Immersione con bagno di acqua calda sottovuoto per la preparazione di modelli anatomici e chirurgici in osso cadaverico
Summary
Il presente protocollo descrive la macerazione e la pulizia dell’osso cadaverico con una tecnica di immersione in bagno di acqua calda sottovuoto. Questo è un metodo a basso costo, sicuro ed efficace per produrre campioni anatomici per la pianificazione chirurgica e l’educazione medica in alternativa ai modelli stampati tridimensionali (3D).
Abstract
I modelli ossei servono a molti scopi, tra cui migliorare la comprensione anatomica, la pianificazione chirurgica preoperatoria e il riferimento intraoperatorio. Sono state descritte diverse tecniche per la macerazione dei tessuti molli, principalmente per l’analisi forense. Per la ricerca clinica e l’uso medico, questi metodi sono stati sostituiti da modelli stampati tridimensionali (3D), che richiedono attrezzature e competenze sostanziali e sono costosi. Qui, l’osso vertebrale cadaverico della pecora è stato pulito sigillando sottovuoto il campione con detersivo per piatti commerciale, immergendolo in un bagno di acqua calda e successivamente rimuovendo manualmente il tessuto molle. Ciò ha eliminato gli svantaggi dei metodi di macerazione precedentemente esistenti, come l’esistenza di cattivi odori, l’uso di sostanze chimiche pericolose, attrezzature sostanziali e costi elevati. La tecnica descritta ha prodotto campioni puliti e asciutti mantenendo dettagli anatomici e struttura per modellare accuratamente le strutture ossee che possono essere utili per la pianificazione preoperatoria e il riferimento intraoperatorio. Il metodo è semplice, a basso costo ed efficace per la preparazione del modello osseo per l’istruzione e la pianificazione chirurgica in medicina veterinaria e umana.
Introduction
La rimozione dei tessuti molli e la pulizia delle ossa sono necessarie per la ricerca forense, medica e biologica e l’educazione veterinaria e medica. La maggior parte delle tecniche sono state sviluppate per scopi forensi, riducendo al minimo i danni alle ossa per preservare quanti più dettagli possibili. Questo può fornire un modello osseo accurato e tangibile per la pianificazione chirurgica preoperatoria, nonché il processo decisionale intraoperatorio per aiutare a ridurre al minimo le complicanze 1,2,3. Ciò è vantaggioso in chirurgia riducendo i tempi operativi e la perdita di sangue e migliorando la comunicazione tra i chirurghi, rispetto alla pianificazione con immagini 2D4. L’uso di questi modelli può anche ridurre la dipendenza dall’imaging intraoperatorio, come la fluoroscopia, che può ridurre l’esposizione alle radiazioni del personale.
L’osso scheletrico dei cadaveri è stato storicamente utilizzato per questi modelli; tuttavia, i progressi tecnologici hanno spinto verso l’uso di modelli fabbricati e, più recentemente, modelli tridimensionali (3D) stampati. I modelli ossei si basano sulla disponibilità di campioni cadaverici e sull’efficienza dell’elaborazione di questi campioni in modelli utilizzabili. La stampa 3D ha il vantaggio della libertà creativa, consentendo modelli anatomici e specifici del paziente, specialmente quando sono presenti anomalie anatomiche o neoplasie, o se l’hardware deve essere fabbricato o aumentato per adattarsi al paziente1. Questi campioni sono anche in grado di essere sterilizzati e manipolati dai chirurghi durante una procedura. Tuttavia, questa libertà ha un costo, in quanto richiede scansioni di tomografia computerizzata (TC), i materiali e le attrezzature richieste possono essere costosi e l’esperienza è essenziale per creare i modelli nel software richiesto 1,4. Inoltre, questi fattori possono limitare la precisione e la qualità del modello, e quindi la pianificazione chirurgica e il successo1. I modelli stampati in 3D potrebbero non essere la scelta migliore per i casi in cui non è necessaria l’anatomia specifica del paziente e dove vi è un requisito immediato per il modello.
I metodi comunemente applicati per la rimozione dei tessuti molli dall’osso cadaverico includono la pulizia manuale, la macerazione batterica, la macerazione chimica, la cottura e la macerazione degli insetti 5,6. Il successo di questi metodi si basa generalmente sul costo, il tempo, la manodopera, le attrezzature, la sicurezza e la qualità del prodotto finale 5,7. La pulizia manuale richiede la maggior parte del lavoro e una notevole quantità di tempo, ma comporta attrezzature minime5. La macerazione batterica consiste nel lasciare il campione in un bagno di acqua fredda o calda per lunghi periodi di tempo, spesso fino a 3 settimane, consentendo ai batteri di decomporre il tessuto6. Ciò crea odori sgradevoli, richiede attrezzature aggiuntive per trattare i batteri e crea un pericolo di biosicurezza per l’utente 5,6. L’uso di coleotteri dermestidi è molto efficace con un lavoro minimo, ma richiede l’acquisizione di una colonia e l’allevamento degli animali, e non è considerato un investimento economico se usato raramente 6,7. La macerazione chimica di solito comporta l’uso di enzimi come tripsina, pepsina e papaina o detergenti commerciali contenenti sostanze come tensioattivi ed enzimi 5,8. Sebbene questo metodo fornisca risultati più rapidi, le sostanze chimiche utilizzate, come idrossido di sodio, ammoniaca, candeggina e benzina, possono rappresentare un rischio per la salute e la sicurezza e produrre odori nocivi che richiedono dispositivi di protezione individuale (DPI) e una cappa aspirante 5,7,8,9. Infine, il riscaldamento prolungato fornisce un altro metodo minimamente intensivo, ma può produrre odori che richiedono ventilazione10.
Un metodo semplice, sicuro e a basso costo per la preparazione di modelli ossei anatomici fornirebbe uno strumento utile per chirurghi, studenti, educatori e ricercatori. Questo articolo descrive un nuovo metodo per preparare modelli ossei scheletrici che evita odori sgradevoli e sostanze chimiche nocive e produce un modello chirurgico dettagliato con attrezzature e manodopera minime.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questa nota tecnica ha lo scopo di descrivere un metodo semplice, sicuro e a basso costo per produrre un modello osseo anatomico a beneficio della formazione veterinaria e medica e per l’uso nell’educazione anatomica e nella pianificazione chirurgica.
I test pilota hanno rilevato che una temperatura del bagno di 70 °C forniva il tempo di lavorazione più rapido senza causare danni ai campioni. Le temperature più elevate hanno causato un’ampia rottura del collagene all’interno dell’osso, con…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nessuno.
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
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