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Explorar el espacio profundo - descubrimiento de la anatomía de las estructuras periventriculares para revelar los ventrículos laterales del cerebro humano

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Neuroscience

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Summary

Este trabajo demuestra el uso eficaz de un método de disección de fibra para revelar los tractos de sustancia blanca superficial y estructuras de periventricular del cerebro humano, en un espacio tridimensional, para facilitar la comprensión del estudiante de la morfología ventricular.

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Colibaba, A. S., Calma, A. D., Webb, A. L., Valter, K. Exploring Deep Space - Uncovering the Anatomy of Periventricular Structures to Reveal the Lateral Ventricles of the Human Brain. J. Vis. Exp. (128), e56246, doi:10.3791/56246 (2017).

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Abstract

Los estudiantes de anatomía típicamente dos dimensiones secciones (2D) y de imágenes al estudiar anatomía ventricular cerebral y los estudiantes parece desafiante. Porque los ventrículos son espacios negativos profundamente dentro del cerebro, es la única manera de entender su anatomía por apreciar sus límites formados por estructuras relacionadas. Mirando una representación 2D de estos espacios, en cualquiera de los planos cardinales, no permitirá una visualización de todas las estructuras que forman los límites de los ventrículos. Así, usando secciones 2D solo requiere que los estudiantes a calcular su propia imagen mental de los espacios ventriculares 3D. El objetivo de este estudio fue desarrollar un método reproducible para la disección del cerebro humano para crear un recurso educativo para mejorar los estudiantes comprensión de las complejas relaciones entre los ventrículos y las estructuras periventriculares. Para lograr esto, hemos creado un recurso de video que ofrece a una guía paso a paso utilizando un método de disección de fibra para revelar los ventrículos lateral y terceros junto con las estructuras estrechamente relacionadas del sistema límbico y los ganglios basales. Una de las ventajas de este método es que permite la delineación de los tractos de materia blanca que son difíciles de distinguir de otras técnicas de disección. Este video va acompañado de un protocolo escrito que ofrece una descripción sistemática del proceso de ayuda en la reproducción de la disección del cerebro. Este paquete ofrece una valiosa anatomía enseñanza de recursos para educadores y estudiantes por igual. Siguiendo estas instrucciones educadores pueden crear recursos docentes y estudiantes pueden guiarse para producir su propia disección de cerebro como una actividad práctica práctica. Se recomienda que esta guía de video incorporados a neuroanatomía de enseñanza para mejorar el estudiante comprensión de la morfología y la relevancia clínica de los ventrículos.

Introduction

Muchos estudiantes luchan para entender los espacios negativos del sistema ventricular, situado en el cerebro humano1,2. Utilizados los recursos disponibles para los estudiantes para el estudio de los ventrículos proporcionan representaciones relativamente crudas de las intrincadas relaciones 3D de estas estructuras cerebrales profundas. Comprensión de la Anatomía 3D del sistema ventricular y las estructuras relacionadas es particularmente importante en neurocirugía ya que el acceso al sistema ventricular es una de las técnicas más utilizadas para medir la presión intracraneal, descomprimir el ventrículo sistema y administrar medicamentos3. Además, los avances rápidos en imágenes médicas han requerido el desarrollo de habilidades en la interpretación de la Anatomía 3D.

Dos dimensiones secciones (2D) del cerebro en diversos planos se suelen utilizar para visualizar las estructuras del cerebro profundo que forman los límites de los espacios ventriculares negativa4. Sin embargo, son insuficientes para permitir a los estudiantes a entender el alcance completo de la arquitectura 3D de los ventrículos y los detalles finos de la región como haces de fibras que conectan la corteza y estructuras subcorticales52D rebanadas del cerebro solamente. Por lo tanto, educadores que dependen de la capacidad de los estudiantes para calcular un concepto 3D comprensible de los ventrículos4. Los estudiantes que luchan con la conciencia espacial resulta extremadamente difícil crear esta imagen 3D. Mientras que los modelos de plástico y moldes ventriculares proporcionan una representación 3D del sistema ventricular, no llegan a demostrar la relación integral que forman los límites de los ventrículos. Los estudiantes a menudo sin pensar Saque las piezas del modelo plástico para acceder al sistema ventricular y comprender sus interconexiones. En este proceso, con frecuencia pasan por alto las posiciones relativas detalladas de cada estructura y perder la comprensión de sus relaciones (p. ej. formación del techo de los ventrículos laterales por el cuerpo calloso).

