Способ заключения биоматериала в желатиновую среду для временного сохранения и последующего сканирования на компьютерном томографе Российский патент 2024 года по МПК G09B23/28 A01N1/02 

Изобретение относится к медицине, а именно к морфологии, нормальной анатомии, патологической анатомии, лучевым исследованиям, музейному делу, а именно музейной технике.

Виртопсия - комплекс методик посмертного исследования тела, объединяющий проведение классического патологоанатомического или судебно-медицинского вскрытия с предварительным использованием основных методов, которыми располагает современная лучевая диагностика: компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), рентгенография, ангиография, 3D-фотограмметрия, магнитно-резонансная спектрометрия.

Среди различных способов получения изображений, используемых в рамках виртопсии, КТ играет центральную роль в предоставлении подробной информации о внутренних структурах тела и отдельных органов. К ее преимуществам относят: высокую точность диагностики костной травматической патологии, в том числе патологии лицевого отдела черепа, хорошую визуализацию кровоизлияний, огнестрельной и взрывной раны, а также меньшую чувствительность к физико-химическим изменениям, происходящим с телом после прекращения жизнедеятельности. К другим положительным сторонам посмертной компьютерной томографии можно отнести высокую скорость сканирования с возможностью построения 3D-реконструкций в нескольких плоскостях. По данным ВОЗ доля вскрытий умерших в странах Европейского союза в 1989 году составила 23,5%, а в 2020 уже 11,1%, что связывают с религиозными и культурными причинами, а также с доверием к результатам прижизненной диагностики. Перспективность развития виртопсии и дальнейшего ее внедрения в практику связано не только с удобством метода и тенденцией к отказу от классического посмертного исследования, но и с мультидисциплинарным подходом, которого требует современная медицина.

Инструменты виртопсии позволяют исследовать как тело целиком, так и отдельные его части или органы. В контексте изучения некоторых патологий, в том числе на архивном патологическом материале, удобнее прибегать к исследованию отдельных частей или органов. Для соблюдения механической, химической и биологической изоляции изучаемого образца необходимо создание специальной изолирующей среды, обладающей свойствами внешней инертности и способностью к консервации заключенного в среду биологического материала.

В настоящее время активно ведутся исследования в области посмертной лучевой диагностики, а также внедрение ее в практику для оценки причин смерти и других патологических состояний в рамках посмертной диагностики, что в свою очередь диктует необходимость создания сравнительных наглядных учебных пособий и атласов между результатами аутопсии и виртопсии. Изучение структурных особенностей и патологий отдельных органов, таким образом, способствует накоплению архива готовых анатомических препаратов и базы данных в виде цифровых изображений.

Известен ряд способов сохранения биологического материала в изолирующей среде.

Известен метод Г. В. Шора, позволяющий сохранять биологический материал в сухом виде посредством желатинирования. Вначале его фиксируют, восстанавливают цвет и переносят в консервирующую жидкость Шора, после чего хранят не более двух недель. Затем подсушивают на воздухе во взвешенном состоянии, удаляя излишки влаги гигроскопической ватой, после чего покрывают препарат тонким слоем горячего желатина на 1-2% карболовой воде при помощи мягкой кисточки. Препарат свободно подвешивают на нитке и в таком виде оставляют на воздухе, давая стечь излишнему желатину и ожидая его затвердения в течение 10-15 минут, после чего для дубления желатина препарат помещают в 20%-ный раствор формалина на 5-15 минут. Из органического или обычного стекла делают камеру по размеру органа, а края тщательно замазывают менделеевской замазкой. Чтобы не конденсировалась влага, помещают в уголок камеры на ватке жженую магнезию.

Однако этот метод имеет ряд недостатков, такие как длительность подготовительного этапа и высокий расход фиксирующих, восстанавливающих и консервирующих растворов, а также неизбежное нарушение анатомо-топографических и размерных характеристик в процессе подсушивания. Также к недостаткам метода можно отнести достаточно тонкий слой изолирующей среды.

Известен метод изготовления пластинчатых препаратов по способу Н. К. Лысенкова, основанный на заключении распилов, срезов органов в плоские сосуды или стеклянные рамки, наполненные застывающей прозрачной средой. Замороженные распилы обмывают водой и помещают в 2% раствор формалина и выдерживают не менее трех недель. Затем распилы извлекают, подсушивают на воздухе и заливают глицерино-желатиновым раствором Кайзера и заключают между цинковых полосок с пригнанными к ним стеклами или чашки Петри.

Недостатками данного метода являются наличие артефактов, создаваемых цинковыми полосками при КТ-исследовании, а также длительность подготовительного этапа и нарушение анатомо-топографических и размерных характеристик в процессе подсушивания.

