Name: Vakuumversiegeltes Heißwasserbad-Eintauchen zur Herstellung von anatomischen und chirurgischen Kadaverknochenmodellen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-02T14:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 36 s
Description: Lernen Sie eine kostengünstige Methode zur Herstellung präziser anatomischer Knochenmodelle aus Kadaverknochen mittels Vakuumversiegelung und Heißwasserbad. Diese Technik ermöglicht chirurgische Planung und verbessert das Verständnis der nativen Knochenanatomie.

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Die Lendenwirbelsäulen wurden von 4-jährigen adulten Merino-Mutterschafen (Ovis aries) gemäß den ethischen Richtlinien der Tierpflege- und Ethikkommission der chirurgischen und orthopädischen Forschungslaboratorien geerntet. Nach der institutionell anerkannten Methode der humanen Sterbehilfe wurden die Lendenwirbelsäulen mit einem scharfen Dissektionswerkzeug entnommen, wobei zuerst die Haut und das Unterhautgewebe eingeschnitten wurden, gefolgt von Faszien und Muskulatur vor der Disartikulation an den thorakolumbalen und lumbosakralen Verbindungen. Eine geerntete Probe ist in Abbildung 1A dargestellt.
1. Vorbereitung für das Erstbad
<ol><li>Entfernen Sie Weichgewebe (Muskeln, Bindegewebe, Fett usw.) manuell mit einem scharfen Dissektionswerkzeug (Skalpellklinge Nummer 22) aus der Knochenprobe, bevor Sie sie weiterverarbeiten. HINWEIS: Dieser Schritt ist optional. Wenn Sie jedoch so viel Weichgewebe wie möglich entfernen, verkürzt sich die Zeit, die das Wasserbad benötigt, um das Gewebe zu mazerieren. Die Probengröße (~20 cm x 10 cm x 8 cm) wird ebenfalls reduziert; Daher können mehr Proben in das Bad eingepasst werden.</li>
	<li>Verschließen Sie die Probe in einem hitzebeständigen, verschließbaren Plastikbeutel, nachdem Sie die Luft entfernt haben. Es wird empfohlen, einen Vakuumbeutel mit einem handelsüblichen Vakuumiergerät zu verwenden (siehe Materialtabelle). HINWEIS: Für das anfängliche 24-Stunden-Bad sind keine Zusätze erforderlich. Wenn ein signifikanter Muskel vorhanden ist, der alle Oberflächen des Knochens bedeckt, und wenn bereits minimales Weichgewebe vorhanden ist und die meisten Knochenoberflächen der Probe freigelegt sind, fahren Sie mit Schritt 3.2 fort (Abbildung 1B).</li>
</ol>2. Verfahren für das Erstbad
<ol><li>Tauchen Sie die versiegelte Probe 24 h lang vollständig in ein 70 °C warmes Wasserbad.</li>
