常用的动物模型

出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《脊髓损伤》第437页（13265字）

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)防治与再生修复是当今神经科学的重大难题和研究热点，其突破的基本前提是建立理想的实验模型。脊髓损伤动物模型对于探求脊髓疾病的病因和病理机制，特别是对脊髓再生的神经生物学研究，评价脊髓损伤后有效的干预治疗措施有十分重要的作用。

自1911年Allen首次建立脊髓打击伤模型以来，脊髓损伤模型的研究一直处于不断发展之中，动物模型总体上可达到不完全损伤、完全性损伤及横断性损伤的要求，基本能反映临床脊髓损伤的实际情况。根据致伤因素、方法的不同，脊髓损伤模型可分为脊髓挫伤、脊髓压迫损伤(背侧压迫、腹侧压迫和纵向压缩损伤)、可调控的挫伤、缺血再灌流损伤、横断损伤、化学损伤和脊髓火器伤等模型。这些脊髓损伤模型的制作原理、方法及特点各有不同，无论哪一种方法仍存在许多问题：①实验动物的种类、动物之间的个体差异等因素影响。②临床上大多数脊髓损伤均由骨折脱位引起，不仅脊髓组织发生机械变形，而且脊髓前后动脉也受损伤。③制造动物模型的外科技术方法的差异。④动物大小和体重。⑤校准损伤装置的方法等。由于这些因素的存在，从而导致复制动物模型的可重复性较差。

总之，脊髓损伤模型种类繁多，各有其优缺点，应根据具体实验研究的目的和条件作出科学合理的选择。

一、实验动物选择的一般原则

实验动物的选择是一个需要详细而谨慎考虑的问题。其总的目的是根据实验的要求，用最少的动物数达到最大的准确度，最好的稳定性和可重复性。因此，在生物医学研究中选择实验动物应遵循以下原则：

(1)近似性原则：选择在解剖学、生理学及代谢方面与人类相似的动物。一般说来，实验动物进化阶段愈高，其解剖生理愈复杂、愈类似于人，由实验获得的结果推断到人体的情况就越可靠，就能更好地阐明人类生命活动现象和规律。猴、猩猩、长臂猿等灵长类动物是最类似人的实验动物，是许多医学领域内研究的良好动物模型。然而，大型灵长类动物数量少，价格昂贵，不易获得，而且遗传和微生物控制较困难，实际上在医学实验中未能普及使用。

(2)可获性原则：许多啮齿类实验动物，因其繁殖周期短，具多胎性，饲养繁殖容易，遗传和微生物控制方便等特点，使其极易获得，而且又是小型哺乳动物，有清楚的遗传背景资料，因而在生物医学实验中应用非常广泛。如实验大、小鼠在生物医学实验中用量最多，用途最广。而大型灵长类动物，虽然在许多方面有着不可替代的优越性，但其繁殖周期长，繁殖率低，饲养管理困难，价格昂贵等因素使其不易获得，不能普及使用。

(3)差异性和易化原则：在实验动物中，由于它们在基因型、组织型、代谢型、易感性等方面存在的差别，因而，它们对于同一因素的反应也存在不同程度的差异，有的表现为很敏感，有的则有耐受力，有的可能居于两者之间。一般情况下，宜考虑选择对实验敏感而利于结果解释的品种、品系作为实验对象。

(4)重复性和均一性原则：重复性和均一性原则是实验结果的质量所在。若实验结果不能再现或不稳定，则不能被公认。生物医学研究中应选用标准化实验动物，只有选用标准化实验动物，才能排除因遗传上的不均质引起的个体反应差异，排除动物所携带微生物、寄生虫和潜在疾病对实验结果的影响，获得可靠的实验结果，并便于在国际上与同类研究进行比较和交流。

