Name: 真空密封热水浴浸泡用于制备解剖和外科尸体骨骼模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-02T14:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 36 s
Description: 学习真空密封热水浴浸泡技术制备解剖骨骼模型，用于医学教育和外科手术规划。该方法成本低、安全有效，能准确呈现骨组织结构，优于3D打印模型，适用于脊柱等多种骨性结构。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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
<ol>
	<li>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。</li>
	<li>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）。</li>
</ol>
初始浴处理步骤
<ol>
	<li>将密封的样品完全浸入70 °C水浴中24小时。</li>
	<li>24小时后，从水浴中取出袋子，打开袋子，使样品冷却至可安全操作的温度。</li>
</ol>
3. 后续溶液配制的准备
<ol>
	<li>使用锋利的手术刀并根据需要配合流水，尽可能去除骨骼上的软组织。</li>
	<li>使用锋利的手术刀分离所有关节，以暴露软骨组织。
	<ol>
		<li>保持分离的组织块 原位 使用骨科钢丝或扎带等材料（参见 材料表以保持解剖位置。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将样品与10 mL洗洁精一同密封于真空袋中（参见 材料清单）和10 mL自来水。 
	&#8203;注意：去垢剂的用量取决于样品的强度、浓度和大小。</li>
</ol>
后续浴液的操作步骤
<ol>
	<li>将密封的样品完全浸入70 °C水浴中24小时。</li>
	<li>24小时后，从水浴中取出袋子，打开袋子，使样品冷却至可安全操作的温度。
	<ol>
		<li>避免让样品完全冷却，因为这会导致软化的软骨变硬并粘附于骨组织，从而更难去除。 
		&#8203;注意：样品处理所需时间可能因样品大小和类型而异，后续水浴的重复取出步骤可能并非必要。此外，样品可在水浴中保留更长时间，这可能有助于中间阶段组织的去除。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用锋利的解剖工具（专用手术刀柄上的22号刀片）和流动水，尽可能去除所有软组织。</li>
	<li>根据需要重复步骤4，直至骨组织完全去除软组织。根据我们的经验，通常仅需重复一次即可。</li>
</ol>
5. 完成实验步骤
<ol>
	<li>用液体洗涤剂清洗样品，并用水彻底冲洗。 
	注意：可使用酒精以加快干燥。</li>
	<li>让样品干燥约 48 小时。</li>
</ol>

<ol><li>Leary, O. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printed+anatomic+modeling+for+surgical+planning+and+real-time+operative+guidance+in+complex+primary+spinal+column+tumors%3A+single-center+experience+and+case+series%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printed anatomic modeling for surgical planning and real-time operative guidance in complex primary spinal column tumors: single-center experience and case series.</a> World Neurosurgery. 145, 116-126 (2021).</li>
<li>Tack, P., Victor, J., Gemmel, P., Annemans, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-printing+techniques+in+a+medical+setting%3A+a+systematic+literature+review%5BTitle%5D)+AND+%22BioMedical+Engineering+OnLine%22%5BJournal%5D)">3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review.</a> BioMedical Engineering OnLine. 15 (1), 115(2016).</li>
<li>Ventola, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medical+applications+for+3D+printing%3A+current+and+projected+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacy+and+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Medical applications for 3D printing: current and projected uses.</a> Pharmacy and Therapeutics. 39 (10), 704-711 (2014).</li>
<li>Wilcox, B., Mobbs, R. J., Wu, A. M., Phan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+review+of+3D+printing+in+spinal+surgery%3A+the+current+state+of+play%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Spinal+Surgery%22%5BJournal%5D)">Systematic review of 3D printing in spinal surgery: the current state of play.</a> Journal of Spinal Surgery. 3 (3), 433-443 (2017).</li>
<li>Mairs, S., Swift, B., Rutty, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detergent%3A+an+alternative+approach+to+traditional+bone+cleaning+methods+for+forensic+practice%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Forensic+Medicine+and+Pathology%22%5BJournal%5D)">Detergent: an alternative approach to traditional bone cleaning methods for forensic practice.</a> The American Journal of Forensic Medicine and Pathology. 25 (4), 276-284 (2004).</li>
<li>Husch, C., Berner, M., Goldammer, H., Lichtscheidl-Schultz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technical+note%3A+A+novel+method+for+gentle+and+non-destructive+removal+of+flesh+from+bones%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">Technical note: A novel method for gentle and non-destructive removal of flesh from bones.</a> Forensic Science International. 323, 110778(2021).</li>
<li>Couse, T., Connor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+maceration+techniques+for+use+in+forensic+skeletal+preparations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Forensic+Investigation%22%5BJournal%5D)">A comparison of maceration techniques for use in forensic skeletal preparations.</a> Journal of Forensic Investigation. 3, 1-6 (2015).</li>
<li>Mahon, T. J., Maboke, N., Myburgh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+different+detergents+in+skeletal+preparations%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">The use of different detergents in skeletal preparations.</a> Forensic Science International. 327, 110967(2021).</li>
<li>Hussain, M., Hussain, N., Zainab, H., Qaiser, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+preservation+techniques+to+enhance+veterinary+anatomy+teaching%5BTitle%5D)+AND+%22IJAVMS%22%5BJournal%5D)">Skeletal preservation techniques to enhance veterinary anatomy teaching.</a> IJAVMS. 1, 21-23 (2007).</li>
<li>Simonsen, K. P., Rasmussen, A. R., Mathisen, P., Petersen, H., Borup, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fast+preparation+of+skeletal+materials+using+enzyme+maceration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Forensic+Science%22%5BJournal%5D)">A fast preparation of skeletal materials using enzyme maceration.</a> Journal of Forensic Science. 56 (2), 480-484 (2011).</li>
<li>Burkhard, M., Furnstahl, P., Farshad, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensionally+printed+vertebrae+with+different+bone+densities+for+surgical+training%5BTitle%5D)+AND+%22European+Spine+Journal%22%5BJournal%5D)">Three-dimensionally printed vertebrae with different bone densities for surgical training.</a> European Spine Journal. 28 (4), 798-806 (2019).</li>
<li>Rose, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-material+3D+models+for+temporal+bone+surgical+simulation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Annals+of+Otology%2C+Rhinology%2C+and+Laryngology%22%5BJournal%5D)">Multi-material 3D models for temporal bone surgical simulation.</a> The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 124 (7), 528-536 (2015).</li>
<li>Werz, S. M., Zeichner, S. J., Berg, B. I., Zeilhofer, H. F., Thieringer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printed+surgical+simulation+models+as+educational+tool+by+maxillofacial+surgeons%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Dental+Education%22%5BJournal%5D)">3D printed surgical simulation models as educational tool by maxillofacial surgeons.</a> European Journal of Dental Education. 22 (3), 500-505 (2018).</li>
</ol>

