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 pigger ble høstet fra 4 år gamle merino cross adult ewes (Ovis aries) etter de etiske retningslinjene fra Animal Care and Ethics Committee of the Surgical and Orthopedic Research Laboratories. Etter den institusjonelt godkjente metoden for human eutanasi ble spinalryggene høstet med et skarpt disseksjonsverktøy, først snittet gjennom hud og subkutant vev, etterfulgt av fascie og muskulatur før disartikulasjon i thoracolumbal- og lumbosakralovergangene. En høstet prøve er vist i <strong class="xfi...

<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>

Dette tekniske notatet tar sikte på å beskrive en enkel, sikker og billig metode for å produsere en anatomisk beinmodell til fordel for veterinær og medisinsk utdanning og til bruk i anatomisk utdanning og kirurgisk planlegging. 
Pilottesting fant at en badetemperatur på 70 °C ga den raskeste behandlingstiden uten å forårsake skade på prøvene. Høyere temperaturer forårsaket en omfattende nedbrytning av kollagen i beinet, noe som resulterte i sprø prøver med kalkaktig tekstur. Det...

Fjerning av bløtvev og rengjøringsben er nødvendig for rettsmedisin, medisinsk og biologisk forskning, og veterinær og medisinsk utdanning. De fleste teknikker er utviklet for rettsmedisinske formål, og minimerer skade på beinet for å bevare så mange detaljer som mulig. Dette kan gi en nøyaktig, håndgripelig beinmodell for preoperativ kirurgisk planlegging, samt intraoperativ beslutningstaking for å minimere komplikasjoner 1,2,3. Dette er gunstig i kirurgi ved å redusere operasjonstider og blodtap og forbedre kommunikasjonen mellom kirurger, sammenlignet med planlegging med 2D-bilder4. Bruken av disse modellene kan også redusere avhengigheten av intraoperativ bildebehandling, for eksempel fluoroskopi, noe som kan redusere strålingseksponering for personell.
Skjelettbein fra har historisk blitt brukt til disse modellene; Imidlertid har teknologiske fremskritt presset mot bruk av produserte modeller og, mer nylig, tredimensjonale (3D) trykte modeller. Benmodeller er avhengige av tilgjengeligheten av kadaveriske prøver og effektiviteten ved å behandle disse prøvene til brukbare modeller. 3D-utskrift har fordelen av kreativ frihet, noe som muliggjør anatomiske og pasientspesifikke modeller, spesielt når anatomiske abnormiteter eller neoplasmer er til stede, eller hvis maskinvaren må produseres eller utvides for å passe pasienten1. Disse prøvene er også i stand til å bli sterilisert og manipulert av kirurger under en prosedyre. Denne friheten kommer imidlertid med en kostnad, da den krever CT-skanning (computertomografi), materialene og utstyret som kreves kan være dyrt, og ekspertise er avgjørende for å lage modellene i den nødvendige programvaren 1,4. I tillegg kan disse faktorene begrense presisjonen og kvaliteten på modellen, og dermed den kirurgiske planleggingen og suksessen1. 3D-printede modeller er kanskje ikke det beste valget for tilfeller der det ikke er behov for pasientspesifikk anatomi og hvor det er et umiddelbart behov for modellen.
Vanlige metoder for fjerning av bløtvev fra kadaverisk bein inkluderer manuell rengjøring, bakteriell maserasjon, kjemisk maserasjon, matlaging og insektmaserasjon 5,6. Suksessen til disse metodene er generelt basert på kostnad, tid, arbeidskraft, utstyr, sikkerhet og kvalitet på sluttproduktet 5,7. Manuell rengjøring krever mest arbeidskraft og betydelig tid, men innebærer minimalt med utstyr5. Bakteriell maserasjon består i å la prøven stå i et kaldt eller varmt vannbad i lange perioder, ofte opptil 3 uker, slik at bakterier kan bryte ned vevet6. Dette skaper ubehagelig lukt, krever ekstra utstyr for å behandle bakteriene, og skaper en biosikkerhetsfare for brukeren 5,6. Bruken av dermestidbiller er svært effektiv med minimal arbeidskraft, men krever anskaffelse av en koloni og husdyrhold av dyrene, og regnes ikke som en økonomisk investering hvis den brukes sjelden 6,7. Kjemisk maserasjon innebærer vanligvis bruk av enzymer som trypsin, pepsin og papain, eller kommersielle vaskemidler som inneholder stoffer som overflateaktive midler og enzymer 5,8. Selv om denne metoden gir raskere resultater, kan kjemikaliene som brukes, som natriumhydroksid, ammoniakk, blekemiddel og bensin, utgjøre en helse- og sikkerhetsrisiko og produsere skadelig lukt som krever personlig verneutstyr (PPE) og en avtrekkshette 5,7,8,9. Til slutt gir utvidet oppvarming en annen minimalt intensiv metode, men kan gi lukt som krever ventilasjon10.
En enkel, sikker og rimelig metode for fremstilling av anatomiske beinmodeller vil gi et nyttig verktøy for kirurger, studenter, lærere og forskere. Denne artikkelen beskriver en ny metode for å forberede skjelettbenmodeller som unngår ubehagelig lukt og skadelige kjemikalier, og produserer en detaljert kirurgisk modell med minimalt utstyr og arbeidskraft.

