방법 논문

비교 인체 해부학 연구를 위한 돼지 바이오모델 보존

DOI:

10.3791/66646

⸱

2025년 5월 30일

 ,  ,  ,  , 
1Departamento de Ciencias Básicas Médicas, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Icesi, 2Departamento de Salud Pública y Medicina Comunitaria, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Icesi, 3Translational Research Laboratory in Critical Care Medicine (TransLab-CCM), Universidad Icesi

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 논문은 돼지 바이오모델을 보존하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 제안된 방법은 포르말린 농도가 감소된 변형된 칠레 용액을 사용하는 것입니다. 보존 과정은 검체의 보충 및 침지를 통해 용액을 투여한 후 글리세린을 사용하여 탈형태화 및 조직 연화로 구성됩니다.

초록

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의학 교육에서 인체 해부학을 가르치는 것은 도전에 직면해 있으며, 학생들이 해부학적 복잡성을 실질적으로 탐구할 수 있는 효과적인 대안이 필요합니다. 인간과 해부학적으로 유사한 돼지 바이오 모델은 유망한 해결책을 제공합니다. 이 논문은 돼지 바이오모델을 보존하기 위한 자세한 프로토콜을 제시하며, 비교 해부학 연구에서 접근 가능하고 효율적인 방법의 필요성을 해결합니다. 이 프로토콜은 바이오모델 보존을 위해 변형된 칠레 용액의 사용을 제안하며, 충류 및 침지를 통한 공식화 기술을 사용합니다. 그 후, 포름알데히드가 없는 변형된 칠레 용액을 사용하여 탈포름화가 이루어지고, 그 후 글리세린 연화 공정이 이루어집니다. 보존 기술에 대한 문헌이 부족하고 조직 보존을 평가하기 위한 표준화된 절차나 검사가 없다는 점을 감안할 때, 저항성과 탄력성의 척도를 기반으로 조직의 질을 평가할 것을 제안합니다. 우리의 발견은 우리의 표본에서 질적으로 높은 수준의 조직 보존을 나타냅니다. 또한, 이러한 바이오 모델은 현재 형태학 연구 및 의대생에게 인체 비교 해부학을 가르치는 데 성공적으로 활용되고 있습니다.

서론

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의과대학에서 해부학을 가르치는 것은 종종 해부를 위해 인체에 접근하는 데 어려움이 있고 적절한 시설이 부족한 것과 같은 장애물에 부딪힙니다. 이러한 한계는 학생들이 해부학적 복잡성을 실용적이고 현실적으로 탐구할 수 있도록 하는 효과적인 대안의 필요성을 강조합니다. 이러한 맥락에서 돼지 바이오모델은 인간과 해부학적으로 유사하기 때문에 유망한 대안으로 부상했으며, 해부학1을 학습하고 가르치는 접근 가능하고 효율적인 수단을 제공합니다.

해부학적 보존 기술은 손상을 최소화하면서 생물학적 조직의 무결성을 유지하는 것을 목표로 합니다. 이러한 기술은 인체 및 수의학 해부학 연구에서 교육, 학술 및 연구 목적으로 사용되었습니다. 신체, 장기 및 조직을 가능한 한 오랫동안 자연 상태로 보존하기 위해 수많은 물질이 테스트되었습니다2. 그러나 해부학적 표본을 보존하고 보존하는 것은 여전히 어려운 일이며, 특히 높은 조직 보존이 필요한 형태학적 연구를 목적으로 하는 표본의 경우 더욱 그러하다3.

전통적으로 사용되던 솔루션이 널리 사용되고 있지만, 일상적인 관행의 한계는 분명합니다. 가장 일반적으로 사용되는 물질 중 하나인 포르말린은 조직 보존에 대한 몇 가지 문서화된 단점이 있습니다. 여기에는 자극적인 냄새, 높은 독성, 취급자에 대한 암 및 돌연변이 유발 위험, 뻣뻣함 및 변색과 같은 조직에 유발하는 관능적 변화가 포함됩니다. 이러한 변화는 고정 후 연구할 때 조직의 생리학적 특성에 대한 인식을 변화시킬 수 있으며, 잠재적으로 정확하고 정확한 형태학적 연구를 방해할 수 있습니다4. 연구에 따르면 고농도의 포르말린을 고정하면 조직의 경직도가 높아진다5. 틸(Thiel) 방부 처리 기법과 같은 대안은 원래의 착색과 조직의 유연성을 더 잘 보존하는 유망한 결과를 보여주었다6. 그러나 이 기술은 다른 솔루션에 비해 비용이 많이 듭니다7. 이러한 과제는 고품질 해부학 교육을 가능하게 하는 새롭고 저렴한 보존 기술을 설계하고 테스트할 수 있는 기회를 제공합니다.