作者须进行披露。

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...

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中构建模型1,4。此外，这些因素可能限制模型的精度与质量，从而影响手术规划及手术成功率1。对于无需患者特异性解剖结构、或急需使用模型的情况，3D打印模型可能并非最佳选择。
常用的去除尸体骨骼上软组织的方法包括手工清理、细菌腐化法、化学腐化法、煮沸法和昆虫腐化法5,6。这些方法的成功与否通常取决于成本、时间、人力、设备、安全性以及最终产品的质量5,7。手工清理所需人力最多，耗时较长，但所需设备最少5。细菌腐化法是将样本长时间置于冷水或温水中，通常长达3周，利用细菌分解组织6。该方法会产生难闻的气味，需要额外设备处理细菌，且对操作者构成生物安全风险5,6。使用皮蠹科甲虫（dermestid beetles）效果显著且所需人力极少，但需要建立并维持一个虫群，若使用频率较低，则不被视为经济可行的选择6,7。化学腐化法通常使用胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶等酶类，或含有表面活性剂和酶的商用洗涤剂5,8。尽管该方法见效较快，但所用化学品如氢氧化钠、氨水、漂白剂和汽油等可能带来健康与安全风险，并产生有害气味，需佩戴个人防护装备（PPE）并在通风橱中操作5,7,8,9。最后，长时间加热是另一种劳动强度较低的方法，但可能产生需要通风处理的气味10。
一种简单、安全且低成本的解剖学骨模型制备方法，将为外科医生、学生、教育工作者和研究人员提供一种有用的工具。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害化学物质，仅需最少的设备和人力，即可获得细节清晰的手术模型。

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

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

Vacuum-Sealed Hot Water Bath Immersion for the Preparation of Anatomical and Surgical Cadaveric Bone Models

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。

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。
<p class="...

