骨折的大动物模型的构建和选择

大型动物骨折模型在创伤骨科研究领域中非常重要。尤其是承重骨骨折的大动物模型，在创伤骨科领域十分重要，其研究的目标主要是是加快骨折愈合，以实现更快的康复，并将诸如深静脉血栓形成等并发症降至最低。承重大型动物骨折模型在创伤骨科研究领域备受关注。

骨折动物模型中常见的考察指标

在骨折动物实验中，研究者希望通过动物模型，考察一些指标：如骨折愈合过程中的血肿形成、骨膜损伤、肌肉撕裂和成骨痂形成等；治疗期间血液制品的使用和输血、创伤相关的凝血和血流、一般骨折愈合、骨筋膜室综合征等指标；以及评价在骨折愈合过程中螺丝、钉子、外固定、克氏针等的使用效果。

承重动物骨折模型中动物的选择

1、大动物与小动物的优缺点比较

在骨折模型中，与人类相比，大型动物的生物力学相容性更好，优于小型啮齿动物。例如，绵羊的骨代谢和术后行为，尤其是其倾向于立式负重，比小啮齿动物更符合人类情况。

第二，大型动物的骨骼更适合使用钉子、钢板或外固定器进行器械固定，机械测试也比啮齿动物更容易。此外，大型动物的体重比啮齿动物更接近人类，这在测试新植入物和生物力学稳定性方面是一个很大的优势。

因此，与啮齿动物相比，在人类植入方面，大型动物实验的有效性往往更好，结果也更易于解释。

2、适合骨折模型的大动物的选择

关于哪种大型动物最适合创建骨折模型，有多方面因素的考量。包括其骨骼生物力学特征与人类的相似性，伦理因素以及动物实验的成本。

目前大动物骨折模型中，使用最多的有三种动骼物，分别是犬、绵阳和猪。大多数研究人员似乎更喜欢绵羊和猪。这里，必须考虑到动物和人类骨骼的特定特征有所不同。绵羊骨骼的宏观结构接近人类，但微观结构与人类不同，猪骨也是如此。相比之下，狗的骨骼似乎与人类骨骼更相似。

骨折大动物模型构建的手术方式

通常的手术方式主要包括两大类，截骨手术和非截骨手术。

1、截骨手术动物模型

截骨手术模型是模拟大型动物骨折的常见选择，并且总是开放性骨折模型。

大多数创建大型动物骨折模型的研究人员似乎都使用截骨手术，这种截骨术是标准化的，可以在每只动物身上以类似的方式进行。因此，预计可比性会很高。并且，基于目前的理解，将截骨手术动物模型的实验结果外推到大型动物的正常骨折是合理的。

2、截骨手术动物模型的手术操作

截骨手术的操作，通常是在皮肤切开并准备至骨面后，使用摆动锯或骨刀锯骨。可能会或不会进行冲洗以冷却。要么完全锯断骨，要么只锯断一半，然后在对侧手动折断。具体的手术的细节因动物、特定骨骼和手术方法而不同。在截骨手术模型中，有些因素需要注意。

• 骨锯的切割面是光滑的，不像真实骨折那样多变。

• 骨膜被切断，骨面因摩擦热受损，这会影响愈合过程。

• 在使用锯骨时进行冲洗可以减少摩擦热，但也会冲走最初的血肿，而血肿本身对骨折愈合非常重要。

尽管研究者使用截骨手术来模拟大型动物的骨折，但在具体操作中，会采用两种不同的技术：斜向和横向。选择哪种技术，需要根据具体情况来判断。

• 首先必须根据所使用的植入材料特征调整技术。例如，在斜向截骨术中，可以更好地测试骨间加压螺钉。

• 此外，不同形状的截骨手术模拟不同的人类骨折类型。例如，横向长骨骨折愈合的潜力较小，但骨不连的发生率较高，大概是因为横向骨折中骨折碎片的表面较小。

• 尽管截骨手术的技术或多或少相似，但固定方法却差异很大。

   

3、非截骨手术的动物模型

非截骨的大型动物骨折模型，大致分为弯曲和射击技术。前者是通过弯曲造成骨折，而后者主要是通过冲击来造成骨折。但是在具体操作中，细节差异很大。

动物模型案例

1、犬类螺旋形胫骨骨折模型

Moed 和 Strom 介绍了一种创建犬类螺旋形胫骨骨折模型的技术。首先，使用锥子打开髓腔，然后在倾斜位置插入钻头，在预定的骨折点穿通胫骨干皮质。接下来，通过髓内应力集中器施加手动扭转力完成骨折，并进行扩髓髓内钉固定。

