O presente protocolo descreve a maceração e limpeza de ossos de cadáveres com uma técnica de imersão em banho de água quente e selada a vácuo. Este é um método de baixo custo, seguro e eficaz para produzir espécimes anatômicos para planejamento cirúrgico e educação médica como uma alternativa aos modelos impressos tridimensionais (3D).
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
Imersão em banho de água quente selada a vácuo para a preparação de modelos ósseos anatômicos e cirúrgicos de cadáveres
Neste artigo
Resumo
Resumo
Os modelos ósseos servem a muitos propósitos, incluindo a melhoria da compreensão anatômica, o planejamento cirúrgico pré-operatório e a referência intraoperatória. Diversas técnicas para a maceração de tecidos moles têm sido descritas, principalmente para análise forense. Para pesquisa clínica e uso médico, esses métodos foram substituídos por modelos impressos tridimensionais (3D), que exigem equipamentos e conhecimentos substanciais e são caros. Aqui, o osso vertebral de ovinos cadavéricos foi limpo por selagem a vácuo do espécime com detergente comercial para lavar louça, imersão em banho de água quente e, posteriormente, remoção manual do tecido mole. Isso eliminou as desvantagens dos métodos de maceração anteriormente existentes, como a existência de odores desagradáveis, o uso de produtos químicos perigosos, equipamentos substanciais e altos custos. A técnica descrita produziu amostras limpas e secas, mantendo detalhes anatômicos e estrutura para modelar com precisão as estruturas ósseas que podem ser úteis para o planejamento pré-operatório e referência intraoperatória. O método é simples, de baixo custo e eficaz para a preparação de modelos ósseos para educação e planejamento cirúrgico em medicina veterinária e humana.
Introdução
A remoção de tecidos moles e a limpeza de ossos são necessárias para fins forenses, pesquisa médica e biológica e educação veterinária e médica. A maioria das técnicas foi desenvolvida para fins forenses, minimizando os danos ao osso para preservar o máximo de detalhes possível. Isso pode fornecer um modelo ósseo preciso e tangível para o planejamento cirúrgico pré-operatório, bem como para a tomada de decisão intraoperatória para ajudar a minimizar as complicações 1,2,3. Isso é benéfico na cirurgia, reduzindo os tempos de operação e a perda de sangue e melhorando a comunicação entre os cirurgiões, em comparação com o planejamento com imagens 2D4. O uso desses modelos também pode reduzir a dependência de imagens intraoperatórias, como a fluoroscopia, o que pode reduzir a exposição ao pessoal à radiação.
O osso esquelético de cadáveres tem sido historicamente usado para esses modelos; no entanto, os avanços tecnológicos têm empurrado para o uso de modelos fabricados e, mais recentemente, modelos impressos tridimensionais (3D). Os modelos ósseos dependem da disponibilidade de amostras cadavéricas e da eficiência do processamento dessas amostras em modelos utilizáveis. A impressão 3D tem a vantagem da liberdade criativa, permitindo modelos anatômicos e específicos do paciente, especialmente quando anormalidades anatômicas ou neoplasias estão presentes, ou se o hardware precisa ser fabricado ou aumentado para se adequar ao paciente1. Essas amostras também podem ser esterilizadas e manipuladas por cirurgiões durante um procedimento. No entanto, essa liberdade tem um custo, pois requer tomografia computadorizada (TC), os materiais e equipamentos necessários podem ser caros, e a expertise é essencial para a criação dos modelos no software requerido 1,4. Além disso, esses fatores podem limitar a precisão e a qualidade do modelo e, consequentemente, o planejamento cirúrgico e o sucesso1. Os modelos impressos em 3D podem não ser a melhor escolha para os casos em que não há necessidade de anatomia específica do paciente e onde há uma exigência imediata para o modelo.
Métodos comumente aplicados para a remoção de tecidos moles do osso cadavérico incluem limpeza manual, maceração bacteriana, maceração química, cozimento e maceração de insetos 5,6. O sucesso desses métodos geralmente se baseia no custo, no tempo, na mão de obra, no equipamento, na segurança e na qualidade do produto final 5,7. A limpeza manual requer mais trabalho e uma quantidade significativa de tempo, mas envolve o mínimo de equipamento5. A maceração bacteriana consiste em deixar a amostra em banho-maria fria ou morna por longos períodos de tempo, muitas vezes até 3 semanas, permitindo que as bactérias decomponham o tecido6. Isso cria odores desagradáveis, requer equipamentos adicionais para tratar as bactérias e cria um risco à biossegurança para o usuário 5,6. O uso de besouros dermestídeos é muito eficaz com mão-de-obra mínima, mas requer a aquisição de uma colônia e criação dos animais, não sendo considerado um investimento econômico se utilizado com pouca frequência 6,7. A maceração química geralmente envolve o uso de enzimas como tripsina, pepsina e papaína, ou detergentes comerciais contendo substâncias como surfactantes e enzimas 5,8. Embora esse método proporcione resultados mais rápidos, os produtos químicos utilizados, como hidróxido de sódio, amônia, água sanitária e gasolina, podem representar um risco à saúde e à segurança e produzir odores nocivos que requerem equipamentos de proteção individual (EPIs) e exaustor 5,7,8,9. Finalmente, o aquecimento prolongado fornece outro método minimamente intensivo, mas pode produzir odores que requerem ventilação10.