(5)相容和匹配原则：在研究中，所选用的动物的品质要与实验设计、实验条件，实验者的技术、方法及试剂性能等相匹配。不相匹配则易造成器材或实验动物资源的浪费。

(6)其他原则：除上述原则外，还应注意动物的性别选择、年龄要求、体重、品系、生理状况、营养状况、饲养环境等对实验的影响。按照实验的要求进行选择。

二、脊髓损伤动物之选择及模型管理

在脊髓损伤实验中，选用实验动物同样遵循上述基本原则。由于脊髓损伤对实验动物的病理生理影响，在模型制作和选择上也有其特殊性。四肢行走动物大都有13节胸椎，7节腰椎，圆锥部位在下腰椎较人类的低，而下胸段交感神经中枢较人类的略高，故其胸腰段交界部损伤，相当于人类高于胸腰段损伤。颈髓损伤造成四肢瘫，对动物生理功能损害太大，难以生存，不利于实验长期进行，故脊髓损伤实验多选用截瘫模型。

动物胸腰段脊髓损伤后，后肢截瘫，尾部瘫痪下垂，排便功能障碍，大动物如猪、犬、猫等脊髓休克期甚短，肛门反射可在脊髓完全损伤后数分钟即出现，故反射性排尿形成较快。但小动物则不然，如兔、大鼠脊髓损伤后，短期内不能形成反射性排尿，如不协助排尿，动物常在数日内死于严重的尿潴留、尿路出血。从解剖生理上讲，越是高等动物、越接近人类，就越容易和可靠地观察截瘫后肢体功能的恢复情况。但目前选用最多的动物是鼠，尽管它们具有上述一些缺点，由于它们具有成本低、种系内纯合性好、生理较为接近人类，且个体小，便于操作，抗感染能力和生命力较强，便于管理等特点以及具有独特的转基因优势，更适于基因干预后的实验研究。亦因无脊椎动物鳗鱼独特的再生能力，为寻求新颖的脊髓损伤治疗途径而用以制作模型。

动物模型的管理亦是实验成功的关键之一，包括管理动物模型的饮食、排泄以及脊髓损伤的并发症如压疮、感染，在慢性脊髓损伤的模型还应注意防止动物因疼痛引起的自残现象发生。

(1)进食：麻醉期间最好有输液，麻醉过后如不能进食，则应输液维持。

(2)排尿：每日能排尿数次者，易于存活。对短期内不能形成反射性排尿的动物模型，需辅以人工导尿或穿刺协助排尿，每日3～4次，并逐日观察排尿情况。

(3)压疮：一旦形成压疮，处理困难，影响食欲，难以存活。故瘫后应注意卧处之清洁，及时清扫，保护皮肤，例如用锯末等铺在卧处，以防肢体或骶部压疮及便于吸收排尿，并要及时更换。

三、主要的脊髓损伤模型及其应用

对脊髓损伤发生发展规律的认识和救治水平的提高，主要得益于脊髓损伤实验模型研究的不断发展。Dohramann(1972)回顾了关于脊髓损伤模型的历史，列举了在实验动物造成损伤所用的各种惊人的方法，其中包括从不同高度或在电梯井内将狗摔下去，或在猫的硬膜外腔注入石蜡油，或在兔背上置一木板，用力打击木板等等。自Alien首次建立重物坠落打击挫伤模型以来，经过几代学者的不断努力，使脊髓损伤的实验模型日臻完善。

目前实验应用不同方法所建立的动物模型总体上可达到不完全损伤、完全性损伤的要求。然而，临床的伤情多种多样，损伤机制也十分复杂，因此，无论哪种模型，都不能完全满足临床每个方面的需要。

(一)脊髓挫伤模型

1．Allen氏法脊髓挫伤模型

如前所述，自1911年Allen首先采用重物坠落致伤技术，脊髓挫伤实验性研究的方法才近乎规范化，常称为Allen氏打击法(图18－1)，又称WD法(weight-dropping)或加速压迫法。其后经他本人及其他研究者多次修正后，衍生出许多改良Allen氏法，使该技术成为脊髓损伤研究中最广泛使用的技术。