El desarrollo de nuevas herramientas de enseñanza informatizada ha abordado algunas de estas limitaciones. Sin embargo, muchos de estos modelos se limitan a imágenes y texto estático y no toman ventaja de la interactividad que ofrecen estas nuevas tecnologías7,8. Mientras que tecnologías interactivas que el usuario pueda rotar modelos 3D por computadora para estudiar múltiples puntos de vista, esto puede confundir a algunos usuarios, especialmente los principiantes que encuentran difícil orientarse estructuras6. Además, recursos informáticos interactivos han demostrado ser menos eficaz en la enseñanza de las estructuras anatómicas más complejas6. Por lo tanto, uno de los retos en la enseñanza de la neuroanatomía es proporcionar a los estudiantes con recursos que les permitan visualizar los ventrículos adecuadamente y apreciar su estructura 3D y relaciones anatómicas incluyendo la delicada asociativa, proyección, y haces de fibras commissural que forman relaciones complejas con las estructuras periventriculares del2.

La disección ha demostrado ser un excelente método educativo para el aprendizaje de anatomía7,8. Un reciente estudio proporciona evidencia de los beneficios de la disección de la estudiante en el aprendizaje de neuroanatomía. En 2016, Rae et al encontró mejor retención a corto plazo y a largo plazo de conocimiento de la neuroanatomía en los estudiantes que participan en las disecciones9. Mientras que los avances tecnológicos continúan mejorando la exactitud y la interactividad de modelos 3D por computadora, los conocimientos adquiridos a través de disección práctica no pueden repetirse digitalmente en el presente tiempo de10.

En este estudio, el objetivo fue producir una disección reproducible de un cerebro humano. Elegimos un método de disección de fibra ya que permite la preservación de los haces de fibras delicadas estructuras de la materia gris periventricular para mejor definen el espacio negativo de los ventrículos.

Aquí presentamos a una guía completa paso a paso para la creación de un modelo independiente de los ventrículos y las estructuras periventriculares junto con un acompañamiento vídeo de entrenamiento para usan en neuroanatomía de enseñanza y aprendizaje. Estos recursos se pueden utilizar para la enseñanza y el aprendizaje de la neuroanatomía del cerebro por educadores y estudiantes.

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Protocol

todos los métodos aquí descritos han sido aprobados por el Comité de ética de investigación humana de la Universidad nacional australiana. Para crear el modelo ventricular utilizamos fibra Klingler disección técnica 12 , 14. La técnica de Klingler es un método de disección táctil que consiste en extirpar pequeñas porciones de la materia gris de la corteza y pelar de haces de fibras nerviosas, proporcionando así una guía paso a paso a través de las capas de tejido de la superficie de las estructuras profundas del cerebro.

Nota: la muestra de cerebro utilizada para demostrar este protocolo en el vídeo adjunto y las imágenes se quitó cuidadosamente de un cadáver humano embalsamado en formol, obtenido desde el programa donantes de cuerpo de la Facultad de medicina, Australia Universidad Nacional. El donante no tenía antecedentes conocidos de enfermedad neuropathological. Después del retiro de la duramadre, el cerebro se almacenaba en solución de etanol del 10% a temperatura ambiente durante tres años.

