人骨骼肌活检手术使用修改伯格斯坦技术

The purpose of this video is to present the modified Bergström skeletal muscle biopsy technique on human subjects.

经皮活检技术使研究人员和临床医生收集的骨骼肌肉组织样本。该技术是安全的和高度有效的。这部影片描述了使用修改后的伯格斯坦针，以获得人类受试者的股外侧肌肉组织样本经皮活检技术。该BERGSTROM针包括一个外套管具有在前端侧的小开口（"窗口"）和一个内套管针带切削刃的前端。在局部麻醉和无菌条件下，将针通过皮肤，皮下组织和筋膜切开前进到骨骼肌。接着，抽吸施加到内套管针，所述外套管针被拉回，骨骼肌组织被吸入到所述外套管被抽吸的窗口，并且所述内套管针迅速闭合，从而切断或削波的骨骼肌组织样品。针旋转90°60，另有裁切。这个过程可以重复3次以上。此多刀切割技术通常产生100-200毫克或更多的健康受试者的样品与可以做立即之前，期间和运动或其他介入的回合之后。随着切口部位的后活检敷料，受试者通常恢复日常活动的时候了，并能充分参与身体活动中的48-72小时。受试者应避免重阻力锻炼48小时通过切口在筋膜，减少肌肉症的风险。

经皮或"半开放"活检技术被用来获得从人患者和研究受试者的骨骼肌组织标本。假肥大型（1806年至1875年），相信作为第一个构建针头套管针经皮活检¹以获取活体骨骼肌。在20世纪60年代，伯格斯坦推出了经皮活检针类似由杜氏^2-4描述。二十年后，Evans 等人的 ⁵通过经由BERGSTROM针的切割套管针施加抽吸改性的技术。这种修饰可以增强组织3的产率，以5倍^6,7和被用在临床和生物医学研究的设置。这种技术已经并将继续培养肌病的诊断和我们的骨骼肌的结构和功能的理解。

经皮肌活检技术是straightforward。如果做得正确，严格遵守无菌技术操作，相关的风险是最小的。肌肉活检程序被视为一种研究工具，用于研究项目。一些学术机构允许经过培训的教师与研究人员博士，与医生的直接监督，以获得肌肉活检等人要求委员会认证的医师来执行的技术。在过去的13年^8月15日在亚利桑那州立大学活检团队已经成功完成超过1,600肌肉活检。该视频的目的是描述了改性BERGSTROM针经皮肌活检技术⁵获得骨骼肌组织样品从人类受试者的股外侧。

所描述的骨骼肌过程遵循阿巴拉契亚州立大学伦理审查委员会的指导方针。

注:该小组由操作者（博士或MD训练的活检技术），和至少一个，但理想的是，三个或更多个技术员。操作员负责进行及监督骨骼肌活检过程的各个方面。一技术员（技术员＃1）是立即用于辅助操作者肌肉提取的所有方面负责。这包括在"非无菌手"和施加抽吸，用无菌注射器。第二技师（技师＃2）在主题和按摩主体的对面站的过程中，尽量减少受试者的焦虑谈话从事。第三技师（技师＃3）是负责处理和加工的骨骼肌样品。下游的分析方法决定多少乳房清洁度有理技术人员所需要的加工/制备骨骼肌样品。

