Методическая статья

Сохранение биомоделей свиней для изучения сравнительной анатомии человека

555 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/66646

⸱

30 мая 2025 г.

 ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

В данной статье представлен протокол сохранения биомоделей свиней. Предлагаемый метод предполагает использование модифицированного чилийского раствора с пониженной концентрацией формалина. Процесс консервации заключается во введении раствора путем восполнения и погружения образца с последующей деформолизацией и размягчением тканей с помощью глицерина.

Аннотация

Преподавание анатомии человека в медицинском образовании сталкивается с трудностями, требующими эффективных альтернатив для практического изучения анатомической сложности. Биомодели свиней, с их анатомическим сходством с человеком, предлагают многообещающее решение. В данной статье представлен подробный протокол сохранения биомоделей свиней, учитывающий потребность в доступных и эффективных методах в сравнительных анатомических исследованиях. Этот протокол предлагает использовать модифицированное чилийское решение для сохранения биомоделей с использованием методов формализации через восполнение и погружение. В последующем деформализация достигается с помощью модифицированного чилийского раствора без формальдегида с последующим процессом размягчения глицерина. Учитывая нехватку литературы по методам консервации и отсутствие стандартизированной процедуры или теста для оценки сохранности тканей, мы предлагаем оценивать качество тканей на основе показателей устойчивости и эластичности. Полученные нами данные свидетельствуют о качественно высоком уровне сохранности тканей в наших образцах. Кроме того, эти биомодели в настоящее время успешно используются для морфологических исследований и преподавания сравнительной анатомии человека студентам-медикам.

Введение

Преподавание анатомии в медицинских школах часто сталкивается с препятствиями, такими как трудности с доступом к человеческим телам для вскрытия и отсутствие подходящих помещений. Эти ограничения подчеркивают потребность в эффективных альтернативах, которые позволяют студентам исследовать анатомическую сложность практически и реалистично. В этом контексте биомодели свиней стали многообещающей альтернативой из-за их анатомического сходства с человеком, предлагая доступные и эффективные средства обучения и преподавания анатомии1.

Методы анатомического консервирования направлены на поддержание целостности биологических тканей при минимизации повреждений. Эти методы использовались в образовательных, академических и исследовательских целях при изучении анатомии человека и ветеринарии. Было протестировано множество веществ, которые сохраняют тела, органы и ткани в их естественном состоянии как можно дольше2. Тем не менее, сохранение и консервация анатомических образцов остается сложной задачей, особенно для тех, которые предназначены для морфологических исследований, где требуется высокая сохранность тканей3.

Несмотря на то, что традиционно используемые решения широко доступны, ограничения в повседневной практике очевидны. Формалин, одно из наиболее распространенных используемых веществ, имеет несколько документально подтвержденных недостатков для сохранения тканей. К ним относятся его раздражающий запах, высокая токсичность, связанные с ним риски развития рака и мутагенность для дрессировщиков, а также органолептические изменения, которые он вызывает в тканях, такие как жесткость и обесцвечивание. Эти изменения могут изменить восприятие физиологических свойств тканей при изучении после фиксации, что потенциально препятствует точным и аккуратным морфологическим исследованиям4. Исследования показали, что фиксация высокими концентрациями формалина приводит к большей степени жесткости тканей5. Альтернативы, такие как метод бальзамирования по Тилю, продемонстрировали многообещающие результаты с лучшим сохранением исходной окраски и податливостью тканей6. Однако этот метод является более затратным по сравнению с другими решениями7. Эти проблемы дают возможность разработать и протестировать новые, доступные методы сохранения, которые по-прежнему обеспечивают высокое качество преподавания анатомии.

Целью данного протокола является описание методологии, используемой в анатомической лаборатории Университета Исеси в Кали, Колумбия, для сохранения биомоделей свиней, используемых в качестве образовательных инструментов для сравнительного изучения анатомии человека.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Описанная методика была разработана в полном соответствии с руководящими принципами Комитета по институциональной этике по уходу и использованию животных в экспериментах (CIECUAE) Университета Исеси, в соответствии с Законом 84 от 1989 года и Постановлением ректора No 847 от 9 июля 2012 года. Это обеспечивает как научную честность, так и благополучие используемых животных, сводя к минимуму их страдания. Для этого исследования были использованы самцы свиней породы ландрас в возрасте 3 месяцев и весом 15-20 кг. Необходимые реагенты и оборудование перечислены в Таблице материалов.