	<li>Nehmen Sie den Beutel nach 24 Stunden aus dem Bad, öffnen Sie den Beutel und lassen Sie die Probe abkühlen, bis sie handhabbar ist.</li>
</ol>3. Vorbereitung für nachfolgende Bäder
<ol><li>Entfernen Sie so viel Weichgewebe wie möglich mit einem scharfen Skalpell und fließendem Wasser nach Bedarf.</li>
	<li>Disartikulieren Sie alle Gelenke mit einem scharfen Skalpell, um das Knorpelgewebe freizulegen.<ol><li>Halten Sie die disartikulierten Teile an Ort und Stelle mit Material wie orthopädischem Draht oder Kabelbindern (siehe Materialtabelle), um die anatomische Position beizubehalten.</li>
	</ol></li>
	<li>Verschließen Sie die Probe in einem Vakuumbeutel zusammen mit 10 ml Geschirrspülmittel (siehe Materialtabelle) und 10 ml Leitungswasser. HINWEIS: Die Menge des Detergens hängt von der Stärke, Konzentration und Größe der Probe ab.</li>
</ol>4. Verfahren für nachfolgende Bäder
<ol><li>Tauchen Sie die versiegelte Probe 24 h lang vollständig in ein 70 °C warmes Wasserbad.</li>
	<li>Nehmen Sie den Beutel nach 24 Stunden aus dem Bad, öffnen Sie den Beutel und lassen Sie die Probe abkühlen, bis sie handhabbar ist.<ol><li>Vermeiden Sie es, die Probe vollständig abkühlen zu lassen, da dadurch der erweichte Knorpel aushärtet und am Knochen haftet, was die Entfernung erschwert. HINWEIS: Die für die Probenverarbeitung erforderliche Zeit kann je nach Größe und Typ variieren, und eine wiederholte Entfernung nachfolgender Bäder kann unnötig sein. Darüber hinaus kann die Probe über einen längeren Zeitraum im Bad verbleiben, was bei der zwischenzeitlichen Entfernung von Geweben hilfreich sein kann.</li>
	</ol></li>
	<li>Entfernen Sie so viel Weichgewebe wie möglich mit einem scharfen Dissektionswerkzeug (Skalpellklinge Nummer 22 an einem speziellen Skalpellgriff) und fließendem Wasser.</li>
	<li>Wiederholen Sie Schritt 4 nach Bedarf, bis der Knochen frei von Weichteilmaterial ist. Unserer Erfahrung nach musste dies nur einmal wiederholt werden.</li>
</ol>5. Abschluss des Verfahrens
<ol><li>Waschen Sie die Probe mit Flüssigwaschmittel und spülen Sie sie gründlich mit Wasser ab. HINWEIS: Alkohol kann verwendet werden, um das Trocknen zu beschleunigen.</li>
	<li>Lassen Sie die Probe ca. 48 h trocknen.</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>
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<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>
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<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>
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</ol>

