غمر حمام الماء الساخن المختوم بالفراغ لإعداد نماذج العظام التشريحية والجراحية
Summary
يصف هذا البروتوكول نقع وتنظيف عظام الجثة بتقنية غمر حمام الماء الساخن المختومة بالفراغ. هذه طريقة منخفضة التكلفة وآمنة وفعالة لإنتاج عينات تشريحية للتخطيط الجراحي والتعليم الطبي كبديل للنماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد (3D).
Abstract
تخدم نماذج العظام العديد من الأغراض ، بما في ذلك تحسين الفهم التشريحي والتخطيط الجراحي قبل الجراحة والمراجع أثناء العملية. تم وصف العديد من التقنيات لنقع الأنسجة الرخوة ، وذلك أساسا لتحليل الطب الشرعي. بالنسبة للبحوث السريرية والاستخدام الطبي ، تم استبدال هذه الأساليب بنماذج مطبوعة ثلاثية الأبعاد (3D) ، والتي تتطلب معدات وخبرات كبيرة ، وهي مكلفة. هنا ، تم تنظيف عظم الأغنام الفقري الجثة عن طريق ختم العينة بالفراغ بمنظف غسل الصحون التجاري ، والغمر في حمام ماء ساخن ، ثم إزالة الأنسجة الرخوة يدويا. أدى ذلك إلى القضاء على عيوب طرق النقع الموجودة سابقا ، مثل وجود روائح كريهة ، واستخدام مواد كيميائية خطرة ، ومعدات كبيرة ، وتكاليف عالية. أنتجت التقنية الموصوفة عينات نظيفة وجافة مع الحفاظ على التفاصيل التشريحية والبنية لنمذجة الهياكل العظمية بدقة والتي يمكن أن تكون مفيدة للتخطيط قبل الجراحة والمراجع أثناء العملية. هذه الطريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة وفعالة لإعداد نموذج العظام للتعليم والتخطيط الجراحي في الطب البيطري والبشري.
Introduction
إزالة الأنسجة الرخوة وتنظيف العظام مطلوبة للطب الشرعي والبحوث الطبية والبيولوجية والتعليم البيطري والطبي. تم تطوير معظم التقنيات لأغراض الطب الشرعي ، مما يقلل من الأضرار التي تلحق بالعظام للحفاظ على أكبر قدر ممكن من التفاصيل. يمكن أن يوفر هذا نموذجا دقيقا وملموسا للعظام للتخطيط الجراحي قبل الجراحة ، بالإضافة إلى اتخاذ القرار أثناء العملية للمساعدة في تقليل المضاعفات1،2،3. هذا مفيد في الجراحة عن طريق تقليل أوقات العملية وفقدان الدم وتحسين التواصل بين الجراحين ، مقارنة بالتخطيط باستخدام صور 2D4. قد يقلل استخدام هذه النماذج أيضا من الاعتماد على التصوير أثناء العملية ، مثل التنظير الفلوري ، مما قد يقلل من التعرض للإشعاع للأفراد.
تم استخدام العظام الهيكلية من الجثث تاريخيا لهذه النماذج. ومع ذلك ، فقد دفعت التطورات التكنولوجية نحو استخدام النماذج المصنعة ، ومؤخرا ، النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد (3D). تعتمد نماذج العظام على توافر عينات الجثث وكفاءة معالجة هذه العينات إلى نماذج قابلة للاستخدام. تتميز الطباعة ثلاثية الأبعاد بميزة الحرية الإبداعية ، مما يسمح بالنماذج التشريحية والخاصة بالمريض ، خاصة عند وجود تشوهات تشريحية أو أورام ، أو إذا كانت الأجهزة بحاجة إلى التصنيع أو الزيادة لتناسب المريض1. هذه العينات يمكن أيضا تعقيمها ومعالجتها من قبل الجراحين أثناء الإجراء. ومع ذلك ، فإن هذه الحرية تأتي بتكلفة ، لأنها تتطلب فحوصات التصوير المقطعي المحوسب (CT) ، ويمكن أن تكون المواد والمعدات المطلوبة باهظة الثمن ، والخبرة ضرورية لإنشاء النماذج في البرنامج المطلوب 1,4. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحد هذه العوامل من دقة وجودة النموذج ، وبالتالي التخطيط الجراحي والنجاح1. قد لا تكون النماذج المطبوعة 3D هي الخيار الأفضل للحالات التي لا توجد فيها حاجة إلى تشريح خاص بالمريض وحيث توجد متطلبات فورية للنموذج.
تشمل الطرق الشائعة لإزالة الأنسجة الرخوة من العظام الجثة التنظيف اليدوي ، والنقع البكتيري ، والنقع الكيميائي ، والطهي ، ونقع الحشرات 5,6. يعتمد نجاح هذه الأساليب بشكل عام على التكلفة والوقت والعمالة والمعدات والسلامة وجودة المنتج النهائي 5,7. يتطلب التنظيف اليدوي أكبر قدر من العمالة وقدرا كبيرا من الوقت ، ولكنه يتضمن الحد الأدنى من المعدات5. يتكون النقع البكتيري من ترك العينة في حمام ماء بارد أو دافئ لفترات طويلة من الزمن ، غالبا ما تصل إلى 3 أسابيع ، مما يسمح للبكتيريا بتحلل الأنسجة6. هذا يخلق روائح كريهة ، ويتطلب معدات إضافية لعلاج البكتيريا ، ويخلق خطرا على الأمن البيولوجي للمستخدم 5,6. استخدام الخنافس dermestid فعال للغاية مع الحد الأدنى من العمالة ، ولكنه يتطلب الحصول على مستعمرة وتربية الحيوانات ، ولا يعتبر استثمارا اقتصاديا إذا تم استخدامه بشكل غير منتظم 6,7. عادة ما يتضمن النقع الكيميائي استخدام إنزيمات مثل التربسين والبيبسين والغراء ، أو المنظفات التجارية التي تحتوي على مواد مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي والإنزيمات 5,8. على الرغم من أن هذه الطريقة توفر نتائج أسرع ، إلا أن المواد الكيميائية المستخدمة ، مثل هيدروكسيد الصوديوم والأمونيا والمبيض والبنزين ، قد تمثل خطرا على الصحة والسلامة وتنتج روائح ضارة تتطلب معدات الحماية الشخصية (PPE) وغطاء الدخان5،7،8،9. أخيرا ، يوفر التسخين الممتد طريقة أخرى قليلة الكثافة ولكنه قد ينتج روائح تتطلب تهوية10.
من شأن طريقة بسيطة وآمنة ومنخفضة التكلفة لإعداد نماذج العظام التشريحية أن توفر أداة مفيدة للجراحين والطلاب والمعلمين والباحثين. توضح هذه المقالة طريقة جديدة لإعداد نماذج العظام الهيكلية التي تتجنب الروائح الكريهة والمواد الكيميائية الضارة ، وتنتج نموذجا جراحيا مفصلا بأقل قدر من المعدات والعمالة.
Protocol
Representative Results
Discussion
تهدف هذه المذكرة الفنية إلى وصف طريقة بسيطة وآمنة ومنخفضة التكلفة لإنتاج نموذج عظمي تشريحي لصالح التعليم البيطري والطبي وللاستخدام في التعليم التشريحي والتخطيط الجراحي.
وجد الاختبار التجريبي أن درجة حرارة الحمام البالغة 70 درجة مئوية توفر أسرع وقت معالجة دون التسبب في تل?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
اي.
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).