图18－1 Allen氏法脊髓挫伤模型

原理：一定质量的重物从不同高度利用地心引力作用产生的自由落体运动撞击脊髓而致伤。方法：暴露背侧脊髓，保留硬脊膜，用一只标准质量的重锤(常用砝码)，沿中空导管自由落下，通过重锤头端打击脊髓造成损伤。其致伤程度用下落打击物的质量与高度的乘积来衡量，单位为g·cm或gcf(gram cm force)。一般来说，家犬500gcf、兔200gcf、猴600gcf、大鼠100gcf、猫400gcf为可造成不可逆性瘫痪的阈值。

该技术有以下优点：简便实用；致严重截瘫的可重复性；实验损伤病理改变和功能障碍与临床的相似性；损伤节段可通过手术限定，撞击力可定量，硬脊膜完整，可防止外源成分侵入损伤区。

同时这种致伤模型影响因素也很多，如技术熟练程度，动物种属及年龄；脊柱未严格固定可使每次撞击部位不一致；撞击锤与脊髓相接触的表面的形状与面积不一；临床上大多数脊髓损伤是脊柱骨折脱位所致，常累及脊髓前方，对脊髓前动脉损伤大，因而尚不能充分模拟临床上的脊髓损伤；可出现撞击锤多次撞击导致的“反弹”损伤(二次打击可致一次打击脊髓变形的60%)；g·cm评价脊髓损伤程度不够科学，因为它并非是受作用脊髓组织所吸收的能量，或实际输入给受作用脊髓组织的能量，同样的g·cm能量以不同重物随不同高度下落时可造成不同程度的脊髓损伤，中等程度的损伤可重复性较小。

为此，学者们在该方法的精确性和可控性上做了许多改进。

2．脊髓腹侧撞击损伤模型

过邦辅等(1984)首次设计出脊髓腹侧撞击损伤模型。其依据是临床上脊髓损伤病人，主要由于脊椎骨折脱位，从脊髓腹侧致伤脊髓(图18－2A、B)。其致伤器的设计思想是将重锤下落直接撞击脊髓背侧，改为提拉撞击，扩展了创伤性截瘫的研究方式，是对Allen打击法及背侧压迫致伤法的补充。

图18－2A 脊髓腹侧致伤矢面观

图18－2B 脊髓腹侧致伤横断面观

原理与方法：椎板开窗，将直角撞击钩置于脊髓前方，钩固定于杠杆的一端，重物(金属球)坠击于杠杆的另一端，利用杠杆原理，使钩端上跷，钩随之上提撞击脊髓腹侧而致伤(图18－3)。该模型的优点是脊髓损伤集中于前方，更接近于临床实际。但模型手术操作复杂，器械制备技术高，故目前尚未广泛采用。其撞击器包括3部分：①固定架，为马蹄形，用以固定动物；②撞击器；③金属球，有不同重量金属球。杨恒文等改进了该模型，使直角钩接近脊髓的生理弧度，钩子的角度在85°左右，拉压脊髓时不易滑脱，并将金属球坠击改为一定质量的重物持续一定时间的压迫而致腹侧损伤，使该模型操作简化，更为实用。

图18－3 脊髓腹侧撞击损伤模型

本法所致脊髓腹侧和钩侧病损较重，而Allen法致伤重锤撞击于脊髓背侧，虽可致部分动物背侧脊髓受损较重，但通过观察大量动物脊髓病理组织学，发现脊髓中心病损严重，背侧与腹侧差别不大。这是因为动物均为俯卧位进行实验，重锤砸下，受脊髓前方椎体之反作用共同致伤脊髓。Metz GA等(2000)应用功能分级、形态学及电生理检查比较兔Allen氏法脊髓挫伤模型与人类脊髓损伤的相似性，认为Allen氏法脊髓挫伤模型与临床的相似性高，是一个好的撞击伤模型。

