李胜男,罗 严,高婉月,白志坤,罗继龙★
(1.东北农业大学动物医学学院实验动物与比较医学重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150030;2.东北农业大学动物科学与技术学院,黑龙江 哈尔滨 150030)
人们一直在努力研究尸体防腐并保持其完整,例如古埃及木乃伊和20世纪的低温保存。同时人们对形态学的兴趣也使研究人员保存人体组织来研究其解剖结构。保存过程中最重要的进展是1896年福尔马林的引入,但其刺激性气味和致病性也很大程度上限制了其应用。在解剖保存技术上的突破是1978年冯·哈根斯发明了塑化技术。该技术包括浸渍和包埋两种方法,即用可固化的聚合物如硅树脂、环氧树脂或聚酯取代生物组织中的水和脂质。这些聚合物随后会硬化,产生干燥、无味、耐用的器官标本或人体切片。因此,这种方法非常适合制作博物馆标本来教授人体大体解剖学。随后发展起来的塑化薄层为断层解剖提供了一个很好的工具。但生物塑化技术也存在诸如价格较贵,技术难度大等问题,因此研究人员也在探索简单的替代方案。我们之前用水晶滴胶尝试包埋鸡心切片,获得的薄层包埋结果不错。
家畜解剖学作为动物医学专业第一门专业基础课,一直是医学生难以逾越的课程之一。尤其是在学习肌学的内容,因其在机体内分布广泛、错综复杂,普通标本无法展现肌肉之间的层叠关系,故需要一款模型标本辅助学习。现阶段制作或购买横截面标本价格高,因此本研究选择用犬前肢制作横截面滴胶包埋标本来解决现阶段横截面教具的不足,使学生能够做到理论联系实际以掌握各肌肉局部位置的层次位置。现将制作过程报道如下。
1.1 材 料犬、手术刀及手术刀片、止血钳、手术剪、眼科剪、纱布、粗绳、注射器(20mL、10mL、5mL、1mL)、导引管、标本瓶、泡沫板、大头针、废物缸、兔固定架、烧杯、玻璃棒、滴胶(A、B胶),量筒、精确电子秤、胶头滴管、干棉花、酒精棉球、甲醛溶液、水、无水乙醇、鹿眠宝、烧碱。
1.2 制作方法本文选用健康成犬作为标本制作对象,其前肢大小适中,肌肉明显,形态较好。根据犬的体重配好麻药,采用静脉注射方式将犬麻醉,待麻醉起效后,暴露出犬的颈动脉,动脉两端用止血钳夹住,插入套管,打开近心端的止血钳,轻轻压迫胸部,尽可能大量放血致死。在肚脐处、腹中线做皮肤切口,环绕前肢肘部做切口,再继续沿中线向上到颈部及耳后做切口,沿这些切口剥离皮肤,尽量处理干净皮肌和筋膜,使肌肉完整暴露。切开胸浅肌的降部与其背部的横部。同样处理方法,将胸深肌切开。随后在锁骨划处切断,保留臂头肌,切断斜方肌、菱形肌、肩胛横突肌,将腹锯肌和前肢之间切断。前肢全部卸下,用流水进行反复清洗直至表面没有残留毛发血渍。
5%~10%甲醛溶液作为防腐固定剂进行固定,若处理时由于肌肉过厚无法实现完全固定,可以通过注射局部方法进行加速固定。根据前肢大小,尽量保持肢体的伸展性,以便切割到拐角处遇到障碍,将保持之后的前肢放入10%甲醛溶液中保存1个月。将固定好的前肢取出,用流水冲洗3d,直至标本无明显甲醛味道。犬类前肢较大,故切成3~5cm厚的横截面。用线锯进行肌肉环切,遇到血管、肌腱、韧带等其他部位需要用手术刀进行仔细切割修饰。最后采用线锯将骨头切断,尽量保持骨头完整性,切面整齐。
采用烧碱(96%的氢氧化钠粗制品)通过氢氧化钠皂化脱脂反应进行脱水脱脂。选用已切制好的横截面标本,将截面处碎肉碎渣清理干净,分清组织结构。在室温条件下,用6%氢氧化钠溶液对标本进行脱脂处理。在脱脂过程中,可以采用物理机械方法对标本进行挤压,直至脂肪和脂肪酸钠的稳定溶液以泡沫形式全部溢出,无现象发生即可。用5%双氧水浸泡24h,直至标本表面发白即可。最后经双氧水漂白之后,取出标本晾干至无水滴渗出,在外表面涂抹甘油与酒精混合液,持续15d。将脱水脱脂完成的标本整理肌肉板块纹路,对应相应肌肉纹路板块画出对应简图,使学生更易对应理解,作为辅助教具进行教学。
