建立绵羊近端指（趾）骨骨折及骨缺损模型的初步尝试：动物福利与骨愈合的研究

《Frontiers in Veterinary Science》：First steps in the development of an ovine proximal phalanx fracture and bone defect model: a study of animal welfare and bone healing

　　本研究开发了一种新型无需限制性悬吊的低负荷小管状骨骨折绵羊模型，通过双肢体手术和新型固定技术评估骨愈合及动物福利。方法包括3-6mm骨切除术和骨切开术联合锁定钢板固定，结合影像学（X线、CT）和福利监测（SPFES、OOPBS评分及炎症标志物）。结果显示：3mm骨切除术部分骨愈合，6mm骨切除术未愈合且存在固定失效；骨切开组骨愈合较好但存在固定不稳定。疼痛评分在术后2周达峰后下降，炎症标志物显示可控炎症反应。该模型实现了自然运动和社会化饲养，验证了多模式福利监测的有效性，为小管状骨治疗研究提供伦理合规的动物模型。

　　本研究聚焦于开发一种针对小羊蹄骨的大型动物骨折模型，旨在解决当前研究中对小管状骨骨折处理方式的不足。小管状骨，如蹄骨和跖骨，常见于创伤性损伤，特别是在年轻、工作年龄的人群中，这类损伤常导致功能障碍和高昂的医疗成本。传统的骨折模型通常针对承重骨，如股骨和胫骨，但这些模型难以直接应用于小管状骨，因为它们在骨结构、生物力学加载条件、软组织覆盖和血管分布等方面存在显著差异。此外，蹄骨和跖骨骨折需要快速康复以防止关节僵硬，这要求治疗方案与长骨损伤有本质的不同。因此，建立一个能够模拟小管状骨骨折并支持自然行为和活动的模型，对于提高治疗效果和减少动物福利问题具有重要意义。

目前，许多大型动物骨折模型采用限制性装置，如吊带或固定夹板，以确保骨折部位的稳定性。然而，这些方法不仅限制了动物的自然活动，还可能对动物造成不必要的痛苦，引发伦理争议。为了解决这一问题，本研究引入了一种新型的、关注动物福利的双侧羊蹄骨骨折模型。该模型采用了一种非限制性的外固定装置，即“蹄块”，通过将受伤的蹄骨部分卸载，使羊能够自由活动并与其他羊共处，从而改善其整体福利状态。这种设计不仅提高了动物的生活质量，也为研究骨折固定和骨愈合提供了更为贴近实际的实验环境。

本研究共纳入11只成年Texel母羊，这些羊在实验前已适应室内生活，并接受过训练以减少实验过程中的应激反应。在手术前，研究人员通过定期的健康检查和血液分析确保所有动物健康，并通过肌肉内植入温度感应芯片以持续监测其体温变化。在手术过程中，研究人员采用了多种麻醉和镇痛方法，包括静脉注射麻醉药物、局部麻醉和术后镇痛药物，以确保手术过程中动物的舒适度和术后疼痛管理的充分性。术后，研究人员采用了两种不同的固定方式：一种是使用蹄块卸载结合弹性绷带，另一种是使用半肢石膏固定，以评估哪种方法更有利于动物的康复和骨折愈合。

在骨折处理方面，研究分为两个主要组别：一个是3毫米和6毫米的骨切除（ostectomy）组，另一个是通过4.5毫米钻孔进行的骨裂（osteotomy）组。骨切除组的动物表现出较高的植入物失败率，尤其是6毫米骨切除的动物，几乎全部出现植入物松动或断裂。相比之下，骨裂组的动物显示出相对更好的稳定性，骨折愈合更为一致。这表明，骨裂在某些情况下比骨切除更适合用于研究小管状骨的骨折愈合机制。然而，骨切除组的动物在术后恢复过程中出现了一些问题，如骨不连和愈合延迟，这可能与骨切除导致的骨缺损过大有关。

在评估骨折愈合过程中，研究人员采用了标准化的X光评分系统，包括术中、术后1周、2周，以及之后每两周的影像学检查。此外，还通过CT扫描测量了硬骨痂的厚度，以提供更精确的骨愈合数据。为了全面评估动物的福利状况，研究还结合了多种方法，包括临床评估、疼痛评分系统（如面部表情评分和行为疼痛评分）以及炎症生物标志物的检测，如血清淀粉样蛋白A（SAA）和血红蛋白（haptoglobin）。这些生物标志物的浓度变化反映了手术后的炎症反应和应激水平，从而为动物的健康状况提供了客观依据。

研究结果显示，术后疼痛评分在手术后初期迅速上升，随后逐渐下降，但在移除镇痛药物后再次出现峰值。这表明术后镇痛的持续时间对于动物的康复至关重要。尽管在某些情况下，动物表现出轻微的疼痛反应，但总体而言，疼痛评分保持在较低水平，说明该模型在疼痛管理方面较为成功。此外，动物在术后恢复过程中表现出良好的食欲和活动能力，且体重和体况评分未发生显著变化，进一步支持了该模型的动物福利优势。

在生物标志物方面，研究发现SAA和haptoglobin的浓度在术后初期迅速上升，随后趋于稳定，这表明手术创伤引起的炎症反应在短时间内达到峰值。然而，这种炎症反应在两个组别中表现相似，说明尽管骨切除手术可能更为侵入性，但其对动物的整体影响并未显著超过骨裂手术。此外，蹄骨周长的变化也被用于评估术后肿胀和血肿的形成情况，但该变化并未与生物标志物的变化形成明显关联，可能反映了手术创伤的程度与骨愈合过程的复杂性。

本研究还提出了一种新的疼痛行为评分系统（OOPBS），该系统结合了行为观察和面部表情分析，以更全面地评估动物的疼痛状态。OOPBS的使用提高了疼痛评分的客观性和可重复性，使其成为评估动物疼痛的有效工具。此外，研究还指出，未来的研究应进一步探索更先进的疼痛评估方法，如人工智能技术，以提高评估的准确性和减少人为偏差。

总体而言，本研究建立了一种新型的双侧羊蹄骨骨折模型，不仅在骨折处理和愈合评估方面提供了有价值的实验数据，还通过关注动物福利，为未来的研究提供了新的方向。该模型的成功应用表明，通过改进手术技术和术后管理，可以有效减少动物的痛苦，同时提高实验结果的可靠性和科学价值。未来的研究可以进一步优化模型，以实现更一致的骨愈合效果，并探索更有效的植入物和固定方法，以提高治疗的成功率。此外，随着动物福利意识的提升，研究者应更加重视在实验报告中详细描述疼痛、应激和福利状况，以确保实验的伦理合规性和科学严谨性。