1. preparación

  1. obtener un total del cerebro de un cadáver humano embalsamado y retirar la duramadre y el cerebro en 10% de etanol a temperatura ambiente antes de la disección.
    PRECAUCIÓN: Use equipo de protección personal en una habitación bien ventilada de acuerdo a las pautas locales al manejar. Asegurar que todos los participantes están familiarizados con los procedimientos institucionales para el manejo y eliminación de un bisturí y sharp los objetos antes de comenzar el protocolo de disección.
  2. Preparar los siguientes instrumentos: tijeras, pinzas, hojas de bisturí (Nº 15 y Nº 22), sonda de metal y el extremo romo de un mango de bisturí metálico ( figura 1). Utilice el extremo romo de la manija del escalpelo para minimizar el daño a las delicadas fibras del nervio y la conservación de los principales de la materia blanca fibra extensiones ( figura 2) 13.
  3. Colocar el cerebro de modo que su superficie ventral quede mirando hacia arriba.

2. Procedimiento de disección

Nota: la disección toma aproximadamente 2 a 3 h para completar

  1. Retire el aracnoides y la vasculatura asociada de ambos hemisferios cerebrales con un par de pinzas atraumáticas (blunt).
  2. Suavemente Levante el cerebelo y localizar los colículos inferiores. Coloque la hoja de bisturí (Nº 15) unida a un mango de bisturí largo justo caudal a los colículos inferiores y corte axial a través del médula oblonga. Evitar que el disco tan cerca horizontal como sea posible para evitar daños en el cerebelo. Tenga cuidado de preservar El tectum del midbrain.
  3. Posición del cerebro para ver la fisura lateral derecho o izquierda. A partir de la convolución del cerebro supramarginal, utilice el extremo romo del mango del bisturí para eliminar suavemente las capas corticales superficiales. Suavemente avanzar primero por encima y por debajo del surco lateral para revelar los haces de fibras de asociación horizontal funcionando en el parietal, frontal y lóbulos temporales, respectivamente.
  4. Seguir la dirección de las fibras arqueadas alrededor del borde posterior de la ínsula conectando el fasciculi longitudinales superior e inferior para revelar el fascículo arqueado.
  5. Anterior, quite con cuidado las restantes superficiales capas corticales de los lóbulos frontales temporales de media y las convoluciones del cerebro frontal inferior para revelar las fibras fasciculares ganchudas que conectan los temporales y
  6. Identificar las corto convoluciones del cerebro de la corteza insular y luego retire la ínsula. A continuación retire la cápsula extrema y claustrum para revelar la cápsula externa subyacente. Tenga en cuenta la protuberancia formada por el núcleo lentiforme profundo a la cápsula. Hacia la superficie dorsal de la corteza, revelan las fibras de la corona radiata ( figura 4).
  7. Quitar la corteza restante y la materia blanca subyacente en la superficie dorsal del cerebro para llegar a la circunvolución del cíngulo. Continuar con el extremo romo de la manija del escalpelo para quitar la corteza del cingulate para revelar el cíngulo, los tractos de materia blanca que conecta la sustancia perforada anterior con la convolución del cerebro parahippocampal.
  8. Utiliza la misma técnica para extraer el cíngulo posterior a anterior revelan el cuerpo calloso, compuesto de fibras commissural que conectan los dos hemisferios cerebrales. El dorso del cuerpo (tronco) del cuerpo calloso será visible ( figura 6).
  9. Repita los pasos 2.3 a 2.8 en el hemisferio cerebral contralateral.
  10. Palpate e identificar la extensión del ventrículo lateral en uno de los hemisferios. Utilizando una sonda, perfore la pared lateral del ventrículo en el sitio del trígono colateral. Usando una hoja de tamaño 24 (adjunta a un mango de bisturí no. 4) introduce a través del sitio de punción y corte inferiorly a abrir toda la longitud del cuerno inferior del ventrículo lateral.
  11. Ahora retomar el trígono colateral ventricular para ampliar el corte superior hacia el splenium del callosum de la recopilación (línea punteada en la figura 5).
  12. Repetir los pasos 2.10 y 2.11 en el otro hemisferio.
  13. Abrir el cuerpo del ventrículo lateral continuando la incisión desde el trígono rostral con un corte de aproximadamente 3 cm paralela al cuerpo calloso en ambos hemisferios (líneas punteadas en la figura 6).
  14. Únete las dos incisiones paralelas en cada hemisferio rostral a la altura de la rodilla y caudalmente al nivel del splenium del callosum de la recopilación. Con unas pinzas, sostuvo en la mano no dominante, levante suavemente el cuerpo calloso en el Esplenio. Con un fuerte par de tijeras, la mano dominante, separar el splenium del pellucidum del septo subyacente. Una vez haya llegado el extremo rostral del cuerpo, cortar el cuerpo calloso y quitar it
  15. Nestle la superficie ventral del cerebro a lo largo de la palma de su mano no dominante para estabilizar las áreas occipitales y temporales (parte posterior). Al mismo tiempo, utilizar su mano dominante firme pero suavemente el extremo anterior del cerebro mediante la colocación de los dedos opuestos y pulgar en los núcleos lentiformes de ambos lados del cerebro.
  16. Movimientos y
  17. con suave jalando separados físicamente las partes anteriores y posteriores del cerebro teniendo especial cuidado de mantener intacto el plexo coroideo. Se recomienda que un colega esté presente para guiar a la separación y sección suavemente cualquier resto conectar los tejidos durante el proceso con un bisturí.

