Methodenartikel

Bewaring van biomodellen van varkens voor de studie van de vergelijkende menselijke anatomie

555 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/66646

⸱

30 mei 2025

 ,  ,  ,  , 
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

In dit artikel

Samenvatting

Dit artikel presenteert een protocol voor het bewaren van biomodellen van varkens. De voorgestelde methode omvat het gebruik van een gemodificeerde Chileense oplossing met een verlaagde formalineconcentratie. Het conserveringsproces bestaat uit het toedienen van de oplossing door zowel repletie als onderdompeling van het monster, gevolgd door deformolisatie en weefselverweking met behulp van glycerine.

Samenvatting

Het onderwijzen van de menselijke anatomie in het medisch onderwijs staat voor uitdagingen, waardoor effectieve alternatieven nodig zijn voor studenten om de anatomische complexiteit praktisch te verkennen. Biomodellen van varkens, met hun anatomische overeenkomsten met mensen, bieden een veelbelovende oplossing. Dit artikel presenteert een gedetailleerd protocol voor het behoud van biomodellen van varkens, waarbij wordt ingegaan op de behoefte aan toegankelijke en efficiënte methoden in vergelijkende anatomiestudies. Dit protocol stelt het gebruik voor van een aangepaste Chileense oplossing voor het behoud van biomodellen, waarbij gebruik wordt gemaakt van formalinisatietechnieken door middel van repletie en onderdompeling. Vervolgens wordt deformalisatie bereikt met behulp van de gemodificeerde Chileense oplossing zonder formaldehyde, gevolgd door een glycerine-verwekingsproces. Gezien de schaarste aan literatuur over conserveringstechnieken en het ontbreken van een gestandaardiseerde procedure of test om weefselbehoud te evalueren, raden we aan de weefselkwaliteit te beoordelen op basis van metingen van weerstand en elasticiteit. Onze bevindingen wijzen op een kwalitatief hoog niveau van weefselconservering in onze exemplaren. Bovendien worden deze biomodellen momenteel met succes gebruikt voor morfologiestudies en bij het onderwijzen van menselijke vergelijkende anatomie aan medische studenten.

Inleiding

Het onderwijs in anatomie in medische scholen stuit vaak op obstakels, zoals moeilijkheden bij de toegang tot het menselijk lichaam voor dissectie en het ontbreken van geschikte faciliteiten. Deze beperkingen onderstrepen de behoefte aan effectieve alternatieven die studenten in staat stellen anatomische complexiteit praktisch en realistisch te verkennen. In deze context zijn biomodellen van varkens naar voren gekomen als een veelbelovend alternatief vanwege hun anatomische overeenkomsten met mensen, en bieden ze een toegankelijke en efficiënte manier om anatomie te leren en te onderwijzen1.

Anatomische conserveringstechnieken zijn bedoeld om de integriteit van biologische weefsels te behouden en tegelijkertijd schade te minimaliseren. Deze technieken zijn gebruikt voor educatieve, academische en onderzoeksdoeleinden bij de studie van zowel de menselijke als de veterinaire anatomie. Er zijn talloze stoffen getest om lichamen, organen en weefsels zo lang mogelijk in hun natuurlijke staat te houden2. Het bewaren en conserveren van anatomische preparaten blijft echter een uitdaging, vooral voor exemplaren die bedoeld zijn voor morfologische studies, waar een hoge weefselconservering vereist is3.

Hoewel traditioneel gebruikte oplossingen op grote schaal beschikbaar zijn, zijn er duidelijke beperkingen in de dagelijkse praktijk. Formaline, een van de meest gebruikte stoffen, heeft verschillende gedocumenteerde nadelen voor weefselbehoud. Deze omvatten de irriterende geur, de hoge toxiciteit, de bijbehorende risico's op kanker en mutageniteit voor handlers, en de organoleptische veranderingen die het in weefsels veroorzaakt, zoals stijfheid en verkleuring. Deze veranderingen kunnen de perceptie van de fysiologische eigenschappen van de weefsels veranderen wanneer ze na fixatie worden bestudeerd, wat nauwkeurige en nauwkeurige morfologische studies kan belemmeren4. Studies hebben aangetoond dat fixatie met hoge concentraties formaline resulteert in een grotere mate van weefselstijfheid5. Alternatieven, zoals de Thiel-balsemtechniek, hebben veelbelovende resultaten opgeleverd met een beter behoud van de oorspronkelijke kleur en buigzaamheid van weefsels6. Deze techniek is echter duurder in vergelijking met andere oplossingen7. Deze uitdagingen bieden de mogelijkheid om nieuwe, betaalbare conserveringstechnieken te ontwerpen en te testen die nog steeds hoogwaardig anatomieonderwijs mogelijk maken.

