自由落体颅脑损伤模型

20世纪80年代初，Feeney等参照动物脊髓损伤模型，设计了自由落体颅脑损伤装置，用于大白鼠的动物实验研究。最初Feeney自由落体颅脑损伤装置由三部分组成：撞杆、下落击锤和外周导管，均为不锈钢材料。撞杆头端直径为4．5mm，头端高度为2．5mm。外周导管高为40cm，保持90°垂直，每隔1cm有一气孔，以防击锤下落时导管内空气压缩阻力的影响。致伤时，将麻醉动物置于立体定向仪上，俯卧位固定头部，矢状切开头皮，暴露右顶骨，用牙科钻在冠状缝后1．5mm，中线旁2．5mm处钻一直径5mm的骨窗，将撞杆头端置于骨窗硬膜外，用20g重的击锤沿外周导管分别从10cm、30cm高处自由坠落冲击撞杆，造成右顶叶轻、中度脑挫裂伤，另用40g重的击锤从25cm高处坠落，造成重度脑挫性裂伤，致伤冲击力分别为0．028N·s、0．048N·s和0．088N·s，硬膜保持完整，骨窗用骨蜡封闭，缝合头皮。通过大体形态学、光镜和电镜观察，证明脑挫裂伤性质和其病理发展演变过程符合临床特点，且具有可定量化和较好的重复性等优点。

1985年以来，Hall以及国内有人先后设计了改进的Feeney自由落体脑损伤模型，改进后Feeney自由落体颅脑损伤装置由底板、固定支架、垂直导引杆、下落击锤和聚乙烯撞击圆锥组成。撞击圆锥头端直径为4．5mm、高为2．5mm。致伤原理和方法同上，但致伤部位为左顶叶，采用不同的致伤冲击力造成大白鼠或小白鼠脑挫裂伤模型。这一模型已被国内许多研究单位采用。通过实验观察，该模型有以下特点：①动物均于伤后出现短暂呼吸暂停（几秒钟），并自行恢复。受伤瞬间至5min出现心率增快、血压升高，继之出现短暂血压下降，继而逐渐回升至伤前水平。伤后1h至数小时内动物有对侧肢体活动受限、行动迟缓等症状。②均有相同程度的局灶性皮质挫裂伤、皮质及皮质下的白质出血，以及蛛网膜下腔出血。③伤后因局部脑组织压力增高、血管痉挛和脑水肿，出现损伤局部脑血流量下降，而半球则因损伤力量传导至中线结构，影响下丘脑血管调节中枢，使脑血管自动调节功能丧失而发生血管扩张。④血脑屏障破坏发生最早，表现为脑毛细血管外间隙增大，内皮细胞胞饮小泡增多，紧密连接开放。伤后30min即可出现伊文思蓝及胶体金微粒等示踪剂透过脑毛细血管，并逐渐加剧，至伤后6～12h达高峰，持续至伤后72h。伤后7d血脑屏障破坏仍未完全恢复正常。⑤早期出现灰质水肿，伤后15min即可出现，伤后30～60min已很明显，6～24h达高峰。白质水肿则于伤后12～48h才明显，水肿均以邻近损伤部位为重。通过光镜和透射电镜观察到，伤后早期为血管源性水肿与细胞毒性脑水肿并存，只是细胞内水肿持续时间短，至伤后72h已不明显，而血管源性脑水肿持续时间长，于伤后7d仍未完全恢复。

自由落体脑损伤模型是一种机械性颅脑损伤，类似临床上的闭合性颅脑加速伤。由于损伤部位局限和所造成的局部脑挫裂伤性质与临床相似。其有以下优点：①损伤机制单一，具有良好的可靠性；②方法简单，条件易于控制，采用自由落体打击法，可根据需要控制高度和重量；③致伤程度较一致，重复性好；④脑水肿性质与临床上创伤性脑水肿相似，定量准确；⑤实验对象采用猫、兔、大鼠或小鼠，便于大批定量研究和长时间观察。故该模型具有很好的实用性。