טבילה באמבט מים חמים אטום בוואקום להכנת מודלים אנטומיים וכירורגיים של עצמות קדוואריות
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את ההשרייה והניקוי של עצם הגופה באמצעות טכניקת טבילה באמבט מים חמים אטומה בוואקום. זוהי שיטה זולה, בטוחה ויעילה לייצור דגימות אנטומיות לתכנון כירורגי וחינוך רפואי כחלופה למודלים מודפסים תלת מימדיים (תלת ממדיים).
Abstract
מודלים של עצמות משרתים מטרות רבות, כולל שיפור ההבנה האנטומית, תכנון כירורגי טרום ניתוחי והפניה תוך ניתוחית. תוארו מספר טכניקות להשרייה של רקמות רכות, בעיקר לניתוח פורנזי. עבור מחקר קליני ושימוש רפואי, שיטות אלה הוחלפו על ידי מודלים מודפסים תלת מימדיים (3D), אשר דורשים ציוד משמעותי ומומחיות, והם יקרים. כאן, עצם חוליית הכבשה הגופית נוקתה על ידי אטימת ואקום של הדגימה עם חומר ניקוי מסחרי לשטיפת כלים, טבילה באמבט מים חמים, ולאחר מכן הסרה ידנית של הרקמה הרכה. זה ביטל את החסרונות של שיטות השרייה שהיו קיימות בעבר, כגון קיומם של ריחות רעים, שימוש בכימיקלים מסוכנים, ציוד משמעותי ועלויות גבוהות. הטכניקה המתוארת הפיקה דגימות נקיות ויבשות תוך שמירה על פרטים ומבנה אנטומיים כדי למדל במדויק את מבני הגלוסקמאות שיכולים להיות שימושיים לתכנון טרום ניתוחי והפניה תוך ניתוחית. השיטה פשוטה, זולה ויעילה להכנת מודל עצם לחינוך ותכנון כירורגי ברפואה וטרינרית ואנושית.
Introduction
הסרת רקמות רכות וניקוי עצמות נדרשים לזיהוי פלילי, מחקר רפואי וביולוגי וחינוך וטרינרי ורפואי. רוב הטכניקות פותחו למטרות פורנזיות, למזער את הנזק לעצם כדי לשמר פרטים רבים ככל האפשר. זה יכול לספק מודל עצם מדויק ומוחשי לתכנון כירורגי לפני הניתוח, כמו גם קבלת החלטות תוך ניתוחית כדי לסייע במזעור סיבוכים 1,2,3. זה מועיל בניתוח על ידי קיצור זמני הניתוח ואיבוד דם ושיפור התקשורת בין המנתחים, בהשוואה לתכנון עם תמונות דו-ממדיות4. השימוש במודלים אלה עשוי גם להפחית את ההסתמכות על הדמיה תוך ניתוחית, כגון פלואורוסקופיה, אשר עשויה להפחית את החשיפה לקרינה לאנשי צוות.
עצמות שלד מגופות שימשו בעבר לדגמים אלה; עם זאת, ההתקדמות הטכנולוגית דחפה לשימוש בדגמים מיוצרים, ולאחרונה, מודלים מודפסים תלת מימדיים (3D). מודלים של עצמות מסתמכים על זמינותן של דגימות גופות ועל יעילות עיבוד דגימות אלה למודלים שמישים. להדפסה תלת-ממדית יש יתרון של חופש יצירתי, המאפשר מודלים אנטומיים וספציפיים למטופל, במיוחד כאשר קיימות הפרעות אנטומיות או גידולים, או אם יש צורך לייצר או להגדיל את החומרה כך שתתאים למטופל1. דגימות אלה ניתנות גם לעיקור ומניפולציה על ידי מנתחים במהלך הליך. עם זאת, חופש זה מגיע עם עלות, כפי שהוא דורש סריקות טומוגרפיה ממוחשבת (CT), החומרים והציוד הנדרש יכול להיות יקר, ומומחיות חיונית כדי ליצור את המודלים בתוכנה הנדרשת 1,4. בנוסף, גורמים אלה יכולים להגביל את הדיוק והאיכות של המודל, ומכאן התכנון הניתוחי והצלחתו1. מודלים מודפסים בתלת-ממד עשויים שלא להיות הבחירה הטובה ביותר במקרים בהם אין צורך באנטומיה ספציפית למטופל וכאשר יש דרישה מיידית לדגם.