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Representative Results

Este método de disección expone el sistema ventricular mediante la separación del cerebro en una anterior y una parte posterior (figura 7 y figura 8). La parte posterior ofrece una visión interna al trígono colateral de que los cuernos posteriores e inferiores se pueden ver que se extiende hasta el occipital y lóbulos temporales, respectivamente (figura 8). En el cuerno inferior temporal, el hipocampo, que forma su pared medial, es claramente visible como las fimbrias y los pilares de la bóveda.

La parte anterior del cerebro prosected (figura 7) permite la observación de las estructuras que forman los límites del cuerpo y los cuernos rostral salientes anteriores del ventrículo lateral. Rostral, las cabezas grandes de los núcleos caudados se muestran claramente para formar la frontera lateral del cuerno anterior. La pared medial y el techo de los ventrículos laterales han sido en gran parte eliminado pero en el rostral terminan, en este ejemplar, el resto del pellucidum del septo medial, y el cuerpo calloso superior eran aún visibles. Moviéndose dorsalmente, que la masa grande del tálamo se hace visible que forma la mayor parte del piso del cuerpo del ventrículo, mientras que se ejecuta el estrecho cuerpo del núcleo caudado dorsolateral al tálamo, formando una pequeña parte del piso del ventrículo lateral. El plexo coroideo es visible como curva alrededor del tálamo. Cuando los tálamos se separan suavemente, el tercer ventrículo puede verse limitada lateralmente por las paredes mediales de los tálamos y superiormente por el cuerpo de la bóveda. La adherencia de la interthalamic se ve un lugar destacado en la línea media (figura 7). Con el tercer ventrículo anterior, las columnas de la bóveda también son visibles. Además, podemos visualizar las estructuras epitalámicos de la glándula pineal y la habénula postero-superior al tálamo. Ventralmente, las estructuras del cerebro medio como los colículos superiores e inferiores en El tectum y el acueducto cerebral pueden identificarse fácilmente.

Al comenzar la disección de la fibra de la muestra utilizada en este video, varias lesiones de color cafe claro centrado en blanco fueron descubiertas en los tractos de materia blanca profunda como el radiata de la corona (figura 5). La examinación histológica de las muestras de las lesiones sugiere que eran el resultado de metástasis de un carcinoma de pulmón de células no pequeñas. No había ninguna historia conocida de enfermedad neuropathological en el espécimen antes de la disección y como tales estas lesiones encuentran fortuito.

