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

Ländryggarna skördades från 4-åriga Merinokorsvuxna tackor (Ovis aries) enligt de etiska riktlinjerna från djurvårds- och etikkommittén vid kirurgiska och ortopediska forskningslaboratorier. Efter den institutionellt godkända metoden för human dödshjälp skördades ländryggarna med hjälp av ett skarpt dissektionsverktyg, först snitt genom huden och subkutan vävnad, följt av fascia och muskulatur före disartikulation vid thoracolumbala och lumbosakrala korsningar. Ett skördat prov visas i <strong...

<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>

Denna tekniska anmärkning syftar till att beskriva en enkel, säker och billig metod för att producera en anatomisk benmodell till förmån för veterinär och medicinsk utbildning och för användning i anatomisk utbildning och kirurgisk planering. 
Pilottester visade att en badtemperatur på 70 °C gav den snabbaste bearbetningstiden utan att skada proverna. Högre temperaturer orsakade en omfattande nedbrytning av kollagen i benet, vilket resulterade i spröda prover med en kritaktig kons...

Avlägsnande av mjukvävnad och rengöringsben krävs för rättsmedicin, medicinsk och biologisk forskning samt veterinär och medicinsk utbildning. De flesta tekniker har utvecklats för kriminaltekniska ändamål, vilket minimerar skador på benet för att bevara så mycket detaljer som möjligt. Detta kan ge en exakt, påtaglig benmodell för preoperativ kirurgisk planering, såväl som intraoperativt beslutsfattande för att minimera komplikationer 1,2,3. Detta är fördelaktigt vid kirurgi genom att minska operationstider och blodförlust och förbättra kommunikationen mellan kirurger, jämfört med planering med 2D-bilder4. Användningen av dessa modeller kan också minska beroendet av intraoperativ avbildning, såsom fluoroskopi, vilket kan minska strålningsexponeringen för personal.
Skelettben från kadaver har historiskt använts för dessa modeller; Tekniska framsteg har dock drivit mot användningen av tillverkade modeller och, mer nyligen, tredimensionella (3D) tryckta modeller. Benmodeller förlitar sig på tillgången på kadaveriska prover och effektiviteten i att bearbeta dessa prover till användbara modeller. 3D-utskrift har fördelen av kreativ frihet, vilket möjliggör anatomiska och patientspecifika modeller, särskilt när anatomiska abnormiteter eller neoplasmer är närvarande, eller om hårdvaran behöver tillverkas eller utökas för att passa patienten1. Dessa prover kan också steriliseras och manipuleras av kirurger under ett förfarande. Denna frihet kommer dock med en kostnad, eftersom det kräver datortomografi (CT) -skanningar, materialet och utrustningen som krävs kan vara dyrt och expertis är avgörande för att skapa modellerna i den nödvändiga programvaran 1,4. Dessutom kan dessa faktorer begränsa modellens precision och kvalitet, och därmed den kirurgiska planeringen och framgången1. 3D-utskrivna modeller kanske inte är det bästa valet för fall där det inte finns något behov av patientspecifik anatomi och där det finns ett omedelbart krav på modellen.
Vanliga metoder för avlägsnande av mjukvävnad från kadaverben inkluderar manuell rengöring, bakteriell maceration, kemisk maceration, matlagning och insektmaceration 5,6. Framgången för dessa metoder baseras i allmänhet på kostnad, tid, arbetskraft, utrustning, säkerhet och kvalitet på slutprodukten 5,7. Manuell rengöring kräver mest arbete och en betydande tid, men innebär minimal utrustning5. Bakteriell maceration består av att lämna provet i ett kallt eller varmt vattenbad under långa perioder, ofta upp till 3 veckor, vilket gör att bakterier kan sönderdela vävnaden6. Detta skapar obehaglig lukt, kräver ytterligare utrustning för att behandla bakterierna och skapar en biosäkerhetsrisk för användaren 5,6. Användningen av dermestidbaggar är mycket effektiv med minimal arbetskraft, men kräver förvärv av en koloni och djurhållning och anses inte vara en ekonomisk investering om den används sällan 6,7. Kemisk maceration innebär vanligtvis användning av enzymer som trypsin, pepsin och papain, eller kommersiella tvättmedel som innehåller ämnen som ytaktiva ämnen och enzymer 5,8. Även om denna metod ger snabbare resultat kan de använda kemikalierna, såsom natriumhydroxid, ammoniak, blekmedel och bensin, utgöra en hälso- och säkerhetsrisk och producera skadliga lukter som kräver personlig skyddsutrustning (PPE) och en dragskåp 5,7,8,9. Slutligen ger utökad uppvärmning en annan minimalt intensiv metod men kan ge lukt som kräver ventilation10.
En enkel, säker och billig metod för beredning av anatomiska benmodeller skulle ge ett användbart verktyg för kirurger, studenter, lärare och forskare. Denna artikel beskriver en ny metod för att förbereda skelettbenmodeller som undviker obehaglig lukt och skadliga kemikalier och producerar en detaljerad kirurgisk modell med minimal utrustning och arbetskraft.

<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 tjänar många syften, inklusive att förbättra anatomisk förståelse, preoperativ kirurgisk planering och intraoperativ referens. Flera tekniker för maceration av mjukdelar har beskrivits, främst för rättsmedicinsk analys. För klinisk forskning och medicinsk användning har dessa metoder ersatts av tredimensionella (3D) tryckta modeller, som kräver betydande utrustning och expertis och är kostsamma. Här rengjordes kadaveriska fårkotben genom vakuumförsegling av provet med kommersiellt diskmedel, nedsänkning i ett varmvattenbad och därefter manuellt avlägsnande av mjukvävnaden. Detta eliminerade nackdelarna med de tidigare befintliga macerationsmetoderna, såsom förekomsten av dålig lukt, användning av farliga kemikalier, betydande utrustning och höga kostnader. Den beskrivna tekniken producerade rena, torra prover samtidigt som anatomiska detaljer och struktur bibehölls för att exakt modellera de osseösa strukturerna som kan vara användbara för preoperativ planering och intraoperativ referens. Metoden är enkel, billig och effektiv för benmodellberedning för utbildning och kirurgisk planering inom veterinärmedicin och humanmedicin.

