真空密封热水浴浸泡用于制备解剖和外科尸体骨骼模型
Summary
本协议描述了用真空密封的热水浴浸泡技术浸渍和清洁尸体骨。这是一种低成本、安全且有效的方法，用于生产用于手术计划和医学教育的解剖标本，可替代三维 （3D） 打印模型。
Abstract
骨骼模型有多种用途，包括提高解剖学理解、术前手术计划和术中参考。已经描述了几种用于软组织浸渍的技术，主要用于法医分析。对于临床研究和医疗用途，这些方法已被三维（3D）打印模型所取代，这些模型需要大量的设备和专业知识，而且成本高昂。在这里，尸体羊椎骨通过用商业洗碗剂真空密封标本，浸入热水浴中，然后手动去除软组织来清洁。这消除了以前存在的浸渍方法的缺点，例如存在恶臭，使用危险化学品，大量设备和高成本。所描述的技术产生了干净、干燥的样本，同时保持解剖细节和结构，以准确模拟可用于术前计划和术中参考的骨结构。该方法简单、成本低，对兽医和人类医学教育和手术计划的骨模型制备有效。
Introduction
去除软组织和清洁骨骼是法医、医学和生物学研究以及兽医和医学教育所必需的。大多数技术都是为法医目的而开发的，最大限度地减少对骨骼的损害，以保留尽可能多的细节。这可以为术前手术计划以及术中决策提供准确、有形的骨骼模型，以帮助最大限度地减少并发症1，2，3。与使用 2D 图像进行规划相比，这有利于手术，因为它可以减少手术时间和失血量，并改善外科医生之间的沟通4.使用这些模型还可以减少对术中成像（如透视）的依赖，这可以减少对人员的辐射暴露。
尸体的骨骼骨历来被用于这些模型;然而，技术进步已经推动了制造模型的使用，以及最近的三维（3D）打印模型。骨骼模型依赖于尸体样本的可用性以及将这些样本处理成可用模型的效率。3D打印具有创作自由的优势，允许解剖学和患者特定的模型，特别是当存在解剖异常或肿瘤时，或者如果硬件需要制造或增强以适应患者1。这些样本也可以在手术过程中由外科医生进行消毒和操作。然而，这种自由是有代价的，因为它需要计算机断层扫描（CT），所需的材料和设备可能很昂贵，并且专业知识对于在所需的软件中创建模型至关重要1，4。此外，这些因素会限制模型的精度和质量，从而限制手术计划和成功1.对于不需要患者特定的解剖结构并且对模型有直接需求的情况，3D打印模型可能不是最佳选择。
从尸体骨中去除软组织的常用方法包括手动清洁，细菌浸渍，化学浸渍，烹饪和昆虫浸渍5，6。这些方法的成功通常基于最终产品的成本、时间、劳动力、设备、安全性和质量5，7。手动清洁需要最多的劳动力和大量时间，但涉及的设备最少5.细菌浸渍包括将样品长时间留在冷水浴或温水浴中，通常长达 3 周，让细菌分解组织6.这会产生难闻的气味，需要额外的设备来处理细菌，并对用户造成生物安全危害5，6。使用真皮甲虫非常有效，劳动力最少，但需要获得动物的殖民地和饲养，如果不经常使用，则不被视为经济投资6，7。化学浸渍通常涉及使用胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶等酶，或含有表面活性剂和酶5，8 等物质的商业洗涤剂。虽然这种方法提供了更快的结果，但使用的化学品，如氢氧化钠、氨、漂白剂和汽油，可能会带来健康和安全风险，并产生有毒气味，需要个人防护装备 （PPE） 和通风橱5，7，8，9。最后，扩展加热提供了另一种最低强度的方法，但可能会产生需要通风的气味10。
一种简单、安全且低成本的解剖骨骼模型制备方法将为外科医生、学生、教育工作者和研究人员提供有用的工具。本文介绍了一种制备骨骼模型的新方法，该方法避免了难闻的气味和有毒化学物质，并以最少的设备和劳动力生成了详细的手术模型。
Protocol
腰椎是从4岁的美利奴杂交成年母羊 （Ovis aries） 中收获的，遵循外科和骨科研究实验室动物护理和伦理委员会的伦理准则。按照机构认可的人道安乐死方法，使用锋利的解剖工具收获腰椎，首先切开皮肤和皮下组织，然后在胸腰椎和腰骶交界处进行筋膜和肌肉组织。收获的样品如图 1A所示。
1. 初始入浴的准备
- 在进一步处理之前，使用锋利的解剖工具（22 号手术刀刀片）从骨样本中手动去除软组织（肌肉、结缔组织、脂肪等）。
注意：此步骤是可选的;然而，尽可能多地去除软组织可以减少水浴浸渍组织所需的时间。试样尺寸（~20 cm x 10 cm x 8 cm）也减小;因此，可以将更多的样品安装到浴槽中。 - 去除空气后，将样品密封在热安全的可密封塑料袋中。建议使用带有商用真空密封装置的真空袋（见 材料表）。
注意：初始24小时浴不需要添加剂。如果有明显的肌肉覆盖骨骼的所有表面，并且已经有最小的软组织并且样品的大部分骨表面都暴露在外，请继续步骤3.2（图1B）。
2. 初始入浴程序
- 将密封样品完全浸没在70°C水浴中24小时。
- 24小时后，从浴中取出袋子，打开袋子，让样品冷却直至可处理。
3. 后续浴池的准备
- 根据需要使用锋利的手术刀和流水从骨头上去除尽可能多的软组织。