3．可调控的脊髓挫伤模型

可调控的挫伤模型利用气体动力学原理和计算机及精密传感器技术操纵一个伸缩轴对脊髓实施严格定量撞击而致脊髓损伤。用一气体动力学圆筒带上一个可伸缩的轴，以接触脊髓形成撞击界面。圆筒被安装于一个可调的交叉头架上，以便定位和控制脊髓变形的量。当以压迫变形量10%～75%和以0．57次／秒速率变化时，可以产生一个高程度(+／－5%)的机械重复率，可供选择的压迫时间从10ms至几秒，输入的空气压力可在撞击界面产生足够大的驱动力，以超过脊髓组织受压时的动态阻力，而使脊髓产生不同程度的变形挤压牵张而致伤。该技术可提供准确的可重复选择的损伤参数，独立地控制脊髓的变形量和变形率，并造成相应可靠的不同程度的结果，包括中等程度损伤，但其损害所造成的轴突传导为非完全性阻滞，可跨越损伤部位传导。而且，因通过椎间隙可接近脊膜而不需行椎板切除术，因而可正常地保留脊髓周围的骨性鞘，避免了在脊髓损伤时脊髓血流改变方面的假象，从而更接近于临床实际。

(二)脊髓压迫损伤模型

压迫是导致脊髓损伤重要因素之一，一般分为静力性的压迫和动力性的压迫。压迫损伤技术可通过动脉钳夹压、重物压迫、膨胀的气囊和液囊压迫、带旋转螺钉的压迫板压迫脊髓。在静力性压迫过程中传导障碍的持久性取决于压迫的时间长短。但在动力性压迫中胀的导管囊压迫时，使用静力性压迫，80%压迫量少于7min并不能产生永久性功能障碍。但在不到2s时间内80%的动力性压迫后，被压迫脊髓即可一致性地产生传导功能立即丧失，导致广泛的解剖结构损害和永久性瘫痪。此外，还有急性压迫和慢性压迫之区别。这些不同类型压迫所致的脊髓损伤程度和机制是不同的，要根据研究目的的需要进行选择，并对各自的特征与影响因素进行严格区分和处理。

1．脊髓腹侧气囊／液束压迫损伤

1953年Tarlov等首先建立了脊髓压迫伤的实验模型(图18－4)。该模型可模拟临床椎管内脊髓压迫病变。

图18－4 脊髓腹侧气囊压迫模型

原理与方法：用一个小气囊连接导管，置于椎管中，在术后24h动物完全恢复时，向气囊中充气给脊髓造成压迫伤。其损伤程度主要取决于压力的大小和受压的时间长短。脊髓受压后使血流供给障碍而造成组织缺血缺氧，加之机械压迫的原发作用而致脊髓组织变性坏死。

优点：闭合性损伤，可在不同脊髓节段压迫致伤，持续时间可控，重复性好，方法简便，通过压力及压力作用时间的改变可准确地、定量地造成轻、中、重不同程度的脊髓损伤，易进行神经功能和代谢改变的检测，利于进行药物及减压手术的治疗研究。

杨诗球等对该模型进行了改进，采用向囊内注入不同剂量的泛影葡胺使胶囊膨胀压迫脊髓。注入剂量分别为0．10ml、0．15ml、0．20ml、0．25ml、0．30ml、0．40ml，压迫时间为3～6h不等。压迫期间，受压部位照正侧位X线片，在X线片上测量并计算压迫囊与椎管的侧面积比，比值以百分数表示，称为椎管狭窄率，以此作为造成不同程度脊髓损伤的评估参数。采用脊髓诱发电位(SSEP)监测压迫结果。

2．重量压迫法

Groft(1972)报告切除猫T₉～T₁₀椎板，显露硬膜，压迫杆重18g(可另加重，每个重10g)，外套为30cm长铅管，其底部面积为1cm²，管腔直径7mm，可允许压迫杆通过，将铅管底端架于两侧关节突上，压迫杆置其中压在脊髓上，同时以SEP测脊髓功能，38g压迫5～20分钟。解除压迫后，SEP可恢复。48g压迫20分钟，也可恢复，但神经严重缺失，58g压迫20分钟则不可恢复。

3．夹压法

以夹子的紧度与夹的时间长短，区别脊髓损伤轻重。Von-Buler等用动脉瘤钳子夹压脊髓，按夹的不同紧度，分别致伤。Imamura与Tator(1998)应用Rivlin与Tator改进的夹子致伤大鼠T₁脊髓。改进夹子的夹片呈弯形以利于自硬膜外夹脊髓。夹片1mm宽，0．5mm厚，8mm长，自侧方插入硬膜的前方与后方，以前后方向夹压脊髓，夹力为35g，持续1分钟。Tüzgen等(1998)以大鼠实验用Technomedical TK 25132．00动脉瘤夹子夹压脊髓，其夹力在100～130g，夹40秒，即不同夹力夹不同时间，以致脊髓产生不同损伤。