<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

Benmodeller tjener mange formål, inkludert forbedring av anatomisk forståelse, preoperativ kirurgisk planlegging og intraoperativ referanse. Flere teknikker for maserasjon av bløtvev er beskrevet, hovedsakelig for rettsmedisinske analyser. For klinisk forskning og medisinsk bruk har disse metodene blitt erstattet av tredimensjonale (3D) trykte modeller, som krever betydelig utstyr og kompetanse, og er kostbare. Her ble kadaveriske sauevirvelbein rengjort ved vakuumforsegling av prøven med kommersielt oppvaskmiddel, nedsenking i et varmtvannsbad og deretter manuelt fjerning av bløtvevet. Dette eliminerte ulempene med de tidligere eksisterende maserasjonsmetodene, for eksempel eksistensen av dårlig lukt, bruk av farlige kjemikalier, betydelig utstyr og høye kostnader. Den beskrevne teknikken produserte rene, tørre prøver samtidig som anatomiske detaljer og struktur ble opprettholdt for nøyaktig modellering av øsestrukturer som kan være nyttige for preoperativ planlegging og intraoperativ referanse. Metoden er enkel, billig og effektiv for benmodellforberedelse for utdanning og kirurgisk planlegging innen veterinær- og humanmedisin.

Etter denne protokollen ble rene og tørre sauer lumbale vertebrale kolonnemodeller opprettet for kirurgisk planlegging og referanse. Prøver bestående av syv lumbale ryggvirvler ble behandlet innen 4 dager ved hjelp av denne metoden, med ett innledende bad for å fjerne hoveddelen av muskelen og tre påfølgende bad. Fullføring av badene ble indikert ved hvor enkelt brusk og bindevev ble fjernet fra beinet. Dette varierte ut fra bruskens type og lokalisasjon; Tynne lag ble lett fjernet etter ett eller to bad, men tykt...

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 protokollen beskriver maserasjon og rengjøring av kadaverisk bein med en vakuumforseglet nedsenkingsteknikk for varmtvannsbad. Dette er en billig, sikker og effektiv metode for å produsere anatomiske prøver for kirurgisk planlegging og medisinsk utdanning som et alternativ til tredimensjonale (3D) trykte modeller.