Die Autoren müssen offenlegen.

Dieser technische Hinweis zielt darauf ab, eine einfache, sichere und kostengünstige Methode zur Herstellung eines anatomischen Knochenmodells für die veterinärmedizinische und medizinische Ausbildung sowie für die Verwendung in der anatomischen Ausbildung und chirurgischen Planung zu beschreiben. 
Pilotversuche ergaben, dass eine Badtemperatur von 70 °C die schnellste Verarbeitungszeit bietet, ohne die Proben zu beschädigen. Höhere Temperaturen verursachten einen starken Abbau von Kollagen im...

Das Entfernen von Weichgewebe und das Reinigen von Knochen sind für die Forensik, die medizinische und biologische Forschung sowie die veterinärmedizinische und medizinische Ausbildung erforderlich. Die meisten Techniken wurden für forensische Zwecke entwickelt, um Schäden am Knochen zu minimieren, um so viele Details wie möglich zu erhalten. Dies kann ein genaues, greifbares Knochenmodell für die präoperative chirurgische Planung sowie für die intraoperative Entscheidungsfindung liefern, um Komplikationen zu minimieren 1,2,3. Dies ist in der Chirurgie von Vorteil, da es die Operationszeiten und den Blutverlust verkürzt und die Kommunikation zwischen den Chirurgen im Vergleich zur Planung mit 2D-Bildern verbessert4. Die Verwendung dieser Modelle kann auch die Abhängigkeit von intraoperativer Bildgebung, wie z. B. der Fluoroskopie, verringern, wodurch die Strahlenbelastung des Personals verringert werden kann.
Skelettknochen von Leichen wurde in der Vergangenheit für diese Modelle verwendet; Der technologische Fortschritt hat jedoch die Verwendung von hergestellten Modellen und in jüngerer Zeit dreidimensionalen (3D) gedruckten Modellen vorangetrieben. Knochenmodelle beruhen auf der Verfügbarkeit von Leichenproben und der Effizienz der Verarbeitung dieser Proben zu brauchbaren Modellen. Der 3D-Druck hat den Vorteil der kreativen Freiheit, die anatomische und patientenspezifische Modelle ermöglicht, insbesondere wenn anatomische Anomalien oder Neoplasien vorhanden sind oder wenn die Hardware hergestellt oder erweitert werden muss, um sie an den Patienten anzupassen1. Diese Proben können auch von Chirurgen während eines Eingriffs sterilisiert und manipuliert werden. Diese Freiheit ist jedoch mit Kosten verbunden, da Computertomographie (CT) erforderlich ist, die erforderlichen Materialien und Geräte teuer sein können und Fachwissen für die Erstellung der Modelle in der erforderlichen Software 1,4 unerlässlich ist. Darüber hinaus können diese Faktoren die Präzision und Qualität des Modells und damit die chirurgische Planung und den Erfolg einschränken1. 3D-gedruckte Modelle sind möglicherweise nicht die beste Wahl für Fälle, in denen keine patientenspezifische Anatomie erforderlich ist und das Modell sofort benötigt wird.
Zu den häufig angewandten Methoden zur Entfernung von Weichgewebe aus Leichenknochen gehören die manuelle Reinigung, die bakterielle Mazeration, die chemische Mazeration, das Kochen und die Mazeration von Insekten 5,6. Der Erfolg dieser Methoden basiert im Allgemeinen auf den Kosten, der Zeit, dem Arbeitsaufwand, der Ausrüstung, der Sicherheit und der Qualität des Endprodukts 5,7. Die manuelle Reinigung erfordert den meisten Arbeitsaufwand und einen erheblichen Zeitaufwand, erfordert jedoch nur minimale Ausrüstung5. Die bakterielle Mazeration besteht darin, die Probe über einen längeren Zeitraum, oft bis zu 3 Wochen, in einem kalten oder warmen Wasserbad zu belassen, damit Bakterien das Gewebe zersetzenkönnen 6. Dies erzeugt unangenehme Gerüche, erfordert zusätzliche Ausrüstung zur Behandlung der Bakterien und stellt eine Biosicherheitsgefahr für den Benutzerdar 5,6. Die Verwendung von Dermestidkäfern ist mit minimalem Arbeitsaufwand sehr effektiv, erfordert jedoch den Erwerb einer Kolonie und die Haltung der Tiere und wird bei seltener Verwendung nicht als wirtschaftliche Investition angesehen 6,7. Bei der chemischen Mazeration werden in der Regel Enzyme wie Trypsin, Pepsin und Papain oder handelsübliche Reinigungsmittel verwendet, die Substanzen wie Tenside und Enzyme enthalten 5,8. Obwohl diese Methode schnellere Ergebnisse liefert, können die verwendeten Chemikalien wie Natriumhydroxid, Ammoniak, Bleichmittel und Benzin ein Gesundheits- und Sicherheitsrisiko darstellen und schädliche Gerüche erzeugen, die persönliche Schutzausrüstung (PSA) und einen Abzugerfordern 5,7,8,9. Schließlich bietet eine erweiterte Erwärmung eine weitere minimal intensive Methode, die jedoch Gerüche erzeugen kann, die belüftet werdenmüssen 10.
Eine einfache, sichere und kostengünstige Methode zur Herstellung anatomischer Knochenmodelle wäre ein nützliches Werkzeug für Chirurgen, Studenten, Pädagogen und Forscher. Dieser Artikel beschreibt eine neuartige Methode zur Herstellung von Skelettknochenmodellen, die unangenehme Gerüche und schädliche Chemikalien vermeidet und ein detailliertes chirurgisches Modell mit minimalem Geräte- und Arbeitsaufwand erstellt.