Het doel van dit protocol is het beschrijven van de methodologie die wordt gebruikt in het Anatomisch Laboratorium van Universidad Icesi in Cali, Colombia, voor het behoud van biomodellen van varkens die worden gebruikt als educatieve hulpmiddelen voor de vergelijkende studie van de menselijke anatomie.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

De beschreven techniek is ontwikkeld in volledige overeenstemming met de richtlijnen van de Institutionele Ethische Commissie voor de verzorging en het gebruik van dieren in experimenten (CIECUAE) van de Universidad Icesi, in overeenstemming met wet 84 van 1989 en resolutie nr. 847 van de rector (9 juli 2012). Dit waarborgt zowel de wetenschappelijke integriteit als het welzijn van de gebruikte dieren, waardoor hun lijden tot een minimum wordt beperkt. Voor dit onderzoek werden mannelijke landrasvarkens van 3 maanden oud en met een gewicht van 15-20 kg gebruikt. De benodigde reagentia en apparatuur staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Biomodel voor varkens

  1. Opoffering van het dier
    1. Voer een algemene veterinaire evaluatie uit en plaats het geselecteerde varkensmonster 24 uur in quarantaine. Als het dier in deze periode geen symptomen vertoont, ga dan over tot euthanasie.
  2. Anesthesie
    1. Dien anesthesie intramusculair toe met behulp van Ketamine + Xylazine + Atropine in doses van respectievelijk 10 mg/kg, 0,5 mg/kg en 0,04 mg/kg (volgens institutioneel goedgekeurde protocollen).
      NOTITIE: Zorg voor diepe anesthesie. Beoordeel de diepte van de anesthesie door middel van lichamelijk onderzoek. Diepe anesthesie wordt aangegeven door een verwijde en gecentreerde pupil, afwezigheid van de ooglidreflex, depressie van de hoornvliesreflex en verminderde ademhalingsfrequentie, hartslag en bloeddruk.
  3. Euthanasie
    1. Dien 5 ml natriumpentobarbital/difenylhydantoïne (390/50 mg/ml) intraveneus toe. Ausculteer na toediening van het euthanasiemiddel de fysiologische parameters van het dier voor de Suis Scrofa-soort : HR, 60-90; FR, 8-18; en T 37-39 °C8.
    2. Houd de hartslag in de gaten totdat deze geleidelijk afneemt en volledig stopt. Observeer onmiddellijke veranderingen zoals ontspanning van de sluitspier, cyanotische membranen en afwezigheid van reactie op lichaamsstimuli. Beschouw euthanasie als voltooid na 5 minuten cardiale auscultatie zonder een hartslag te detecteren.
  4. Opslag en transport
    1. Transporteer het varkensbiomodel binnen een half uur na euthanasie van de behandelkamer naar het anatomielaboratorium om ontbinding en microbiële proliferatie te voorkomen en zo de conservering van het biomodel te optimaliseren.

2. Conserveringsoplossing op basis van Chileense oplossing

  1. Bereiding van de gemodificeerde Chileense oplossing
    1. Gebruik een gemodificeerde Chileense oplossing die ethanol, glycerine, formaldehyde, benzalkoniumchloride, aromatische koffie-essence en gedestilleerd water bevat. Zorg ervoor dat de oplossing een pH van 7.0 heeft.
    2. Bereid de conserveringsoplossing in een tank van 50 liter. Voeg eerst 10,6 liter gedestilleerd water toe aan de tank. Voeg vervolgens 7,6 L 96% ethanol, 5 L glycerine, 0,5 L 50% benzalkoniumchloride en 0,1 L aromatische essentie van koffie toe.
      OPMERKING: Raadpleeg tabel 1 voor de vereiste concentraties en volumes van elk bestanddeel dat nodig is om 25 l van de gemodificeerde Chileense oplossing te bereiden.

3. Toediening van de gemodificeerde Chileense conserveermiddeloplossing

OPMERKING: Zodra de conserveringsoplossing is bereid, dient u deze toe door aanvulling en onderdompeling.

