Name: vacuum-sealed hot water bath immersion for the preparation of anatomical and surgical cadaveric bone models
Uploaded: 2022-12-02T14:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Vacuum-Sealed Hot Water Bath Immersion for the Preparation of Anatomical and Surgical Cadaveric Bone Models at JoVE.com

Lændehvirvelsøjlen blev høstet fra 4-årige Merino krydsvoksne moderfår (Ovis aries) efter de etiske retningslinjer fra Animal Care and Ethics Committee of the Surgical and Orthopaedic Research Laboratories. Efter den institutionelt godkendte metode til human dødshjælp blev lændehvirvelsøjlen høstet ved hjælp af et skarpt dissektionsværktøj, der først snittede gennem huden og subkutant væv, efterfulgt af fascia og muskulatur før disartikulation ved thoracolumbal- og lumbosakralkrydsene. En høstet...

<ol>
	<li>Leary, O. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> World Neurosurgery. 145, 116-126 (2021).</li><li>Tack, P., Victor, J., Gemmel, P., Annemans, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printing+techniques+in+a+medical+setting:+a+systematic+literature+review.">3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review.</a> BioMedical Engineering OnLine. 15 (1), 115 (2016).</li><li>Ventola, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medical+applications+for+3D+printing:+current+and+projected+uses.">Medical applications for 3D printing: current and projected uses.</a> Pharmacy and Therapeutics. 39 (10), 704-711 (2014).</li><li>Wilcox, B., Mobbs, R. J., Wu, A. M., Phan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+review+of+3D+printing+in+spinal+surgery:+the+current+state+of+play.">Systematic review of 3D printing in spinal surgery: the current state of play.</a> Journal of Spinal Surgery. 3 (3), 433-443 (2017).</li><li>Mairs, S., Swift, B., Rutty, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detergent:+an+alternative+approach+to+traditional+bone+cleaning+methods+for+forensic+practice.">Detergent: an alternative approach to traditional bone cleaning methods for forensic practice.</a> The American Journal of Forensic Medicine and Pathology. 25 (4), 276-284 (2004).</li><li>Husch, C., Berner, M., Goldammer, H., Lichtscheidl-Schultz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technical+note:+A+novel+method+for+gentle+and+non-destructive+removal+of+flesh+from+bones.">Technical note: A novel method for gentle and non-destructive removal of flesh from bones.</a> Forensic Science International. 323, 110778 (2021).</li><li>Couse, T., Connor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+maceration+techniques+for+use+in+forensic+skeletal+preparations.">A comparison of maceration techniques for use in forensic skeletal preparations.</a> Journal of Forensic Investigation. 3, 1-6 (2015).</li><li>Mahon, T. J., Maboke, N., Myburgh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+different+detergents+in+skeletal+preparations.">The use of different detergents in skeletal preparations.</a> Forensic Science International. 327, 110967 (2021).</li><li>Hussain, M., Hussain, N., Zainab, H., Qaiser, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+preservation+techniques+to+enhance+veterinary+anatomy+teaching.">Skeletal preservation techniques to enhance veterinary anatomy teaching.</a> IJAVMS. 1, 21-23 (2007).</li><li>Simonsen, K. P., Rasmussen, A. R., Mathisen, P., Petersen, H., Borup, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fast+preparation+of+skeletal+materials+using+enzyme+maceration.">A fast preparation of skeletal materials using enzyme maceration.</a> Journal of Forensic Science. 56 (2), 480-484 (2011).</li><li>Burkhard, M., Furnstahl, P., Farshad, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensionally+printed+vertebrae+with+different+bone+densities+for+surgical+training.">Three-dimensionally printed vertebrae with different bone densities for surgical training.</a> European Spine Journal. 28 (4), 798-806 (2019).</li><li>Rose, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-material+3D+models+for+temporal+bone+surgical+simulation.">Multi-material 3D models for temporal bone surgical simulation.</a> The Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 124 (7), 528-536 (2015).</li><li>Werz, S. M., Zeichner, S. J., Berg, B. I., Zeilhofer, H. F., Thieringer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printed+surgical+simulation+models+as+educational+tool+by+maxillofacial+surgeons.">3D printed surgical simulation models as educational tool by maxillofacial surgeons.</a> European Journal of Dental Education. 22 (3), 500-505 (2018).</li></ol>