最后,采用高清滴胶(硬质环氧树脂A、B胶)进行标本保存流程,滴胶标本成品具有粘度低,透明度高,耐黄变等特点,可充分体现教具的方便性及美观性。高清滴胶的A胶、B胶混合时需要按照A胶和B胶的混合比例2.5:1(或者质量比3:1)进行配置。将A胶和B胶搅拌均匀后还需要放置10min,以消除高清滴胶中的气泡。选用合适模具,将混合好的滴胶先倒入一半。放入处理好的标本,此时会出现少量气泡,用上述方法再一次剔除气泡。待稍凝固,再向模具中填满滴胶,重复去除气泡步骤。选取干净通风良好的位置风干1周左右,直至干透进行脱模。滴胶凝固后脱模边角会有胶印结块,需要打磨。用砂纸粗目到细目递增目数打磨,依次递增磨出高透光滑的感觉。打磨完成肌肉横断面教具制作就此完成。
成品由犬前肢肌肉横截面标本和对应标注简图组成。截面标本由两段组成,一段取于前肢上部,另一段取于前肢下部。单个截面标本形状为长40cm、宽30cm、高15cm的长方体,其表面光滑透明,可直接观察到犬前肢肌肉分布情况。包埋标本呈灰白色,肌肉组织间有明显界限,展现出肌肉层叠结构。标注简图通过电脑绘制,打印而成,与标本一一对应。将该教具用于教学中,教师可在三维层面向学生展示各肌肉层叠关系。同时,教师利用对应简图可以对学生进行考察,以来验证课堂效果,让学生真正融会贯通,学有所成。该教具制作方法安全高效,通过简单的学习即可上手制作。学生可以在教师的协助下用此方法制作本教具或其他标本模型,既提升学生的动手能力和耐心程度,也让学生在制作过程中巩固课堂知识并会灵活运用,最终达到寓教于乐目的。
本实验是制作犬前肢横断面滴胶包埋教具,该方法制作的标本比现有的传统的肌肉标本更加立体,更加直观的观察到肌肉的位置关系,让学生更好掌握肌肉位置关系。目前国内教学都是以课本教学为主,肌肉相关的教具模型和标本非常少,学习时没有足够的实践教具,再加上本来肌肉相关知识难以掌握,导致学习这门课程的难度大大增加。国内外对横断面标本的制作大多停留在人体横截标本制作阶段,通常是冷冻法来进行固定,利用电动断层带锯进行切割,再通过树脂进行包埋保存。研究发现利用滴胶法制作包埋动物组织实验,大多为心脏等内脏器官,而肌肉等大型组织未有人尝试。本研究采用滴胶法来进行制作此标本,进而避免树脂材料变黄、标本本身变色等问题。在实验实验动物选取上,我们考虑到作为教具首选应为清晰明了,简易轻便等目的,若用牛或马进行制作,不仅花费材料过多,而且耗期时间较长,且学生教师拿取极不方便,给教学带来困难。而犬前肢大小适中,是清楚了解基本肌肉组织构架的不错选择。研究中的难点出现在脱水脱脂步骤中。固定之后直接采用滴胶包埋,标本溢脂严重,成品中有许多乳絮状物影响感观。常规脱水脱脂会使用到丙酮,但其技术应用时间较长过程麻烦冗长、技术复杂设备昂贵,而且易发生火灾。本研究采用烧碱进行脱水脱脂,但浓度过高会造成肌肉腐蚀性损伤且不可逆,因此也需要注意使用浓度。研究已经证明塑化薄层可以与成像研究相媲美,它提供了不同解剖结构的精确视图,以及在解剖学上相互联系,提高了对放射学技术(CT或MR)获得的图像的理解,可以更好地解释成像研究。而横断面包埋标本可以看作是加厚型的薄层标本,也可用于日常教学,并在临床科研领域发挥作用,进而对学生临床阶段分析CT图像、核磁图像这种二维到三维跨越有良好辅助作用。
总之,本研究中报道的犬前肢横断面包埋教具制作方法容易操作且价格相对低廉,适合学生亲自动手制作,为学生今后影像学的学习做好坚实基础,同时可以作为第二课堂实践课锻炼其动手能力。