Известен метод по В. Т. Талалаеву, который принимается нами за прототип (Талалаев В.Т. Пластинчатые патолого-анатомические препараты и техника их изготовления. Избранные труды. М., Медгиз, 1953, С. 193-201). Патологоанатомические препараты из органов и тканей делают в виде пластинок и заключают в желатин или агар-агар: из свежего, нефиксированного органа вырезается тонкая пластинка 1-1,5 см, которая фиксируется и обрабатывается по методу Кайзерлинга. После фиксации пластинка отжимается и проводится через 96° спирты и подсушивается на воздухе. Далее производится заливка в уксуснокислый агар и препарат закладывается между двумя стеклами. В расплавленный желатин или агар-агар сразу кладут пластинку из органа и плотно прижимают ее к стеклу дна коробочки.

Недостатком данного метода является то, что спирт значительно обезвоживает ткани, тем самым искажая их нормальные размеры и топографические отношения. Существуют также недостатки, связанные с отсутствием возможности приготовления полноразмерного анатомического препарата. Кроме того, ввиду слишком тонкого среза в 1,5 см отсутствует возможность полноценного сканирования препарата при помощи компьютерного томографа.

Технический результат заключается в разработке способа заключения биоматериала в желатиновую среду для временного сохранения с последующим КТ-исследованием анатомического препарата.

Технический результат достигается тем, что биоматериал промывают 0,9 об. % раствором хлорида натрия, затем приготавливают желатиновую среду следующим образом, в емкость помещают 1 литр дистиллированной воды и 60 г желатина, выдерживают полученный раствор в течение 30 минут до набухания гранул желатина, затем нагревают на водяной бане до 60°С, после чего к раствору добавляют 5 г фенола и размешивают до получения однородной прозрачной массы, после этого биоматериал помещают на дно пластиковой посуды и заливают приготовленной желатиновой средой, закрывают посуду пластиковой крышкой и оставляют до полного застывания желатиновой среды на 1 час, затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекают из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после чего биоматериал готов к проведению исследования в компьютерном томографе.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ПОЯСНЯЕТСЯ ФИГУРАМИ (фиг. 1 - 4).

На фиг. 1 препарат сагиттального распила коленного сустава, заключенный в изолирующую желатиновую среду.

На фиг. 2 томограмма коленного сустава, заключенного в изолирующую желатиновую среду.

На фиг. 3 препарат фронтального распила дистального отдела бедра, заключенный в изолирующую желатиновую среду.

На фиг. 4 томограмма дистального отдела бедра, заключенного в изолирующую желатиновую среду.

В отличие от макроскопического препарата, на компьютерной томограмме отчетливо визуализируется точная толщина костной стенки, а также наличие кальцификатов в бедренной артерии.

Способ осуществляется следующим образом: препарируют биоматериал при помощи ленточнопильного станка для получения распилов толщиной 5 см, затем биоматериал промывают 0,9 об. % раствором хлорида натрия, затем приготавливают желатиновую среду следующим образом, в емкость помещают 1 литр дистиллированной воды и 60 г желатина, выдерживают полученный раствор в течение 30 минут до набухания гранул желатина, затем нагревают на водяной бане до 60°С, после чего к раствору добавляют 5 г фенола и размешивают до получения однородной прозрачной массы, после этого биоматериал помещают на дно пластиковой посуды и заливают приготовленной желатиновой средой, закрывают посуду пластиковой крышкой и оставляют до полного застывания желатиновой среды на 1 час, затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекают из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после чего биоматериал готов к проведению исследования в компьютерном томографе.

После этого изолированный и заключенный в желатиновую среду биоматериал подвергают КТ-исследованию в одном из двух возможных режимов:

1. Режим 1 представлен сбором данных в классическом режиме, аналогичном сбору данных в конвенциональном КТ в спиральном режиме: напряжение на трубке 120 кВ, экспозиция рентгеновского излучения - 200 мАс, питч - 0,6, используется большой фокус рентгеновской трубки, движущейся со скоростью 1 оборот в 0,5 с. Указанный режим используется для получения изображений крупных объектов.

2. Режим 2 представлен сбором данных в режиме высокого разрешения: напряжение на трубке 120 кВ, экспозиция рентгеновского излучения - 60 мАс, питч - 0,55, используется малый фокус рентгеновской трубки, движущейся со скоростью 1 оборот в секунду, что позволяет получать срезы с разрешением до 0,6 мм. Указанный режим используется для получения изображений мелких объектов с высоким разрешением.

ПРИМЕР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПОСОБА

Были использованы архивные музейные препараты ампутированных нижних конечностей с сосудистой патологией.

Было произведено препарирование бедра во фронтальной плоскости на уровне дистального отдела при помощи ленточнопильного станка для получения распила толщиной 5 см, затем биоматериал промыли 0,9 об. % раствором хлорида натрия, затем приготовили желатиновую среду следующим образом. В емкость поместили 1 литр дистиллированной воды и 60 г желатина, выдержали полученный раствор в течение 30 минут до набухания гранул желатина, затем нагрели на водяной бане до 60°С, после чего к раствору добавили 5 г фенола и размешали до получения однородной прозрачной массы, после этого биоматериал поместили на дно пластиковой посуды и залили приготовленной желатиновой средой, закрыли посуду пластиковой крышкой и оставили до полного застывания желатиновой среды на 1 час, затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекли из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после этого готовый препарат сканировали на компьютерном томографе в режиме 1.