Figure 1
Figura 1 : Instrumentos utilizados para realizar la disección del cerebro. (A) cuchilla 15; Mango de bisturí largo (B); (C) lámina 11; (D) mango de bisturí corto; (E) hoja 24; Tijeras (F); Pinzas atraumáticas de (G); (H) dentado fórceps haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 : Cómo sostener el mango de bisturí metálico y utilizar su extremo romo para quitar las capas corticales superficiales para revelar los haces de fibras de materia blanca subyacente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3 : Vista del lado izquierdo del cerebro lateral. Eliminación de la materia gris y blanca superficial del frontal, parietal, occipital y parte de los lóbulos temporales reveló la fasciculi longitudinales superior e inferior, la conexión de fibra blanca de los lóbulos y la corteza insular. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4 : Vista del lado izquierdo del cerebro lateral. Disección profunda de la materia gris y blanca de la frontal, parietal, occipital y parte de los lóbulos temporales revelan las fibras orientadas verticalmente del corona radiata y cápsula externa así como el fascículo unciforme. Una ventana de cortar las fibras de la cápsula externa revela la sustancia gris del núcleo lentiforme. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5 : Quita vista lateral del lado izquierdo del cerebro con la corteza de la circunvolución del cíngulo. La línea punteada indica la posición de los cortes para abrir el ventrículo lateral. La pequeña punta de flecha indica la localización de la lesión patológica pequeña que fue encontrada fortuito durante la disección. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6 : Vista superior del cerebro con ambos las convoluciones del cerebro de cingulate quitado, exponiendo el cuerpo calloso en el midline. Las líneas punteadas muestran las posiciones de los cortes paralelos a realizar a lo largo del cuerpo calloso para abrir el techo de los ventrículos laterales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 7
Figura 7: Caudal más de la mitad anterior del cerebro que muestra el cuerno anterior y cuerpo de los ventrículos laterales, los ventrículos terceros y las estructuras que los rodean. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 8 Figura 8 : Vista rostral de la mitad posterior del cerebro mostrando los cuernos posteriores y cuernos inferiores de los ventrículos laterales, así como el hipocampo y su proyección en la bóveda. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

El objetivo de este trabajo fue elaborar una guía de disección para su difusión a docentes y estudiantes que podrían utilizarse para mejorar la enseñanza y el aprendizaje de la profunda ventricular y periventricular de estructuras del cerebro humano. Hemos ideado a una guía paso a paso con imágenes, junto con un recurso de vídeo, que puede utilizarse para facilitar la comprensión de la morfología de los ventrículos y sus estructuras asociadas. La técnica de disección sí mismo no es nuevo. Disección de la fibra se ha utilizado anteriormente para el estudio de anatomía cerebelosa14. Sin embargo, la novedad de nuestro estudio fue la combinación de un método de disección tradicional junto con la moderna producción de vídeo anotado. Esto demuestra cómo la disección, a pesar de su menor uso en la enseñanza de la anatomía, se puede utilizar juiciosamente para facilitar el aprendizaje, especialmente para los estudiantes que no tienen acceso a disección humana o prefiere usar recursos electrónicos para el aprendizaje de los estudiantes. La técnica de disección de fibras proporciona un recurso complementario a modelos de plástico y equipo para el aprendizaje de la Anatomía 3D de los ventrículos cerebrales. En comparación con modelos de plástico, secciones de la cerebral y ventriculares moldes, nuestro método de disección demostró la estructura 3D de los ventrículos y sus relaciones con las estructuras que forman los límites de los ventrículos cerebrales.

Proporcionar recursos eficaces para el aprendizaje de las estructuras profundas del cerebro humano es uno de los retos para los educadores de la anatomía. Los recursos utilizados por lo general tienen algunas limitaciones. Aunque la disección ha sido tradicionalmente la piedra angular de la enseñanza de la anatomía, su disponibilidad ha disminuido significativamente debido a las presiones de tiempo competidores de otras disciplinas, cuestiones de seguridad y un número reducido de donantes7. Sin embargo, la disección es beneficiosa no solo porque permite la apreciación de la organización 3D del cerebro, sino que también ofrece el beneficio de la percepción háptica (táctil gnosis)15. Hay una necesidad de métodos alternativos de entrega de la experiencia de la disección, ya que no todas las instituciones tienen acceso a cerebros humanos para la disección. Así, hemos desarrollado este vídeo instruccional, que puede utilizarse como un recurso de enseñanza independientes para demostrar la Anatomía 3D y las relaciones del cerebro humano. Además, puede ser utilizado como una guía para los estudiantes para realizar su disección de cerebro humano o animal o como alternativa utilizar personal para idear modelos de cerebro prosected que pueden utilizarse para el estudio de estudiante. Por lo tanto, hemos revisado el uso de la disección en visualizar la anatomía intrincada de esta región.