1. Биомодель свиньи

  1. Жертвоприношение животного
    1. Проведите общую ветеринарную оценку и карантин отобранной особи свиньи в течение 24 ч. Если у животного в этот период не проявляется никаких симптомов, приступайте к эвтаназии.
  2. Анестезия
    1. Вводите внутримышечную анестезию с использованием кетамин + ксилазин + атропин в дозах 10 мг/кг, 0,5 мг/кг и 0,04 мг/кг соответственно (в соответствии с институционально утвержденными протоколами).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Обеспечьте глубокую анестезию. Оцените глубину анестезии с помощью физического осмотра. Глубокая анестезия проявляется в расширении и центрировании зрачка, отсутствии глазного рефлекса, угнетении роговичного рефлекса, а также снижении частоты дыхания, частоты сердечных сокращений и артериального давления.
  3. Эвтаназия
    1. Введите 5 мл натрия пентобарбитала/дифенилгидантоина (390/50 мг/мл) внутривенно. После введения средства для эвтаназии аускультировать физиологические параметры животного для вида Suis Scrofa : HR, 60-90; FR, 8-18; и T° 37-39°C8.
    2. Следите за частотой сердечных сокращений до тех пор, пока она постепенно не снизится и не прекратится полностью. Наблюдайте немедленные изменения, такие как расслабление сфинктера, цианотические мембраны и отсутствие реакции на раздражители тела. Считайте, что эвтаназия завершена через 5 минут аускультации сердца без обнаружения сердцебиения.
  4. Хранение и транспортировка
    1. Транспортируйте биомодель свиньи из процедурного кабинета в анатомическую лабораторию в течение получаса после эвтаназии, чтобы предотвратить разложение и размножение микроорганизмов, тем самым оптимизируя сохранность биомодели.

2. Консервирующий раствор на основе чилийского раствора

  1. Приготовление модифицированного чилийского раствора
    1. Используйте модифицированный чилийский раствор, содержащий этанол, глицерин, формальдегид, хлорид бензалкония, ароматическую эссенцию кофе и дистиллированную воду. Убедитесь, что pH раствора составляет 7,0.
    2. Приготовьте раствор консерванта в баке объемом 50 л. Сначала добавьте в бак 10,6 л дистиллированной воды. Далее добавьте 7,6 л 96% этанола, 5 л глицерина, 0,5 л 50% бензалкония хлорида и 0,1 л ароматической эссенции кофе.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В таблице 1 приведены требуемые концентрации и объемы каждого компонента, необходимые для приготовления 25 л модифицированного чилийского раствора.

3. Введение модифицированного чилийского консервирующего раствора

ПРИМЕЧАНИЕ: Как только раствор консерванта будет приготовлен, введите его путем восполнения и погружения.

  1. Применение путем восполнения модифицированного чилийского консервирующего раствора
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте для этой процедуры одежду для биозащиты: многоразовую полумаску с фильтрами A1P2, очки биобезопасности, одноразовый хирургический халат с длинными рукавами, хирургическую шапочку, леггинсы и нитриловые перчатки.
    1. Хирургический подход
      1. Сделайте надрез по белой линии (с помощью рукоятки скальпеля 4, лезвие 22) от мечевидного отростка к лобковой области.
      2. Определите подкожную клеточную ткань и мышечные волокна прямой мышцы живота.
        ПРИМЕЧАНИЕ: В момент разреза определите скудную жировую ткань, прилипшую к коже, известную как подкожная клеточная ткань, и мышечные волокна прямой мышцы живота, расположенные глубже9.
      3. Аккуратно разрежьте так, чтобы получить доступ к брюшине, обеспечив ее выход в брюшную полость без травмирования печени и кишечника, которые будут обнажены сразу.
      4. Втяните петли кишечника в правую сторону брюшной полости. Определите париетальную брюшину, расположенную над левой почкой и почечными сосудами. Используйте эти сосудистые структуры для определения местоположения брюшной аорты.
      5. Обнаружить появление левой почечной ножки. Удалите брюшину, покрывающую аорту на 5 см выше почечной артерии.
      6. Обнажив левую ножку почки, мобилизуйте петли кишечника и надрежьте брюшину, покрывающую воротник. Рассекайте переднезаднюю часть, чтобы сначала определить почечную вену, которая больше и расположена спереди.
      7. Располагайте почечную артерию сзади, следуя ее траектории до начала в брюшной аорте. Наконец, определите почечную лоханку, самую заднюю структуру ворот9.
      8. Тщательно рассеките заднюю часть аорты. С помощью шелка 0/0 перевязать аорту узлом выше уровня почечной артерии и еще одним узлом на 5 см выше.
      9. Немедленно зажмите аорту двумя зажимами Келли на обоих концах изолированного сегмента аорты.
      10. Надрежьте стенку аорты кончиком ножниц Метзембаума, сделав надрез примерно на 0,3 см в передней стенке аорты, стараясь не проколоть ее.
      11. Завяжите узел на дистальном конце при снятии зажима Келли, чтобы ввести тупую L-образную иглу диаметром 3,2 мм в просвет артерии. Снимите проксимальный зажим Келли и начните перфузию модифицированного чилийского консервирующего раствора.
    2. Перфузия аорты модифицированным чилийским консервирующим раствором
    3. Приступайте к перфузии модифицированного чилийского консервирующего раствора.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Введите 0,25 л/кг под давлением 10 фунтов с помощью перфузионного насоса.
    4. Окончание перфузии
      1. После того, как перфузия консервирующего раствора будет завершена, удалите перфузионную канюлю и завяжите место введения шелком 0/0, чтобы предотвратить рефлюкс консервирующего раствора. Закройте живот, зашивая разрез по белой линии шелком 0/0.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы оценить, была ли достигнута адекватная перфузия, проверьте острые показатели сатурации: расширение верхних и нижних конечностей, шейное и грудное изобилие, а также сток раствора через ноздри. Ориентировочное время перфузии составляет 2 ч.
  2. Администрирование методом погружения
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте для этой процедуры одежду для биозащиты: многоразовую полумаску с фильтрами A1P2, очки биобезопасности, одноразовый хирургический халат с длинными рукавами, хирургическую шапочку, леггинсы и нитриловые перчатки.
    1. Введение путем погружения модифицированного чилийского консервирующего раствора
      1. Храните образец свинины в резервуаре объемом 300 л, наполненном тем же раствором консерванта, который описан в шаге 2.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что биомодель полностью погружена, используя примерно 150 л раствора. После погружения биомодель хранить при температуре 20 °C в течение 6 месяцев. К показателям адекватной сохранности относятся отсутствие признаков разложения (например, отека тела, отека, неприятного запаха, бледности и рыхлости тканей).

