解剖学的および外科的死体骨モデルの準備のための真空密閉温水浴浸漬

軟組織の除去と骨の洗浄は、法医学、医学および生物学的研究、ならびに獣医および医学教育に必要です。ほとんどの技術は法医学の目的で開発されており、骨への損傷を最小限に抑えて可能な限り詳細を保持しています。これにより、術前の手術計画のための正確で具体的な骨モデル、および合併症を最小限に抑えるための術中の意思決定を提供できます^1、2、3。これは、2D画像による計画と比較して、手術時間と失血を減らし、外科医間のコミュニケーションを改善することにより、手術に有益です⁴。これらのモデルを使用すると、透視などの術中イメージングへの依存度が低下し、人員への放射線被曝が軽減される可能性があります。

死体の骨格骨は歴史的にこれらのモデルに使用されてきました。しかし、技術の進歩により、製造されたモデル、そして最近では3次元(3D)印刷モデルの使用が進んでいます。骨モデルは、死体サンプルの入手可能性と、これらのサンプルを使用可能なモデルに処理する効率に依存しています。3D印刷には創造的な自由という利点があり、特に解剖学的異常や新生物が存在する場合、または患者¹に合うようにハードウェアを製造または拡張する必要がある場合に、解剖学的および患者固有のモデルが可能になります。これらのサンプルは、手術中に外科医によって滅菌および操作することもできます。しかしながら、この自由度は、コンピュータ断層撮影(CT)スキャンを必要とし、必要な材料および機器が高価になる可能性があり、必要なソフトウェア^1,4でモデルを作成するために専門知識が不可欠であるため、コストを伴う。さらに、これらの要因はモデルの精度と品質を制限し、したがって手術計画と成功を制限する可能性があります¹。3Dプリントされたモデルは、患者固有の解剖学的構造が不要で、モデルがすぐに必要な場合には最良の選択ではない可能性があります。

死体の骨から軟部組織を除去するために一般的に適用される方法には、手動洗浄、細菌マセレーション、化学的マセレーション、調理、および昆虫マセレーションが含まれます^5,6。これらの方法の成功は、一般に、最終製品のコスト、時間、労力、設備、安全性、および品質に基づいています^5,7。手動洗浄は最も多くの労力とかなりの時間を必要としますが、最小限の機器で済みます⁵。細菌浸軟は、サンプルを冷水または温水浴中に長期間、しばしば最大3週間放置することからなり、細菌が組織を分解することを可能にする⁶。これは不快な臭いを作り出し、細菌を処理するための追加の機器を必要とし、そしてユーザにバイオセキュリティの危険をもたらす^5,6。カブトムシの使用は最小限の労力で非常に効果的ですが、コロニーの取得と動物の飼育が必要であり、まれに使用される場合は経済的投資とは見なされません^6,7。化学的浸軟は、通常、トリプシン、ペプシン、およびパパインなどの酵素、または界面活性剤および酵素^5,8などの物質を含有する市販の洗剤の使用を伴う。この方法はより速い結果を提供しますが、水酸化ナトリウム、アンモニア、漂白剤、ガソリンなどの使用される化学物質は、健康と安全のリスクを表し、個人用保護具(PPE)とヒュームフードを必要とする有害な臭いを生成する可能性があります^5,7,8,9。最後に、拡張加熱は、別の最小限の集約的な方法を提供するが、換気を必要とする臭気を生じ得る¹⁰。

解剖学的骨モデルを準備するためのシンプルで安全かつ低コストの方法は、外科医、学生、教育者、および研究者にとって有用なツールを提供します。本稿では、不快な臭いや有害な化学物質を避け、最小限の機器と労力で詳細な手術モデルを作成する骨格骨モデルを作成するための新しい方法について説明します。

腰椎は、外科および整形外科研究所の動物管理および倫理委員会の倫理ガイドラインに従って、4歳のメリノクロス成体雌羊 (Ovis aries) から収穫されました。制度的に承認された人道的安楽死の方法に従って、腰椎は鋭利な解剖ツールを使用して収穫され、最初に皮膚と皮下組織を切開し、次に筋膜と筋肉組織を切開してから胸腰椎と腰仙骨接合部で関節を切断しました。採取したサンプルを 図1Aに示します。

1.初期入浴の準備

1. さらに処理する前に、骨サンプルから鋭利な解剖ツール(22番メスの刃)を使用して軟組織(筋肉、結合組織、脂肪など)を手動で除去します。
   注: この手順はオプションです。ただし、できるだけ多くの軟組織を除去すると、水浴が組織を浸軟させるのにかかる時間が短縮されます。標本のサイズ(~20 cm x 10 cm x 8 cm)も縮小されます。したがって、より多くのサンプルをバスに取り付けることができます。
2. 空気を取り除いた後、サンプルを耐熱シール可能なビニール袋に密封します。市販の真空シール装置を使用した真空バッグを使用することをお勧めします( 材料の表を参照)。
   注:最初の24時間の入浴には添加物は必要ありません。骨のすべての表面を覆うかなりの筋肉があり、すでに最小限の軟組織があり、サンプルの骨表面のほとんどが露出している場合は、手順3.2に進みます(図1B)。