4．慢性压迫脊髓损伤动物模型

孔抗美等研究设计了后置渐进压迫装置，在3个月内造成大鼠胸段脊髓不同程度的渐进压迫。该压迫装置为一个10mm×6mm的有机玻璃平板，中心有一直径为2mm的圆孔，四角各有一个直径1mm的圆孔，中心圆孔内置一螺距0．4mm，长10mm、直径2mm不锈钢螺钉。

方法：实验组45只大鼠，取后正中切口，切除T₉棘突和部分椎板，暴露硬膜，用显微外科血管钳修成直径约25mm圆孔。在棘间韧带和竖脊肌肌腱上穿线打结固定，然后将线穿入平板四周的小孔，打结固定压迫装置。初次不造成椎管侵占，缝合皮肤，以后每隔15～20天背部切开约5mm小口，显露螺钉，将螺钉旋进约0．1～0．3mm，共3～5次。对照组15只动物除每次切开不旋进螺钉外余处理与实验组相同。第90天应用联合行为记分(CBS)、电生理(SEP、MEP)及摄侧位X线片(了解椎管内螺丝形成的侵占率)后处死，行常规病理检查观察大鼠胸段脊髓的神经功能变化和病理变化。

这种动物模型具有重复性较好、分级较准和较好地模拟自然病理过程的优点，且具有以下特点：①选用品质纯正的大鼠，抗感染能力强，适用于电生理和单克隆抗体、原位杂交反应、转基因、基因失效等基因工程和分子生物学研究，且价格经济；②在T₉处形成压迫对伤鼠的呼吸功能、排便功能影响不大，适于长期饲养作慢性活体观察；③后路安装有机玻璃平板固定的不锈钢螺钉压迫装置，缝线打结法固定，组织排异小，操作简单，损伤小，成功率高。CBS发现依据椎管侵占率进行损伤分级的3组动物运动功能呈显着性差异，电生理检查各组间也呈现显着性差异，且与CBS呈相关关系。3组标本也呈现典型的轻、中、重度慢性脊髓损伤表现。

5．马尾压迫实验模型

马尾压迫实验模型于上世纪八九十年代报道增多，方法与脊髓压迫损伤的模型类似，大同小异，可参考上述方法进行造模，如金属夹伤法、塑料带压迫法、气囊压迫法等等。

6．脊髓纵向压缩损伤动物模型

高梁斌等结合临床上脊柱后凸畸形矫正过程中脊柱截骨缩短后脊髓受力情况，设计出脊髓纵向压缩动物实验模型，以期证实纵向压缩量对脊髓的损伤，为临床后突畸形矫正手术提供安全限度的理论阈值。

原理与方法：大鼠用脑脊髓立体定位仪固定其头颅及T₁₀及L₄两侧横突，咬除T₁₁～T₁₃椎板，从T₁₂－L₁水平行椎弓、椎体截骨，调节立体定位仪，使脊髓纵轴回缩入椎管内而致伤。经动态血流量、诱发电位等方法检测，观察到压缩大鼠脊髓产生不可逆损伤的临界值为6．0～6．4mm，绝对值8mm。按公式：大鼠脊髓回缩率=回缩临界值／脊髓全长，计算回缩率为1／26～1／23。由于所有哺乳动物的脊髓形态结构大致相同，间接推测人的脊髓回缩率与大鼠具有一定的相关性。正常人脊髓平均长度为570mm，故人脊髓回缩临界值从上述公式计算为22～25mm，认为人脊柱截骨后脊髓压缩22～25mm范围内是安全的。