- 使用锋利的手术刀断开任何关节，露出软骨组织。
- 使用矫形线或扎带等材料将脱节的碎片保持在 原位 （见 材料表）以保持解剖位置。
- 将样品与 10 mL 餐具洗涤剂（参见 材料表）和 10 mL 自来水一起密封在真空袋中。
注意：洗涤剂的体积取决于样品的强度、浓度和大小。
4. 后续浴池的程序
- 将密封样品完全浸没在70°C水浴中24小时。
- 24小时后，从浴中取出袋子，打开袋子，让样品冷却直至可处理。
- 避免让样品完全冷却，因为这会使软化的软骨变硬并粘附在骨骼上，变得更加难以去除。
注意：样品处理所需的时间可能因尺寸和类型而异，并且可能不需要重复移除后续浴液。此外，样品可以在浴中停留较长时间，这可能有助于临时去除组织。
- 避免让样品完全冷却，因为这会使软化的软骨变硬并粘附在骨骼上，变得更加难以去除。
- 使用锋利的解剖工具（专用手术刀手柄上的 22 号手术刀刀片）和流水尽可能多地去除软组织。
- 根据需要重复步骤4，直到骨骼没有软组织材料。根据我们的经验，这只需要重复一次。
5. 完成程序
- 用液体洗涤剂清洗样品并用水彻底冲洗。
注意：酒精可用于加速干燥。 - 让样品干燥约48小时。
Representative Results
按照该协议，创建了清洁干燥的绵羊腰椎柱模型，以供手术计划和参考。使用这种方法在4天内处理由7块腰椎组成的样本，其中1次初始浴以去除大部分肌肉，随后进行3次浴。浴的完成是通过从骨头中去除软骨和结缔组织的难易程度来表示的。这根据软骨的类型和位置而变化;洗一两次澡后很容易去除薄层，但被其他组织包围的厚材料，如椎间盘，需要三到四次洗澡。干燥48小时后，预计骨骼的颜色…
Discussion
本技术说明旨在描述一种简单、安全且低成本的方法来生成解剖骨骼模型，以有益于兽医和医学教育，并用于解剖学教育和手术计划。
初步测试发现，70°C的浴温提供了最快的处理时间，而不会对样品造成损坏。较高的温度导致骨骼内的胶原蛋白广泛分解，导致具有白垩质地的脆性样品。该实验中的热水浴专门用于处理3D打印样品，并因其方便而使用;但是，其他较便宜的商?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
没有。
Materials
| Dimension Elite 3D printer | Stratasys, Eden Prairie, MN, United States | 3D printer for production of surgical bone models based on reconstructed CT scans | |
| Mimics Innovation Suite | Materialise NV, Leuven, Belgium | Suite 24 | Software to create 3D models from imaging scans |
| Nylon cable ties | 4Cabling, Alexandria, NSW, Australia | 011.060.1042/011.060.1039 | Used to maintain connection between vertebral bodies |
| Orthopaedic wire | B Braun, Bella Vista, NSW, Australia | Used to maintain connection between vertebral bodies | |
| Support Cleaning Apparatus | Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, United States | SCA-1200 | Hot water bath for immersion of the sealed sample. |
| Ultra Strength Original Dishwashing Liquid | Colgate-Palmolive, New York, NY, United States | Dishwashing liquid added to sealed bag with sample for cleaning of the bone model. | |
| Vacuum bags | Pacfood PTY LTD | Heat safe, sealable plastic bags | |
| Vacuum Food sealer | Tempoo (Aust) PTY LTD | Vacuum food sealer to seal vacuum bags prior to bath immersion |
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