（一）除准备

1. 收集，准备和组织的肌肉活检程序（ 表1）中指定的材料。去污，消毒BERGSTROM针（外套管和内套管），并根据标准实践¹⁶的柱塞。
2. 回顾与主体的知情同意书。在同意参加在阿巴拉契亚州立大学使用形式的骨骼肌活检部分在网上补一。
   1. 聊聊肌肉活检过程中，重点放在程序的可能存在的风险，备皮，应用麻醉剂，通常感觉的一般方面的问题。指示须仔细阅读同意参加表格并签字确认，这项研究的设计和程序的理解。
3. 确认标ubject是不过敏的"___坚"型药物（ 如利多卡因）。
4. 指示受仰卧在软垫表暴露大腿。将两个一次性吸收护垫与塑料底板主体的腿下。用脚后跟下一个小毛巾卷，使得膝盖完全伸展（升高约1cm），放置在一个轻松的方式的腿部，从而把股外侧肌在缩短的位置。
5. 有操作指示受试者对瞬间收缩的露出大腿肌肉，使得活检部位可以显现。注意:股外侧肌活检部位只是前阔筋膜（illiotibial带），大约三分之一的髌骨的顶部和大转子⁷之间的距离。
6. 刚才下面的操作大关（约0.5厘米）的切口部位用细点永久性标记。
7. 在操作员确定大致皮褶厚度由PINC兴的皮褶。
8. 有运营商和技术人员洗手用肥皂和温水和唐一次性手套。
9. 有运营商从区域去除毛〜15公分×15厘米左右的活检部位（经快船）。注意:从活检部位剪切毛发防止头发从进入切口的过程中和结束时，和脱毛允许磁带关闭和皮肤（见3.4）之间的更好的接触。
10. 有运营商棉签消毒面积预浸泡局部消毒剂（如碘伏或洗必泰科目碘过敏/贝类）。开始在中心和同心圆朝向剪切区域的外边缘的工作。至少，有一个新的预先浸泡棉签每次重复两次以上。

2，活检程序

1. 有运营商去除一次性手套，用肥皂和温水洗手，并穿上无菌手术GLoves使用无菌技术。
2. 有技术＃1存在于无菌窗孔被单给操作者。有运营商，采用无菌技术，将覆盖在活检部位以保持无菌区。
3. 有技术人员＃1目前运营商有5毫升注射器配有21G针头，同时保持无菌操作。清洁利多卡因小瓶用酒精棉签的顶端。
   1. 有运营商立即撤除5毫升利多卡因。从注射器中取出21克针，并丢弃针头插入锐器容器中。
   2. 有技术人员＃1目前有一个1英寸半地下25针的操作，同时保持无菌操作。有操作的地方的1半英寸的针入注射器并从注射器排空气泡。
4. 有技术人员＃1喷氯乙烷在切口部位（约0.5厘米以上，对皮肤的不褪色墨水标记），直到皮肤出现"灼"。
   1. 哈已经操作员插入的针大致水平的皮肤进入真皮，抽吸针，然后渗透用〜100μl的利多卡因，以产生一个"气泡"2-4毫米的直径。
      1. 有操作抽吸针（略撤回注射器的柱塞），以确认针头尚未放置在血管中。如果血液中出现的注射器，抽出针，丢弃在一个锐器容器，并在2.3重新开始。
      2. 有操作者预先将针插入皮下组织，抽吸针，然后渗透用〜1毫升利多卡因的组织以形成气泡。一旦水泡已经消退，将在利多卡因装注射器的1½寸毫针垂直插入切口部位，停止向浅筋膜。注:如有可能最初注射利多卡因（类似于蜜蜂蜇）的时感到轻微短暂的刺痛感。
   2. 确保OPERAT或者没有渗透到肌肉与lidocoine因为它是myotoxic ^17-19。
   3. 有运营商抽吸针，然后慢慢注入利多卡因的剩余4毫升同时取出从大腿针。将无菌纱布注射部位，并让受放松，而局部麻醉生效。
5. 经过2-3分钟，具有技师＃1本操作手术刀，同时保持无菌操作。
   1. 有操作者轻轻探查活检部位用手术刀的前端，以确认该区域的麻醉。如果有必要，又注入3-4毫升利多卡因进入切口部位，见2.4.1.2。
6. 有操作员通过皮肤和皮下组织（〜2-3毫米以上的墨水标记）平行于股骨作出的直1厘米的切口。
   1. 有运营商将手术刀通过更深层次的筋膜进入肌肉做一个切口。在每个方向上，一旦做到这一点 。注:如有可能会感到刺痛或压力的更深层次的剪裁，如果手术刀刀片切到肌肉。
   2. 有技术人员2＃进行谈话的主题和按摩对侧下肢。
7. 有运营商的地方无菌纱布在切口活检部位宽松的数量，并采用直接压到切口，以减少出血。
   1. 有技术＃1的3通金属活栓连接到一次性60毫升注射器和30厘米的延长管（ 图1）。
   2. 有技术人员＃1连接的锥形塑料管连接器的一端插入延伸管的另一端牢牢地插在锥形塑料管连接器的另一端插入200微升枪头的大底与〜15-18毫米前端切掉。