La técnica de disección Klingler fue seleccionada para facilitar la comprensión del estudiante de la Anatomía 3D de las estructuras periventriculares y ventrículos. Un beneficio adicional de la técnica es que permite una comprensión conceptual de la proyección, asociación y sistemas de fibras commissural. En el pasado, se ha utilizado el método de Klingler para demostrar cerebelosa y de la materia blanca tracto núcleos14,16. En este estudio, demostramos cómo puede aplicarse a la exploración y visualización de los ventrículos cerebrales y las estructuras relacionadas. Muchas técnicas de seccionamiento del cerebro utilizan cortes afilados que destruir las delicadas estructuras y sus conexiones. Al elegir un método que conserva las estructuras más profundas y sus conexiones en el cerebro, hemos creado una guía visual para demostrar su intrincada anatomía y relaciones.

Hay algunos aspectos del proceso que se podría mejorar. La técnica de embalsamamiento se debe considerar al seleccionar a muestras de cerebro humano para la disección. El cadáver fue embalsamado por medio de la arteria femoral y es posible obtener aún más tejido cerebral de calidad por embalsamamiento a través de las arterias carótidas o con la infiltración epidural de la solución fijadora. Tejido fino del cerebro sí mismo es delicado y puede dañarse fácilmente durante el proceso de disección o el manejo por los estudiantes. Debido a la fragilidad del cerebro resultante independiente y maximizar su uso, se pueden incorporar varios pasos adicionales. Plastination puede utilizarse para mejorar la durabilidad y la longevidad de prosected especímenes elaborados con esta técnica17. Otra alternativa para aumentar la longevidad de la pieza y facilitar la producción en masa de la disección es crear las reproducciones mediante impresión 3D18. Congelar el cerebro antes de la disección puede mejorar la técnica como el proceso de congelación y descongelación permite la penetración de las fibras con formalina, que separa las fibras de más fácil disección19,20. Sin embargo, mientras que este método de congelación ayuda a la disección, Chowdhury y colegas encontraron que no produjeron resultados coherentes16 y así elegimos no para utilizar el método de congelación y descongelación en nuestra disección.

La técnica de disección de fibra es una excelente manera de demostrar la estructura del sistema ventricular del cerebro. En nuestra propia institución, comentarios informales y nuestras observaciones personales de la utilización de los estudiantes de este recurso han indicado que los estudiantes encuentran útil en el aprendizaje de la anatomía de los ventrículos cerebrales y las estructuras relacionadas. Los beneficios de este recurso están aún por evaluarse objetivamente a través de la evaluación y retroalimentación para explorar su valor y sus limitaciones. Recomendamos combinar el método video de recursos o la disección con una gama de recursos complementarios a los estudiantes oportunidades óptimas para apreciar la compleja organización 3D de los ventrículos y las estructuras circundantes.

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Disclosures

Los autores declaran que no tienen ningún conflicto de interés.

Acknowledgments

Los autores desean agradecer a los donantes y sus familias por su generosa donación. Gracias al Sr. Xiao Xuan Li que grabaron el video y ayudó con la edición de vídeo; Apoyan a la Sra. Hannah Lewis y el Sr. Louis Szabo para proporcionar técnicas; y el profesor Jan Provis para revisar el video y entrada a contenido de vídeo.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Scalpel Blade No 15 Swann-Morton 0205 Scalpel blade
Scalpel Blade No 11 Swann-Morton 0203 Scalpel blade
Scalpel Blade No 24 Swann-Morton 0211 Scalpel blade
Long Scalpel handle No3L Swann-Morton 0913 Scalpel handle
Short Scalpel handle No4G Swann-Morton 0934 Scalpel handle
Scissors Scissors
Atraumatic Forceps Atraumatic forceps
Toothed Forceps Toothed forceps
Genelyn Arterial Enhanced GMS Inovations AE-475 Arterial embalming media

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References

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