이 프로토콜의 목적은 콜롬비아 칼리에 있는 Universidad Icesi의 해부학 실험실에서 인체 해부학의 비교 연구를 위한 교육 도구로 사용되는 돼지 바이오 모델의 보존을 위해 사용하는 방법론을 설명하는 것입니다.

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프로토콜

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설명된 기술은 1989년 법률 84 및 총장 결의안 No. 847(2012년 7월 9일)에 따라 Universidad Icesi의 CIECUAE(Institutional Ethics Committee for the Care and Use of Animals in Experimentation)의 지침을 완전히 준수하여 개발되었습니다. 이것은 과학적 무결성과 사용 된 동물의 복지를 모두 보장하여 고통을 최소화합니다. 이 연구에는 생후 3개월, 체중 15-20kg의 수컷 재래돼지가 활용되었습니다. 필요한 시약 및 장비는 재료 표에 나열되어 있습니다.

1. 돼지 바이오모델

  1. 동물의 희생
    1. 일반적인 수의학 평가를 실시하고 선택한 돼지 표본을 24시간 동안 격리합니다. 이 기간 동안 동물이 아무런 증상을 보이지 않으면 안락사를 진행하십시오.
  2. 마취
    1. 케타민 + 자일라진 + 아트로핀을 각각 10mg/kg, 0.5mg/kg 및 0.04mg/kg의 용량으로 사용하여 근육 주사로 마취를 시행합니다(기관에서 승인한 프로토콜에 따름).
      참고: 깊은 마취를 확인하십시오. 신체 검사를 통해 마취의 깊이를 평가합니다. 깊은 마취는 동공이 확장되고 중심이 잡히고, 손바닥 반사가 없고, 각막 반사가 저하되고, 호흡수, 심박수 및 혈압이 감소하는 것으로 나타납니다.
  3. 안락사
    1. 펜토바르비탈/디페닐히단토인 나트륨 5mL(390/50mg/mL)를 정맥 투여합니다. 안락사제를 투여한 후, Suis Scrofa 종에 대한 동물의 생리학적 매개변수를 청진한다: HR, 60-90; 금, 8-18; 및 T° 37-39°C8.
    2. 심박수가 점차 감소하고 완전히 멈출 때까지 심박수를 모니터링하십시오. 괄약근 이완, 청색막, 신체 자극에 대한 반응 부재와 같은 즉각적인 변화를 관찰합니다. 심장 박동을 감지하지 않고 심장 청진 5분 후 안락사가 완료되는 것을 고려하십시오.
  4. 보관 및 운송
    1. 안락사 후 30분 이내에 시술실에서 해부학 실험실로 돼지 바이오모델을 운반하여 분해 및 미생물 증식을 방지함으로써 바이오모델 보존을 최적화합니다.

2. 칠레 솔루션을 기반으로 한 방부제 솔루션

  1. 변형 된 칠레 용액의 준비
    1. 에탄올, 글리세린, 포름알데히드, 염화벤잘코늄, 커피 방향족 에센스 및 증류수를 함유한 변형된 칠레 용액을 사용하십시오. 용액의 pH가 7.0인지 확인하십시오.
    2. 50L 탱크에 방부액을 준비합니다. 먼저 탱크에 증류수 10.6L를 추가합니다. 다음으로 96% 에탄올 7.6L, 글리세린 5L, 50% 벤잘코늄 클로라이드 0.5L, 커피 아로마 에센스 0.1L를 추가합니다.
      알림: 수정된 칠레 용액 1L를 준비하는 데 필요한 각 구성 요소의 필요한 농도 및 부피는 25을 참조하십시오.

3. 변형 칠레 방부액의 투여

알림: 방부액이 준비되면 보충과 침지를 통해 투여하십시오.