  1. Toediening door aanvulling van de gemodificeerde Chileense conserveermiddeloplossing
    NOTITIE: Gebruik voor deze procedure bioveiligheidskleding: een herbruikbaar halfgelaatsmasker met A1P2-filters, een bioveiligheidsbril, een wegwerpoperatiejas met lange mouwen, een operatiemuts, een legging en nitrilhandschoenen.
    1. Chirurgische aanpak
      1. Maak een incisie langs de linea alba (met behulp van een scalpelhandvat 4, mes 22) van het xiphoid-proces naar de schaamstreek.
      2. Identificeer het onderhuidse celweefsel en de spiervezels van de rectus abdominis-spier.
        OPMERKING: Identificeer op het moment van de incisie het schaarse vetweefsel dat aan de huid kleeft, bekend als onderhuids celweefsel, en de spiervezels van de rectus abdominis-spier die zich dieper bevinden9.
      3. Snijd voorzichtig om toegang te krijgen tot het buikvlies en zorg ervoor dat het naar de buikholte opent zonder de lever en darmen te beschadigen, die onmiddellijk worden blootgesteld.
      4. Trek de darmlussen terug naar de rechterkant van de buikholte. Identificeer het pariëtale peritoneum dat boven de linker nier- en niervaten ligt. Gebruik deze vasculaire structuren om de abdominale aorta te lokaliseren.
      5. Zoek de opkomst van de linker nierpedikel. Verwijder het peritoneum dat de aorta 5 cm boven de nierslagader bedekt.
      6. Bij het blootleggen van de linker niersteel, mobiliseer de darmlussen en snijd het peritoneum in dat het hilum bedekt. Ontleed anteroposterieur om eerst de nierader te identificeren, die groter is en zich naar voren bevindt.
      7. Lokaliseer de nierslagader naar achteren en volg het traject naar zijn oorsprong in de abdominale aorta. Identificeer ten slotte het nierbekken, de meest achterste structuur van het hilum9.
      8. Ontleed voorzichtig het achterste deel van de aorta. Gebruik 0/0 zijde om de aorta te ligate met een knoop boven het niveau van de nierslagader en een andere knoop 5 cm erboven.
      9. Klem de aorta onmiddellijk vast met twee Kelly-klemmen aan beide uiteinden van het geïsoleerde aortasegment.
      10. Snijd met de punt van een Metzembaum-schaar in de aortawand en maak een snede van ongeveer 0,3 cm in de voorwand van de aorta en zorg ervoor dat deze niet wordt geperforeerd.
      11. Knoop het distale uiteinde vast terwijl u de Kelly-klem verwijdert om een stompe L-vormige naald van 3.2 mm in het arteriële lumen te steken. Verwijder de proximale Kelly-klem en begin met de perfusie van de gemodificeerde Chileense conserveringsoplossing.
    2. Aortaperfusie van de gemodificeerde Chileense conserveringsoplossing
    3. Ga verder met de perfusie van de gemodificeerde Chileense conserveringsoplossing.
      OPMERKING: Dien 0.25 l/kg toe met een druk van 10 pond met behulp van een perfusiepomp.
    4. Einde van de perfusie
      1. Zodra de perfusie van de conserveringsoplossing is voltooid, verwijdert u de perfusiecanule en knoopt u de inbrengplaats vast met 0/0 zijde om terugvloeiing van de conserveringsoplossing te voorkomen. Sluit de buik door de incisie bij de linea alba te hechten met 0/0 zijde.
        OPMERKING: Om te beoordelen of voldoende perfusie is bereikt, controleert u de acute indicatoren van verzadiging: extensie van de bovenste en onderste ledematen, cervicale en thoracale plethora en afvoer van de oplossing door de neusgaten. De geschatte perfusietijd is 2 uur.
  2. Toediening door onderdompeling
    NOTITIE: Gebruik voor deze procedure bioveiligheidskleding: een herbruikbaar halfgelaatsmasker met A1P2-filters, een bioveiligheidsbril, een wegwerpoperatiejas met lange mouwen, een operatiemuts, een legging en nitrilhandschoenen.
    1. Toediening door onderdompeling van de gemodificeerde Chileense conserveringsoplossing
      1. Bewaar het varkensmonster in een tank van 300 l gevuld met dezelfde conserveringsoplossing als beschreven in stap 2.
        NOTITIE: Zorg ervoor dat het biomodel volledig is ondergedompeld met ongeveer 150 L van de oplossing. Bewaar het biomodel na onderdompeling gedurende 6 maanden bij 20 °C. Indicatoren voor adequate conservering zijn onder meer de afwezigheid van tekenen van ontbinding (bijv. oedeem van het lichaam, zwelling, vieze geur, levendigheid en brosheid van de weefsels).

