國內常用壓瘡動物造模方法的研究進展*

肖慧邵星②江智霞②熊宗梅劉歡聶麟鑒張歡

國內常用壓瘡動物造模方法的研究進展*

肖慧①邵星①②江智霞①②熊宗梅①劉歡①聶麟鑒①張歡①

壓瘡不僅是臨床常見的并發癥，更是護理學領域的重點難題。國內外許多研究者都對壓瘡進行了不同角度及層面的研究，由于道德倫理原因，動物實驗研究成為了最適合且有效的研究方法。而動物模型的使用在現代生物醫學的研究中是一個極為重要的實驗方法和手段，從而出現了各種壓瘡造模方法。本文將從壓瘡模型的實驗動物選擇、施壓部位、常用壓瘡模型以及壓瘡造模方法四個方面，比較目前國內常用壓瘡動物模型造模方法的優點與不足，以便能夠為研究者進行壓瘡造模提供參考。

壓瘡；動物模型；施壓裝置

壓瘡又稱壓力性潰瘍（Pressure Ulcer，PU），是由多種病因引發的體表慢性難愈合性創面。2007年，美國國家壓瘡指導專家組（National Pressure Ulcer Advisory Panel，NPUAP）對壓瘡的定義為：壓瘡是身體局部由于壓力、剪切力和/或摩擦力的復合作用而導致的骨突處皮膚和/或皮下組織的局限性損傷[1]。易發生在骨隆突處，如骶尾部、坐骨結節、股骨大轉子、足根部等[2]。多見于昏迷、癱瘓、臥床不起、體質衰弱、骨折后長期固定或臥床的患者。壓瘡的發生不僅給患者帶來難以忍受的痛苦，降低其生活質量，增加患者及家屬的經濟負擔，嚴重者甚至會增加患者死亡的風險，而且還會加重醫務人員的工作負荷[3]。為了提高患者及照顧者的生活質量及健康質量，減少人力、物力和財力的消耗，為了更好地預防及治療壓瘡，國內外許多研究者都對壓瘡進行了不同角度及層面的研究。但是由于倫理學的限制，關于人壓瘡的活體研究還處于“嬰兒期”，以患者為研究對象的試驗所獲得的信息仍然相當匱乏[4]。因此，使用動物建立壓瘡模型成為了研究者們研究壓瘡最合適地選擇。動物模型的研究不僅能有效模擬臨床環境，而且能人為地控制多種影響因素，從而獲得更接近臨床實際情況的壓瘡模型[5]。而一個理想的動物模型的建立對實驗研究的成功起著關鍵的作用。本文通過對壓瘡模型的實驗動物選擇、施壓部位、常用壓瘡模型以及目前國內常用的壓瘡造模方法四個方面進行比較分析，以期能為研究者選擇合適的實驗工具或制模方法提供參考。

1 壓瘡模型實驗動物的選擇

通過查閱文獻，筆者了解到目前常用于壓瘡實驗的動物有大鼠、小鼠、豚鼠、豬、猴、狗、綿羊和兔等[5]。其中兔和狗的皮膚由于比較松弛，缺乏皮下組織，與人的皮膚在解剖和生理上有較大的差別，因此其研究結果限制了在臨床中的實際應用；而豬的皮膚結構雖然與人相似，但價格高昂，體型大，不易于操作[5]。組織學資料表明，豚鼠背部的皮膚組織結構除多一層肉膜外，其余各層結構與人的皮膚基本一致（僅真皮中無汗腺），且背部皮膚各層血管網、表皮厚度與人體無顯著差異，此外豚鼠成本相對低廉，且對刺激敏感、反應明顯，常用于壓瘡模型制作[4，6]。根據相關文獻報道，目前較為常見的實驗動物模型多來自于大鼠、小鼠，而大鼠又常作為壓瘡造模的首選，其用于壓瘡模型制作，成本相對低廉，易于操作，可展開大樣本的研究，已廣泛應用于壓瘡的病因學、病理學、預防及治療等方面的研究[5]。

2 施壓部位

常用施壓部位有坐骨結節、股骨轉子、脛前區、雙側肩胛部位、膝關節近大腿處、背部正中線等。這些部位皮下組織豐富，接近人體組織結構，并且也是人體易發生壓瘡的部位。坐骨結節、股骨轉子、脛前區、雙側肩胛部位、膝關節近大腿處由于受力不均，不利于實驗裝置固定，可能會導致實驗結果有誤差，而背部正中線面積較大，便于實驗操作，故作為常用施壓部位。