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。

骨模型具有多种用途，包括增进解剖学理解、术前手术规划以及术中参考。多种……

该方法可生成精确的解剖学骨模型，真实呈现原始解剖结构，有助于指导研究人员、临床医生和外科医生制定手术方案和植入物放置，具有多种优势。该方法生产的解剖学骨模型清洁卫生，这一点尤为重要，例如在床旁或手术室中使用这些模型时。与3D打印的解剖学骨模型相比，我们的模型成本更低、生产更安全、更有效，且相较于这些3D模型，此类手术用骨模型能更准确地再现骨的结构和原始解剖形态。所述技术旨在为脊柱制作精确的解剖学骨模型，但该技术也可轻松推广应用于身体其他骨性结构。该方法有助于外科医生、研究人员和临床医生更好地规划和实施手术技术，同时帮助他们了解正常的骨性解剖结构，从而更易于识别病理变化。此外，该技术也可轻松扩展应用于多种不同物种的多种其他骨性结构。首先，使用锋利的解剖工具从骨样本上手动去除软组织（如肌肉、结缔组织、脂肪等），并在去除空气后将样本密封于耐热的可封口塑料袋中。将密封好的样本完全浸入70°C的水浴中，持续24小时，随后将袋子从水浴中取出，打开袋子，使样本冷却至可安全操作的温度。在需要时，结合使用锋利的手术刀和流动水，尽可能彻底地清除骨组织上残留的软组织。为暴露软骨组织而分离任何关节时，应使用骨科钢丝或扎带等材料将分离的组织块原位固定，以维持其解剖位置。将样本与10毫升洗洁精和10毫升自来水一同密封于真空袋中，随后将密封的样本浸入70°C水浴中24小时。从水浴中取出袋子后，重复前述步骤，尽可能去除软组织，直至骨骼完全无软组织残留。最后，让样本干燥约48小时。本文展示了3D打印骨模型与尸体骨模型之间的定性比较。这些图像显示，3D打印模型无法准确再现尸体标本的精细骨性结构细节，存在较细微结构的丢失，例如骨轮廓，尤其是在横突部位。此处展示了在同一处理步骤中经去污剂处理与未经去污剂处理的绵羊腰椎脊柱模型。从这两幅图像中可以明显观察到颜色和质地的差异。要重复此方法，个人或研究团队需要能够获取解剖标本、热水浴装置以及真空密封设备。软组织在热水浴前后进行解剖在技术上并不复杂，但确实需要一定的精细动作技能，以及使用锋利解剖器械和其他外科器械的经验。

vacuum-sealed-hot-water-bath-immersion-for-preparation-anatomical

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

真空密封热水浴浸泡用于制备解剖和外科尸体骨骼模型

缺血后肢的渗透压药物递送及使用Microfil灌注血管系统以进行微型计算机断层扫描成像

我们提出了一种利用双光子激发延时显微镜同时实时观察轴突和髓鞘损伤动态的实验方案。该方案可用于研究影响中枢神经系统有髓轴突损伤后命运的内在和外在因素，这些因素可能导致永久性的临床功能障碍。...

一个 离体 实时评估轴突变性机制的激光诱导脊髓损伤模型

本文介绍了一种对骨髓组织学数据进行定量分析的策略。通过对组织切片中荧光标记细胞进行共聚焦显微镜成像，获得二维图像，并对其进行自动分析。通过将不同细胞类型的共定位分析结果与模拟图像数据进行比较，可获得有关细胞间相互作用的定量信息。...

未脱钙骨组织切片中造血细胞与基质细胞相互作用的自动化定量分析

我们提出了一种可靠的方案，用于仔细保存和制备尸体股骨，以进行骨折测试和定量计算机断层扫描成像。该方法可精确控制输入条件，旨在确定骨密度、骨折强度之间的关系，并定义有限元模型的几何结构和属性。...

用于骨折强度测试和基于定量CT的有限元分析的近端尸体股骨制备

我们设计了一种操作流程，利用甲醛固定的尸体辅助神经外科医生进行人脑新皮层微电极阵列植入术的培训。...

使用甲醛固定的人类尸体模型进行新皮层微电极阵列植入的外科培训

本方案描述了三种获取和使用5至8日龄鸡胚及其绒毛尿囊膜（CAM）作为体内模型的方法 用于研究增强超声成像及微泡介导药物递送的模型。...

鸡胚尿囊外胚胎及绒毛尿囊膜血管的制备作为增强超声成像与微泡介导药物递送研究的活体模型

我们介绍一种将计算机断层扫描（CT）图像处理为高保真、可重复使用且低成本的操作训练模型的流程。文中详细描述了CT扫描图像的识别、导出、分割、建模及3D打印全过程，并讨论了该过程中遇到的问题与经验总结。...

利用3D打印技术制备高保真、低成本骨内通路置管训练模型

本方案介绍了一种标准化的缝线扩张小鼠模型以及一种三维可视化方法，用于研究在张力加载下颅缝的力生物学变化及骨重塑过程。...

一种用于骨缝扩张小鼠模型中骨重塑的三维可视化技术

在大鼠模型中植入种植体是临床研究中一项基本的实验操作。本研究提供了一套完整的手术方案，用于将钛种植体植入患有糖尿病和骨质疏松症的大鼠模型胫骨中。...

糖尿病与骨质疏松大鼠胫骨模型的外科骨植入技术

本文介绍了一种用于评估癌症和伤口愈合的临床前模型的氧敏感动态对比增强光声成像（OS-DCE OAI）方案。OS OAI 可对氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白进行成像，从而绘制组织氧合图；DCE-OAI...

利用OS-DCE OAI在癌症和伤口愈合的临床前模型中评估氧合与血管灌注

学习真空密封热水浴浸泡技术制备解剖骨骼模型，用于医学教育和外科手术规划。该方法成本低、安全有效，能准确呈现骨组织结构，优于3D打印模型，适用于脊柱等多种骨性结构。

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

探索更多视频