摘要：动物模型通常用于研究软骨修复策略。 为了保证可接受的动物福利以及可重复的实验结果，充分的麻醉和疼痛管理是必不可少的。本系统评价评估了（骨）软骨修复手术大型动物模型（马、猪、犬、山羊和绵羊）中麻醉和疼痛管理的报告。收录了 2015 年至 2020 年间发表的文献，使用描述性统计和定性回顾对数据进行评估。在 223 项符合条件的研究中，220 项研究包含关于麻醉和疼痛管理的不完整信息。分别有 68%、94% 和 64% 的文章未提及术前、术中和术后镇痛。 共有 176 项研究报告称，动物在手术期间接受了全身麻醉。令人惊讶的是，这些文章中有 30% 没有提供任何关于麻醉管理的详细信息，而 37% 报告仅使用吸入剂、催眠剂或镇静剂，而没有提及镇痛剂。87% 的文章没有报告疼痛监测。绝大多数关于软骨修复的临床前大型动物研究不符合兽医临床麻醉和镇痛标准，也没有根据ARRIVE 指南进行报告。 鉴于严重的福利、伦理和转化有效性问题，迫切需要改进。

关键词：软骨修复  大动物模型  疼痛管理 报告质量  ARRIVE指南

简介：尽管社会、伦理和福利问题日益严重，但动物实验仍然是人类医学新疗法研究的核心。2005年至2015年间，全球参与实验程序的动物数量增加了近40%，而2015年至2017年间，欧盟的动物数量略有下降。尽管计算模型和动物试验的其他替代方法取得了进展，但新疗法的人类临床应用仍然需要活体动物实验。对于旨在改善关节软骨修复的干预措施，法律框架规定需要在适当的大型动物模型中进行临床前研究。这是因为哺乳动物滑膜关节体内生理的复杂性尚不能在体外复制。比较不同物种之间的软骨和软骨下骨厚度、生物力学和关节软骨愈合特性得出结论，山羊、绵羊、猪、犬和马是此类研究最合适的模型物种，因为它们的骨软骨特征与人类最相似。在骨软骨修复的大型动物模型中，麻醉和疼痛管理的充分性可能会影响实验结果的有效性，因为疼痛会影响肢体负荷和组织的愈合过程。此外，疼痛管理方案会影响从动物模型到人类患者的实验结果的可重复性、外推和转化。ARRIVE指南是一份包含在文章中的信息清单，以确保出版物包含足够的信息以添加到数据库中。它们于2010年由英国国家3Rs中心（NC3Rs）首次发布，最近进行了进一步修订，以促进动物研究的报告和透明度。该指南得到了科学界的广泛认可，目前被超过一千种期刊推荐。大动物模型试验研究标准的类似系统评估似乎落后，可能是因为它们在全球动物实验中的数值权重较小。具体而言，缺乏对（骨）软骨修复研究中常用的大型动物实验模型中麻醉和疼痛管理的充分性的评估。本系统针对目前用于外科修复（骨）软骨损伤的大型动物模型（马、猪、犬、山羊和绵羊）研究中的麻醉和疼痛管理实践及其报告质量进行综述。第一个目标是评估在Arrival 2.0指南发布后的5年内，同行评审的科学文章是否根据这些指南报告了麻醉和镇痛治疗方案。第二个目标是评估麻醉和疼痛管理是否符合兽医临床护理的现行标准，以控制与手术造成（骨）软骨缺损相关的肌肉骨骼疼痛。

研究选择过程：搜索字符串产生了1914个引用。去除重复样本后，有1239份参考文献可供筛选，结果有269项研究描述了大动物模型体内软骨缺损的实验修复。在这269项研究中，有38项在全文评估期间被排除在外，因为它们不涉及（骨）软骨损伤。另外五项研究被排除在外，因为无法检索全文文章，一项是重复记录，两项不是体内研究。最后，有 223 篇论文符合本综述的纳入标准（图 1）。 

图1、文章搜索和选择流程图。右边显示了每个阶段被排除的文章数量以及排除的原因。

研究特征概述：猪和羊是最常用的物种，分别占研究总数的30%（68/223）和25%（56/223），其次是马（17%，39/223），犬（16%，37/223）和山羊（10%，23/223）。大多数研究在欧洲（40%）、亚洲（34%）和北美（22%）进行。实验性损伤最常见的解剖部位是膝关节 (91%, 203/223)。在223项研究中，176项（79%）病变是骨软骨，而47/273项（21%）研究病变是软骨，没有穿透软骨下骨板。