  1. 변형된 칠레 방부제 용액의 충진에 의한 투여
    참고: 이 절차를 위해 생물 안전복을 사용하십시오: A1P2 필터가 있는 재사용 가능한 하프 마스크, 생물 안전 고글, 긴팔 일회용 수술 가운, 수술 모자, 레깅스 및 니트릴 장갑.
    1. 외과적 접근법
      1. xiphoid process에서 linea alba(메스 손잡이 4, 블레이드 22 사용)를 따라 치골 부위까지 절개합니다.
      2. 피하 세포 조직과 복직근의 근육 섬유를 확인합니다.
        참고: 절개 순간에 피하 세포 조직으로 알려진 피부에 부착된 부족한 지방 조직과 더 깊은 곳에 위치한 복직근의 근섬유를 확인합니다9.
      3. 복막에 접근할 수 있도록 조심스럽게 절단하여 즉시 노출되는 간과 장을 손상시키지 않고 복강으로 개방되도록 합니다.
      4. 장 루프를 복강 오른쪽으로 후퇴시킵니다. 왼쪽 신장과 신장 혈관 위에 있는 두정(parietal peritoneum)을 확인합니다. 이 혈관 구조를 사용하여 복부 대동맥을 찾습니다.
      5. 왼쪽 신장 척추경의 출현을 찾으십시오. 신장 동맥 위 5cm 대동맥을 덮고 있는 복막을 제거합니다.
      6. 왼쪽 신장 척추경을 노출시키면 장 루프를 움직이고 고막을 덮고 있는 복막을 절개합니다. 먼저 더 크고 전방에 위치한 신장 정맥을 확인하기 위해 전후로 절개합니다.
      7. 신장 동맥을 후방으로 배치하고 복부 대동맥에서 기원까지의 궤적을 따라 이동합니다. 마지막으로, hilum9의 가장 뒤쪽 구조인 신장 골반을 확인합니다.
      8. 대동맥의 뒤쪽 부분을 조심스럽게 절개합니다. 0/0 실크를 사용하여 신장 동맥 높이보다 높은 매듭으로 대동맥을 결찰하고 5cm 위에 또 다른 매듭을 만듭니다.
      9. 분리된 대동맥 분절의 양쪽 끝에 있는 두 개의 Kelly 클램프로 대동맥을 즉시 고정합니다.
      10. Metzembaum 가위의 끝으로 대동맥 벽을 절개하여 대동맥 전벽을 약 0.3cm 정도 자르고 천공하지 않도록주의하십시오.
      11. 켈리 클램프를 제거하면서 말단부를 매듭짓습니다.amp 3.2mm의 뭉툭한 L자형 바늘을 동맥 내강에 삽입합니다. 근위 켈리 클램프를 제거하고 변형된 칠레 보존 용액의 관류를 시작합니다.
    2. 변형된 칠레 보존 용액의 대동맥 관류
    3. 변형된 칠레 보존 용액의 관류를 진행합니다.
      알림: 관류 펌프를 사용하여 0.25파운드의 압력으로 10L/kg을 투여합니다.
    4. 관류의 끝
      1. 보존 용액의 관류가 완료되면 관류 캐뉼라를 제거하고 삽입 부위를 0/0 실크로 매듭을 지어 보존 용액의 역류를 방지합니다. 0/0 실크로 linea alba의 절개 부위를 봉합하여 복부를 닫습니다.
        참고: 적절한 관류가 이루어졌는지 평가하려면 포화도의 급성 지표를 확인하십시오: 상지 및 하지의 확장, 경추 및 흉부 분열, 콧구멍을 통한 용액의 유출. 대략적인 관류 시간은 2 시간입니다.
  2. 몰입에 의한 투여
    참고: 이 절차를 위해 생물 안전복을 사용하십시오: A1P2 필터가 있는 재사용 가능한 하프 마스크, 생물 안전 고글, 긴팔 일회용 수술 가운, 수술 모자, 레깅스 및 니트릴 장갑.
    1. 변형된 칠레 보존 용액의 침지에 의한 투여
      1. 돼지 표본을 300단계에서 설명한 것과 동일한 방부제로 채워진 2L 탱크에 보관하십시오.
        알림: 약 150L의 용액을 사용하여 바이오모델이 완전히 잠겼는지 확인하십시오. 침지 후 바이오모델을 20°C에서 6개월 동안 보관합니다. 적절한 보존의 지표에는 부패 징후(예: 신체 부종, 부기, 악취, 독성 및 조직의 부서짐)가 없는 것이 포함됩니다.

4. 칠레 용액을 기반으로 한 Deformolization 용액

  1. 탈형태화 용액의 준비
    1. 에탄올, 글리세린, 염화벤잘코늄, 커피 방향족 에센스, 증류수를 함유한 변형된 칠레 용액을 사용하십시오. 용액의 pH가 7.0인지 확인하십시오.
  2. 50L 탱크에서 변형 용액을 준비합니다. 먼저 증류수 11.1L, 96% 에탄올 7.8L, 글리세린 5L, 50% 벤잘코늄 클로라이드 1L, 커피 아로마 에센스 0.1L를 추가합니다.
    알림: 포름알데히드가 없는 변성 칠레 용액 25L를 준비하는 데 필요한 각 구성 요소의 필요한 농도 및 부피는 표 2 를 참조하십시오.