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图1 BERGSTROM针。 （一）伯格斯坦针（5毫米）的是由（A）外插管及（b）内套管针，相关组件包括:（C）柱塞，（D）200微升枪头〜15-18毫米切断，（五）锥形塑料连接器，（F）3通金属塞阀（克）30厘米延伸管，和（h）一次性60毫升注射器（B）的BERGSTROM针（5毫米）和相关的部件组装而成。（ C）的BERGSTROM针（5毫米）的排出的内套管针约1cm开启外部套管的窗口。

9. 后出血已消退，具有技师＃1打开高压釜灭菌袋以及呈现5毫米活检针和内套管（ 图1）的操作者，同时保持无菌技术。
   1. 有运营商组装针（外套管和内套管针），检查路线和滑动的动作。
   2. 有操作者牢固地保持针头组件（外套管和内套管针），用双手来防止内套管针旋转。有技术人员＃1牢牢插入剪切枪头插入穿刺针的内套管部分的顶部有轻微的向下扭转运动。确保技术人员＃1不接触操作者或活检针，只枪头。
   3. 有操作者引入活检针插入通过切口的组织。定位在筋膜的切口（后天"感觉"）与所述活检针的尖端。推进针刚刚过去的筋膜，然后角针向下朝向地板，作为将针推入肌肉。注:受试者可能会遇到一些轻微的不适（ 例如 ，"深压力"，或轻度痉挛感觉），为通过筋膜切口位于与所述活检针的尖端并在针被推进到肌肉。
      <李>有技术员＃2指示须留"宽松"，而不是合同的大腿肌肉，而运营商正在推进针头进入肌肉。
   4. 一旦活检针的位置，有运营商的信号技师＃1，打开一次性60毫升注射器。
      1. 有技术人员＃1迅速拉一次性60毫升注射器开到40-50毫升标记活检针中创建的吸力。
      2. 有操作者拉动内套管出大约1cm，同时保持肌肉内外侧套管针的位置，打开外插管的窗口。有运营商迅速关闭内套管剪切（剪辑），并收集肌肉样本。有运营商的信号技师＃1释放吸力。
      3. 有技术人员＃1打开活塞房间释放吸力。
      4. 有操作者旋转所述活检针90°并重复上述过程。如果需要的话，有运营商repea吨的旋转操作高达3倍（共4个夹子）。
   5. 有运营商申请直接反压至切口处用无菌纱布，同时去除大腿活检针，小心不要赶筋膜或皮肤。如果显著感觉到阻力，重新切割，同时将扭转运动到内套管针。
   6. 在除去从大腿的活检针，具有操作者拉动内套管针背1cm至目视检查外套管的内腔中，如果收集组织的足够量来估计。
      1. 有操作者手的活检针至技术员＃1。为了保持无菌技术确保技师＃1只顶住针，而不是运营商。有技术人员＃1手活检针来技师＃3。
   7. 具有技师＃3从活检针的组织。
      1. 具有技师＃3使用柱塞（ 图1）和一对精尖镊子以确保所有的肌肉组织从内套管和外套管除去。
      2. 有技师＃3迅速称重样品，以确认被收集肌肉组织的足够量和放置样品的冰冷解剖块上。
   8. 有技术人员3＃仔细解剖可见结缔组织和脂肪的肌肉样本。已技师＃3，根据下游分析制备的肌肉样本进行存储。例如，立即将样品在离心管和捕捉冷冻在液氮中，安装并冻结了组织学，或发生在离心管与RNA酶抑制剂等。
   9. 如有必要，重复该步骤与第二灭菌活检针，同时保持无菌操作。

