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

Las espinas lumbares se cosecharon de ovejas adultas cruzadas merinas (Ovis aries) de 4 años siguiendo las directrices éticas del Comité de Cuidado y Ética Animal de los Laboratorios de Investigación Quirúrgica y Ortopédica. Siguiendo el método institucionalmente aprobado de eutanasia humana, las espinas lumbares se cosecharon utilizando una herramienta de disección afilada, primero incisando a través de la piel y los tejidos subcutáneos, seguido de fascia y musculatura antes de la desarticulación en...

<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>

Esta nota técnica tiene como objetivo describir un método simple, seguro y de bajo costo para producir un modelo óseo anatómico en beneficio de la educación veterinaria y médica y para su uso en la educación anatómica y la planificación quirúrgica. 
Las pruebas piloto encontraron que una temperatura de baño de 70 ° C proporcionó el tiempo de procesamiento más rápido sin causar daños a las muestras. Las temperaturas más altas causaron una extensa descomposición del colágeno d...

La eliminación de tejidos blandos y la limpieza de huesos son necesarios para la investigación forense, médica y biológica, y la educación veterinaria y médica. La mayoría de las técnicas se han desarrollado con fines forenses, minimizando el daño al hueso para preservar la mayor cantidad de detalles posible. Esto puede proporcionar un modelo óseo preciso y tangible para la planificación quirúrgica preoperatoria, así como para la toma de decisiones intraoperatorias para ayudar a minimizar las complicaciones 1,2,3. Esto es beneficioso en la cirugía al reducir los tiempos de operación y la pérdida de sangre y mejorar la comunicación entre los cirujanos, en comparación con la planificación con imágenes 2D4. El uso de estos modelos también puede reducir la dependencia de las imágenes intraoperatorias, como la fluoroscopia, que puede reducir la exposición del personal a la radiación.
El hueso esquelético de cadáveres se ha utilizado históricamente para estos modelos; sin embargo, los avances tecnológicos han empujado hacia el uso de modelos manufacturados y, más recientemente, modelos impresos tridimensionales (3D). Los modelos óseos dependen de la disponibilidad de muestras cadavéricas y la eficiencia del procesamiento de estas muestras en modelos utilizables. La impresión 3D tiene la ventaja de la libertad creativa, permitiendo modelos anatómicos y específicos del paciente, especialmente cuando hay anomalías anatómicas o neoplasias, o si el hardware necesita ser fabricado o aumentado para adaptarse al paciente1. Estas muestras también pueden ser esterilizadas y manipuladas por los cirujanos durante un procedimiento. Sin embargo, esta libertad tiene un costo, ya que requiere tomografías computarizadas (TC), los materiales y equipos requeridos pueden ser costosos, y la experiencia es esencial para crear los modelos en el software requerido 1,4. Además, estos factores pueden limitar la precisión y la calidad del modelo y, por lo tanto, la planificación quirúrgica y el éxito1. Los modelos impresos en 3D pueden no ser la mejor opción para los casos en que no hay necesidad de anatomía específica del paciente y donde existe un requisito inmediato para el modelo.
Los métodos comúnmente aplicados para la eliminación de tejidos blandos del hueso cadavérico incluyen la limpieza manual, la maceración bacteriana, la maceración química, la cocción y la maceración de insectos 5,6. El éxito de estos métodos se basa generalmente en el costo, tiempo, mano de obra, equipo, seguridad y calidad del producto final 5,7. La limpieza manual requiere la mayor cantidad de mano de obra y una cantidad significativa de tiempo, pero implica un equipo mínimo5. La maceración bacteriana consiste en dejar la muestra en un baño de agua fría o tibia durante largos períodos de tiempo, a menudo hasta 3 semanas, permitiendo que las bacterias descompongan el tejido6. Esto crea olores desagradables, requiere equipo adicional para tratar las bacterias y crea un peligro de bioseguridad para el usuario 5,6. El uso de escarabajos dermestidos es muy efectivo con una mano de obra mínima, pero requiere la adquisición de una colonia y la cría de los animales, y no se considera una inversión económica si se usa con poca frecuencia 6,7. La maceración química generalmente implica el uso de enzimas como tripsina, pepsina y papaína, o detergentes comerciales que contienen sustancias como tensioactivos y enzimas 5,8. Aunque este método proporciona resultados más rápidos, los productos químicos utilizados, como el hidróxido de sodio, el amoníaco, la lejía y la gasolina, pueden representar un riesgo para la salud y la seguridad y producir olores nocivos que requieren equipo de protección personal (EPP) y una campana extractora 5,7,8,9. Finalmente, el calentamiento prolongado proporciona otro método mínimamente intensivo, pero puede producir olores que requieren ventilación10.
Un método simple, seguro y de bajo costo para la preparación de modelos anatómicos óseos proporcionaría una herramienta útil para cirujanos, estudiantes, educadores e investigadores. Este artículo describe un método novedoso para preparar modelos de huesos esqueléticos que evita olores desagradables y productos químicos nocivos, y produce un modelo quirúrgico detallado con un equipo y mano de obra mínimos.