Denne tekniske note har til formål at beskrive en enkel, sikker og billig metode til fremstilling af en anatomisk knoglemodel til gavn for veterinær og medicinsk uddannelse og til brug i anatomisk uddannelse og kirurgisk planlægning. 
Pilottest viste, at en badetemperatur på 70 °C gav den hurtigste behandlingstid uden at beskadige prøverne. Højere temperaturer forårsagede en omfattende nedbrydning af kollagen i knoglen, hvilket resulterede i sprøde prøver med en kalkholdig tekstur. D...

Fjernelse af blødt væv og rengøring af knogler er påkrævet for retsmedicin, medicinsk og biologisk forskning og veterinær og medicinsk uddannelse. De fleste teknikker er udviklet til retsmedicinske formål, hvilket minimerer skader på knoglen for at bevare så mange detaljer som muligt. Dette kan give en nøjagtig, håndgribelig knoglemodel til præoperativ kirurgisk planlægning samt intraoperativ beslutningstagning for at minimere komplikationer 1,2,3. Dette er gavnligt i kirurgi ved at reducere operationstider og blodtab og forbedre kommunikationen mellem kirurger sammenlignet med planlægning med 2D-billeder4. Brugen af disse modeller kan også reducere afhængigheden af intraoperativ billeddannelse, såsom fluoroskopi, hvilket kan reducere strålingseksponeringen for personale.
Skeletben fra kadavere er historisk blevet brugt til disse modeller; teknologiske fremskridt har imidlertid skubbet mod brugen af fremstillede modeller og for nylig tredimensionelle (3D) trykte modeller. Knoglemodeller er afhængige af tilgængeligheden af kadaverprøver og effektiviteten af behandlingen af disse prøver til brugbare modeller. 3D-udskrivning har fordelen ved kreativ frihed, der giver mulighed for anatomiske og patientspecifikke modeller, især når anatomiske abnormiteter eller neoplasmer er til stede, eller hvis hardwaren skal fremstilles eller forstærkes for at passe til patienten1. Disse prøver kan også steriliseres og manipuleres af kirurger under en procedure. Denne frihed kommer dog med en pris, da det kræver computertomografi (CT) scanninger, de nødvendige materialer og udstyr kan være dyre, og ekspertise er afgørende for at skabe modellerne i den krævede software 1,4. Derudover kan disse faktorer begrænse modellens præcision og kvalitet og dermed den kirurgiske planlægning og succes1. 3D-printede modeller er muligvis ikke det bedste valg i tilfælde, hvor der ikke er behov for patientspecifik anatomi, og hvor der er et umiddelbart behov for modellen.
Almindeligt anvendte metoder til fjernelse af blødt væv fra kadaverisk knogle inkluderer manuel rengøring, bakteriel maceration, kemisk maceration, madlavning og insektmaceration 5,6. Succesen med disse metoder er generelt baseret på omkostninger, tid, arbejdskraft, udstyr, sikkerhed og kvalitet af slutproduktet 5,7. Manuel rengøring kræver mest arbejde og en betydelig mængde tid, men involverer minimalt udstyr5. Bakteriel maceration består i at efterlade prøven i et koldt eller varmt vandbad i lange perioder, ofte op til 3 uger, hvilket gør det muligt for bakterier at nedbryde vævet6. Dette skaber ubehagelige lugte, kræver ekstra udstyr til behandling af bakterierne og skaber en biosikkerhedsrisiko for brugeren 5,6. Brugen af dermestidbiller er meget effektiv med minimal arbejdskraft, men kræver erhvervelse af en koloni og opdræt af dyrene og betragtes ikke som en økonomisk investering, hvis den sjældent anvendes 6,7. Kemisk maceration involverer normalt anvendelse af enzymer såsom trypsin, pepsin og papain eller kommercielle rengøringsmidler, der indeholder stoffer som overfladeaktive stoffer og enzymer 5,8. Selvom denne metode giver hurtigere resultater, kan de anvendte kemikalier, såsom natriumhydroxid, ammoniak, blegemiddel og benzin, udgøre en sundheds- og sikkerhedsrisiko og producere skadelige lugte, der kræver personlige værnemidler (PPE) og en stinkhætte 5,7,8,9. Endelig giver udvidet opvarmning en anden minimalt intensiv metode, men kan producere lugt, der kræver ventilation10.
En enkel, sikker og billig metode til fremstilling af anatomiske knoglemodeller ville give et nyttigt værktøj til kirurger, studerende, undervisere og forskere. Denne artikel beskriver en ny metode til fremstilling af skeletbenmodeller, der undgår ubehagelige lugte og skadelige kemikalier, og producerer en detaljeret kirurgisk model med minimalt udstyr og arbejdskraft.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Dimension Elite 3D printer</td>
			<td>Stratasys, Eden Prairie, MN, United States</td>
			<td></td>
			<td>3D printer for production of surgical bone models based on reconstructed CT scans</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics Innovation Suite</td>
			<td>Materialise NV, Leuven, Belgium</td>
			<td>Suite 24</td>
			<td>Software to create 3D models from imaging scans</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon cable ties</td>
			<td>4Cabling, Alexandria, NSW, Australia</td>
			<td>011.060.1042/011.060.1039</td>
			<td>Used to maintain connection between vertebral bodies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orthopaedic wire</td>
			<td>B Braun, Bella Vista, NSW, Australia</td>
			<td></td>
			<td>Used to maintain connection between vertebral bodies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Support Cleaning Apparatus</td>
			<td>Phoenix Analysis and Design Technologies, Tempe, AZ, United States</td>
			<td>SCA-1200</td>
			<td>Hot water bath for immersion of the sealed sample.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra Strength Original Dishwashing Liquid</td>
			<td>Colgate-Palmolive, New York, NY, United States</td>
			<td></td>
			<td>Dishwashing liquid added to sealed bag with sample for cleaning of the bone model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum bags</td>
			<td>Pacfood PTY LTD</td>
			<td></td>
			<td>Heat safe, sealable plastic bags</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Food sealer</td>
			<td>Tempoo (Aust) PTY LTD</td>
			<td></td>
			<td>Vacuum food sealer to seal vacuum bags prior to bath immersion</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

