本プロトコルは、真空密封された温水浴浸漬技術による死体骨の浸軟および洗浄を記載している。これは、3次元(3D)印刷モデルの代替として、手術計画や医学教育のための解剖学的標本を作成するための低コストで安全かつ効果的な方法です。
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この記事について
サマリー
要約
骨モデルは、解剖学的理解の向上、術前の手術計画、術中の参照など、多くの目的に役立ちます。軟部組織の浸軟のためのいくつかの技術が、主に法医学的分析のために記載されている。臨床研究や医療用途では、これらの方法は、かなりの機器と専門知識を必要とし、コストがかかる3次元(3D)印刷モデルに取って代わられています。ここでは、死体の羊椎骨を、市販の食器用洗剤で標本を真空シールし、温水浴に浸し、続いて軟組織を手動で除去することによって洗浄した。これにより、悪臭の存在、有害化学物質の使用、設備の充実、高コストなど、従来の浸軟方法の欠点が解消されました。説明されている技術は、解剖学的詳細と構造を維持しながら、清潔で乾燥したサンプルを生成し、術前の計画と術中の参照に役立つ骨構造を正確にモデル化しました。この方法は、獣医学および人間医学の教育および手術計画のための骨モデル調製に単純かつ低コストであり、有効である。
概要
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。
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プロトコル
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
- 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。 - 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
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。 - サンプルを約48時間乾燥させます。
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結果
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...
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ディスカッション
このテクニカルノートは、獣医学および医学教育の利益のために、また解剖学教育および手術計画で使用するために、解剖学的骨モデルを作成するための簡単で安全かつ低コストの方法を説明することを目的としています。
パイロットテストでは、70°Cの浴温がサンプルに損傷を与えることなく最速の処理時間を提供することがわかりました。より高い温度は骨内のコラーゲンの広範な破壊を引き起こし、白亜質の質感を持つ脆いサンプルをもたらしました。この実験の温浴は、3Dプリントされたサンプルを処理するためのものであり、その利便性のために使用されました。ただし、スロークッカーや真空調理法デバイスなどの他の安価な商用オプションの方がアクセスしやすい場合があります。
洗剤の添加は、プロトコルの重要なステップでした。洗剤なしのサンプルと比較して、洗剤を追加すると、完了時間が168時間から96時間に短縮されました。洗剤を含まないサンプルは完全には乾燥せず、おそらく骨表面内の脂質の蓄積が原因で、脂っこい感触で著しく暗く見えました。完成したサンプルが暗くまたは脂っこく見...
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開示事項
著者は開示しなければなりません。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Dimension Elite 3Dプリンター | Stratasys、エデンプレーリー、ミネソタ州、米国 | 再構築されたCTスキャンに基づく外科用骨モデルの作成のための3Dプリンター | |
| Mimics Innovation Suite | Materialise NV、Leuven、Belgium | Suite 24 | イメージングスキャンから3Dモデルを作成するソフトウェア |
| ナイロンケーブルタイ | 4Cabling、アレクサンドリア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア | 011.060.1042/011.060.1039 | 椎体間の接続を維持するために使用 |
| 整形外科用ワイヤー | B Braun, Bella Vista, NSW, Australia | 体間の接続を維持するために使用されます | |
| サポート 洗浄装置 | Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, United States | SCA-1200 | 密封されたサンプルを浸漬するための温水浴槽です。 |
| 超強力オリジナル食器洗い液コル | ゲート-パルモリーブ、ニューヨーク、ニューヨーク、米国 | 洗い液を骨モデルの洗浄用のサンプルと一緒に密封された袋に追加しました。 | |
| 真空バッグ | Pacfood PTY LTD | 熱安全で密封可能なビニール袋 | |
| 真空フードシーラー | Tempoo (Aust) PTY LTD | 真空フードシーラー バス浸漬前に真空バッグをシールする |
参考文献
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再版と許可
