烧伤是指受火焰烧灼、热水烫、化学物品及放射性物质等侵害皮肤所致的疾病。目前治疗烧伤仍存在一系列的难题,如:烧伤创面的覆盖问题、创面坏死组织持续存在所致的各种并发症问题、创面进行性加深等问题。研究清楚烧伤的病理生理学过程及疗效机理是治疗烧伤的迫切需求,然而许多试验不能也不应该以人为试验对象, 故人们通过建立烧伤动物模型来研究烧伤后机体各系统及局部创面的发展演变规律。常用烧伤动物有猪、犬、羊、大鼠、小鼠、豚鼠。猪的皮肤与人的皮肤很相似,使得猪成为为广泛接受的研究烧伤愈合的动物模型 。

  建立实验性烧伤动物模型的方法很多,按烧伤原因可分为热力烧伤、化学烧伤、电烧伤、放射性烧伤和有毒气体吸入伤等。现将建立烧伤动物模犁的方法及优缺点作一综述。

  1 热力烧伤热力烧伤大致分为燃烧法、辐射法、热固体烫伤法、热水烫伤法、热蒸汽烫伤法。

  1.1 燃烧法将燃料如酒精 、凝固汽油、混合燃料等涂抹于动物拟烧伤区或将浸有燃料的纱布覆盖到拟烧伤区或采用煤气灯、汽油喷灯,用耐火材料保护动物非拟烧伤区,点火,通过控制致伤时间可获得浅II度、深II度及III度燃料烧伤动物模型。

  该法操作简单,易控制烧伤深度,可用于燃料烧伤后肠源性内毒血症、严重烧伤合并多器官功能障碍综合症、烧伤后血流动力学、烧伤营养、烧伤休克、烧伤休克期切痂对代谢水平影响、烧伤创面愈合等方面的研究。但是,燃料在燃烧过程中或多或少会扩大燃烧面积,只能保证烧伤面积与预烧伤面积基本一致;烧伤时的温度与均匀程度不易控制,使其不适合用于创面修复的研究;可在动物非麻醉状态下进行,导致动物会因疼痛挣扎而造成意外伤害。

  1.2 辐射法将动物放到距溴钨灯、闪光粉和电炉等致伤热源一定距离的地方,用相应的材料保护非拟伤区,通过控制致伤时间获得I度、浅II度、深I度、III度烧伤动物模型。该法的优点在于动物不直接与致伤源接触,在麻醉与清醒状态下均可以进行,可用于辐射热烧伤后烧伤休克、血流动力学、创面愈合等方面的研究。缺点是要处理动物拟烧伤区的平坦性问题。

  Reuven等研制出一种新的动物烧伤装置,该装置由电加热器、金字塔形不锈钢盒、绝缘的聚四氟乙烯板组成,可用于制作深度烧伤动物模型。

  此仪器热源分布均匀、稳定;采用辐射热作为致热源,对动物和实验者安全性高;通过辐射热和热空气的对流能够减少皮肤表面因素的影响;适用于大、小型动物,可重复性高。

  l.3 热固体烫伤法将加热到一定温度的固体直接接触到动物拟烧伤区,根据接触时间控制烧伤深度。该法具有操作简单的优点,适用于大、小型动物,可用于烫伤创面愈合病理生理过程、烫伤后生理指标、促修复药物等方面的研究。缺点在于固体接触到动物拟烧伤区的压力重复性不好; 由于实验动物身体的弧度使接触面不均匀,导致深度差别很大。

  刘毅等研制的恒温压电烫仪,使用统一的致伤温度8O℃、致伤压力0.5kg、致伤直径2cm,并严格控制其它各个因素,将烫头与处于平坦的动物拟烫伤区接触,通过接触时问来控制烫伤深度,致伤时间5S、8S、12S即可分别建立浅II度、深II度及III度烫伤动物模型。该模型能够克服热固体烫伤压力不一致性的难点,操作简单,重复性较高。但缺点在于需麻醉动物;人为地使拟烫伤区处在同一平面,不能完全地保证烫伤创面的相同性和可重复性;只适用于小型动物烧伤模型的建立。张大伟等为使建立的大鼠创面感染动物模型在烫伤温度、压力、致伤时间、面积方面达到大标准化,采用改进后的恒温恒压烫伤仪,取得满意的实验结果。