3 常用壓瘡模型

3.1 缺血損傷模型 相關文獻[7]表明低壓長時間壓迫比高壓短時間壓迫對組織的損害更大，在9.33 kPa（70 mm Hg）的壓力下組織持續受壓2 h后即會引起細胞變形和缺血。該模型目前主要是將實驗動物麻醉后固定于簡易加壓裝置上，通過倒置于木板上的鐵釘對實驗動物受壓部位施加壓力，實驗結果顯示受壓部位的皮膚出現不同程度的組織損害。該造模方法相對簡單，多選用大鼠和小鼠作為實驗動物，施壓部位多位于大鼠下肢股骨轉子和脛前區，成模率較高[5]。但是在我國，關于缺血損傷相關的文獻還不是很多，造模也不是很成熟。

3.2 缺血—再灌注損傷模型 近年來，缺血—再灌注損傷模型已成為壓瘡動物模型的研究主流[7]。隨著多器官缺血—再灌注損傷研究的深入，缺血—再灌注損傷已經被認為是壓瘡形成過程中最重要的致病因素之一。該方法提供壓力的方式由過去單一的機械壓迫轉為磁力壓迫、空氣壓縮機壓迫以及計算機控制施壓等多元途徑，最常見為在實驗動物背部皮下埋置磁片或鐵片，體外采用磁鐵間歇性施加壓力以此形成組織缺血—再灌注損傷的模型。此方法成模時間較短，組織損傷明顯，操作簡單，而且更接近臨床壓瘡形成的實際情況，已廣泛應用于壓瘡的形成機制和預防治療方面。

3.3 其他損傷模型 主要為細菌感染壓瘡模型，國內有報道將大鼠的背部皮膚劃傷，然后在其局部涂抹金黃色葡萄球菌形成感染產生壓瘡[7]。這種壓瘡模型雖然在臨床表現上與人體的壓瘡相似，但是不符合壓瘡的病因和形成機制，因此其不適用于臨床壓瘡模型的實驗研究。

4 目前國內常采用的壓瘡造模方法

通過查閱相關文獻，筆者了解到目前國內的壓瘡研究者制備壓瘡動物模型的方法主要有機械壓迫法、磁力壓迫法、內置彈簧壓迫法、水柱法和空氣壓縮機法5種。

4.1 機械壓迫法 該方法由蔡福滿等[8]研制出，實驗對象為大鼠，整個實驗裝置由壓力設備和電子天枰兩部分構成。其中施壓裝置由固定支架、軸承、施壓柱和托盤構成，電子天枰上有厚度為1 cm的泡沫墊，作為大鼠的床墊。根據不同的壓強需要，放置不同重量的砝碼，施加在大鼠大腿股薄肌的壓強可通過壓力公式計算得出。造模方法：將大鼠麻醉后，仰臥于設計好的簡易加壓裝置；將鐵釘的釘尖固定于木板上，其上可放置實驗所需重量的物體；釘底放置于大鼠大腿骨隆突處，釘身用兩個半圓形扣子扣于直立的木板上以保持鐵釘垂直作用于皮，使得同一部位受壓，避免了受壓部位的施壓時間和施壓力量誤差，但也有可能導致數據的不準確，影響實驗的結果。其施壓裝置作用于受壓部位的力，可以通過測量釘底面積計算，進而計算出木板上所放物體的重量，使受壓處皮膚組織受到70 mm Hg的壓強。據有關文獻報告，在70 mm Hg壓強下組織持續受壓2 h以上即可導致細胞的不可逆損害。該方法雖然操作簡單，但大鼠在整個實驗過程中需要持續麻醉，出現反射消失、肌肉松弛，使大鼠對外在的刺激抵抗力下降，可能導致壓瘡更容易發生。

4.2 磁力壓迫法 該方法由黃芳等[9]研制出，實驗對象為大鼠，其施壓裝置由磁鐵和磁片組成。造模方法：大鼠麻醉后，在其背部正中線作一切口，將消毒磁片埋于皮下，利用磁鐵的吸引力對大鼠皮膚產生壓力，模擬缺血—再灌注損傷機制進行壓瘡造模。該造模方法僅在手術時間麻醉，具有麻醉時間較短的優點，但受壓部位僅受壓力和摩擦力作用，缺乏剪切力。雖然有理論證明大鼠背部血運主要來源于皮膚毛細血管網，在大鼠脊柱兩側1 cm處無肌層到皮膚的血管穿支，內置磁片對大鼠背部血運基本沒有影響。但內置磁片可能會對大鼠皮膚、筋膜造成損傷引起炎性反應，而磁片本身對大鼠皮膚的刺激也可能會影響實驗結果。有文獻表明壓瘡是由于局部組織長期受壓得不到緩解造成的皮膚及皮下組織慢性潰瘍，其病理實質是受累部位皮膚軟組織的缺血缺氧壞死，同時伴有局部和全身的炎性反應，如果切口處皮膚發生炎性反應，就可能會加速壓瘡的形成，進而就可能會影響到壓瘡實驗研究結果的準確性及可靠性。