4. Deformolisatieoplossing op basis van Chileense oplossing

  1. Bereiding van de deformolisatieoplossing
    1. Gebruik een gemodificeerde Chileense oplossing die ethanol, glycerine, benzalkoniumchloride, aromatische koffie-essence en gedestilleerd water bevat. Zorg ervoor dat de oplossing een pH van 7.0 heeft.
  2. Bereid de deformolisatieoplossing voor in een tank van 50 l. Voeg eerst 11,1 liter gedestilleerd water toe, vervolgens 7,8 liter 96% ethanol, 5 liter glycerine, 1 liter 50% benzalkoniumchloride en 0,1 liter aromatische koffie-essence.
    OPMERKING: Raadpleeg tabel 2 voor de vereiste concentraties en volumes van elk bestanddeel dat nodig is om 25 l van de formaldehydevrije gemodificeerde Chileense oplossing te bereiden.

5. Deformolisatie

NOTITIE: Gebruik voor deze procedure bioveiligheidskleding: een herbruikbaar halfgelaatsmasker met A1P2-filters, een bioveiligheidsbril, een wegwerpoperatiejas met lange mouwen, een operatiemuts, een legging en nitrilhandschoenen.

  1. Toediening door onderdompeling van de formaldehydevrije gemodificeerde Chileense conserveringsoplossing
    1. Aan het einde van de conserveringsperiode van 6 maanden wordt het biomodel overgebracht naar een tank van 300 liter gevuld met formaldehydevrije gemodificeerde Chileense conserveringsoplossing. Bewaar het biomodel 4 weken.
      NOTITIE: Zorg ervoor dat het biomodel volledig is ondergedompeld met ongeveer 150 L van de oplossing.

6. Glycerine verzacht

  1. Dompel het biomodel onmiddellijk na het deformolisatieproces onder in oplossingen met toenemende concentraties glycerine verdund in water: 50%, 70% en 90% glycerine. Houd het biomodel in elke concentratie gedurende een week.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Het doel van dit protocol is om een effectieve en levensvatbare techniek te presenteren die het mogelijk maakt om biomodellen van varkens te bewaren voor vergelijkend onderwijs in de menselijke anatomie. Er zijn momenteel geen gestandaardiseerde methoden of tests om modelbehoud te evalueren. Daarom werd de algehele bewaring van het model beoordeeld aan de hand van indicatoren van oplossingsvoltooiing en tekenen van ontbinding nadat het protocol op de monsters was voltooid. Om de levensva...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Traditioneel zijn anatomische studies gebaseerd op menselijke kadavers; Uitdagingen bij het verwerven van deze exemplaren hebben echter geleid tot de verkenning van alternatieve methoden. Biomodellen van varkens hebben bewezen waardevolle hulpmiddelen te zijn voor het bestuderen van de menselijke anatomie, en bieden anatomische overeenkomsten die het leren en de extrapolatie ervan naar medische toepassingen bij mensen vergemakkelijken 12,13,14,15.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Dankbetuigingen

Onze dank gaat uit naar het Departement Medische Basiswetenschappen en het Onderzoeksbureau van Universidad Icesi voor hun steun bij dit onderzoek.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Benzalkonium ChlorideProté&cnica IngenieríaPROQUAT BC 50/80CAS Number. 68424-85-1
EthanolNiet van toepassingNiet van toepassingEthanol 96%
FormaldehydeAlbor químicoNiet van toepassingFormaldehyde
GlycerinNiet van toepassingNiet van toepassingGlycerin
Injection pumpDisánchezSpecial Injector YA-02Injection pump
Kelly forcepsNiet van toepassingNiet van toepassingKelly forceps
Metzembaum scissorsNiet van toepassingNiet van toepassingMetzembaum scissors
NeedleDisánchezL canuleL canule
ScalpelNiet van toepassingNiet van toepassingScalpel handle 4/ Scalpel blade 22
Suture SilkNiet van toepassingNiet van toepassingSuture Silk 0/0