   3，封闭

   1. 有运营商直接施加压力，活检部位用无菌纱布和冰敷10-15分钟。
   2. 当止血实现，有运营商使用酒精公关EP垫去除干涸的血迹从切口周围的区域。
   3. 有技术人员＃1目前局部手术胶粘剂涂抹到运营商的管道。有操作者装配手术粘合剂和施加器的管不接触涂抹器头或管的顶端。
   4. 有操作者拉，用一只手的切口闭合而施加外科粘合剂的单一层以上的干切口用另一只手的顶部。该粘合剂固化（〜90秒）后，将磁带closuresperpendicular的切口。另外，关闭切口用两个4-0的无菌缝合。
   5. 有操作者施加直接压力通过放置2月3日至4日"×2"非无菌纱布垫的切口部位，并与自粘合粘接缠绕固定。
   6. 有运营商提供的主体语言和适当的伤口护理，正常和异常反应的书面说明，并为下面的1〜4天的活动准则（在网上看到苏pplement 2）。

如上文所描述的肌肉活检程序允许研究者快速一致收集骨骼肌组织样品。典型的产率在健康，运动受试者是200毫克或更多的单次通过以3-4的剪辑。该过程需要15-20分钟，其中大部分是花在准备在切口。在运动为基础的研究，肌肉样品往往采取前后运动，以恢复过程中收集的一个或两个样本。利用这一设计，在运动后的毛发（对侧）大腿被限幅和切口位点是预先标有一个细点永久性标记，而运动前大腿正被用于的方法制备。这样做允许在²⁰或长时间运动的一个回合后 ​​应采取的8-10分钟的肌肉活检。另外，调查工作的时间较短时（ 如 30分钟或更少）的切口（S），可事先向运动，盖上消毒敷料，并拧紧编带手术胶带，由此，允许所述活检样本被快速地完成一次运动后拍摄（10秒²¹到4分钟^，22）。该过程的相对快速性使得研究人员才捕捉到细胞和分子事件，期间和运动的回合后，并测试营养干预的互动效应。

亚利桑那州立大学人类表现实验室发表了利用来自肌肉组织活检样本数据的几种运动营养学基础试卷。来自亚利桑那州立大学的研究小组取得了重要的科学发现包括:

IL-1β的基因的表达，IL-6，IL-8和TNF-α是在3小时的运转后，由有经验的耐力运动员获得骨骼肌组织增加。碳水化合物的摄入（60克/小时）减毒的IL-6和IL-8的表达水平，尽管具有对骨骼肌糖原耗竭^8（ 图2）没有任何影响。

="jove_content">有2小时的密集阻力训练回合增加肌肉组织的细胞因子mRNA的IL-1β，IL-6，IL-8和TNF-α的30名经验丰富的选手（即相同的细胞因子的升高下运行） 。在肌肉组织中表达的增幅很大，但没有相应增加血浆细胞因子水平。碳水化合物的摄入没有影响变化的肌肉组织的细胞因子mRNA表达⁹的图形。

碳水化合物摄取由减毒血浆IL-6 15训练有素的骑自行车的人与安慰剂相比，却不得不IL-8，TNF-α的基因表达的自行车¹¹的2.5小时的肌肉组织糖原耗竭或IL-6没有影响。

槲皮素（1,000 mg /天，连续3周）摄取40训练有素的骑自行车的人不改变运动引起的增加的肌肉组织中的NF-κB，COX-2，IL-1β，IL-6，IL-8，或TNF-α的mRNA的与安慰剂组¹⁵式相比。