4.3 內置彈簧壓迫法 該方法由鄧天政等[10]研制出，實驗對象為幼豬，其所研制的施壓裝置的材料均以生物相容性較好的鈦材制成。施壓裝置包括：3塊中心有圓孔穿過的圓形鈦板（A、B、C）、帶螺紋的螺釘、加力螺母和已知量程的彈簧。造模方法：將幼豬麻醉后，取俯臥位置于手術臺上，在其背部兩側做與身體長軸平行的皮膚切口，置入鈦板A，以螺釘為中心自下而上分別安置鈦板B、彈簧、鈦板C。通過調節加力螺母使彈簧產生壓力，實驗終點去除施壓裝置。該造模方法通過模擬皮膚壓力潰瘍的致傷因素，傷情有效而穩定，致傷部位及致傷因素可控，而且壓力可通過測量彈簧的收縮程度得到，指標測試也相對穩定，其裝置材料采用鈦材，又最大限度地避免了其他因素的影響，與國外相似的致傷模型比較，具有可重復性好，實驗操作及裝置簡單安全等優點[11]。但該實驗以采用幼豬作為實驗對象，雖然幼豬的皮膚結構與人相似，接近于人體壓瘡的形成過程，是一種較理想的壓瘡造模實驗動物，但其價格昂貴，一般不作為常規采用對象。并且該模型尚處于研究階段，造模方法相對復雜，與臨床上形成的壓瘡存在著一些差別，而且將幼豬的皮膚切開，在皮下置入鈦板，加重了局部皮膚組織的損傷程度，破壞了皮膚的天然屏障，使皮膚愈合的外在影響因素增多，這樣有可能會引起甚至加重局部組織的炎癥反應。

4.4 水柱法 該方法由莊嘉元等[11]研制出，實驗對象為豚鼠，其施壓裝置由玻璃管和玻璃針筒組成。造模方法：將大鼠用10%水合氯醛溶液腹腔注射麻醉后放置于底盤上，取仰臥位，大鼠的四肢用膠布固定，將玻璃針筒活塞置于大鼠后肢關節，通過向玻璃針筒內加水，由水柱產生壓強對大鼠的后肢關節進行施壓，使局部皮膚缺血缺氧產生壓瘡。該方法可通過調節水柱的高度獲得所需壓強，只需保持水柱的高度恒定不變就可保證壓強的恒定[11]。但由于水柱的力量有限，該方法只能產生Ⅰ度壓瘡，不適用于壓瘡的深度研究。

4.5 空氣壓縮機法 該方法由王華軍等[12]研制出，實驗對象為大鼠。造模方法：先將大鼠用10%水合氯醛腹腔注射麻醉后俯臥于加壓裝置下，大鼠四肢固定于底盤上，通過連接空氣壓縮機與壓力汽缸，使大鼠大腿股薄肌處受壓。此實驗使大鼠受壓處皮膚組織在相同壓力下持續受壓2 h后移開施壓裝置，然后移開壓力接觸面，行3次10 min間斷缺血，再移開施壓裝置，恢復血流灌注2 h，通過模擬缺血—再灌注損傷機制制備壓瘡模型。但該方法操作復雜，不可控制因素較多，對數據的影響大，難以大量推廣。