5. 탈변형

참고: 이 절차를 위해 생물 안전복을 사용하십시오: A1P2 필터가 있는 재사용 가능한 하프 마스크, 생물 안전 고글, 긴팔 일회용 수술 가운, 수술 모자, 레깅스 및 니트릴 장갑.

  1. 포름알데히드가 없는 변질된 칠레 보존 용액의 침지에 의한 투여
    1. 6개월의 침지 보존 기간이 끝나면 포름알데히드가 없는 칠레산 변성 보존 용액으로 채워진 300L 탱크로 바이오모델을 옮깁니다. 바이오 모델을 4 주 동안 보관하십시오.
      알림: 약 150L의 용액을 사용하여 바이오모델이 완전히 잠겼는지 확인하십시오.

6. 글리세린 연화

  1. 탈형태화 과정 직후, 물에 희석된 글리세린 농도가 증가하는 용액(50%, 70% 및 90% 글리세린)에 바이오모델을 담그십시오. 일주일 동안 각 농도의 바이오모델을 유지합니다.

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결과

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이 프로토콜의 목표는 비교 인체 해부학 교육을 위해 돼지 바이오모델을 보존할 수 있는 효과적이고 실행 가능한 기술을 제시하는 것입니다. 현재 모델 보존을 평가하기 위한 표준화된 방법이나 테스트는 없습니다. 따라서 표본에 대한 프로토콜이 완료된 후 용액 보충 및 분해 징후 지표를 사용하여 모델의 전반적인 보존을 평가했습니다. 또한, 교육 및 연구를 위한 바이오 모델의 생존 가능성을 객관적으로 평가하기 위해 저항성 및 탄력성과 같은 선택된 해부학적 구조의 조직 특성을 보존 전후에 비교하는 계획이 계획되었습니다. 선택된 해부학적 구조는 미주신경(vagus nerve), 대동맥동맥(aortic artery), 강정맥(cava vein)이었다. 이러한 구조는 신경, 동맥 및 정맥이 전체 해부학 교육 및 학습의 기본이기 때문에 선택되었습니다. 결과적으로, 4개의 미주신경, 4개의 대동맥 동맥 및 3개의 동굴 정맥이 보존되지 않은 신선한 표본에서 분리되었습니다.

따라서, 제시된 프로토콜을 사...

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토론

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전통적으로 해부학 연구는 인간의 시체에 의존했습니다. 그러나 이러한 표본을 획득하는 데 어려움이 있어 대체 방법을 모색하게 되었습니다. 돼지 바이오 모델은 인체 해부학을 연구하기위한 귀중한 도구로 입증되었으며, 인간의 의료 응용에 대한 학습 및 외삽을 용이하게하는 해부학 적 유사성을 제공합니다12 , 13 , 14 , 15. 사체 보존 기술은 전통적으로 정성적으로 설명되어 왔지만, Young's modulus를 사용하여 보존된 조직의 강도와 탄력성을 측정하면 보존 정도에 대한 정량적 증거를 제공할 수 있습니다. 생물학적 조직 보존에 대한 혁신적인 접근 방식에 대한 탐색은 사실적인 모델에서 해부학적 복잡성을 쉽게 탐구할 수 있어야 할 필요성에 ...

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공개 사항

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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

감사의 글

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이 연구에 대한 지원에 대해 기초 의학부와 Universidad Icesi의 연구 사무소에 감사를 표합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Benzalkonium ChlorideProté cnica Ingenierí PROQUATBC 50/80CAS 번호. 68424-85-1
에탄올적용되지 않음해당 없음 에탄올 96%
포름알데히드알보르 quí micos해당 없음포름 알데히드
글리세린해당 없음없음글리세린
주입 펌프Disá nchez특수 인젝터 YA-02주입 펌프
켈리 집게해당 없음없음켈리 집게
Metzembaum 가위해당 없음없음Metzembaum 가위
바늘Disá nchezL 캐뉼 L 캐뉼
메스적용되지 않음않음메스 핸들 4/ 메스 블레이드 22
봉합사  실크해당 없음해당 없음봉합사 실크 0/0
해당 해당 해당 적용되지

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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