vacuum-sealed hot water bath immersion for the preparation of anatomical and surgical cadaveric bone models

Knoglemodeller tjener mange formål, herunder forbedring af anatomisk forståelse, præoperativ kirurgisk planlægning og intraoperativ reference. Flere teknikker til maceration af blødt væv er blevet beskrevet, hovedsageligt til retsmedicinsk analyse. Til klinisk forskning og medicinsk brug er disse metoder blevet erstattet af tredimensionelle (3D) trykte modeller, som kræver betydeligt udstyr og ekspertise og er dyre. Her blev kadaveriske fårehvirvelben renset ved vakuumforsegling af prøven med kommercielt opvaskemiddel, nedsænkning i et varmt vandbad og efterfølgende manuel fjernelse af blødt væv. Dette eliminerede ulemperne ved de tidligere eksisterende macerationsmetoder, såsom eksistensen af dårlig lugt, brug af farlige kemikalier, betydeligt udstyr og høje omkostninger. Den beskrevne teknik producerede rene, tørre prøver, samtidig med at anatomiske detaljer og struktur opretholdes for nøjagtigt at modellere de osseøse strukturer, der kan være nyttige til præoperativ planlægning og intraoperativ reference. Metoden er enkel, billig og effektiv til knoglemodelforberedelse til uddannelse og kirurgisk planlægning inden for veterinær- og humanmedicin.