<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

Los modelos óseos sirven para muchos propósitos, incluida la mejora de la comprensión anatómica, la planificación quirúrgica preoperatoria y la referencia intraoperatoria. Se han descrito varias técnicas para la maceración de tejidos blandos, principalmente para análisis forense. Para la investigación clínica y el uso médico, estos métodos han sido reemplazados por modelos impresos tridimensionales (3D), que requieren un equipo y experiencia sustanciales, y son costosos. Aquí, el hueso vertebral de oveja cadavérica se limpió sellando al vacío la muestra con detergente comercial para lavar platos, sumergiéndola en un baño de agua caliente y, posteriormente, eliminando manualmente el tejido blando. Esto eliminó las desventajas de los métodos de maceración previamente existentes, como la existencia de malos olores, el uso de productos químicos peligrosos, equipos sustanciales y altos costos. La técnica descrita produjo muestras limpias y secas manteniendo los detalles anatómicos y la estructura para modelar con precisión las estructuras óseas que pueden ser útiles para la planificación preoperatoria y la referencia intraoperatoria. El método es simple, de bajo costo y efectivo para la preparación de modelos óseos para la educación y la planificación quirúrgica en medicina veterinaria y humana.

Siguiendo este protocolo, se crearon modelos de columna vertebral lumbar de oveja limpios y secos para la planificación quirúrgica y referencia. Las muestras que consisten en siete vértebras lumbares se procesaron dentro de los 4 días utilizando este método, con un baño inicial para eliminar la mayor parte del músculo y tres baños posteriores. La finalización de los baños fue indicada por la facilidad con la que el cartílago y el tejido conectivo se eliminaron del hueso. Esto varió según el tipo y la ubicaci...

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

El presente protocolo describe la maceración y limpieza del hueso cadavérico con una técnica de inmersión en baño de agua caliente sellada al vacío. Este es un método de bajo costo, seguro y efectivo para producir muestras anatómicas para la planificación quirúrgica y la educación médica como alternativa a los modelos impresos tridimensionales (3D).

Inmersión en baño de agua caliente sellado al vacío para la preparación de modelos anatómicos y quirúrgicos de hueso cadavérico

