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

Lumbale stekels werden geoogst van 4-jarige Merino kruising volwassen ooien (Ovis aries) volgens de ethische richtlijnen van de Animal Care and Ethics Committee van de Surgical and Orthopaedic Research Laboratories. Volgens de institutioneel goedgekeurde methode van humane euthanasie werden de lumbale stekels geoogst met behulp van een scherp dissectie-instrument, eerst ingesneden door de huid en onderhuidse weefsels, gevolgd door fascia en musculatuur voorafgaand aan disarticulatie op de thoracolumbale en lumbo...

<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>

Deze technische nota is bedoeld om een eenvoudige, veilige en goedkope methode te beschrijven om een anatomisch botmodel te produceren ten behoeve van veterinair en medisch onderwijs en voor gebruik in anatomisch onderwijs en chirurgische planning. 
Pilottests toonden aan dat een badtemperatuur van 70 °C de snelste verwerkingstijd bood zonder schade aan de monsters te veroorzaken. Hogere temperaturen veroorzaakten een uitgebreide afbraak van collageen in het bot, wat resulteerde in broze mons...

Het verwijderen van zacht weefsel en het reinigen van botten zijn vereist voor forensisch onderzoek, medisch en biologisch onderzoek en veterinair en medisch onderwijs. De meeste technieken zijn ontwikkeld voor forensische doeleinden, waarbij schade aan het bot wordt geminimaliseerd om zoveel mogelijk details te behouden. Dit kan een nauwkeurig, tastbaar botmodel bieden voor preoperatieve chirurgische planning, evenals intraoperatieve besluitvorming om complicaties te minimaliseren 1,2,3. Dit is gunstig in de chirurgie door het verminderen van operatietijden en bloedverlies en het verbeteren van de communicatie tussen chirurgen, in vergelijking met planning met 2D-beelden4. Het gebruik van deze modellen kan ook de afhankelijkheid van intraoperatieve beeldvorming, zoals fluoroscopie, verminderen, wat de blootstelling aan straling voor personeel kan verminderen.
Skeletbot van kadavers is van oudsher gebruikt voor deze modellen; technologische vooruitgang heeft echter geleid tot het gebruik van gefabriceerde modellen en, meer recent, driedimensionale (3D) geprinte modellen. Botmodellen vertrouwen op de beschikbaarheid van kadavermonsters en de efficiëntie van het verwerken van deze monsters tot bruikbare modellen. 3D-printen heeft het voordeel van creatieve vrijheid, waardoor anatomische en patiëntspecifieke modellen mogelijk zijn, vooral wanneer anatomische afwijkingen of neoplasmata aanwezig zijn, of als de hardware moet worden vervaardigd of uitgebreid om bij de patiënt te passen1. Deze monsters kunnen ook worden gesteriliseerd en gemanipuleerd door chirurgen tijdens een procedure. Deze vrijheid brengt echter kosten met zich mee, omdat het computertomografie (CT) -scans vereist, de benodigde materialen en apparatuur duur kunnen zijn en expertise essentieel is om de modellen in de vereiste softwarete maken 1,4. Bovendien kunnen deze factoren de precisie en kwaliteit van het model beperken, en dus de chirurgische planning en het succes1. 3D-geprinte modellen zijn mogelijk niet de beste keuze voor gevallen waarin er geen patiëntspecifieke anatomie nodig is en er een onmiddellijke behoefte is aan het model.
Veelgebruikte methoden voor het verwijderen van zacht weefsel uit kadaverbot omvatten handmatige reiniging, bacteriële maceratie, chemische maceratie, koken en insectenmaceratie 5,6. Het succes van deze methoden is over het algemeen gebaseerd op de kosten, tijd, arbeid, apparatuur, veiligheid en kwaliteit van het eindproduct 5,7. Handmatige reiniging vereist de meeste arbeid en een aanzienlijke hoeveelheid tijd, maar omvat minimale apparatuur5. Bacteriële maceratie bestaat uit het achterlaten van het monster in een koud of warm waterbad voor lange tijd, vaak tot 3 weken, waardoor bacteriën het weefsel kunnen ontbinden6. Dit creëert onaangename geuren, vereist extra apparatuur om de bacteriën te behandelen en creëert een bioveiligheidsrisico voor de gebruiker 5,6. Het gebruik van dermestide kevers is zeer effectief met minimale arbeid, maar vereist de verwerving van een kolonie en het houden van de dieren, en wordt niet beschouwd als een economische investering als het niet vaak wordt gebruikt 6,7. Chemische maceratie omvat meestal het gebruik van enzymen zoals trypsine, pepsine en papaïne, of commerciële detergentia die stoffen zoals oppervlakteactieve stoffen en enzymen bevatten 5,8. Hoewel deze methode snellere resultaten oplevert, kunnen de gebruikte chemicaliën, zoals natriumhydroxide, ammoniak, bleekmiddel en benzine, een gezondheids- en veiligheidsrisico vormen en schadelijke geuren produceren die persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM' s) en een zuurkast vereisen 5,7,8,9. Ten slotte biedt uitgebreide verwarming een andere minimaal intensieve methode, maar kan het geuren produceren die ventilatie vereisen10.
Een eenvoudige, veilige en goedkope methode voor de voorbereiding van anatomische botmodellen zou een nuttig hulpmiddel zijn voor chirurgen, studenten, opvoeders en onderzoekers. Dit artikel beschrijft een nieuwe methode voor het voorbereiden van skeletbotmodellen die onaangename geuren en schadelijke chemicaliën vermijdt en een gedetailleerd chirurgisch model produceert met minimale apparatuur en arbeid.