Um método simples, seguro e de baixo custo para a preparação de modelos anatômicos ósseos forneceria uma ferramenta útil para cirurgiões, estudantes, educadores e pesquisadores. Este artigo descreve um novo método para a preparação de modelos ósseos esqueléticos que evita odores desagradáveis e produtos químicos nocivos e produz um modelo cirúrgico detalhado com o mínimo de equipamento e mão de obra.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Protocolo
As espinhas lombares foram colhidas de ovelhas adultas Merino (Ovis aries) de 4 anos de idade, seguindo as diretrizes éticas do Comitê de Ética e Cuidado Animal dos Laboratórios de Pesquisa Cirúrgica e Ortopédica. Seguindo o método institucionalmente aprovado de eutanásia humana, as espinhas lombares foram colhidas usando uma ferramenta de dissecção afiada, primeiro incidindo através da pele e tecidos subcutâneos, seguido de fáscia e musculatura antes da desarticulação nas junções toracolombar e lombossacral. Uma amostra colhida é mostrada na Figura 1A.
1. Preparação para o banho inicial
- Remova manualmente o tecido mole (músculo, tecido conjuntivo, gordura, etc.) usando uma ferramenta de dissecção afiada (lâmina de bisturi número 22) da amostra óssea antes de processar ainda mais.
Observação : esta etapa é opcional; no entanto, a remoção do máximo de tecido mole possível reduz o tempo que o banho-maria leva para macerar os tecidos. O tamanho do espécime (~20 cm x 10 cm x 8 cm) também é reduzido; portanto, mais amostras podem ser instaladas no banho. - Sele a amostra em um saco plástico selado à prova de calor depois de remover o ar. Recomenda-se usar um saco de vácuo usando um dispositivo comercial de vedação a vácuo (consulte Tabela de materiais).
NOTA: Não são necessários aditivos para o banho inicial de 24 horas. Se houver músculo significativo cobrindo todas as superfícies do osso e se já houver um mínimo de tecido mole e a maioria das superfícies ósseas da amostra estiver exposta, prossiga para a etapa 3.2 (Figura 1B).
2. Procedimento para o banho inicial
- Submergir completamente a amostra selada em banho-maria a 70 °C durante 24 h.
- Após 24 h, retire o saco do banho, abra o saco e deixe a amostra arrefecer até ser manuseável.
3. Preparação para os banhos subsequentes
- Remova o máximo de tecido mole possível do osso usando um bisturi afiado e água corrente, conforme necessário.
- Desarticular quaisquer articulações usando um bisturi afiado para expor o tecido cartilaginoso.
- Mantenha as peças desarticuladas in situ usando material como fios ortopédicos ou abraçadeiras (consulte Tabela de Materiais) para manter a posição anatômica.
- Selar a amostra num saco de vácuo juntamente com 10 ml de detergente para lavar louça (ver Tabela de Materiais) e 10 ml de água da torneira.
NOTA: O volume de detergente depende da resistência, concentração e tamanho da amostra.
4. Procedimento para banhos subsequentes
- Submergir completamente a amostra selada em banho-maria a 70 °C durante 24 h.
- Após 24 h, retire o saco do banho, abra o saco e deixe a amostra arrefecer até ser manuseável.
- Evite deixar a amostra esfriar completamente, pois isso permite que a cartilagem amolecida endureça e adira ao osso, tornando-se mais difícil de remover.
NOTA: O tempo necessário para o processamento da amostra pode variar com base no tamanho e tipo, e a remoção repetida de banhos subsequentes pode ser desnecessária. Além disso, a amostra pode permanecer no banho por longos períodos, o que pode ajudar na remoção provisória de tecidos.
- Evite deixar a amostra esfriar completamente, pois isso permite que a cartilagem amolecida endureça e adira ao osso, tornando-se mais difícil de remover.
- Remova o máximo de tecido mole possível usando uma ferramenta de dissecação afiada (lâmina de bisturi número 22 em uma alça de bisturi dedicada) e água corrente.
- Repita o passo 4 conforme necessário até que o osso esteja livre de material de tecidos moles. Em nossa experiência, isso era necessário para ser repetido apenas uma vez.
5. Conclusão do procedimento
- Lave a amostra com detergente líquido e enxágue bem com água.