2.初期入浴の手順

1. 密封したサンプルを70°Cの水浴に24時間完全に沈めます。
2. 24時間後、バッグをバスから取り出し、バッグを開き、サンプルを取り扱い可能になるまで冷まします。

3.その後の入浴の準備

1. 必要に応じて、鋭利なメスと流水を使用して、骨からできるだけ多くの軟組織を取り除きます。
2. 軟骨組織を露出させるために鋭いメスを使用して関節を解剖します。
   1. 解剖学的位置を維持するために、整形外科用ワイヤーやケーブルタイ(材料の表を参照)などの材料を使用して、関節のない部分をその場で保管します。
3. サンプルを10 mLの食器用洗剤( 材料の表を参照)と10 mLの水道水と一緒に真空バッグに密封します。
   注意: 洗剤の量は、サンプルの強度、濃度、およびサイズによって異なります。

4.その後の入浴の手順

1. 密封したサンプルを70°Cの水浴に24時間完全に沈めます。
2. 24時間後、バッグをバスから取り出し、バッグを開き、サンプルを取り扱い可能になるまで冷まします。
   1. サンプルを完全に冷ますと、柔らかくなった軟骨が硬化して骨に付着し、除去が難しくなるため、避けてください。
      注:サンプル処理に必要な時間はサイズとタイプによって異なる場合があり、その後の浴の繰り返しの取り外しは不要な場合があります。さらに、サンプルは長期間浴中に留まる可能性があり、組織の中間除去に役立つ可能性があります。
3. 鋭利な解剖ツール(専用のメスハンドルにある22番のメスの刃)と流水を使用して、できるだけ多くの軟組織を取り除きます。
4. 骨に軟部組織材料がなくなるまで、必要に応じて手順4を繰り返します。私たちの経験では、これは一度だけ繰り返す必要がありました。

5. 手続きの完了

1. サンプルを液体洗剤で洗い、水で十分にすすいでください。
   注意: アルコールは乾燥を早めるために使用することができます。
2. サンプルを約48時間乾燥させます。

このプロトコルに従って、外科的計画および参照のために、清潔で乾燥した羊腰椎柱モデルが作成されました。7つの腰椎からなるサンプルは、この方法を使用して4日以内に処理され、筋肉の大部分を除去するための1つの最初の浴と3つのその後の浴がありました。入浴の完了は、軟骨および結合組織が骨から除去される容易さによって示されました。これは軟骨の種類と位置によって異なりました。薄い層は1〜2回の入浴で簡単に除去できましたが、椎間板などの他の組織に囲まれた厚い材料は3〜4回の入浴にかかりました。48時間乾燥させた後、骨は色と重量がはるかに明るくなり、乾燥してべたつかない感じがすると予想されました。作成された骨モデルは、3Dプリントモデルと比較して、骨の微細な骨構造と輪郭、特に関節面、椎骨端板、および横突起を維持しながら、解剖学的構造の正確な表現を提供します。比較のために、ヒツジの腰椎の背骨を0.5 mmのスライス厚さでCTスキャンし、3Dモデリングソフトウェア( 材料表を参照)にインポートし、セグメント化して個々の椎骨のモデルを作成しました。次いで、これを3Dプリンタでアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)フィラメントを用いて印刷した。 図2 は、真空密閉された温水浴浸漬から作成された解剖学的死体モデルと比較した羊腰椎の3Dプリントモデルを示しています。比較画像は、3Dプリントされたモデルが死体標本の細かい骨状の詳細を正確に詳述しておらず、特に横突起で骨の輪郭などの細かい詳細が失われていることを示しています。

図1:処理中のさまざまな段階での羊腰椎サンプル。 (A)採取したばかりの腰椎は準備と最初の入浴が必要ですが(ステップ1〜2)、(B)軟部組織が最小限のサンプルはその後の入浴に進むことができます(ステップ3.2)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図2:3Dプリントされた骨モデルと死体骨モデルの定性的比較。 (A,B)3Dプリントモデルと(C,D)死体骨モデルを比較すると、横突起の端や骨に対する3Dプリントモデルのファセットの詳細など、より細かい点で詳細が失われることが示されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3:温水浴浸漬を使用して処理された羊腰椎棘。 処理の同じステップで処理された羊腰椎モデル。ただし、左側の(A)のサンプルは洗剤で処理されており、右側の(B)のサンプルは洗剤で処理されていませんでした。色と質感の違いに注意する必要があります。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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