从人的骨骼肌肉组织活检得到图2的数据。在一项随机，安慰剂对照，交叉研究的男性的耐力运动员组（n = 16），跑跑步机3小时_{，70％VO2max}最大摄氧量和消耗6％的碳水化合物饮料或安慰剂饮料以1升/小时⁸的速度。骨骼肌组织切片检查被前后运动，立即置于冰 - 冷夹层块上，并可见结缔组织和脂肪小心地除去。活检样品然后放置在一个离心管，在液氮中冷冻，并保存于-8 0℃，直到分析（一）碳水化合物摄入不影响骨骼肌糖原耗竭（P = 0.246，交互作用）。但是，碳水化合物摄取倾向于分别衰减的增加（B）的骨骼肌组织白细胞介素（IL）-6 mRNA水平，和（C）的骨骼肌组织中IL-8的mRNA水平（P = 0.071和P = 0.063，交互作用， ^）8。

表1。肌肉活检材料清单。

这部影片提供了在亚利桑那州立大学人类表现实验室使用的骨骼肌活检过程的步骤一步的总结。此过程中，小的修改，已被用于在过去的13年，收集约1600肌肉活检。肌肉活检样本中的运动营养基础研究提供了重要的数据，从而导致重要的研究发现。

有需要注意进行改性BERGSTROM骨骼肌活检技术时的许多重要的技术。首先，活检队必须在程序的各个阶段保持严格无菌操作。当定位切口部位[1.4]值得注意的是，股外侧肌，收缩时，比将是在松弛状态下的穿刺过程中更前部和近端是很重要的。如果研究过程需要额外的活检来自同一大腿，初始切口部位应稍存款保险计划一个第三点[1.4]的河谷;每个随后的活组织检查是2-3厘米近端前之一。该计量近似皮褶厚度[1.6]有助于操作者来估计组织的量浅到筋膜，一个重要的判定为步骤2.3.2，2.4.1，2.6，2.6.1和2.11.The操作者必须学会感测在皮下组织和筋膜[2.4.1]之间的电阻变化。当施用局部麻醉剂，这意义将保证肌肉活检的质量通过使操作员能充分地渗入皮下组织，同时最小化的骨骼肌组织直接接触myotoxic ^17-19局部麻醉剂[2.4.2]。通过皮下组织切割时，这个电阻变化感会向操作员提供的筋膜[2.6]的深度的指示。操作者应进行心理注意到有多深手术刀是相对于皮肤和切口的相对位置在筋膜[2.6.1]。这将减少的时间由操作者探测筋膜切开所花费的金额和帮助操作者确定所述活检针的窗口是否是完全的肌肉。在外套管（ 图1）的整个窗口必须在肌肉筋膜。以非常稀薄受试者这很容易通过目视确认，然而，这是比较困难的，以确保在受试者具有相当的皮下组织。技师＃1必须学会衡量吸力施加的程度时，注射器被拉开[2.12.1]。低吸入可能表明在枪头 - 活检针结或活检针插入肌肉未焊透弱联合。这两种情况下增加一个重复活检，有必要实现肌肉组织的足够量的可能性。与经验，技术人员＃1也应估计组织根据抗性程度截取的量感到当吸力为being应用。这个信息应该被转发到运营商。类似地，操作员可以评估基于封闭的内套管[2.12.2]当作出切割的"感觉"组织剪切的量。操作人员必须迅速夹肌后技术员＃1用注射器[2.12.2]产生吸力。裁剪的肌肉组织在最大吸点会改善组织的产量。与活检针的单次通过的多个剪辑的方法有助于确保在该研究中获得的组织足量和通过减小活检针插入肌肉通过筋膜切开的次数减少了受试者的不适[ 2.12.4。运营商应该从切口缓慢，扭转运动，而使用他们腾出手来申请用无菌纱布[2.13]反压取出活检针。这将有助于防止获取活检针的窗口中的筋膜和皮肤"挂了"cisions。性的感觉，同时抽取针可能表明通过肌肉的不完全切割。如果一个不完整的切割之嫌，运营商应停止拆除活检针通过打开内套管针4-5毫米重新切割剩余的纤维，并应用轻微的扭转运动作为内套管针被关闭。最后，取出活检针后，冷敷，以切口部位10-15分钟，有些科目可能需要更长的时间来达到止血[3.1]。止血已经达到后，仔细清洗切口周围用酒精消毒焊盘的面积，并且让皮肤干燥施加的外科粘合剂[3.2-3.4]之前。这些技术将最大限度地利用外科粘合剂关闭皮肤切口和粘性绷带的有效性粘到皮肤的益处。手术粘合拥有带封锁和缝线几个优点。受试者可以大力立即多项式运动后数小时杜热而不从切口出血。该手术的粘合剂提供了对潜在的感染一种物理性屏障，不要求去除，并最大限度地减少疤痕。