Было произведено препарирование нижней конечности в сагиттальной плоскости на уровне коленного сустава при помощи ленточнопильного станка для получения распила толщиной 5 см.

Затем биоматериал промыли 0,9 об. % раствором хлорида натрия и поместили на дно пластиковой посуды и залили желатиновой средой, приготовленной следующим образом. В емкость поместили 1 литр дистиллированной воды и 60 г желатина, выдержали полученный раствор в течение 30 минут до набухания гранул желатина, затем нагрели на водяной бане до 60°С, после чего к раствору добавили 5 г фенола и размешали до получения однородной прозрачной массы. Закрыли посуду пластиковой крышкой и оставили до полного застывания желатиновой среды на 1 час. Затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекли из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после этого готовый препарат сканировали на компьютерном томографе в режиме 1.

Было произведено препарирование кисти в горизонтальной плоскости на уровне тел пястных костей при помощи ленточнопильного станка для получения распила толщиной 5 см.

Затем биоматериал промыли 0,9 об. % раствором хлорида натрия и поместили на дно пластиковой посуды и залили желатиновой средой, приготовленной следующим образом. В емкость поместили 1 литр дистиллированной воды и 60 г желатина, выдержали полученный раствор в течение 30 минут до набухания гранул желатина, затем нагрели на водяной бане до 60°С, после чего к раствору добавили 5 г фенола и размешали до получения однородной прозрачной массы. Закрыли посуду пластиковой крышкой и оставили до полного застывания желатиновой среды на 1 час. Затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекли из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после этого готовый препарат сканировали на компьютерном томографе в режиме 2.

КТ-исследование показало, что изолирующая желатиновая среда не является препятствием для проведения КТ-исследования. Макроскопические характеристики приготовленных препаратов совпадали с рентгенологическими данными КТ-изображений. Проведение КТ-исследования позволяет сохранить морфологические данные о конкретных препаратах для дальнейшего использования в исследовании и научного обмена, провести сравнительное исследование макроскопических и рентгенологических характеристик изучаемых объектов, а также выявить наличие невидимых глазу особенностей и морфометрических характеристик.

Данная методика позволяет осуществить КТ-исследование отдельных частей тела или органов для анализа и сопоставления макроскопических и рентгенологических характеристик. В рамках такого метода препарирования возможна сравнительная оценка особенностей макропрепаратов и томограмм, что соответствует совпадению данных, полученных в рамках классической аутопсии, и информации, полученной при анализе цифровых изображений в рамках виртопсии.

Данную методику можно применять для создания атласов и наглядных учебных пособий, содержащих иллюстрации как с анатомическими препаратами, так и с томограммами и 3D-реконструкциями, для профессиональной подготовки рентгенологов, патологоанатомов и судебно-медицинских экспертов в рамках обучения методам посмертной лучевой диагностики.

Изобретение относится к области биотехнологии и представляет собой способ заключения биоматериала в желатиновую среду для временного сохранения и последующего сканирования на компьютерном томографе, где биоматериал промывают 0,9 об. % раствором хлорида натрия, затем приготавливают желатиновую среду, биоматериал помещают на дно пластиковой посуды и заливают приготовленной желатиновой средой, затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекают из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после чего биоматериал готов к проведению исследования на компьютерном томографе. Данный способ применяется для создания атласов и наглядных учебных пособий, содержащих иллюстрации как с анатомическими препаратами, так и с томограммами и 3D-реконструкциями, для профессиональной подготовки рентгенологов, патологоанатомов и судебно-медицинских экспертов в рамках обучения методам посмертной лучевой диагностики. 4 ил.

Способ заключения биоматериала в желатиновую среду для временного сохранения и последующего сканирования на компьютерном томографе, включающий заключение биоматериала в желатин и отличающийся тем, что биоматериал промывают 0,9 об. % раствором хлорида натрия, затем приготавливают желатиновую среду следующим образом: в емкость помещают 1 литр дистиллированной воды и 60 г желатина, выдерживают полученный раствор в течение 30 минут до набухания гранул желатина, затем нагревают на водяной бане до 60°С, после чего к раствору добавляют 5 г фенола и размешивают до получения однородной прозрачной массы, после этого биоматериал помещают на дно пластиковой посуды и заливают приготовленной желатиновой средой, закрывают посуду пластиковой крышкой и оставляют до полного застывания желатиновой среды на 1 час, затем желатиновый блок с заключенным биоматериалом извлекают из пластиковой посуды, сохраняя его целостность, после чего биоматериал готов к проведению исследования на компьютерном томографе.