图 2、 纳入研究一般特征的图示。A. 进行动物实验的大陆； B. 使用的大型动物模型物种； C. 创建（骨）软骨实验性病变的解剖关节。

疼痛监测和遵守 ARRIVE 2.0 指南：只有13%（28/223）的文章提到了疼痛监测。总的来说，有2%（4/223）的文章报道了术前、术中和术后服用止痛药的情况，而只有三项研究（1%）完全符合ARRIVE 2.0指南的第9项。发表年份与麻醉或镇痛报告之间没有显著相关性。

麻醉管理的报告和充分性：223项研究中有176项（79%）提到进行了全身麻醉；其余的研究没有。在前者中，30% (54/176) 只提到使用了全身麻醉，没有进一步的细节。 在报告麻醉药物使用的研究中，使用催眠、预麻醉或吸入麻醉剂的比例分别为 30% (53/176)、27% (49/176) 和 9% (16/176)，而 3% (5 /176) 的病例只报告了镇静剂。当使用催眠、吸入或镇静麻醉剂（缺乏内在镇痛作用）时，37% (27/74) 的文章没有报告使用额外的止痛药。

图 3. 纳入研究中全身麻醉和麻醉药物的报告频率。

疼痛管理的报告和充分性：68% 的研究未报告术前使用镇痛药。这些研究报告，分别有46%（33/71）、20%（14/171）、14%（10/171）和8%（6/171）的病例使用了阿片类镇痛药、非甾体抗炎药（NSAID）或阿片类/非甾体抗炎药/局部麻醉剂的组合。七项研究报告了使用其他止痛药的情况，而一项研究没有具体说明止痛药的类型。

图 4. 纳入研究中报告术前镇痛和镇痛药物的频率。 NSAID：非甾体抗炎药。

94% (210/223) 的文章没有详细说明术中提供的镇痛药物。在报告术中镇痛的13项研究中，有5项使用了阿片类药物和局部麻醉剂，而有2项使用了非甾体抗炎药。

图 5. 纳入研究中报告术中镇痛和镇痛药物的频率。 NSAID：非甾体抗炎药。

64%（142/223）的文章中未报告使用术后疼痛药物。其中42%（34/81）报告服用非甾体抗炎药，27%（22/81）服用阿片类药物，26%（21/81）服用非甾体抗炎药和阿片类药物，5%（4/81）没有具体说明药物类型。在报告术后镇痛的研究中，28%（23/81）的病例未规定治疗时间。在其余的研究中，32% (26/81) 的研究在手术干预后提供了长达 3 天的镇痛药物，而 39% (32/181) 的研究报告在术后提供了超过 3 天的镇痛药。

图6、纳入研究中报告术后镇痛和镇痛药物的频率。NSAID：非甾体抗炎药。

讨论：本综述中包含的绝大多数临床前大型动物（骨）软骨缺损修复研究不符合 ARRIVE 2.0 体内动物实验报告指南。此外，大部分研究不符合当前骨科手术麻醉和镇痛规定的兽医临床标准。（骨）软骨缺损的外科手术是侵入性的，相关的躯体疼痛被认为是中度至重度。 兽医文献和实践指南支持此类手术需要平衡麻醉和疼痛管理。当外部麻醉和有效性研究不仅用于治疗动物的临床前疼痛，而且用于治疗动物的临床前疼痛时，其有效性也至关重要。