Efter denne protokol blev rene og tørre fårlændehvirvelsøjlemodeller oprettet til kirurgisk planlægning og reference. Prøver bestående af syv lændehvirvler blev behandlet inden for 4 dage ved hjælp af denne metode, med et indledende bad for at fjerne hovedparten af musklen og tre efterfølgende bade. Afslutningen af badene blev indikeret af den lethed, hvormed brusk og bindevæv blev fjernet fra knoglen. Dette varierede afhængigt af bruskens type og placering; Tynde lag blev let fjernet efter et eller to bade, ...

Watch this Scientific Journal Video about Vacuum-Sealed Hot Water Bath Immersion for the Preparation of Anatomical and Surgical Cadaveric Bone Models at JoVE.com

Vacuum-Sealed Hot Water Bath Immersion for the Preparation of Anatomical and Surgical Cadaveric Bone Models

Denne protokol beskriver maceration og rensning af kadaverisk knogle med en vakuumforseglet, varmtvandsbadsænkningsteknik. Dette er en billig, sikker og effektiv metode til fremstilling af anatomiske prøver til kirurgisk planlægning og medicinsk uddannelse som et alternativ til tredimensionelle (3D) trykte modeller.

Vakuumforseglet nedsænkning i varmtvandsbad til fremstilling af anatomiske og kirurgiske kadaveriske knoglemodeller

Bone models serve many purposes, including improving anatomical understanding, preoperative surgical planning, and intraoperative referencing. Several ...

Denne metode producerer nøjagtige anatomiske knoglemodeller, der skildrer den indfødte anatomi, der hjælper med at guide forskere, klinikere og kirurger om den kirurgiske tilgang og implantatplacering, blandt andre fordele. Denne metode producerer rene og hygiejniske anatomiske knoglemodeller, hvilket er vigtigt, i betragtning af at have disse modeller ved sengen eller i det kirurgiske teater, for eksempel. Sammenlignet med 3D-printede anatomiske knoglemodeller er vores modeller billige, sikre og effektive at producere, og også sammenlignet med disse 3D-modeller er knoglens arkitektur og den oprindelige anatomi bedre repræsenteret af disse kirurgiske knoglemodeller.Den beskrevne teknik er at producere nøjagtige anatomiske knoglemodeller for rygsøjlen, men teknikken kunne let ekstrapoleres til andre osseøse strukturer i kroppen. Metoden informerer bedre kirurger, forskere og klinikere om, hvordan man planlægger og udfører kirurgiske teknikker, og informerer dem også om, hvad normal osseøs anatomi er, som derefter hjælper dem med at genkende patologi. Men teknikken kunne let ekstrapoleres til en række andre osseøse strukturer fra en række forskellige arter.Til at begynde med skal du manuelt fjerne blødt væv, såsom muskel, bindevæv, fedt osv., Ved hjælp af et skarpt dissektionsværktøj fra knogleprøven og forsegle prøven i en varmesikker forseglbar plastpose efter fjernelse af luften. Nedsænk den forseglede prøve helt i et 70 grader Celsius vandbad i 24 timer, og fjern derefter posen fra badet, åbn posen, og lad prøven køle af, indtil den kan håndteres. Fjern så meget blødt væv fra knoglen som muligt ved hjælp af en skarp skalpel og rindende vand efter behov.For at disartikulere eventuelle led for at udsætte bruskvævet skal du holde de disartikulerede stykker in situ ved hjælp af materialer som ortopædisk ledning eller kabelbånd for at opretholde den anatomiske position. Forsegl prøven i en vakuumpose sammen med 10 ml opvaskemiddel og 10 ml ledningsvand, og nedsænk den forseglede prøve i et 70 grader Celsius vandbad i 24 timer. Når du har taget posen ud af badet, skal du gentage de trin, der er vist tidligere, for at fjerne så meget blødt væv som muligt, indtil knoglen er fri for blødt vævsmateriale.Lad til sidst prøven tørre i ca. 48 timer. En kvalitativ sammenligning mellem 3D-printede og kadaveriske knoglemodeller præsenteres her. Disse billeder viser, at den 3D-printede model ikke nøjagtigt beskriver fine osseøse detaljer i de kadaveriske prøver, med tab af finere detaljer, såsom konturer af knoglen, især på de tværgående processer.Får lændehvirvelsøjlemodeller behandlet med og uden vaskemiddel på samme trin i behandlingen er vist her. Fra disse to billeder kan der noteres en klar forskel i farve og tekstur. For at reproducere denne metode har individet eller forskergruppen brug for adgang til anatomiske prøver, et varmt vandbad og vakuumforseglingsudstyr.Dissektion af blødt væv før og efter varmt vandbad er ikke teknisk krævende, men det kræver nogle finmotoriske færdigheder og en vis erfaring med skarpt dissektionsudstyr og andet kirurgisk udstyr.

