小動物控溫手術臺的改造及其在實驗教學中初步應用

陳 健, 張金玉, 胡進平, 權福實, 袁 寶(吉林大學動物科學學院, 長春 130062)

在生命科學的教學及科研工作中，經常需要使用大鼠、小鼠、家兔、豚鼠等實驗動物進行動物在體實驗，如果實驗操作不能達到理想的效果，將會影響整個實驗的順利進行，從而影響實驗結果的準確性[1]。在整個實驗過程中，除了實驗設計等必要步驟外，實驗動物的固定裝置即手術臺的使用是否方便，功能是否齊全，設備運行狀態是否良好等，都對整個動物實驗的進行及實驗結果的準確性具有重要影響[2]。本文旨在介紹對小動物控溫手術臺的改造，改造后的小動物控溫手術臺滿足在整個實驗過程中保持動物體溫恒定的要求，同時避免了電加熱輻射對動物機體的傷害，符合實驗動物福利與倫理的基本要求，保證實驗過程中手術的穩定性。經過改造后的小動物控溫手術臺已經用于本校學生的實驗教學及科研中，效果顯著，不但提高了動物實驗操作的效率，同時提高了手術的成功率及術后實驗動物的存活率。在手術臺的改造過程中，實驗技術人員通過不斷的查找與解決設備改造過程中的問題，提高了實踐動手能力及綜合能力。能夠為實驗教學質量的提高做出創造性貢獻，設備的改造也是促進實驗教學改革的有效措施[3]。

1 動物實驗中手術臺應用現狀

在以往動物實驗中使用的手術臺，主要是普通解剖板與加熱墊的聯合使用，效果并不理想。普通的解剖板只能起到固定動物肢體的作用，不同實驗動物需要使用不同大小的解剖板，造成實驗裝置重復購買。實驗中平面解剖板還存在固定不牢固等現象，操作時會因動物姿勢和體位變化影響手術的穩定性, 導致手術失敗。另外, 動物麻醉后體溫會下降, 普通解剖板無法保障整個實驗過程中動物體溫的恒定狀態, 易造成手術過程中實驗動物體溫過低而導致死亡, 無法完成整個實驗。

加熱墊是利用電加熱原理維持實驗動物體溫，在整個實驗過程中，加熱墊因為不能隨時調節溫度，易造成動物局部接觸部位溫度過高，無法長時間按照實驗的實際要求保持動物的姿勢，影響手術的成功率。當局部溫度過高時還容易引起動物皮膚灼燒。普通解剖板和加熱墊的聯合使用，在功能上無法滿足實驗教學及實驗動物手術的需要，因此目前急需一種可廣泛用于動物實驗的手術臺, 維持手術穩定性, 提高手術成功率[4]。

2 小動物控溫手術臺的改造

在教學和科研工作中，為了使學生能夠更好完成和掌握實驗動物手術操作過程，提高學生在課堂中動手能力，增加對動物實驗教學的興趣，同時在教學中充分貫徹實驗動物福利倫理理念，設計人員結合實踐、實驗教學經驗，設計出一套適合大鼠、小鼠、兔、豚鼠等實驗動物的小動物控溫手術臺，具體介紹如下。

2.1 溫控水箱的設置

在整個裝置中，設計人員將溫控水箱(圖1)進行了單獨設置，這樣可單獨進行一臺手術，也可將多個手術臺面通過硅膠軟管進行串聯(將水箱出水口與第一臺手術臺面的進水口連接，第一臺手術臺面的回水口與第二臺手術臺面的進水口連接，并依次連接各手術臺面，將最后一臺手術臺面的回水口與水箱回水相連，完成整個串聯過程)，滿足多臺手術的聯合使用，提高了使用效率。該裝置是利用水循環加熱的方法維持動物體溫恒定。溫控水箱總容積為10 L，所用循環水為純凈水，避免了使用過程中的結垢現象。溫控儀表主要通過控制電加熱來調節水溫，安裝在裝置內部的液位開關限制了循環泵啟動條件，當水箱水位低于液位開關時，水泵停止運轉，須再次加水后經過循環再次回到熱水站，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，在動物實驗手術過程中如注射用藥物需要加熱，可直接在此處完成，避免實驗人員因取藥時的來回走動，影響手術的最佳完成時間。同時手術中使用過的器械可以放置在一端的溫水槽內，及時清洗污漬，再次消毒備用。

