台的接触面积通过固定柱相应改变，打开加热装置，使水箱里的水不断循环，保持手术台面恒温。手术过程中，利用冷光源提供充足的光源，便于观察手术对象的微小细节，以上操作均有利于手术顺利进行。麻醉后的动物进行四肢及头部的固定，保持手术需要的体位，暴露术部，创巾固定，进行手术操作，手术操作过程中始终检测动物体温。术后可使动物在手术台上保持一定时间静置状态，有利于尽快苏醒。

经三届本科教学应用证明，该装置的使用可有效控制麻醉中因动物挣扎而产生的麻醉操作失误现象。改造后的手术台，目前已累计进行了实验用兔、豚鼠、大鼠和小鼠的手术操作约164 次(表1)。实际使用证明，该手术台方便了实验操作，提高了固定效果，尤其是对于需长时间观察的动物实验更为有利，即使实验动物在手术过程中麻醉苏醒，也不会影响实验效果，大大提高了实验的成功率，原来成功率约66%，现在成功率约82%(表1)。同时也为较难进行的实验动物大鼠脾脏全摘除手术、甲状腺切除手术、肠管端吻合手术等实验提供了便利。该装置为动物实验能够顺利进行提供了更为有利的条件[7]，保障了本科实验教学工作的顺利开展。