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

Este método produce modelos anatómicos óseos precisos que representan la anatomía nativa que ayuda a guiar a los investigadores, médicos y cirujanos sobre el enfoque quirúrgico y la colocación de implantes, entre otros beneficios. Este método produce modelos óseos anatómicos limpios e higiénicos, lo cual es importante, considerando tener estos modelos al lado de la cama o en el quirófano, por ejemplo. En comparación con los modelos óseos anatómicos impresos en 3D, nuestros modelos son de bajo costo, seguros y efectivos para producir, y también en comparación con esos modelos 3D, la arquitectura del hueso y la anatomía nativa están mejor representadas por estos modelos óseos quirúrgicos.La técnica descrita es producir modelos anatómicos óseos precisos para la columna vertebral, pero la técnica podría extrapolarse fácilmente a otras estructuras óseas del cuerpo. El método informa mejor a los cirujanos, investigadores y médicos sobre cómo planificar y ejecutar técnicas quirúrgicas, y también les informa de qué es la anatomía ósea normal que luego les ayudará a reconocer la patología. Pero la técnica podría extrapolarse fácilmente a una gama de otras estructuras óseas de una variedad de especies diferentes.Para comenzar, retire manualmente el tejido blando, como músculo, tejido conectivo, grasa, etc., utilizando una herramienta de disección afilada de la muestra de hueso, y selle la muestra en una bolsa de plástico sellable segura contra el calor después de eliminar el aire. Sumerga completamente la muestra sellada en un baño de agua de 70 grados centígrados durante 24 horas, y luego retira la bolsa del baño, abre la bolsa y deja que la muestra se enfríe hasta que se pueda manipular. Retire la mayor cantidad posible de tejido blando del hueso con un bisturí afilado y agua corriente según sea necesario.Para desarticular cualquier articulación para exponer el tejido cartilaginoso, mantenga las piezas desarticuladas in situ utilizando materiales como alambre ortopédico o bridas para mantener la posición anatómica. Selle la muestra en una bolsa de vacío junto con 10 mililitros de detergente para lavar platos y 10 mililitros de agua del grifo, y sumerja la muestra sellada en un baño de agua de 70 grados centígrados durante 24 horas. Después de retirar la bolsa del baño, repita los pasos mostrados anteriormente para eliminar la mayor cantidad de tejido blando posible hasta que el hueso esté libre de material de tejido blando.Finalmente, deje que la muestra se seque durante aproximadamente 48 horas. Aquí se presenta una comparación cualitativa entre modelos óseos impresos en 3D y cadavéricos. Estas imágenes muestran que el modelo impreso en 3D no detalla con precisión los detalles óseos finos de los especímenes cadavéricos, con una pérdida de detalles más finos, como los contornos del hueso, especialmente en los procesos transversales.Aquí se muestran los modelos de columna lumbar de oveja procesados con y sin detergente en el mismo paso del procesamiento. A partir de estas dos imágenes, se puede notar una clara diferencia en color y textura. Para reproducir este método, el individuo o grupo de investigación necesita acceso a muestras anatómicas, un baño de agua caliente y un equipo de sellado al vacío.La disección de tejidos blandos antes y después del baño de agua caliente no es técnicamente exigente, pero requiere algunas habilidades motoras finas y algo de experiencia en el uso de equipos de disección aguda y otros equipos quirúrgicos.

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

La identificación y aislamiento de Slow división de las células de glioblastoma humano utilizando carboxi fluoresceína Succinimidyl Ester (CFSE)

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

Investigación

Medicina

Models of Bone Metastasis

Los modelos de metástasis en los huesos

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

Ajustable en dureza, fijador externo para los modelos de rata Fémur Osteotomía y segmentaria del defecto óseo

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

Ratón Trasplante de Riñón: Modelos de rechazo del aloinjerto

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

Las técnicas para Ojos Procesamiento implantados con una retina Prótesis para análisis histopatológico localizado: Parte 2 Epirretinal Implantes de retina con tachuelas

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

Un procedimiento quirúrgico para resecar la costilla del ratón: un modelo a gran escala Reparación huesos largos

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

Modelos quirúrgicos de reflujo gastroesofágico con ratones

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

Usando Saccadometry con estimulación cerebral profunda para estudiar la función cerebral normal y patológica

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

La denervación quirúrgica cutánea: Un método para probar el requisito de nervios en el ratón modelos de enfermedad de la piel

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

Proximal del fémur de cadáver preparación para el análisis de elementos finitos basado en CT Fracture Fuerza Pruebas y cuantitativa

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