<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

Botmodellen dienen vele doelen, waaronder het verbeteren van anatomisch begrip, preoperatieve chirurgische planning en intraoperatieve verwijzing. Verschillende technieken voor de maceratie van zachte weefsels zijn beschreven, voornamelijk voor forensische analyse. Voor klinisch onderzoek en medisch gebruik zijn deze methoden vervangen door driedimensionale (3D) geprinte modellen, die aanzienlijke apparatuur en expertise vereisen en kostbaar zijn. Hier werd het kadaverische schapenwervelbot gereinigd door het monster vacuüm te verzegelen met commercieel afwasmiddel, onder te dompelen in een warmwaterbad en vervolgens het zachte weefsel handmatig te verwijderen. Dit elimineerde de nadelen van de eerder bestaande maceratiemethoden, zoals het bestaan van vieze geuren, het gebruik van gevaarlijke chemicaliën, aanzienlijke apparatuur en hoge kosten. De beschreven techniek produceerde schone, droge monsters met behoud van anatomische details en structuur om de botstructuren nauwkeurig te modelleren die nuttig kunnen zijn voor preoperatieve planning en intraoperatieve verwijzing. De methode is eenvoudig, goedkoop en effectief voor botmodelvoorbereiding voor onderwijs en chirurgische planning in de diergeneeskunde en menselijke geneeskunde.

Volgens dit protocol werden schone en droge lumbale wervelkolommodellen van schapen gemaakt voor chirurgische planning en referentie. Monsters bestaande uit zeven lendenwervels werden binnen 4 dagen verwerkt met behulp van deze methode, met één eerste bad om het grootste deel van de spier te verwijderen en drie daaropvolgende baden. De voltooiing van de baden werd aangegeven door het gemak waarmee kraakbeen en bindweefsel uit het bot werden verwijderd. Dit varieerde op basis van het type en de locatie van kraakbeen; Du...

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

Het huidige protocol beschrijft de maceratie en reiniging van kadaverbot met een vacuümverzegelde, warmwaterbad-onderdompelingstechniek. Dit is een goedkope, veilige en effectieve methode om anatomische monsters te produceren voor chirurgische planning en medisch onderwijs als alternatief voor driedimensionale (3D) geprinte modellen.

Vacuüm afgesloten dompeling in warmwaterbad voor de bereiding van anatomische en chirurgische kadaverische botmodellen