2、绵羊的胫骨骨折模型

模型I

绵羊处于仰卧位。手术准备和覆盖与人类相似。从髌韧带内侧、胫骨结节近侧开始，向下至胫骨远端干骺端进行前内侧切口，然后进行深部解剖。在创建骨折时，对胫骨内侧骨干皮质上方的骨膜进行了纵向切口，并分裂了髌韧带内侧30 毫米处的筋膜，以暴露靠近胫骨结节的内侧皮质。最后，将骨膜向上、向前和向后抬起并侧移。在骨膜下暴露了胫骨中部的周长。使用振动锯在胫骨内侧皮质表面的正中心以45°的角度创建了一个1 毫米深的预定断裂点。将腿部固定为外旋位，并在骨膜下放置一个骨折装置。释放该装置以创建短而可重复的螺旋形骨折。其潜在过程为三点弯曲伴扭转力。控制并确保碎片（包括骨内膜）完全分离，如有必要，使用镊子完成。对于骨合成，骨折对于骨合成，骨折被复位并使用AO 胫骨棒通过髓内扩髓和未扩髓钉固定。对于该手术，将膝盖弯曲，然后将髌韧带向外侧拉扯，使用锥子创建一个通往髓腔的通道。在近端和远端均进行交锁。手术结束时，冲洗伤口，然后分层缝合。

模型II

动物仰卧位进行手术。经过刷洗和剃毛后，纵向切开皮肤。

在不损伤骨膜的情况下准备胫骨，并使用带有液体冷却的锯在距内踝内侧11厘米处创建预定断裂点，厚度为胫骨直径的三分之一。使用四点弯曲法制造骨折。使用手钻进入髓腔。在可选的扩髓后，使用静态交锁钉进行髓内钉固定。插入两个交锁螺钉。通过X射线评估手术效率。

模型III

绵羊处于仰卧位。手术准备和覆盖与人类相似。从髌韧带内侧、胫骨结节近侧开始，向下至胫骨远端干骺端进行前内侧切口，（12 厘米）将骨膜内侧暴露出来。使用锐器进行解剖，并用电灼止血。在内侧胫骨中线纵向切开骨膜。在两端，骨膜上横向切开，然后进行环形抬起，并安装三点弯曲骨折装置。可重复的螺旋倾斜胫骨在胫骨内侧制造骨折。骨折制造完成后，将其复位，并在插入交锁螺钉后进行内侧钢板固定。最后，分层缝合伤口。

模型IV

一种创建股骨干骨折的模型。稳定股骨后，从大转子水平向下做一个4厘米的纵向皮肤切口。暴露近端股骨，并固定一个股骨稳定转子下索带。用膝夹固定远端股骨，并确保羊的正确位置，以确保潜在的移动最小化。使用气动骨折装置创建股骨干骨折，并附加额外的软组织创伤。压力为1.1 兆帕被用来产生8600 N的力。

这种手术模式，通过外部固定或髓内钉固定来稳定骨折。外部固定器通过在骨折近端和远端的两根钉子固定，并单侧连接。对于髓内钉固定，在膝关节上方做一个3到4厘米的前中线切口，通过内侧髌韧带入路进入髓腔。扩髓后，以逆行方式插入钉子。

3、猪骨折模型

猪骨折模型I

舒贾等人描述了一种股骨骨折模型。在定位股骨干中段后，进行十字形切口，并应用一个固定式射钉枪。触发后，导致股骨干中段多碎片骨折和软组织损伤。通过触诊手动确认股骨骨折。没有进行骨合成。

许多研究者在构建猪的骨折模型时，均通过使用捕获式射钉枪来制造股骨干骨折而创建。常用到的射钉枪还包括下列模式的射钉枪。

猪骨折模型II

经过消毒后，通过前外侧入路进入髋关节和股骨近端。使用一个横跨两个销钉的撑开器将股骨头从髋臼中撑开2至3毫米，一个销钉位于髂骨中，另一个位于股骨干中段。使用摆动锯在股骨颈中部从上、后、前三个方向进行切割以制造骨折。接下来，使用骨刀完成操作。使用2.0毫米克氏针和4.0毫米空心螺钉固定骨折。先前的撑开操作使得外科医生能够确保螺钉或针不会穿透股骨头进入髋关节。

动物模型构建中动物术后恢复方案

常见的术后恢复方案是，手术后的手术部位用绷带加压敷料包裹了3天。给予抗生素预防。为了镇痛，动物在术后3天内每天两次肌肉注射氧化吗啡。没有对体重支持和活动进行限制。动物被单独关在笼子里进行恢复。提供自由的食物和水。

总结与结论

承重大型动物骨折模型在骨科材料的临床前评价中占有非常重要的地位，在创伤骨科研究领域备受关注。

在手术方式的选择中，截骨模型和非截骨模型都已得到应用。许多研究者在大动物中创建了标准化的大动物截骨手术模型。相比之下，非截骨手术骨折模型的研究较少。

有研究表明，非截骨骨折模型在模拟人类骨折愈合方面更真实。然而，关于大动物中完美骨折模型设计的数据仍然缺失。

对于动物的选择，很多研究人员倾向于使用绵羊来分析骨折愈合，而猪则被用于冲击研究。

在临床前动物评价中，选择何种动物模型以及动物模型构建中的手术方式，还需要结合具体的评价材料，评价项目进行合理的选择。