肌肉活检程序是微创的，比较安全，并且可在生物医学研究中的设置作为门诊病人程序进行。大多数受试者报告他们进行生活正常的日常活动能力变化不大。疼痛和从程序肿胀是在5至7天完全解决。很少有不良反应的报道，从参与在亚利桑那州立大学人类表现实验室进行的研究课题（约2超过了1600，无论是局部皮肤感染）。这个发病率是相似的其他已发表的报告。伯格斯坦报道³非常低的肌肉血肿的发生率，这自然再吸收，只有1例出了5000多活检需要手术干预，以阻止动脉出血。亨ssey 等人 ，采用改良伯格斯坦技术的抽吸，报道称，2活检出83导致因疼痛和不适主体的日常活动的干扰。其中一个事件是由于一个瘀斑，以及两个事件7天内⁶解决。 Tarnopolsky 等 。报告一个非常低的并发症发生率与吸修改伯格斯坦技术（22并发症出13,914活检在成人和儿童^7）。并发症有局部皮肤感染（8例），动脉出血（2例），瘀斑/血肿（2例），疼痛持续> 3天（5例），小面积局部麻木远端活检（5例） ^7。

修改后的伯格斯坦肌肉活检技术提升的研究过程中，当施加最小的时间限制，所收集的数据的质量。该过程可以迅速完成，届时切口部位是提前准备的时间，一个PAS3-4剪辑Š通常会产生组织100至200毫克，而多点活检可在单个会话期间取自一个主题。用这种方法收集的肌肉样品，可用于对结果的措施，包括纤维打字，肌肉损伤，燃料基材的商店，线粒体生物合成和呼吸，酶活性，在代谢的变化，蛋白质的合成，基因表达的炎症和氧化应激的广泛阵列，和无数人。

从股外侧肌得到肌肉活检样品提供优于其他候选的肌肉（如肱二头肌，三角肌，腓肠肌，胫前肌，肱三头肌，和比目鱼肌）。股外侧是最常用的采样肌肉，以及广泛的规范性组织学，生物化学的数量，并为研究人员和临床分子生物学的数据存在比较他们的调查结果和意见。其次，股的区域外侧，其中INCIsions是由比较大并且不具有大血管或神经重叠的区域。因此，一个给定的测试会话期间在同一肌肉多个切口应，每2-3厘米分开，以防止在基因表达的²⁴外伤引起的变化。取得从通过单独的切口相同的肌肉多次活检没有明显改变的基因响应于锻炼^24,25的应力的转录响应。但是，当第二次活检是通过相同的切口采取几个小时以后²⁴的某些基因的表达可受到影响。最后，受试者能够在从股外侧肌中获得的肌肉活检从事2-3小时的运动，很少不适。很多科目后活检不适比较温和的挫伤。这使得前向运动后的样品几乎没有受到负担^3,8,11,26获得。

在摘要中，一种方法为提取使用改性BERGSTROM技术人骨骼肌活检样品进行了说明。这种肌肉活检过程是比较安全的，并提供了充足的骨骼肌组织多个下游的细胞和分子检测的研究。该过程可以迅速完成，从而使研究者能够获得前，中，后的运动（或其他干预）活检样品。

The authors have no conflicts of interest.

没有资金申报。