7．慢性牵张性脊髓损伤模型

早在1923年Pierson就报道，在婴儿臀位分娩过程中过度牵拉可致脊髓损伤。随着Harrington、Luque和Cortel Dubousset等脊柱矫形器械的发明和应用，以脊柱侧弯为代表的各类脊柱畸形获得满意矫正效果的同时，并发牵张性脊髓损伤的危险也随之增加。国内一些学者进行了相关的实验研究，但是多为急性损伤试验。然而在生理的范围内长期的、反复的脊柱运动是否能够引起慢性牵张性的脊髓损伤?针对这一问题，孙鲁等运用运动功能评定、体感皮层诱发电位及组织形态学等技术，对反复牵拉的动物模型进行检测，观察动物各方面的改变，探讨慢性脊髓损伤的形成原因。

方法：选用新西兰白兔36只，随机分为6组，即1天、4月、8月造模组及相应对照组，造模组使用自制捆绑法固定兔于腰椎弯曲位来模仿人类的弯腰运动，使其膝关节达到颈部以下每日1次，每次2h。兔在运动中及日常活动中，经常弯曲腰椎，前伸后肢，使踝关节到达颈部以下，以利于奔跑及抓痒。因此，本造模方式所致腰椎弯曲在兔的生理弯曲范围内，比较忠实地模仿了人类反复弯腰运动。通过体感皮层诱发电位及组织形态学等技术进行动态观察，结果发现8月造模组动物的运动功能出现障碍，表现为运动迟缓，不能奔跑，但并没有瘫痪。4月、8月组造模动物白质出现了髓鞘变薄、水肿、粗大轴突的数量减少、细小的轴突相对增多、诱发电位潜伏期延长等慢性脊髓损伤的病理变化。这种现象与慢性压迫性脊髓损伤的病理改变相类似。虽然从腰椎的侧位片及组织的大体观察看，都未出现明显的增生组织，但由于损伤的部位出现在脊髓的背、腹侧，考虑在腰椎弯曲时，由于牵拉的作用，脊髓变细、变长；同时，牵拉使脊髓产生了向腹侧的作用力，脊髓紧贴在椎体上，从而形成了压迫作用。本实验复制出了慢性脊髓损伤早期的病理改变，说明慢性的牵拉及压迫可造成脊髓病变。也说明长期、反复的弯腰、低头运动不仅能够造成椎体的退变，同时也是造成颈髓、腰髓损伤的原因之一。

(三)脊髓缺血损伤模型

随着人口的老龄化，脊髓缺血性疾病发病率有增高趋势，包括脊髓前动脉综合征、脊髓后动脉血栓形成、胸腹部手术或外伤后缺血性脊髓病以及妊娠和产褥期脊髓病等。凡能引起脑缺血的病因亦能引起脊髓缺血，老年人多为动脉硬化，年轻人多为感染和血管畸形。

人类缺血性卒中在其发病因素、临床表现及解剖学上差异很大，动物试验可以对这些差异进行精确的控制和分析。缺血性动物模型制备的可行性、稳定性以及与人类疾病的类似程度直接关系到实验的研究意义和价值。虽然研制脊髓缺血性损伤模型已历时300多年，其方式方法也在不断改进，但是建立理想的动物模型以系统化研究脊髓缺血的病理过程及治疗仍是目前值得探讨的课题。所谓“理想模型”需符合下列要求：①制作简单，成本低廉；②梗塞的症状与人类相关疾病拟似性高；③所采用的动物血管解剖变异较少；④能在一定部位有较高的梗塞率；⑤可控制梗塞程度；⑥可进行慢性实验。