  张立颖等采用一层浸有99℃热水的纱布为烫伤源,平铺于大鼠腹部拟烫伤区4S、8S分别可致浅II度烫伤、深II度烫伤。该法能克服致伤压力和拟烫伤区平坦性的问题,可用于临床上进行烫伤后生理指标变化的研究,但是一层纱布的保温性能问题和含水量问题会导致致伤温度存在误差。刘利兵等人在此基础上采用35层浸有99℃热水的纱布为烫伤源,初步解决纱布的保温性能问题。

  Gaines等设计的用于制作猪深II度烧伤模型的热固体烫伤装置,该装置由一个直径为3 cm的圆柱形黄铜块和一个特殊设计的用于控制烧伤压力的装置组成,两者通过圆柱形黄铜块上面的不锈钢部件相连,烫伤前将圆柱形黄铜块在由80% 聚乙二醇和20% 水组成的沸点共沸溶液中加热,此共沸溶液能将圆柱形黄铜块加热到99103℃,烫伤时间为12~20S。该法能够克服烧伤压力的问题,在很大程度上保持烧伤深度一致和烧伤均匀,但是不能用于制作小型动物烧伤模型。

  Kempf等采用盛有92°C热水的改装肖特蓝盖瓶(瓶底由保鲜膜代替,且有一个温度探头量取水温)接触猪拟烧伤区15S即可建立猪深II度烫伤模型。

  与采用加热的金属板相比,此法的主要优点在于能够制造出更大的烫伤面积,能够与猪弯曲的侧面较好地接触。缺点在于改装蓝盖瓶的保温性能存在不足之处,导致温度不恒定;不能完全保证在每次接触过程中都使用相同的压力,使得创伤面深度不一致。

  Tavares Pereira Ddos等建立了一种新的Wistar大鼠深II度热烧伤动物模型,该模型由一根直径为10 mm、重5O g的铝棒组成,使用时在100℃沸水中预热至9 9℃ ±2℃ ,将预热的铝棒接触Wistar大鼠的近端背侧区15s可获得深II度热烧伤动物模型,烫伤后从第3日开始创面轻度水肿,并形成一个厚厚的干痂,在28 d内组织收缩的百分比为66.67% ±1.66%,再上皮化不完整,成纤维细胞增殖,发生中度纤维化, 同时存在典型的致密胶原纤维,这些特征使得该模型能够用于评价烧伤药物的治疗作用。但此方法只能用于制作小动物烫伤模型。

  1.4 热水烫伤法采用电热恒温水浴锅控制温度,致伤温度范围为58-100℃,将拟烫伤区直接接触水浴锅致伤,致伤时间从340S均有文献报道。该法的优点在于能够精确地控制水温;热源能均匀地接触拟烫伤区;通过接触时间控制烫伤深度,重复性好;可用于热水烫伤后多种综合症、严重烧伤后肠粘液成分变化、严重烧伤后全身性炎症反应、烧伤休克、烧伤休克微循环障碍、烧伤休克延迟复苏、切痂植皮、创面愈合等方面的研究。但是缺点在于不好控制烫伤面积,且需在麻醉状态下进行。

  迟云飞等在用热水烫伤法的基础上结合三维扫描技术建立出一种能够精确控制大鼠烫伤面积的动物模型。该法不仅能够控制烫伤深度,还能够精确地测量烫伤面积,重复性好,操作性强,是研究烧(创)伤修复机制和评价创面用药的较好动物模型。

  王年云和李国辉研制的可控喷吸水烫伤装置,设定热水温度为91℃,致伤时间5S、12S可分别造成大鼠裸露背部浅II度烫伤、深II度烫伤。该装置能够精确地控制致伤时间、致伤温度,通过不同规格的由硅胶制成的喷吸水致伤杯来控制烫伤面积;杯口边沿由弹性硅胶软片制成,使杯口与动物体表紧密接触;实验时热水不断输送到致伤杯,紧接着负压迅速吸走使用过的热水,不断流动的热水保持水温均匀恒定,因而可用于连续批量制作动物烫伤模型;该烫伤动物模型可用于烧(烫)伤创面修复和用药的研究。

  1.5 热蒸汽烫伤法将热蒸汽接触到实验动物,通过调整接触时间来控制烧伤深度,多用于建立实验动物吸入性损伤动物模型。利用防护装置能够有效地控制烫伤面积,可用于临床上热蒸汽烫伤后促进创面愈合、愈合过程中体内微循环病理生理学、药物筛选等方面的研究。但是蒸汽烫伤通常要配合使用一定的冲击压力,容易导致非拟烫伤区的烫伤。另外,蒸汽消散时需要一定时间, 因此难以控制烫伤时间。