Referenties

  1. Gonzalez, L. M., Moeser, A. J., Blikslager, A. T. Porcine models of digestive disease: the future of large animal translational research. Transl Res. 166 (1), 12-27 (2015).
  2. Guerra, J. A. B. Historia de la preservación de cadáveres humanos. Morfolia. 1, 3(2009).
  3. Balta, J. Y., Cronin, M., Cryan, J. F., O'Mahony, S. M. Human preservation techniques in anatomy: A 21st century medical education perspective. Clin Anat. 28 (6), 725-734 (2015).
  4. Bernardini, L., Barbosa, E., Charão, M. F., Brucker, N. Formaldehyde toxicity reports from in vitro and in vivo studies: A review and updated data. Drug Chem Toxicol. 45 (3), 972-984 (2022).
  5. Theeuwes, H. P., van Riel, M., Lange, J. F., Kleinrensink, G. J. A new model for training on human specimens in surgical-anatomical skills labs. Anat Physiol Biochem Int J. 3 (1), 0013-0017 (2017).
  6. Rakuša, M., Šaherl, L. K. Thiel embalming method used for anatomy dissection as an educational tool in teaching human anatomy, in research, and in training in comparison of different methods for long term preservation. Folia Morphol. 82 (3), 449-456 (2023).
  7. Hammer, N., et al. Comparison of modified Thiel embalming and ethanol-glycerin fixation in an anatomy environment: Potentials and limitations of two complementary techniques. Anat Sci Educ. 8 (1), 74-85 (2015).
  8. Jackson, P. G. G., Cockcroft, P. D., Elmhurst, S. Clinical examination of farm animals: Wiley Online Library. , (2002).
  9. Delaney, C. P. Netter's surgical anatomy and approaches. E-Book: Netter's Surgical Anatomy and Approaches E-Book. , Elsevier Health Sciences. (2020).
  10. Agache, P. G., Monneur, C., Leveque, J. L., De Rigal, J. Mechanical properties and Young's modulus of human skin in vivo. Arch Dermatol Res. 269, 221-232 (1980).
  11. McKee, C. T., Last, J. A., Russell, P., Murphy, C. J. Indentation versus tensile measurements of Young's modulus for soft biological tissues. Tissue Eng Part B Rev. 17 (3), 155-164 (2011).
  12. Echarte, O. Z. Evaluación del nuevo dispositivo Surgicric para cricotiroidotomía de emergencia en un modelo porcino. Rev Electr AnestesiaR. 8 (12), 2(2016).
  13. Vargas, D., et al. Caracterización de las arterias coronarias en corazón de porcino como modelo anatómico didáctico en estudiantes del área de la salud. Morfolia. 12 (1), 56-74 (2020).
  14. Fernández-Trujillo, L., et al. El biomodelo porcino en la investigación médica traslacional: del biomodelo al humano en trasplante pulmonar. Biomédica. 39 (2), 300-313 (2019).
  15. Villate, M. A. M., Méndez, J. D. B., Echeverry, J. E. P. Anatomía quirúrgica del ojo: Revisión anatómica del ojo humano y comparación con el ojo porcino. Morfolia. 8 (3), 21-44 (2016).
  16. Kocbek, L., Rakuša, M. Thiel's embalming method: Review of the literature and our institute's experience. Acta Med Biotechnol. 10 (2), 34-42 (2017).
  17. Guerrero Guzmán, C. C., et al. Restoration and conservation of anatomic pieces. Anat Cell Biol. 52 (3), 255-261 (2019).
  18. Balta, J. Y., Lamb, C., Soames, R. W. A pilot study comparing the use of Thiel- and formalin-embalmed cadavers in the teaching of human anatomy. Anat Sci Educ. 8 (1), 86-91 (2015).
  19. Hayashi, S., et al. History and future of human cadaver preservation for surgical training: From formalin to saturated salt solution method. Anat Sci Int. 91, 1-7 (2016).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Comparatieve AnatomiePreservering van BiomodellenFormaliniseringstechniekenGemodificeerde Chileense OplossingWeefselconserveringGlycerinewekingMorfologische StudiesMedisch Onderwijs
Video binnenkort beschikbaar

Gerelateerde artikelen