2022年8月17日
迄今为止,甲状旁腺(PG)识别方法的开发受到临床前研究中缺乏动物模型的限制。本文建立了一种简单且有效的大鼠模型,用于术中甲状旁腺成像,并采用氧化铁纳米颗粒作为新型甲状旁腺对比剂来评估其有效性。
甲状旁腺是一个体积微小但功能非常重要的器官。我们的实验方案可用于开发新型甲状旁腺识别技术,帮助外科医生在甲状腺癌甲状腺切除术中保护该腺体。该模型的主要优势在于,可通过IONP的负向成像清晰观察到甲状腺与甲状旁腺之间的差异。
此外,与大型动物模型相比,该大鼠模型的成本和操作难度显著降低。开始时,将预热的加热垫放置在手术台上,以维持动物在手术期间的体温,然后将麻醉后的大鼠转移至手术台上的无菌手术单上。使用橡皮筋将大鼠的四肢固定在手术台上,并在大鼠肩部下方放置一个由手术单制成的圆柱形枕头,使其头部后仰,充分暴露颈部区域,随后在颈部区域涂抹脱毛膏,范围包括上方至下颌下区、下方至剑突、两侧至胸锁乳突肌外侧。
三分钟后,用纸巾轻轻擦去毛发和脱毛膏。接着,使用碘伏棉球对去除毛发的颈部中段及周围区域进行消毒。
用手术巾覆盖动物,保持孔洞与消毒区域对齐。使用手术刀,在大鼠颈部前正中线做一条长约五厘米的纵向切口。提起切口两侧的皮肤,用剪刀沿颈白线纵向剪开。
使用镊子分离胸骨舌骨肌和胸骨甲状肌。使用血管钳夹住颈部前方已分离的肌肉,并将夹住的组织拉至体外。用针将缝线穿过夹住的组织。
打结并将缝线固定在手术台的手术单上。根据甲状软骨的盾形结构和环状软骨的环形结构确定手术区域的上界,再根据颈部前中部气管的管状软骨环形态确定手术区域的下界。在上下界之间的气管对侧,定位呈红色蝴蝶状的甲状腺腺体。
接下来,在甲状腺的上外侧寻找两个呈梭形、红褐色但颜色较周围甲状腺组织浅、且具有明确边界的甲状旁腺。拍摄包含气管、甲状腺和喉部的甲状旁腺正面照片。解剖食管背面,并使用拉钩暴露右侧甲状旁腺。
用胰岛素注射器将10 µL黑色氧化铁纳米颗粒悬液注射到甲状腺中央部位,然后用纱布轻轻按压注射部位5秒,观察黑色氧化铁纳米颗粒在甲状腺内迅速扩散,而甲状旁腺不着色,从而通过负染色法将甲状旁腺与周围甲状腺组织区分开。拍摄包含气管、甲状腺和喉部的甲状旁腺负染图像,分别从右侧、左侧及前方角度拍照记录;以同样方法暴露并采集腺体左侧影像。
注射后,造影剂(黑色氧化铁纳米颗粒)可在甲状腺内迅速扩散并使其染成黑色,但由于甲状旁腺组织密度较高,造影剂无法渗入该组织。对注射了黑色氧化铁纳米颗粒的甲状腺进行组织学分析显示,甲状旁腺富含紧密排列的主细胞,而甲状腺则具有许多疏松的腔隙,表明其组织密度显著较低。该操作过程中需牢记两点重要事项。
首先,大鼠的体位。建议将其耳朵和头部向后倾斜,充分暴露颈部区域。其次,在注射IONPs时,应使用精细的针头,因为甲状腺表面布满血管。
该操作也可通过PG的自发荧光成像来完成,这种方法具有非侵入性、可提供实时信息且无需使用染料作为对比剂的优点,但自发荧光信号较弱,成像效率也较低。其他研究人员可利用这一简单有效的大鼠模型来开发和评估新的PG识别技术与产品,而无需使用更为复杂且昂贵的大型动物(如狗和猪)。
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本研究建立了一种使用氧化铁纳米颗粒作为对比剂的术中甲状旁腺(PG)成像大鼠模型。该模型旨在提高甲状腺手术期间对甲状旁腺的识别能力,从而改善手术效果。
甲状旁腺(PG)在术中可靠识别是内分泌外科面临的关键挑战,直接影响手术安全性和术后效果。利用氧化铁纳米颗粒(IONPs)作为对比剂建立一种简单且成本效益高的大鼠模型,解决了开发和验证甲状旁腺成像技术所面临的主要临床前瓶颈。该模型可帮助转化研究团队加速评估新型甲状旁腺识别工具,提升在发现阶段与临床前研究衔接处的预测可信度并降低风险。
该大鼠模型将PG成像剂的评价置于早期发现、先导物识别和临床前验证的交汇点,可在开展大型动物或临床研究之前实现迭代优化。