NOTA: O álcool pode ser usado para acelerar a secagem. - Deixar a amostra secar durante cerca de 48 h.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
Seguindo esse protocolo, foram criados modelos de coluna vertebral lombar de ovinos limpos e secos para planejamento e referência cirúrgica. Amostras constituídas por sete vértebras lombares foram processadas em até 4 dias utilizando este método, com um banho inicial para remover a maior parte do músculo e três banhos subsequentes. A conclusão dos banhos foi indicada pela facilidade com que a cartilagem e o tecido conjuntivo foram removidos do osso. Isso variou com base no tipo e localização da cartilagem; camadas finas ...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
Esta nota técnica tem como objetivo descrever um método simples, seguro e de baixo custo para produzir um modelo anatômico ósseo para o benefício da educação veterinária e médica e para uso na educação anatômica e planejamento cirúrgico.
Testes piloto descobriram que uma temperatura de banho de 70 °C proporcionou o tempo de processamento mais rápido sem causar danos às amostras. Temperaturas mais altas causaram uma extensa quebra de colágeno dentro do osso, resultando em amostras quebradiças ...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Os autores têm que divulgar.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Impressora 3D Dimension Elite | Stratasys, Eden Prairie, MN, Estados Unidos | Impressora 3D para produção de modelos ósseos cirúrgicos com base em tomografias computadorizadas reconstruídas | |
| Mimics Innovation Suite | Materialise NV, Leuven, Bélgica | Suite 24 | Software para criar modelos 3D a partir de exames de imagem |
| Abraçadeiras de nylon | 4Cabling, Alexandria, NSW, Austrália | 011.060.1042/011.060.1039 | Usado para manter a conexão entre os corpos vertebrais |
| Fio ortopédico | B Braun, Bella Vista, NSW, Austrália | Usado para manter a conexão entre os corpos vertebrais | |
| Suporte ao Aparelho de Limpeza | Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, Estados Unidos | SCA-1200 | Banho de água quente para imersão da amostra selada. |
| Detergente Líquido Original Ultra Forte | Colgate-Palmolive, Nova York, NY, Estados Unidos | Detergente líquido adicionado ao saco selado com amostra para limpeza do modelo ósseo. | |
| Sacos de vácuo | Pacfood PTY LTD | Sacos de plástico seláveis e seguros ao calor | |
| Seladora de alimentos a vácuo | Tempoo (Aust) PTY LTD | Seladora de alimentos a vácuo para selar sacos de vácuo antes da imersão no banho |
Referências
- Leary, O. P., et al. 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. World Neurosurgery. 145, 116-126 (2021).
- Tack, P., Victor, J., Gemmel, P., Annemans, L. 3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review. BioMedical Engineering OnLine. 15 (1), 115(2016).
- Ventola, C. L. Medical applications for 3D printing: current and projected uses. Pharmacy and Therapeutics. 39 (10), 704-711 (2014).
- Wilcox, B., Mobbs, R. J., Wu, A. M., Phan, K. Systematic review of 3D printing in spinal surgery: the current state of play. Journal of Spinal Surgery. 3 (3), 433-443 (2017).
- Mairs, S., Swift, B., Rutty, G. N. Detergent: an alternative approach to traditional bone cleaning methods for forensic practice. The American Journal of Forensic Medicine and Pathology. 25 (4), 276-284 (2004).
- Husch, C., Berner, M., Goldammer, H., Lichtscheidl-Schultz, I. Technical note: A novel method for gentle and non-destructive removal of flesh from bones. Forensic Science International. 323, 110778(2021).
- Couse, T., Connor, M. A comparison of maceration techniques for use in forensic skeletal preparations. Journal of Forensic Investigation. 3, 1-6 (2015).
- Mahon, T. J., Maboke, N., Myburgh, J. The use of different detergents in skeletal preparations. Forensic Science International. 327, 110967(2021).
- Hussain, M., Hussain, N., Zainab, H., Qaiser, S. Skeletal preservation techniques to enhance veterinary anatomy teaching. IJAVMS. 1, 21-23 (2007).
- Simonsen, K. P., Rasmussen, A. R., Mathisen, P., Petersen, H., Borup, F. A fast preparation of skeletal materials using enzyme maceration. Journal of Forensic Science. 56 (2), 480-484 (2011).
- Burkhard, M., Furnstahl, P., Farshad, M. Three-dimensionally printed vertebrae with different bone densities for surgical training. European Spine Journal. 28 (4), 798-806 (2019).
- Rose, A. S., et al. Multi-material 3D models for temporal bone surgical simulation. The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 124 (7), 528-536 (2015).
- Werz, S. M., Zeichner, S. J., Berg, B. I., Zeilhofer, H. F., Thieringer, F. 3D printed surgical simulation models as educational tool by maxillofacial surgeons. European Journal of Dental Education. 22 (3), 500-505 (2018).
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