<table><tbody><tr><td>Dimension Elite 3D-Drucker</td><td>Stratasys, Eden Prairie, MN, USA</td><td></td><td>3D-Drucker zur Herstellung von chirurgischen Knochenmodellen auf Basis rekonstruierter CT-Scans</td></tr><tr><td>Mimics Innovation Suite</td><td>Materialise NV, Leuven, Belgien</td><td>Suite 24</td><td>Software zur Erstellung von 3D-Modellen aus bildgebenden Scans</td></tr><tr><td>Kabelbinder aus Nylon</td><td>4Cabling, Alexandria, NSW, Australien</td><td>011.060.1042/011.060.1039</td><td>Wird verwendet, um die Verbindung zwischen Wirbelkörpern aufrechtzuerhalten</td></tr><tr><td>Orthopädischer Draht</td><td>B Braun, Bella Vista, NSW, Australien</td><td></td><td>Wird verwendet, um die Verbindung zwischen Wirbelkörpern aufrechtzuerhalten</td></tr><tr><td>Stützreinigungsgerät</td><td>Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, Vereinigte Staaten</td><td>SCA-1200</td><td>Heißwasserbad zum Eintauchen der versiegelten Probe.</td></tr><tr><td>Ultra Strength Original Geschirrspülmittel</td><td>Colgate-Palmolive, New York, NY, Vereinigte Staaten</td><td></td><td>Geschirrspülmittel, das in einen versiegelten Beutel mit Probe zur Reinigung des Knochenmodells gegeben wurde.</td></tr><tr><td>Vakuumbeutel</td><td>Pacfood PTY LTD</td><td></td><td>Hitzesichere, verschließbare Kunststoffbeutel</td></tr><tr><td>Vakuumierer für Lebensmittel</td><td>Tempoo (Aust) PTY LTD</td><td></td><td>Vakuumierer für Lebensmittel zum Versiegeln von Vakuumbeuteln vor dem Eintauchen in das Bad</td></tr></tbody></table>

vakuumversiegeltes heißwasserbad-eintauchen zur herstellung von anatomischen und chirurgischen kadaverknochenmodellen

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

Knochenmodelle dienen vielen Zwecken, einschließlich der Verbesserung des anatomischen Verständnisses, der präoperativen chirurgischen Planung und der intraoperativen Referenzierung. Es wurden verschiedene Techniken zur Mazeration von Weichteilen beschrieben, hauptsächlich für die forensische Analyse. Für die klinische Forschung und den medizinischen Einsatz wurden diese Methoden durch dreidimensionale (3D) gedruckte Modelle ersetzt, die umfangreiche Ausrüstung und Fachwissen erfordern und kostspielig sind. Hier wurde der Wirbelknochen von Leichenschafen gereinigt, indem die Probe mit handelsüblichem Geschirrspülmittel vakuumiert, in ein heißes Wasserbad getaucht und anschließend das Weichgewebe manuell entfernt wurde. Dadurch wurden die Nachteile der bisher bestehenden Mazerationsmethoden beseitigt, wie z. B. das Vorhandensein von üblen Gerüchen, die Verwendung gefährlicher Chemikalien, umfangreiche Geräte und hohe Kosten. Die beschriebene Technik erzeugte saubere, trockene Proben unter Beibehaltung anatomischer Details und Strukturen, um die knöchernen Strukturen genau zu modellieren, die für die präoperative Planung und intraoperative Referenzierung nützlich sein können. Die Methode ist einfach, kostengünstig und effektiv für die Vorbereitung von Knochenmodellen für die Ausbildung und chirurgische Planung in der Veterinär- und Humanmedizin.

Nach diesem Protokoll wurden saubere und trockene Modelle der Lendenwirbelsäule von Schafen für die chirurgische Planung und Referenz erstellt. Proben, die aus sieben Lendenwirbeln bestanden, wurden innerhalb von 4 Tagen mit dieser Methode verarbeitet, mit einem ersten Bad, um den Großteil des Muskels zu entfernen, und drei nachfolgenden Bädern. Der Abschluss der Bäder wurde durch die Leichtigkeit angezeigt, mit der Knorpel und Bindegewebe aus dem Knochen entfernt wurden. Dies variierte je nach Art und Lage des Knorpels;...

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Mazeration und Reinigung von Leichenknochen mit einer vakuumversiegelten Heißwasserbad-Tauchtechnik. Dies ist eine kostengünstige, sichere und effektive Methode zur Herstellung anatomischer Proben für die chirurgische Planung und medizinische Ausbildung als Alternative zu dreidimensionalen (3D) gedruckten Modellen.

Vakuumversiegeltes Heißwasserbad-Eintauchen zur Herstellung von anatomischen und chirurgischen Kadaverknochenmodellen

Bone models serve many purposes, including improving anatomical understanding, preoperative surgical planning, and intraoperative referencing. Several ...