שיטות נפוצות להסרת רקמות רכות מעצם cadaveric כוללות ניקוי ידני, maceration חיידקים, maceration כימי, בישול, ו macerationחרקים 5,6. ההצלחה של שיטות אלה מבוססת בדרך כלל על עלות, זמן, עבודה, ציוד, בטיחות ואיכות המוצר הסופי 5,7. ניקוי ידני דורש את מירב העבודה וכמות משמעותית של זמן, אך כרוך בציוד מינימלי5. מקרציה חיידקית מורכבת מהשארת הדגימה באמבט מים קרים או חמים לפרקי זמן ארוכים, לעתים קרובות עד 3 שבועות, מה שמאפשר לחיידקים לפרק את הרקמה6. זה יוצר ריחות לא נעימים, דורש ציוד נוסף לטיפול בחיידקים, ויוצר סיכון ביטחוני ביולוגי למשתמש 5,6. השימוש בחיפושיות דרמסטיות יעיל מאוד עם עבודה מינימלית, אך דורש רכישת מושבה וגידול בעלי חיים, ואינו נחשב להשקעה כלכלית אם משתמשים בו לעתים רחוקות 6,7. השרייה כימית כרוכה בדרך כלל בשימוש באנזימים כגון טריפסין, פפסין ופפאין, או דטרגנטים מסחריים המכילים חומרים כגון פעילי שטח ואנזימים 5,8. למרות ששיטה זו מספקת תוצאות מהירות יותר, הכימיקלים המשמשים, כגון נתרן הידרוקסידי, אמוניה, אקונומיקה ובנזין, עלולים להוות סיכון בריאותי ובטיחותי ולייצר ריחות מזיקים הדורשים ציוד מגן אישי (PPE) ומכסה אדים 5,7,8,9. לבסוף, חימום ממושך מספק שיטה נוספת בעלת אינטנסיביות מינימלית אך עלול לייצר ריחות הדורשים אוורור10.
שיטה פשוטה, בטוחה וזולה להכנת מודלים אנטומיים של עצמות תספק כלי שימושי למנתחים, סטודנטים, מחנכים וחוקרים. מאמר זה מתאר שיטה חדשנית להכנת מודלים של עצמות שלד המונעת ריחות לא נעימים וכימיקלים מזיקים, ומייצרת מודל כירורגי מפורט עם מינימום ציוד ועבודה.
Protocol
Representative Results
Discussion
הערה טכנית זו נועדה לתאר שיטה פשוטה, בטוחה וזולה לייצור מודל עצם אנטומי לטובת חינוך וטרינרי ורפואי ולשימוש בחינוך אנטומי ותכנון כירורגי.
בדיקות פיילוט מצאו כי טמפרטורת אמבטיה של 70 מעלות צלזיוס סיפקה את זמן העיבוד המהיר ביותר מבלי לגרום נזק לדגימות. טמפרטורות גבוהות יותר ג?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ללא.
Materials
| Dimension Elite 3D printer | Stratasys, Eden Prairie, MN, United States | 3D printer for production of surgical bone models based on reconstructed CT scans | |
| Mimics Innovation Suite | Materialise NV, Leuven, Belgium | Suite 24 | Software to create 3D models from imaging scans |
| Nylon cable ties | 4Cabling, Alexandria, NSW, Australia | 011.060.1042/011.060.1039 | Used to maintain connection between vertebral bodies |
| Orthopaedic wire | B Braun, Bella Vista, NSW, Australia | Used to maintain connection between vertebral bodies | |
| Support Cleaning Apparatus | Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, United States | SCA-1200 | Hot water bath for immersion of the sealed sample. |
| Ultra Strength Original Dishwashing Liquid | Colgate-Palmolive, New York, NY, United States | Dishwashing liquid added to sealed bag with sample for cleaning of the bone model. | |
| Vacuum bags | Pacfood PTY LTD | Heat safe, sealable plastic bags | |
| Vacuum Food sealer | Tempoo (Aust) PTY LTD | Vacuum food sealer to seal vacuum bags prior to bath immersion |
References
- 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).