4. Раствор для деформолизации на основе чилийского раствора

  1. Приготовление раствора для деформолизации
    1. Используйте модифицированный чилийский раствор, содержащий этанол, глицерин, хлорид бензалкония, ароматическую эссенцию кофе и дистиллированную воду. Убедитесь, что pH раствора составляет 7,0.
  2. Приготовьте раствор для деформолизации в баке объемом 50 л. Сначала добавьте 11,1 л дистиллированной воды, затем 7,8 л 96% этанола, 5 л глицерина, 1 л 50% бензалкония хлорида и 0,1 л ароматической эссенции кофе.
    Примечание: В таблице 2 приведены требуемые концентрации и объемы каждого компонента, необходимые для приготовления 25 л модифицированного чилийского раствора, не содержащего формальдегида.

5. Деформолизация

ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте для этой процедуры одежду для биозащиты: многоразовую полумаску с фильтрами A1P2, очки биобезопасности, одноразовый хирургический халат с длинными рукавами, хирургическую шапочку, леггинсы и нитриловые перчатки.

  1. Применение путем погружения в безформальдегидный модифицированный чилийский консервирующий раствор
    1. По окончании 6-месячного периода иммерсионного хранения перенесите биомодель в резервуар объемом 300 л, наполненный модифицированным чилийским консервирующим раствором, не содержащим формальдегида. Храните биомодель в течение 4 недель.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что биомодель полностью погружена, используя примерно 150 л раствора.

6. Размягчение глицерина

  1. Сразу после процесса деформолизации погрузить биомодель в растворы с возрастающими концентрациями разведенного в воде глицерина: 50%, 70% и 90% глицерина. Поддерживайте биомодель в каждой концентрации в течение одной недели.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Цель данного протокола состоит в том, чтобы представить эффективную и жизнеспособную методику, позволяющую сохранить биомодели свиней для сравнительного преподавания анатомии человека. В настоящее время не существует стандартизированных методов или тестов для оценки сохранности модели. Поэтому общую сохранность модели оценивали с помощью показателей наполнения раствора и признаков разложения после составления протокола на образцах. Кроме того, для объективной оценки жизнеспособности биомоделей для преподавания и исследов...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Традиционно анатомические исследования основывались на человеческих трупах; Тем не менее, трудности с получением этих образцов привели к изучению альтернативных методов. Биомодели свиней оказались ценными инструментами для изучения анатомии человека, предлагая анатомические сходства, которые облегчают обучение и его экстраполяцию на медицинские приложения у людей 12,13,14,15.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Выражаем благодарность Департаменту фундаментальных медицинских наук и Исследовательскому офису Университета Исези за их поддержку в этом исследовании.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Бензалкония хлоридпротé cnica Ingenierí aPROQUAT BC 50/80CAS Номер 68424-85-1
ЭтанолНе применимоЭтанол 96%
ФормальдегидAlbor quí micosНе применимоФормальдегид
ГлицеринНеприменимо Не применимоГлицериновый
насос для впрыскаDisá nchezСпециальный инжектор YA-02Инъекционный насос
Kelly щипцыНе применимоKelly
щипцы Metzembaum ножницыНе применимоНе применимоMetzembaum ножницы
NeedleDisá nchezL канюляL канюля
СкальпельНе применимоРучкаскальпеля 4/ Лезвие скальпеля 22
Шов  ШелкНеприменимо Не применимоШовный материал Шелк 0/0

Ссылки

  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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Видео скоро будет доступно

Похожие статьи