Diese Methode erzeugt genaue anatomische Knochenmodelle, die die native Anatomie darstellen und Forschern, Klinikern und Chirurgen unter anderem helfen, den chirurgischen Ansatz und die Implantatplatzierung zu unterstützen. Diese Methode erzeugt saubere und hygienische anatomische Knochenmodelle, was wichtig ist, wenn man bedenkt, dass diese Modelle beispielsweise am Krankenbett oder im Operationssaal stehen. Im Vergleich zu 3D-gedruckten anatomischen Knochenmodellen sind unsere Modelle kostengünstig, sicher und effektiv in der Herstellung, und auch im Vergleich zu diesen 3D-Modellen wird die Architektur des Knochens und die native Anatomie durch diese chirurgischen Knochenmodelle besser dargestellt.Die beschriebene Technik besteht darin, genaue anatomische Knochenmodelle für die Wirbelsäule zu erstellen, aber die Technik könnte leicht auf andere knöcherne Strukturen des Körpers extrapoliert werden. Die Methode informiert Chirurgen, Forscher und Kliniker besser über die Planung und Durchführung chirurgischer Techniken und informiert sie auch darüber, was eine normale knöcherne Anatomie ist, die ihnen dann hilft, die Pathologie zu erkennen. Aber die Technik könnte leicht auf eine Reihe anderer knöcherner Strukturen von einer Reihe verschiedener Arten extrapoliert werden.Entfernen Sie zunächst Weichgewebe wie Muskeln, Bindegewebe, Fett usw. manuell mit einem scharfen Dissektionswerkzeug aus der Knochenprobe und verschließen Sie die Probe nach dem Entfernen der Luft in einem hitzebeständigen, verschließbaren Plastikbeutel. Tauchen Sie die versiegelte Probe 24 Stunden lang vollständig in ein Wasserbad bei 70 Grad Celsius, nehmen Sie dann den Beutel aus dem Bad, öffnen Sie den Beutel und lassen Sie die Probe abkühlen, bis sie handhabbar ist. Entfernen Sie so viel Weichgewebe wie möglich mit einem scharfen Skalpell und fließendem Wasser nach Bedarf.Um Gelenke zu disartikulieren, um das Knorpelgewebe freizulegen, halten Sie die disartikulierten Teile an Ort und Stelle mit Materialien wie orthopädischem Draht oder Kabelbindern, um die anatomische Position beizubehalten. Versiegeln Sie die Probe zusammen mit 10 Millilitern Geschirrspülmittel und 10 Millilitern Leitungswasser in einem Vakuumbeutel und tauchen Sie die versiegelte Probe 24 Stunden lang in ein Wasserbad bei 70 Grad Celsius. Nachdem Sie den Beutel aus dem Bad genommen haben, wiederholen Sie die zuvor gezeigten Schritte, um so viel Weichgewebe wie möglich zu entfernen, bis der Knochen frei von Weichteilmaterial ist.Zum Schluss die Probe ca. 48 Stunden trocknen lassen. Ein qualitativer Vergleich zwischen 3D-gedruckten und Leichenknochenmodellen wird hier vorgestellt. Diese Bilder zeigen, dass das 3D-gedruckte Modell die feinen knöchernen Details der Leichenproben nicht genau detailliert darstellt, wobei feinere Details, wie z. B. die Konturen des Knochens, insbesondere an den Querfortsätzen, verloren gehen.Hier werden Modelle der Lendenwirbelsäule von Schafen gezeigt, die mit und ohne Waschmittel im selben Verarbeitungsschritt verarbeitet wurden. Aus diesen beiden Bildern kann ein deutlicher Unterschied in Farbe und Textur festgestellt werden. Um diese Methode zu reproduzieren, benötigt die Person oder Forschungsgruppe Zugang zu anatomischen Proben, einem Heißwasserbad und Vakuumiergeräten.Die Dissektion von Weichteilen vor und nach dem Heißwasserbad ist technisch nicht anspruchsvoll, erfordert jedoch einige feinmotorische Fähigkeiten und einige Erfahrung im Umgang mit scharfen Dissektionsgeräten und anderen chirurgischen Geräten.

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