  王年云和陈江在自行设计的控温控压蒸汽烫伤实验仪的基础上加入新设计的动物体表蒸汽烫伤模型喷盘,以蒸汽温度106℃,烫伤时间各5S、8S,可分别在大鼠背部造成30%TBSA深II、IⅡ度烫伤:以蒸汽温度107℃,烫伤时间3S、6S、10S各1次,可分别造成犬腹部浅II、深II、III度烫伤。该装置特殊的设计能够保证喷盘内的温度、压力保持恒定,能够使喷盘与蒸汽烫伤仪两者间的温度保持平衡,能够用于大、小动物烧伤模型的制作;制作的动物模型伤情较为稳定,重复性好,不易产生误差:可用于烫伤休克、创面处理、吸入性损伤、脏器功能衰竭和药物筛选等方面的研究。

  Goertz等设计出一种特殊的热蒸汽烫伤仪器,喷口距离无毛鼠耳朵1mm,将温度为117±2.1℃的蒸汽喷射到耳部可建立出III度烧伤模型。该模型能够用于烧伤后愈合过程中体内微循环病理生理学的调查,并且在制作过程中没有任何组织接触,减少人为操作带来的实验误差。Goertz等利用该装置分析抗炎症药物和血管活性药对烧伤后小鼠的微循环环境和血管生成的影响,取得理想的实验结果。

  2 化学烧伤法用棉签吸取一定量的化学烧伤物质如强酸、强碱涂抹到动物的拟烧伤区或将浸有化学烧伤物质溶液的滤纸片接触到动物的拟烧伤区,通过化学物质的浓度和接触时间来控制烧伤深度。此法操作简单,可用于化学烧伤后烧伤休克、烧伤早期病理组织学变化、腐蚀性化学烧伤伤后面积扩展规律等方面的研究,但是采用强酸强碱类化学物质使得操作者的安全存在问题,化学物质涂抹不均匀还会导致烧伤深度的不一致。

  3 电烧伤法使用高压电装置,电压210kV,电流1.75-5A,在麻醉或非麻醉状态下通过控制电击时间来制作电烧伤动物模型。电烧伤后呈黑色干痂或开裂III.Ⅳ 度创面,数目后创面开始红肿, 出现严重腐败现象; 组织切片光镜观察,创面组织中存在大量中性粒细胞浸润,血管内皮细胞变性坏死,部分血管腔内可见血栓形成。电烧伤后局部创面的损伤情况和临床所见高压电烧伤基本相同,创面的发展情况也相似,可基本反映临床电烧伤的情况, 能用于高压电对机体损伤机制的研究。但是,由于电极和皮肤接触的紧密程度直接影响电烧伤的性质,接触紧密程度不够有可能产生拉弧现象,使电击后局部损伤的性质为电弧烧伤而不是所需要的电接触烧伤。另外一个缺点在于操作的安全性不高。

  4 其它烧伤法除上述烧伤外,生活中有由放射性物质、有毒气体的吸入所引起的烧伤,故目前也有利用放射性烧伤法、有毒气体吸入烧伤法建立所需要的烧伤动物模型。

  5 小结烧伤治疗中存在的一系列难题需要通过建立烧伤动物模型来解决,但是目前烧伤动物模型的制作方法都存在一定的缺陷,一方面是不易控制烧伤面积、烧伤深度和重复性;另一方面是绝大部分烧伤动物模型只能够模拟单一的烧伤种类,而现今有的烧伤以多种烧伤的混合形式存在,如有毒气体和火焰烧伤的混合烧伤、放射性烧伤和烫伤的混合烧伤导致单一的烧伤动物模型制作方法不能完全满足研究需要。研制一种能够严格控制烧伤面积、烧伤深度、重复非常好的、能够完全满足研究需要的烧伤动物模型制作方法是研究者们迫切的愿望。

  此外,研究者在实验中应认识到动物福利的重要性,应该善待动物。若要继续保留动物进行后期观察,须密切观察其反应,不能置之不理。对于实验后需要处死的动物一定要施行尽量减少其痛苦的安死术,减少死亡时因疼痛而造成的折磨。