1．局灶性脊髓缺血模型制作的主要方法

近年来的研究采用各种不同手段(如压迫、钳夹、气囊阻塞、结扎、电烧等)阻断主动脉、肋间动脉、腰动脉、脊髓动脉，造成脊髓缺血而产生脊髓损伤的模型。多数学者采用阻断主动脉的方法来制造脊髓缺血损伤模型。狗、狒狒、猫、大鼠等的脊髓主要节段动脉来自T₇～T₁₂平面的胸主动脉，故常在左锁骨下动脉分支之下阻断胸主动脉；而兔脊髓的主要节段动脉来自肾下腹主动脉，在肾动脉分支之下阻断腹主动脉所致的家兔脊髓缺血损伤模型具有重复性好、并发症少、手术简便、清醒和麻醉均适用等优点。Zivin等首次利用兔制作脊髓缺血性损伤模型，国内学者对此进行了改进，如改经腹腔为经腹膜后来阻断腹主动脉可以避免再次开腹手术对动物的打击，而且可以在清醒状态下致伤。伍亚民等通过选择性阻断家兔腰动脉而成功复制出轻、中、重不同程度的损伤，克服了以前缺血模型中下肢、腹(盆)腔脏器直接缺血损伤对脊髓缺血损伤的影响，对精确地判断脊髓缺血损伤的阈值和评价药物的实际疗效具有重要意义。

A．夹闭法

Zivin等将新西兰雄兔用氯胺酮200mg／kg麻醉后，手术分离腹主动脉至肾静脉水平，在左肾动脉起始部远端用Scoville-Lewis动脉夹夹闭腹主动脉，暂时关闭腹腔至动物苏醒；在夹闭后1h再次麻醉动物，打开刀口后松夹恢复血流，重新关闭腹腔。这种方法器材简单，操作方便，重复性强，缺血时限确切。可以通过控制缺血时间来研究持续不同时间缺血脊髓组织的各种改变核神经功能缺损程度，由此反映出缺血组织神经细胞的耐受性及影响因素。缺点是需要二次手术，增加创伤；同时二次麻醉，加大了麻醉药的剂量和投药次数，使其对缺血损伤的拮抗作用增强。这种方法可用于脊髓缺血的病理研究及对药物疗效的评价，Oldfield等应用了该法研究巴比妥盐对急性脊髓缺血的保护作用。

B．体外松解法

家兔麻醉后行腹部正中切口，分离腹主动脉，在肾动脉起始部下方安置可调性体外松解器，在动物苏醒后2h通过操纵勒除器阻断血流，在预定时间过后通过体外松解恢复血流。血流的恢复可以通过临床观察到动物神经功能的恢复或股动脉触到搏动来证实。应用体外松解器，可在阻断血流到动物被处死这段时间内准确判断脊髓损伤程度，同时避免二次损伤及麻醉因素的保护作用。与夹闭法相比，这种方法更为精确。

C．栓塞法

(1)气囊栓塞法：用一根5号Swan Ganz导管(近端有气压调节装置，远端有气囊)，由家兔右股动脉插管至腹主动脉，通过动脉造影X线荧光屏监视插至肾动脉起始部。充气0．4ml膨胀气囊使腹主动脉完全阻塞。预定时间过后排除气囊内气体，不必拔出导管，保留2～3cm导管在股动脉中以防腹主动脉栓塞。经导管给予肝素500u，随后每小时给予肝素100～150u。此方法设计比较严谨，在荧光屏监视下操作阻塞为完全性，阻塞起止时间确切，术中损伤小，同时避免二次手术。缺点是术中需要特殊装置。

(2)脂肪栓塞法：麻醉大鼠行左颈动脉插管至胸主动脉，导管远端暴露于皮肤表面，逢线固定后，在导管终端加一肝素帽。动物苏醒后，用50mg胆固醇结晶溶于10ml生理盐水中制成胆固醇混悬液，经肝素帽每日注射一次，持续数日，每次注射后用肝素清洗导管，保持通畅。大量快速注射会迅速导致动物截瘫，而小量缓慢注射截瘫发展缓慢。这种脂肪栓塞模型高度模拟了人体动脉粥样硬化斑块脱落脂肪栓塞过程，制作简单，避免了麻醉复合因素。若加以修改，同样原理可以制作脑的栓塞模型。这种模型的缺点是同时合并多脏器脂肪栓塞，实验动物常于数日后由于神经源性膀胱障碍所致的急性肾功能衰竭合并急性肾盂肾炎而死亡。

2．脊髓静脉闭塞模型

Martinez-Arizala等(1995)阻塞大鼠脊髓静脉以致伤脊髓，方法是在大鼠T₇与T₁₀平面以电凝烧闭脊髓背侧静脉，造成脊髓静脉淤滞，甚至小静脉周围出血，一周后动物后肢截瘫。