（骨）软骨缺损手术疼痛管理的生物学和伦理学：为了产生实验性全厚度软骨损伤或骨软骨损伤，在大多数情况下，关节切开术是为了更好地观察关节面。 哺乳动物软骨是无神经的，但所有关节软组织和软骨下骨都有丰富的感觉神经支配。因此，人道动物治疗必须提供围手术期镇痛。除了局部区域麻醉技术外，非甾体抗炎药与阿片类药物的结合为哺乳动物的痛苦手术提供了最可靠的围手术期镇痛。在84项报告服用镇痛药的研究中，只有10项描述了术前使用阿片类药物和非甾体抗炎药的联合用药，而术后仅25%的研究报告了使用镇痛药。当使用不具有内在抗伤害作用的麻醉剂时，如吸入剂或催眠剂，就需要提供止痛药。在人类临床患者中，除了术前给予止痛药外，在麻醉期间，当计划的干预可能会带来疼痛时，还会在术中提供额外的药物。当给予吸入或催眠麻醉剂时，37% 的研究没有报告使用镇痛剂。 这意味着动物可能已经失去知觉，但在手术期间皮层下伤害感受通路是活跃的。 可能的后果是激活所谓的疼痛记忆，导致术后疼痛的严重程度加剧和持续时间更长。我们的结果显示，94%的研究没有报告任何术中镇痛措施，作者认为这具有明确的伦理意义。除了对动物福利有明显影响外，未经治疗的疼痛也会影响伤口愈合，而伤口愈合对手术后的恢复至关重要。疼痛以及由疼痛引起的间接压力，可以显著延迟小鼠和人类的伤口愈合。此外，疼痛可引起负重模式的改变，这已被证明会影响（软骨下）骨的愈合。这与骨软骨组织的修复密切相关，因为关节生物力学和疼痛导致的负重程度可能会影响愈合过程，从而影响实验结果。另一方面，大型动物和人体实验研究的结果对于使用非甾体抗炎药等镇痛剂是否会损害骨折愈合和延迟愈合尚无定论。尽管如此，由于在实验环境中不报告或省略镇痛剂的使用，其在临床使用中的效果可能会显示出不同的、不可重复的结果，这再次强调了正确报告的必要性。87%的被审查文章中缺乏疼痛监测令人担忧，因为这表明，不仅可能没有注意到镇痛不足（可能影响组织反应和研究结果），而且可能也没有解决止痛药的任何副作用。有效的镇痛措施和不良反应的检测需要全面的临床评估，包括定期疼痛监测。

非标准化报告和Arrival 2.0指南的影响：临床前研究报告原则的标准化和指南的引入是提高实验结果再现性的主要工具。令人担忧的是，动物研究中实验程序的细节总体上仍然被低估。高影响因子期刊上发表的一篇关于实验动物研究中麻醉剂使用和监测的综述指出，即使在首次引入ARRIVE指南后，报告质量仍然很低。虽然 ARRIVE 清单只是旨在改进生物医学研究方法报告的几项新兴指南之一，但它们已得到 300 多种科学期刊的正式认可。ARRIVE 指南包括 10 个基本报告项目，其中第 9 项提供了有关如何描述在活体动物上进行的实验程序的具体细节。 此外，如果实验需要进行外科手术，则指南规定了另外十个要解决的问题。我们专门评估了所用麻醉剂的报告； 术前、术中和术后镇痛方案； 通过观察行为或测量生理变量进行疼痛监测。令人不安的是，即使我们的评估仅限于麻醉和疼痛管理的这三个基本要素，98% 的研究也未能报告所有三个核心项目。仅有三份合规稿件发表的期刊正式认可了该指南；然而，重要的是，在同一期刊上发表的这篇评论中的其他文章都不符合这些最低报告要求。我们对大型动物软骨修复研究的结果与其他对实验动物物种（例如兔子和啮齿动物）的评论一致，这表明合规水平以及 ARRIVE 等报告指南对提高研究可重复性的影响仍然非常有限。自第二次引入该指南以来的五年内，报告质量并未出现任何改善，这一事实令人失望。在最近发表的 223 篇关于关节软骨缺损修复的大型动物模型的文章中，只有 3 篇涵盖了 ARRIVE 2.0 指南中概述的外科手术的基本麻醉和镇痛报告项目。编辑和同行评论员在提高动物研究水平和报告标准方面起着至关重要的作用。（骨）软骨修复的大型动物手术模型中缺乏关于麻醉、疼痛管理和疼痛监测的信息可能会导致结果不可靠和不可重复，从而破坏临床前动物研究的基本前提：试验结果的临床转化。结果未能进行临床转化带来了不必要的动物使用伦理负担和巨大的经济损失。

原文出自：Reporting of anaesthesia and pain management in preclinical large animal models of articular cartilage repair - A long way to go - ScienceDirect