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

Deze methode produceert nauwkeurige anatomische botmodellen die de inheemse anatomie weergeven die helpt om onderzoekers, clinici en chirurgen te begeleiden bij de chirurgische aanpak en de plaatsing van implantaten, naast andere voordelen. Deze methode produceert schone en hygiënische anatomische botmodellen, wat belangrijk is, gezien het feit dat deze modellen bijvoorbeeld aan het bed of in het operatietheater staan. In vergelijking met 3D-geprinte anatomische botmodellen zijn onze modellen goedkoop, veilig en effectief om te produceren, en ook in vergelijking met die 3D-modellen wordt de architectuur van het bot en de inheemse anatomie beter weergegeven door deze chirurgische botmodellen.De beschreven techniek is om nauwkeurige anatomische botmodellen voor de wervelkolom te produceren, maar de techniek kan gemakkelijk worden geëxtrapoleerd naar andere botstructuren van het lichaam. De methode informeert chirurgen, onderzoekers en clinici beter over het plannen en uitvoeren van chirurgische technieken, en informeert hen ook over wat normale botanatomie is die hen vervolgens zal helpen pathologie te herkennen. Maar de techniek kan gemakkelijk worden geëxtrapoleerd naar een reeks andere botstructuren van een reeks verschillende soorten.Verwijder om te beginnen handmatig zacht weefsel, zoals spieren, bindweefsel, vet, enzovoort, met behulp van een scherp dissectiegereedschap uit het botmonster en sluit het monster af in een hitteveilige afsluitbare plastic zak na het verwijderen van de lucht. Dompel het verzegelde monster gedurende 24 uur volledig onder in een waterbad van 70 graden Celsius en verwijder vervolgens de zak uit het bad, open de zak en laat het monster afkoelen totdat het hanteerbaar is. Verwijder zoveel mogelijk zacht weefsel van het bot met behulp van een scherp scalpel en stromend water als dat nodig is.Om eventuele gewrichten te disarticuleren om het kraakbeenweefsel bloot te leggen, houdt u de uiteengevallen stukken in situ met behulp van materialen zoals orthopedische draad of kabelbinders om de anatomische positie te behouden. Verzegel het monster in een vacuümzak samen met 10 milliliter afwasmiddel en 10 milliliter leidingwater en dompel het verzegelde monster gedurende 24 uur onder in een waterbad van 70 graden Celsius. Nadat u de zak uit het bad hebt verwijderd, herhaalt u de eerder getoonde stappen om zoveel mogelijk zacht weefsel te verwijderen totdat het bot vrij is van zacht weefselmateriaal.Laat het monster ten slotte ongeveer 48 uur drogen. Een kwalitatieve vergelijking tussen 3D-geprinte en cadaverische botmodellen wordt hier gepresenteerd. Deze afbeeldingen laten zien dat het 3D-geprinte model geen nauwkeurige details van de kadaverachtige exemplaren detailleert, met een verlies van fijnere details, zoals contouren van het bot, vooral op de transversale processen.Schapenlendenrugmodellen die met en zonder reinigingsmiddel in dezelfde stap van de verwerking zijn verwerkt, worden hier weergegeven. Uit deze twee afbeeldingen kan een duidelijk verschil in kleur en textuur worden opgemerkt. Om deze methode te reproduceren, heeft het individu of de onderzoeksgroep toegang nodig tot anatomische monsters, een warmwaterbad en vacuümafdichtingsapparatuur.De dissectie van zachte weefsels voor en na het warmwaterbad is technisch niet veeleisend, maar het vereist wel enige fijne motoriek en enige ervaring met scherpe dissectieapparatuur en andere chirurgische apparatuur.

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

Identificatie en isolatie van Slow-delende cellen in Human Glioblastoma Met behulp van Carboxy fluoresceïne succinimidylester (CFSE)

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

Models of Bone Metastasis

Modellen van bot metastase

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

Verstelbare stijfheid, externe Fixator voor de Rat femur osteotomie en segmentele botdefecten Modellen

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

Muis Niertransplantatie: Modellen van transplantaatafstoting

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

Technieken voor verwerking Ogen geïmplanteerd met een Retina Prothese voor gelokaliseerde Histopathologisch Analyse: Part 2 Epiretinal Implantaten met Retina Kopspijkers

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

Een chirurgische ingreep voor resecting de muis Rib: Een Model Grootschalige Long Botherstel

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

Chirurgische Modellen van Gastro-oesofageale met Muizen

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

Met behulp van Saccadometry met Deep Brain Stimulation voor normale en pathologische hersenfunctie Studie

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

Cutane Chirurgische denervatie: een methode voor de Eis Testen op Zenuwen in muismodellen van huidziekte

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

Proximale Cadaveric Femur Voorbereiding voor Fracture Sterkte Testen en Kwantitatieve CT-gebaseerde 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 ...