Vakuumforseglet varmtvannsbad nedsenking for fremstilling av anatomiske og kirurgiske kadaveriske beinmodeller

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

Denne metoden produserer nøyaktige anatomiske beinmodeller som skildrer den opprinnelige anatomien som bidrar til å veilede forskere, klinikere og kirurger om kirurgisk tilnærming og implantatplassering, blant andre fordeler. Denne metoden produserer rene og hygieniske anatomiske beinmodeller, noe som er viktig, med tanke på å ha disse modellene ved sengen eller i kirurgisk teater, for eksempel. Sammenlignet med 3D-printede anatomiske beinmodeller, er modellene våre rimelige, trygge og effektive å produsere, og sammenlignet med disse 3D-modellene, er beinarkitekturen og den opprinnelige anatomien bedre representert av disse kirurgiske beinmodellene.Teknikken som beskrives er å produsere nøyaktige anatomiske beinmodeller for ryggraden, men teknikken kan lett ekstrapoleres til andre osseøse strukturer i kroppen. Metoden informerer bedre kirurger, forskere og klinikere om hvordan man planlegger og utfører kirurgiske teknikker, og informerer dem også om hva normal beneøs anatomi er som da vil hjelpe dem til å gjenkjenne patologi. Men teknikken kan lett ekstrapoleres til en rekke andre osseous strukturer fra en rekke forskjellige arter.For å begynne, fjern manuelt bløtvev, for eksempel muskel, bindevev, fett, et cetera, ved hjelp av et skarpt disseksjonsverktøy fra beinprøven, og forsegle prøven i en varmesikker forseglbar plastpose etter å ha fjernet luften. Senk den forseglede prøven helt ned i et 70 graders vannbad i 24 timer, og fjern deretter posen fra badekaret, åpne posen og la prøven avkjøles til den kan håndteres. Fjern så mye bløtvev fra beinet som mulig ved hjelp av en skarp skalpell og rennende vann etter behov.For å disartikulere eventuelle ledd for å eksponere bruskvævet, hold de disartikulerte stykkene in situ ved hjelp av materialer som ortopedisk ledning eller kabelbånd for å opprettholde den anatomiske posisjonen. Forsegl prøven i en vakuumpose sammen med 10 ml oppvaskmiddel og 10 ml vann fra springen, og senk den forseglede prøven i et 70 grader Celsius vannbad i 24 timer. Etter å ha fjernet posen fra badekaret, gjenta trinnene som er vist tidligere for å fjerne så mye bløtvev som mulig til beinet er fritt for bløtvevsmateriale.La prøven tørke i ca. 48 timer. En kvalitativ sammenligning mellom 3D-printede og kadaveriske beinmodeller presenteres her. Disse bildene viser at den 3D-printede modellen ikke nøyaktig beskriver fine beneous detaljer av kadaveriske prøver, med tap av finere detaljer, for eksempel konturer av beinet, spesielt på de tverrgående prosessene.Sauer lumbale ryggradsmodeller behandlet med og uten vaskemiddel på samme trinn i behandlingen er vist her. Fra disse to bildene kan en klar forskjell i farge og tekstur noteres. For å reprodusere denne metoden trenger personen eller forskningsgruppen tilgang til anatomiske prøver, et varmtvannsbad og vakuumforseglingsutstyr.Disseksjon av bløtvev før og etter varmtvannsbad er ikke teknisk krevende, men det krever litt finmotorikk og noe erfaring med bruk av skarpt disseksjonsutstyr og annet kirurgisk utstyr.

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 for Bone 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

Justerbar Stivhet, Ekstern Fixator for Rat Femur osteotomi og Segment bendefekten 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 nyretransplanterte: Modeller av allograft-avstøting

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 for Processing Eyes implantert med en retinal protese for Lokalisert Histopatologisk analyse: Del 2 Epiretinal Implantater med retina 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 inngrep for Resecting Mouse Rib: En modell for Large-Scale Long Bone 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 av 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

Bruke Saccadometry med dyp hjernestimulering for å studere normal og patologisk hjernefunksjon

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 denervering: En metode for å teste Krav til nerver i mus modeller av 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

Proksimale avdød Femur Forberedelse til Fracture Styrke Testing og kvantitativ CT-basert 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 ...