5 小結

壓瘡不僅是護理學領域亟待解決的重點難題，而且也是組織學、形態學、生理學以及病理學等多類學科的共同關注焦點。通過比較分析當下國內壓瘡動物模型的制作方法及使用情況，筆者發現“內置彈簧壓迫法”、“機械壓迫法”以及“磁力壓迫法”是目前國內比較實用且應用次數較多的壓瘡造模方法。分析國內文獻發現：“內置彈簧壓迫法”是國內出現最早的壓瘡動物模型制作方法，在此之后又分別出現了“機械壓迫法”和“磁力壓迫法”，而其中“機械壓迫法”又是最常用的壓瘡造模方法，但卻又各自具有各自的優點與不足之處。通過對目前國內幾種常用壓瘡造模方法進行比較發現：“內置彈簧壓迫法”的造模方法相對比較復雜，與臨床上壓瘡的形成存在一些差別，并且需要先將實驗動物的皮膚切開，在皮下植入鈦板，不僅增加了皮膚組織的創傷面，破壞了皮膚的天然屏障，而且還使皮膚愈合的外在影響因素增多，這樣的操作方法有可能會引起甚至加重局部組織的炎癥反應。而且經分析文獻發現：“內置彈簧壓迫法”的采用次數相對較少，而“機械壓迫法”和“磁力壓迫法”正在被廣泛的應用[13-15]。其中“機械壓迫法”的優點是在創面形成的過程中同時存在壓力、剪切力和摩擦力，更接近于壓瘡的形成過程，符合壓瘡的定義。不足之處是整個造模過程需要持續的進行麻醉，而麻醉藥在一定程度上又有可能會對實驗動物的生理環境與機能產生一定的影響，并且穩定性較差[16-19]。而“磁力壓迫法”又與“內置彈簧壓迫法”的造模方法相似，實驗前也是需要先將實驗動物的皮膚切開，在皮下植入磁片，通過施加和移除磁鐵模擬缺血—再灌注引起皮膚損傷。該方法可以通過精確的計算磁通量而產生固定壓力，從而精確地控制壓迫的時間與壓力的大小，以此可以得到理想的不同分期的壓瘡模型。但該方法提前植入的磁片也額外地增加了皮膚和肌肉組織的損傷，這樣有可能會引起局部組織的炎癥反應，影響后期的實驗觀察。有研究表明，壓瘡是由于局部組織長期受壓得不到緩解造成的皮膚及皮下組織慢性潰瘍，其病理實質是受累部位皮膚軟組織的缺血缺氧壞死，同時伴有局部或全身的炎性反應[20-21]。而組織炎性因子IL-6（白介素-6）與C反應蛋白既能被炎性反應激活又可促進炎性反應的發展，兩者在壓瘡的發生發展中密切相關[13]。所以這樣的操作方法是否會引發炎癥，可能會導致實驗數據的不準確，有待考量。除此之外，在力學方面，“磁力壓迫法”在形成過程中可產生的力包括壓力和摩擦力，兩者對比之下，“機械壓迫法”比“磁力壓迫法”在力學上更接近壓瘡的形成原因。而“水柱法”只是針對Ⅰ度壓瘡的造模方法，不能進行壓瘡更深層面的研究。“空氣壓縮機法”由于不可控制的因素較多，對數據的影響較大，難以大量推廣，但可以作為壓瘡造模的一種思路。“水柱法”和“空氣壓縮機法”都是由于實驗條件要求比較高，不宜被科研研究廣泛采納，故采用次數較少。

綜上所述，國內常采用的壓瘡動物模型造模方法各具有優勢與特點，研究者在進行有關壓瘡的實驗時，應根據本身實驗的目的與方法，選擇適合的壓瘡造模方法，以保證實驗動物在無需持續麻醉、無外界機械創傷和不改變生理環境的狀態下形成壓瘡，從而避免增加干擾因素，以增強實驗的穩定性、可重復性、易操作性及實驗數據的可靠性，減少經濟消耗，從而節省實驗時間，獲得更接近臨床的壓動物瘡模型。

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Domestic Research Progress of Pressure Ulcer Animal Building Methods

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XIAO Hui，SHAO Xing，JIANG Zhi-xia，et al.//Medical Innovation of China，2015，12（33）：153-156

Pressure ulcers is not only a clinical common complications，but also the key problem in the field of nursing. Many researchers at home and abroad have different angles and levels of pressure ulcers， for ethical reasons，animal experiment research has become the most suitable and effective study method， and the use of animal models in modern biomedical research is a very important experiment method and means， and thus made mould method appeared all kinds of pressure ulcers. In this paper， experimental animals from the pressure ulcer model selection， pressed parts and common model of pressure ulcers and pressure sores building methods from four aspects， comparing the present domestic commonly used animal model building method of pressure ulcers advantages and disadvantages， so that it can provide a reference for the researchers made mould for pressure ulcers.

Pressure ulcers；Animal models；Pressure device

10.3969/j.issn.1674-4985.2015.33.050

2015-04-29） （本文編輯：周亞杰）

貴州省科學技術基金項目（黔科合J字LKZ[2012]23號）；遵義醫學院大學生創新創業訓練計劃項目（院發[2013]6541）

①遵義醫學院護理學院 貴州 遵義 563000

②遵義醫學院附屬醫院

江智霞

First-author’s address：Nursing School of Zunyi Medical University， Zunyi 563000，China