(四)脊髓横断损伤和其他致伤方法

1．脊髓横断伤与脊髓半横断伤

横断损伤模型脊髓组织在解剖学上的连接中断为横断损伤，见于严重的钝性打击伤、切割伤及火器伤。如以599．5gcf高能量打击犬脊髓，可致脊髓肉眼可见的断裂。目前脊髓横断伤多采用切割伤模型，主要用于脊髓损伤的可塑与再生及移植修复等方面的研究。近年脊髓半切加洞损伤模型(图18－5)被广泛采用，其制作方法为：大鼠麻醉成功后，无菌条件下逐层切开分离组织至T₁₃～L₁椎体，咬除椎板，显示腰膨大。手术显微镜下纵向切开硬脊膜约0．5cm，借助脑膜镊、虹膜刀沿脊髓后动脉左侧切入，并适度旋转以搅毁局部脊髓，然后用负压吸引器吸收损毁的脊髓组织，从而在半切脊髓的基础上又造成直径约2mm、深达脊髓腹侧硬脊膜的盲洞损伤。该模型的主要优点有：半侧损伤易操作、易判断、损伤明显，且有对侧作为对照，便于病理及移植再生效应的观察；重复性好、相对全切损伤要轻、动物死亡率较低，术后易管理，利于较长时间的实验观察。切割伤可根据研究目的不同而选择脊髓全横切和半横切及部分切断损伤(如锥体束切断术)等模型，也可选择块状缺损模型。其共同优点是：操作较简便，重复性好，损伤程度较恒定，解剖定位准确，功能障碍亦确定，便于进行脊髓损伤的基础理论和神经生物学的研究。主要缺点是与临床脊髓损伤相差较大。

图18－5 脊髓半横断伤模型

2．射频损伤模型

Haghighi等(1996)报告此方法，利用一带显微操作硬度计的RF电极致伤猫T₁₀～T₁₂脊髓，成功造成SCI模型。其涉及的变量时间与强度(电压)都可以完全控制，可重复性强。研究者对其MRI与神经病理学改变进行了相关研究，认为这是一种新的研究SCI的模型。用4只3．4～4．1kg的猫，俯卧于台上固定好，背部切口，切除T₁₁～T₁₂椎板，在手术放大镜下操作，显露硬膜及脊柱，用5号针细心慢慢刺入后柱，将尖端暴露1mm RF电极慢慢刺入脊髓1．5mm深，系以微机械控制刺入。其中1只猫刺入2．5mm深。用RF发生器，热度65℃1分钟，慢慢取下电极，将硬膜外脂肪覆盖针刺孔以防粘连，关闭切口，以SEP、脊髓MRI和脊髓病理组织学均证明脊髓损伤，以背侧为重，伤情较一致。

3．化学损伤模型

化学损伤模型利用化学物质的神经毒性作用损害脊髓组织细胞而致伤，其方法多采用定位注射或鞘内给药将不同浓度剂量的毒素直接施与脊髓组织。

周长满等建立了脊髓内注射神经毒素致大鼠脊髓损伤的动物模型。方法为：选用成年大鼠，麻醉成功后，在背部下胸段的正中线上切开皮肤2cm，在定位仪上用微量注射器在T₁₂～T₁₃之间刺入椎管向腰髓内，缓慢推入5μl的海人藻酸(0．001mmol／L)，留针10min后，缝合皮肤。对照组动物在同一部位用同法注入等量的生理盐水。通过光、电镜检查实验组可见明显的神经元变性坏死。该模型可作为除撞击、压迫、缺血或横断所致脊髓损伤以外的又一种动物模型，其损伤的病理变化以神经元溃变为主，而脊髓的完整性不受破坏，类似于脊髓灰质炎的病变，适用于神经细胞移植的研究。

此外，强啡肽A蛛网膜下腔注射致瘫、静脉注射Rose Bengal介导的脊髓光化学损伤等都是近年发展的较典型化学损伤模型，而且均与脊髓缺血密切相关，值得关注。