真空密封热水浴浸泡法用于制备解剖与外科手术尸体骨模型

摘要

本方案描述了采用真空密封热水浴浸泡技术对尸体骨进行软化和清洁的方法。这是一种低成本、安全且有效的技术，可用于制备解剖学标本，以替代三维（3D）打印模型，应用于手术规划和医学教育。

摘要

骨模型具有多种用途，包括提高解剖学理解、术前手术规划以及术中参考。已有多种用于去除软组织的腐化技术被描述，主要应用于法医学分析。对于临床研究和医学应用，这些方法已被三维（3D）打印模型所取代，但后者需要昂贵的设备和专业技术，成本较高。本文介绍一种对尸体绵羊椎骨进行清洁的方法：将标本与市售洗碗洗涤剂一同真空密封，浸入热水浴中处理，随后手动去除软组织。该方法避免了既往腐化技术存在的诸多缺点，如产生恶臭、使用危险化学品、依赖大量设备以及高成本等问题。本方法可获得清洁、干燥的样本，同时保留了精确的解剖细节与结构，能够准确模拟骨性结构，适用于术前规划和术中参考。该技术操作简便、成本低廉，且效果良好，可用于兽医和人类医学领域的教育及手术规划中的骨模型制备。

引言

在法医学、医学和生物学研究以及兽医和医学教育中，去除软组织和清洁骨骼是必要的步骤。大多数技术都是为法医目的而开发的，旨在尽量减少对骨骼的损伤，以尽可能保留细节。这可以提供一个准确且实体的骨模型，用于术前手术规划以及术中决策，有助于减少并发症^1,2,3。与使用二维图像进行规划相比，使用此类模型有助于缩短手术时间、减少失血量，并改善外科医生之间的沟通⁴。此外，使用这些模型还可能减少对手术中成像技术（如透视成像）的依赖，从而降低医务人员受到的辐射暴露。

历史上，尸体骨骼一直被用于此类模型；然而，技术进步已推动了人造模型的应用，而近年来则更多地采用三维（3D）打印模型。骨骼模型依赖于尸体样本的可获得性，以及将这些样本加工成可用模型的效率。3D打印具有设计自由度高的优势，可制作解剖结构特异性或患者个体化的模型，尤其适用于存在解剖异常或肿瘤的情况，或需要为患者定制或改进植入硬件的情形¹。这些模型还可经灭菌处理，并在外科手术过程中由医生进行操作。然而，这种灵活性也伴随着成本，因为其需要计算机断层扫描（CT），所需材料和设备可能价格昂贵，且必须具备专业技能才能在相应软件....

方案

根据外科与骨科研究实验室动物护理与伦理委员会的伦理准则，从4岁的美利奴羊杂交成年母羊 (Ovis aries) 中获取腰椎。按照机构批准的人道安乐死方法，使用锐利的解剖工具获取腰椎，首先切开皮肤和皮下组织，随后切开筋膜和肌肉，最后在胸腰段和腰骶段关节处进行离断。获取的样本如图1A所示。

1. 初始浴液的准备

1. 在进一步处理前，使用锋利的解剖工具（22号手术刀片）手动去除骨样本上的软组织（肌肉、结缔组织、脂肪等）。
   注意：此步骤为可选；然而，尽可能去除软组织可缩短水浴软化组织所需的时间。同时样本尺寸（约20 cm × 10 cm × 8 cm）也会减小，因此可在水浴中容纳更多样本。
2. 去除空气后，将样本密封于耐高温的可密封塑料袋中。建议使用商用真空封口机配合真空袋进行密封（见材料表）。
   注意：初始24小时水浴无需添加任何试剂。若骨表面覆盖有明显肌肉组织，且软组织已极少、样本大部分骨表面已暴露，则直接进入步骤3.2（图1B）。

初始浴处理步骤

1. 将密封的样品完全浸入70 °C水浴中24小....

结果

按照本方案，制备了清洁干燥的绵羊腰椎椎体模型，用于手术规划和参考。包含七节腰椎的样本在4天内完成处理，首先进行一次初始浸泡以去除大部分肌肉组织，随后进行三次连续浸泡。浸泡完成的标志是软骨和结缔组织能够轻松从骨表面剥离。这取决于软骨的类型和位置：薄层软骨在一次或两次浸泡后即可轻易去除，而被其他组织包裹的较厚组织（如椎间盘）则需要三到四次浸泡。经过48小时干燥后，骨骼颜色明显变浅，重量减轻，触感干燥且无油腻感。所制得的骨模型能够准确再现解剖结构，保留了精细的骨性结构和骨轮廓，特别是关节突、椎体终板和横突，相较于3D打印模型具有更优的细节表现。作为对比，对一只绵羊的腰椎脊柱进行CT扫描（层厚0.5 mm），将数据导入3D建模软件（见材料表），进行分割以构建单个椎体的模型，并使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）丝材在3D打印机中打印成形。图2展示了通过真空密封热水浴法制备的解剖学尸体模型与3D打印的绵羊腰椎模型的对比。对比图像显示，3D打印模型未能准确再现尸体标本中的精细骨性结构，丢失了骨轮廓等细微特征，尤其是在横突区域。

讨论

本技术说明旨在介绍一种简单、安全且低成本的方法，用于制备解剖学骨骼模型，以促进兽医和医学教育，并用于解剖学教学及手术规划。

预实验发现，70 °C的水浴温度可在不损坏样品的前提下提供最快的处理速度。更高的温度会导致骨组织内胶原蛋白发生严重降解，使样品变得脆硬并呈现 chalky 质地。本实验中的热水浴专门用于处理3D打印样品，选择该方法是因其操作便捷；然而，其他成本较低的商用设备，如慢煮锅或真空低温烹饪仪，可能更易于获取。

添加洗涤剂是本方案中的关键步骤。与未添加洗涤剂的样本相比，加入洗涤剂可将处理时间从168小时缩短至96小时。未加洗涤剂的样本未能完全干燥，且表面明显更暗、触感油腻，这可能均源于骨表面脂质的积聚。若最终样本呈现暗色或油腻感，可能提示需要增加洗涤剂用量（图3）。在初步试验中发现，仅使用洗涤剂在密封后无法均匀分散至整个样本，因此需同时添加水。在封袋前将水和洗涤剂加入时，有时难以形成可靠的真空密封，但可通过预先冷冻液体来避免此问题。本方案所用洗涤剂为普通洗.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Dimension Elite 3D 打印机	Stratasys, Eden Prairie, MN, 美国		基于重建的 CT 扫描数据生产外科骨模型的 3D 打印机
Mimics Innovation Suite	Materialise NV, Leuven, 比利时	Suite 24	用于从医学影像扫描数据创建 3D 模型的软件
尼龙扎带	4Cabling, Alexandria, NSW, 澳大利亚	011.060.1042/011.060.1039	用于维持椎体之间的连接
骨科钢丝	B Braun, Bella Vista, NSW, 澳大利亚		用于维持椎体之间的连接
支撑材料清洗装置	Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, 美国	SCA-1200	用于浸没密封样品的热水浴设备
超强原装洗洁精	Colgate-Palmolive, New York, NY, 美国		添加至装有样品的密封袋中，用于清洗骨模型的洗洁精
真空袋	Pacfood PTY LTD		耐热、可密封的塑料袋
真空食品封口机	Tempoo (Aust) PTY LTD		在将真空袋浸入水浴前用于密封真空袋的真空封口设备