Research

JoVE Journal

Medicine

Identification and Isolation of Slow-Dividing Cells in Human Glioblastoma Using Carboxy Fluorescein Succinimidyl Ester (CFSE)

Identification and Isolation of Slow-Dividing Cells in Human Glioblastoma Using Carboxy Fluorescein Succinimidyl Ester CFSE

Tumor heterogeneity represents a fundamental feature supporting tumor robustness and presents a central obstacle to the development of therapeutic ...

Models of Bone Metastasis

Modeller af knoglemetastaser

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible ...

Adjustable Stiffness, External Fixator for the Rat Femur Osteotomy and Segmental Bone Defect Models

Justerbar Stivhed, Eksterne fixator for Rat Femur osteotomi og Segmentoplysninger knogledefekt Modeller

The mechanical environment around the healing of broken bone is very important as it determines the way the fracture will heal. Over the past decade there ...

Mouse Kidney Transplantation: Models of Allograft Rejection

Mus nyretransplantation: modeller af allotransplantatafstødning

Rejection of the transplanted kidney in humans is still a major cause of morbidity and mortality. The mouse model of renal transplantation closely ...

Techniques for Processing Eyes Implanted with a Retinal Prosthesis for Localized Histopathological Analysis: Part 2 Epiretinal Implants with Retinal Tacks

Teknikker til Processing Eyes implanteret med en retinal protese til Lokaliseret Histopatologisk Analyse: Del 2 Epiretinal Implantater med retinal Tacks

Retinal prostheses for the treatment of certain forms of blindness are gaining traction in clinical trials around the world with commercial devices ...

A Surgical Procedure for Resecting the Mouse Rib: A Model for Large-Scale Long Bone Repair

Et kirurgisk indgreb for resektion musen Rib: En model for storstilet lang knogle Repair

This protocol introduces researchers to a new model for large-scale bone repair utilizing the mouse rib. The procedure details the following: preparation ...

Surgical Models of Gastroesophageal Reflux with Mice

Kirurgiske modeller af gastroøsofageal refluks med Mus

Multiple surgical procedures have been reported to induce gastroesophageal reflux in animals. Herein, we report three surgical models with mice aiming to ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

Brug Saccadometry med Deep Brain Stimulation at studere normal og patologisk Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Cutaneous Surgical Denervation:  A Method for Testing the Requirement for Nerves in Mouse Models of Skin Disease

Kutan Kirurgisk Denervation: En metode til afprøvning af Krav om Nerver i musemodeller af Skin Disease

Cutaneous somatosensory nerves function to detect diverse stimuli that act upon the skin. In addition to their established sensory roles, recent studies ...

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

Proksimal afdød Lårben Forberedelse til brudstyrken Test og Quantitative CT-baserede Finite Element Analysis

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...