Immersion au bain d’eau chaude scellée sous vide pour la préparation de modèles anatomiques et chirurgicaux d’os cadavériques

Summary

Le présent protocole décrit la macération et le nettoyage de l’os cadavérique à l’aide d’une technique d’immersion au bain d’eau chaude scellée sous vide. Il s’agit d’une méthode peu coûteuse, sûre et efficace pour produire des échantillons anatomiques pour la planification chirurgicale et l’éducation médicale comme alternative aux modèles imprimés en trois dimensions (3D).

Abstract

Les modèles osseux servent à de nombreuses fins, notamment l’amélioration de la compréhension anatomique, la planification chirurgicale préopératoire et le référencement peropératoire. Plusieurs techniques de macération des tissus mous ont été décrites, principalement pour l’analyse médico-légale. Pour la recherche clinique et l’utilisation médicale, ces méthodes ont été remplacées par des modèles imprimés en trois dimensions (3D), qui nécessitent un équipement et une expertise considérables et sont coûteux. Ici, l’os vertébral cadavérique de mouton a été nettoyé en scellant sous vide le spécimen avec un détergent à vaisselle commercial, en l’immergeant dans un bain d’eau chaude, puis en enlevant manuellement les tissus mous. Cela a éliminé les inconvénients des méthodes de macération existantes, telles que l’existence d’odeurs nauséabondes, l’utilisation de produits chimiques dangereux, un équipement important et des coûts élevés. La technique décrite a produit des échantillons propres et secs tout en conservant les détails anatomiques et la structure pour modéliser avec précision les structures osseuses qui peuvent être utiles pour la planification préopératoire et le référencement peropératoire. La méthode est simple, peu coûteuse et efficace pour la préparation de modèles osseux pour l’éducation et la planification chirurgicale en médecine vétérinaire et humaine.

Introduction

L’ablation des tissus mous et le nettoyage des os sont nécessaires pour la médecine légale, la recherche médicale et biologique, et l’éducation vétérinaire et médicale. La plupart des techniques ont été développées à des fins médico-légales, minimisant les dommages à l’os pour préserver autant de détails que possible. Cela peut fournir un modèle osseux précis et tangible pour la planification chirurgicale préopératoire, ainsi que la prise de décision peropératoire pour aider à minimiser les complications ^1,2,3. Ceci est bénéfique en chirurgie en réduisant les temps d’opération et les pertes de sang et en améliorant la communication entre les chirurgiens, par rapport à la planification avec des images 2D⁴. L’utilisation de ces modèles peut également réduire la dépendance à l’imagerie peropératoire, comme la fluoroscopie, ce qui peut réduire l’exposition du personnel aux rayonnements.

L’os squelettique des cadavres a toujours été utilisé pour ces modèles; cependant, les progrès technologiques ont poussé vers l’utilisation de modèles fabriqués et, plus récemment, de modèles imprimés en trois dimensions (3D). Les modèles osseux reposent sur la disponibilité d’échantillons cadavériques et l’efficacité du traitement de ces échantillons en modèles utilisables. L’impression 3D a l’avantage d’une liberté créative, permettant des modèles anatomiques et spécifiques au patient, en particulier lorsque des anomalies anatomiques ou des néoplasmes sont présents, ou si le matériel doit être fabriqué ou augmenté pour s’adapter au patient¹. Ces échantillons peuvent également être stérilisés et manipulés par des chirurgiens au cours d’une procédure. Cependant, cette liberté a un coût, car elle nécessite une tomodensitométrie (TDM), le matériel et l’équipement requis peuvent être coûteux et l’expertise est essentielle pour créer les modèles dans le logiciel requis ^1,4. De plus, ces facteurs peuvent limiter la précision et la qualité du modèle, et donc la planification et le succès chirurgicaux¹. Les modèles imprimés en 3D peuvent ne pas être le meilleur choix pour les cas où il n’y a pas besoin d’anatomie spécifique au patient et où il y a un besoin immédiat pour le modèle.

Les méthodes couramment appliquées pour enlever les tissus mous de l’os cadavérique comprennent le nettoyage manuel, la macération bactérienne, la macération chimique, la cuisson et la macération d’insectes ^5,6. Le succès de ces méthodes repose généralement sur le coût, le temps, la main-d’œuvre, l’équipement, la sécurité et la qualité du produit final ^5,7. Le nettoyage manuel nécessite le plus de main-d’œuvre et beaucoup de temps, mais nécessite un équipement minimal⁵. La macération bactérienne consiste à laisser l’échantillon dans un bain d’eau froide ou tiède pendant de longues périodes, souvent jusqu’à 3 semaines, permettant aux bactéries de décomposer le tissu⁶. Cela crée des odeurs désagréables, nécessite un équipement supplémentaire pour traiter les bactéries et crée un risque de biosécurité pour l’utilisateur ^5,6. L’utilisation de dermestes coléoptères est très efficace avec un minimum de main-d’œuvre, mais nécessite l’acquisition d’une colonie et l’élevage des animaux, et n’est pas considérée comme un investissement économique si elle est utilisée rarement ^6,7. La macération chimique implique généralement l’utilisation d’enzymes telles que la trypsine, la pepsine et la papaïne, ou de détergents commerciaux contenant des substances telles que des tensioactifs et des enzymes ^5,8. Bien que cette méthode donne des résultats plus rapides, les produits chimiques utilisés, tels que l’hydroxyde de sodium, l’ammoniac, l’eau de Javel et l’essence, peuvent représenter un risque pour la santé et la sécurité et produire des odeurs nocives qui nécessitent un équipement de protection individuelle (EPI) et une hotte 5,7,8,9. Enfin, le chauffage prolongé fournit une autre méthode peu intensive, mais peut produire des odeurs nécessitant une ventilation¹⁰.

Une méthode simple, sûre et peu coûteuse pour la préparation de modèles anatomiques osseux fournirait un outil utile pour les chirurgiens, les étudiants, les éducateurs et les chercheurs. Cet article décrit une nouvelle méthode de préparation de modèles osseux squelettiques qui évite les odeurs désagréables et les produits chimiques nocifs, et produit un modèle chirurgical détaillé avec un minimum d’équipement et de main-d’œuvre.

Protocol

Les épines lombaires ont été récoltées sur des brebis adultes croisées mérinos (Ovis aries) âgées de 4 ans en suivant les directives éthiques du Comité de protection et d’éthique des animaux des Laboratoires de recherche chirurgicale et orthopédique. Conformément à la méthode d’euthanasie sans cruauté approuvée par l’institution, les épines lombaires ont été récoltées à l’aide d’un outil de dissection tranchante, d’abord incisées à travers la peau et les tissus sous-cutanés…

Representative Results

Suivant ce protocole, des modèles de colonnes vertébrales lombaires de moutons propres et secs ont été créés pour la planification et la référence chirurgicales. Des échantillons composés de sept vertèbres lombaires ont été traités dans les 4 jours en utilisant cette méthode, avec un bain initial pour enlever la majeure partie du muscle et trois bains ultérieurs. L’achèvement des bains a été indiqué par la facilité avec laquelle le cartilage et le tissu conjonctif ont été retirés de l’os. Cela…

Discussion

Cette note technique vise à décrire une méthode simple, sûre et peu coûteuse pour produire un modèle anatomique osseux au profit de l’éducation vétérinaire et médicale et pour une utilisation dans l’éducation anatomique et la planification chirurgicale.

Les essais pilotes ont révélé qu’une température de bain de 70 °C offrait le temps de traitement le plus rapide sans endommager les échantillons. Des températures plus élevées ont provoqué une dégradation importante…

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