在動物實驗手術的使用過程中發現，溫控裝置的設計能夠在很大程度上減少對動物機體的損傷，保證溫度在可調節范圍內維持動物機體溫度的相對恒定。解決了動物皮膚因直接接觸加熱墊而造成局部組織持續高溫導致的動物皮膚灼燒現象，消除了電加熱輻射對動物機體造成的傷害，同時避免了實驗動物的不規范使用，符合實驗動物福利與倫理的基本要求。

2.2 手術操作臺面的設置

針對不同品種的實驗動物，可通過拉伸或推動墊板來調節中間凹型槽的大小，同時移動固定柱的位置(圖2)，滿足不同體型不同大小的實驗動物手術需要[5]。在準備手術前，將裝置按照動物的大小進行調節，然后將實驗動物的頭部和四肢套入裝置內并適當收緊后固定，防止因麻醉時動物掙扎而改變位置的現象發生，保證麻醉等手術準備工作的順利進行[6]。

手術操作臺底部所用散熱管為不銹鋼管, 兩端以硅膠軟管進行連接構成整體的水管回路(圖3)。溫控裝置內的熱水通過進水口到支管, 經水管回路循環到達回水口后返回熱水站, 完成整個水循環過程。

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

2.3 照明設備—冷光源的設置

原有手術臺忽視了光源的重要性，主要以實驗室內的自然光源為手術光源。經設計人員改造，本裝置在手術臺的一端設置了冷光源，保證實驗人員的視野不受影響。普通光源會產生發熱的現象，若長時間進行手術容易造成動物體感溫度升高，從而影響實驗結果的準確性。冷光源固定于控溫手術臺的一端，因此冷光源可與控溫手術臺合為一體共同使用，減少了實驗過程中儀器設備占用的空間，為操作提供了方便。

1. 固定柱根據動物的大小來回滑動, 用來捆綁不同品種的動物, 松動固定柱可移動固定柱的位置, 旋緊即可定位；2. 松動禁錮手柄, 推伸墊板可調節中間凹型槽的大小, 將禁錮手柄擰緊可固定板不再移動圖 2 手術操作臺面整體外形圖

圖 3 手術操作臺平面圖 (單位： mm)

3 控溫手術臺在教學中初步應用

小動物控溫手術臺可廣泛用于實驗教學及科研工作中，尤其在實驗動物外科手術等實驗中使用率非常高。在實驗過程中，動物麻醉后進行手術，根據手術動物體型的大小，手術臺的接觸面積通過固定柱相應改變，打開加熱裝置，使水箱里的水不斷循環，保持手術臺面恒溫。手術過程中，利用冷光源提供充足的光源，便于觀察手術對象的微小細節，以上操作均有利于手術順利進行。麻醉后的動物進行四肢及頭部的固定，保持手術需要的體位，暴露術部，創巾固定，進行手術操作，手術操作過程中始終檢測動物體溫。術后可使動物在手術臺上保持一定時間靜置狀態，有利于盡快蘇醒。

經三屆本科教學應用證明，該裝置的使用可有效控制麻醉中因動物掙扎而產生的麻醉操作失誤現象。改造后的手術臺，目前已累計進行了實驗用兔、豚鼠、大鼠和小鼠的手術操作約164 次(表1)。實際使用證明，該手術臺方便了實驗操作，提高了固定效果，尤其是對于需長時間觀察的動物實驗更為有利，即使實驗動物在手術過程中麻醉蘇醒，也不會影響實驗效果，大大提高了實驗的成功率，原來成功率約66%，現在成功率約82%(表1)。同時也為較難進行的實驗動物大鼠脾臟全摘除手術、甲狀腺切除手術、腸管端吻合手術等實驗提供了便利。該裝置為動物實驗能夠順利進行提供了更為有利的條件[7]，保障了本科實驗教學工作的順利開展。

表 1 改良后手術臺與傳統電加熱手術臺使用效果比較

改造后的小動物控溫手術臺不僅可以使學生在實驗中獲得更加可靠、精確的結果，同時也從實驗動物福利倫理學的角度使學生了解善待實驗動物的重要性，樹立科學的維護實驗動物福利的倫理觀，保障實驗動物生命全過程得到基本的福利倫理待遇，努力遵循“3 R”原則，科學、合理、人道地使用實驗動物。

該裝置操作簡單，經濟實用，具有一定的推廣價值，已申請實用新型專利一項，并獲批(專利號ZL201721343260.4)。