Efter detta protokoll skapades rena och torra modeller av ländryggen för kirurgisk planering och referens. Prover bestående av sju ländkotor bearbetades inom 4 dagar med denna metod, med ett första bad för att avlägsna huvuddelen av muskeln och tre efterföljande bad. Slutförandet av baden indikerades av den lätthet vid vilken brosk och bindväv avlägsnades från benet. Detta varierade beroende på typ och placering av brosk; Tunna lager avlägsnades lätt efter ett eller två bad, men tjockt material omgivet a...

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

Detta protokoll beskriver maceration och rengöring av kadaverben med en vakuumförseglad nedsänkningsteknik i varmvattenbad. Detta är en billig, säker och effektiv metod för att producera anatomiska prover för kirurgisk planering och medicinsk utbildning som ett alternativ till tredimensionella (3D) tryckta modeller.

Vakuumförseglad nedsänkning av varmvattenbad för beredning av anatomiska och kirurgiska kadaveriska benmodeller

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

Denna metod producerar exakta anatomiska benmodeller som visar den inhemska anatomin som hjälper till att vägleda forskare, kliniker och kirurger om det kirurgiska tillvägagångssättet och implantatplaceringen, bland andra fördelar. Denna metod producerar rena och hygieniska anatomiska benmodeller, vilket är viktigt, med tanke på att ha dessa modeller vid sängen eller i kirurgiska teatern, till exempel. Jämfört med 3D-tryckta anatomiska benmodeller är våra modeller billiga, säkra och effektiva att producera, och även jämfört med dessa 3D-modeller representeras benets arkitektur och den ursprungliga anatomin bättre av dessa kirurgiska benmodeller.Tekniken som beskrivs är att producera exakta anatomiska benmodeller för ryggraden, men tekniken kan lätt extrapoleras till andra osseösa strukturer i kroppen. Metoden informerar bättre kirurger, forskare och kliniker om hur man planerar och utför kirurgiska tekniker, och informerar dem också om vad normal osseös anatomi är som sedan hjälper dem att känna igen patologi. Men tekniken kan lätt extrapoleras till en rad andra osseösa strukturer från en rad olika arter.För att börja, ta bort mjukvävnad manuellt, såsom muskler, bindväv, fett, etc., med hjälp av ett skarpt dissektionsverktyg från benprovet och försegla provet i en värmesäker förslutbar plastpåse efter att luften har tagits bort. Sänk ner det förseglade provet helt i ett 70-graders Celsius vattenbad i 24 timmar och ta sedan bort påsen från badet, öppna påsen och låt provet svalna tills det är hanterbart. Ta bort så mycket mjukvävnad från benet som möjligt med en skarp skalpell och rinnande vatten efter behov.För att disartikulera eventuella leder för att exponera broskvävnaden, håll de disartikulerade bitarna på plats med hjälp av material som ortopedisk tråd eller buntband för att upprätthålla den anatomiska positionen. Försegla provet i en vakuumpåse tillsammans med 10 ml diskmedel och 10 ml kranvatten och sänk ner det förseglade provet i ett 70-graders Celsius vattenbad i 24 timmar. När du har tagit bort påsen från badet, upprepa stegen som visades tidigare för att ta bort så mycket mjukvävnad som möjligt tills benet är fritt från mjukvävnadsmaterial.Låt slutligen provet torka i cirka 48 timmar. Här presenteras en kvalitativ jämförelse mellan 3D-printade och kadaveriska benmodeller. Dessa bilder visar att den 3D-utskrivna modellen inte exakt beskriver fina osseösa detaljer hos kadaverproverna, med förlust av finare detaljer, såsom benets konturer, särskilt på de tvärgående processerna.Får-ländryggsmodeller bearbetade med och utan tvättmedel vid samma bearbetningssteg visas här. Från dessa två bilder kan en tydlig skillnad i färg och textur noteras. För att reproducera denna metod behöver individen eller forskargruppen tillgång till anatomiska prover, ett varmvattenbad och vakuumförseglingsutrustning.Dissektion av mjuka vävnader före och efter varmvattenbad är inte tekniskt krävande, men det kräver vissa fina motoriska färdigheter och viss erfarenhet av att använda skarp dissektionsutrustning och annan kirurgisk utrustning.

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

Identifiering och isolering av långsamt delande celler i humant glioblastom Använda karboxifluorescein 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

Modeller för benmetastaser

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 Stelhet, extern fixeringsanordning för Rat lårben osteotomi och segment bendefekt Models

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 Njurtransplantation: Modeller av allograftavstötning

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

Tekniker för Processing Eyes Inopererade med en retinal Protes för lokaliserad Histopatologisk analys: Del 2 Epiretinal Implantat med Retinala 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

Ett kirurgiskt ingrepp för resektion musen Rib: En modell för storskaliga Lång 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

Kirurgiska Modeller av gastroesofageal reflux med möss

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

Använda Saccadometry med Deep Brain Stimulation till Normal och Patologisk hjärnfunktion

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 metod för att testa Krav på nerver i musmodeller av hudsjukdom

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 avlidna lårben Förberedelse för brotthållfasthet testning och Kvantitativ CT-baserade 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 ...