Mục tiêu nghiên cứu của bài viết nhằm xây dựng quy trình chuẩn làm tiêu bản ăn mòn sử dụng nhựa acrylic; thực hành làm các tiêu bản ăn mòn phổi, gan, tim, thận, phục vụ giảng dạy và trưng bày, nghiên cứu giải phẫu.
Trang 1NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH LÀM TIÊU BẢN ĂN MÒN
BẰNG NHỰA ACRYLIC
Nguyễn Văn Điều*; Đỗ Khánh*; Trần Ngọc Anh* Đặng Tiến Trường*; Trần Sỹ Tiến*
TÓM TẮT
Mục tiêu: xây dựng quy trình chuẩn làm tiêu bản ăn mòn sử dụng nhựa acrylic; thực hành
làm các tiêu bản ăn mòn phổi, gan, tim, thận, phục vụ giảng dạy và trưng bày, nghiên cứu giải
phẫu Đối tượng và phương pháp: nghiên cứu thực nghiệm khoa học trên các tiêu bản mô tạng
lợn: tim, phổi, gan, thận đạt yêu cầu nghiên cứu và một tiêu bản phổi người mắc bệnh lý xơ
phổi Kết quả: đã xây dựng thành công quy trình làm tiêu bản ăn mòn bằng nhựa acrylic; làm
được các tiêu bản ăn mòn của phổi, gan, tim, thận Tiêu bản đều giữ cơ bản nguyên vẹn cấu trúc giải phẫu các ống làm tiêu bản Kích thước ống làm tiêu bản ăn mòn có đường kính lớn
nhất 13 mm, nhỏ nhất 0,2 mm Kết luận: quy trình làm tiêu bản ăn mòn bằng nhựa acrylic đã
được chuẩn hóa, các bước thực hiện được mô tả chi tiết, có tính ứng dụng cao Đây là kỹ thuật phù hợp để làm các tiêu bản ăn mòn phục vụ giảng dạy và nghiên cứu giải phẫu
* Từ khóa: Tiêu bản giải phẫu; Tiêu bản ăn mòn; Nhựa acrylic; Quy trình
Casting Process using Acrylic Plastic
Summary
Objective: To develop a standard procedure for casting process using acrylic plastic;
Practice to make lung, liver, heart and kidney cast specimens for teaching, displaying and
researching anatomy Material and method: Pig organs: heart, lung, liver, kidney are conformed
research requirements and a human pulmonary fibrosis lungs Research was conducted by
experimental method; combined data analysis, summarized experience Results: Successful
construction of casting process using acrylic plastic; applied to specimens: lung, liver, heart, kidney The specimens kept almost intact the anatomical structure of the hollow tubes The size
of the tube made as the largest cast specimen was 13 mm, the smallest was 0.2 mm
Conclusion: Casting process using acrylic plastic has been standardized throughout the
process, the steps are described in detail, the process is highly applicable, this technique is suitable for make cast specimen for teaching and research anatomy
* Keywords: Anatomy specimen; Cast specimen; Acrylic plastic; Process
ĐẶT VẤN ĐỀ
Tiêu bản ăn mòn là các tiêu bản đúc
khuôn lòng ống của cơ thể như mạch
máu, khí phế quản… bằng những vật liệu
khác nhau, loại bỏ tổ chức xung quanh
bằng hóa chất có tính ăn mòn, chỉ giữ lại các ống được đúc khuôn Trong các loại tiêu bản giải phẫu, các ống (mạch máu, khí phế quản, đường dẫn mật…) có giá trị nhất trong giảng dạy và nghiên cứu,
* Học viện Quân y
Người phản hồi (Corresponding): Nguyễn Văn Điều (nguyendieu.hvqy@gmail.com)
Ngày nhận bài: 09/06/2017; Ngày phản biện đánh giá bài báo: 21/08/2017
Ngày bài báo được đăng: 28/09/2017
Trang 2đặc biệt với các mạch nhỏ, ở những vùng
khó phẫu tích như mạch máu gan tay,
gan chân, mạch máu lưỡi là tiêu bản ăn
mòn Tiêu bản là mô hình trực quan, chi
tiết về các đường ống: kích thước, sự
phân chia các nhánh, mối liên quan của
ống… mà ở những tiêu bản khác rất khó
quan sát Cách đây 500 năm, Leonardo
Da Vinci sử dụng sáp nóng chảy đúc
khuôn lòng các buồng tim làm tiêu bản ăn
mòn phục vụ cho nghiên cứu giải phẫu
Qua nhiều thế kỷ, những chất liệu khác
nhau đã được sử dụng để sản xuất tiêu
bản mạch máu và các lỗ, khoang khác:
hợp kim kim loại nóng chảy thấp,
celloidin, celluloid, cao su và nhựa vinyl
(McLaughlin và CS (1961) [8]); Horsfield
và Cumming (1976) sử dụng nhựa tổng
hợp [6] Gần đây, Gordon và CS (2007)
sử dụng các sản phẩm đặc biệt đắt tiền
như polyme nha khoa [5], hoặc Debbaut và
CS (2011) sử dụng methylmethacrylate
[3]), để sản xuất tiêu bản ăn mòn
Mỗi chất liệu có những đặc trưng kỹ
thuật đặc thù và cho thấy ưu nhược điểm
của từng phương pháp Tại Việt Nam, kỹ
thuật làm tiêu bản ăn mòn đã được phát
triển từ khá lâu Tại Bộ môn Giải phẫu,
Học viện Quân y cũng như các trường đại
học khác đều có tiêu bản ăn mòn Tuy
nhiên, việc thực hiện các tiêu bản ăn mòn
vẫn chưa được chuẩn hóa thành quy
trình để phổ biến và áp dụng rộng rãi, chủ
yếu dựa vào kinh nghiệm của kỹ thuật
viên trực tiếp thực hiện, vật liệu sử dụng
chủ yếu là nhựa lấy từ quả bóng bàn nên
chất lượng thấp Xuất phát từ cơ sở lý
luận và thực tiễn, chúng tôi thực hiện
nghiên cứu nhằm: Xây dựng quy trình
chuẩn làm tiêu bản ăn mòn; thực hành
làm các tiêu bản ăn mòn phổi, gan, tim,
thận phục vụ giảng dạy và trưng bày,
nghiên cứu giải phẫu
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1 Đối tượng nghiên cứu
Các tiêu bản mô tạng lợn: 02 tim,
10 phổi, 02 gan, 04 thận đạt yêu cầu nghiên cứu, lợn có trọng lượng từ 70 - 80
kg Không có bệnh lý gây biến dạng lòng ống Không nhiễm các bệnh truyền nhiễm
có khả năng lây nhiễm sang người và một tiêu bản phổi người mắc bệnh lý xơ phổi
* Dụng cụ và hóa chất: bộ dụng cụ phẫu tích, pha, ngâm tiêu bản, đo kích thước Hóa chất, nguyên liệu: nhựa acrylic (Công ty Chimei, Đài loan), aceton nguyên chất, axít H2SO4 98% (Công ty Xilong Scientific Co., Ltd Guangdong, Trung Quốc), cồn 700, màu nước, nước cất
2 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu thực hiện theo phương pháp thực nghiệm khoa học kết hợp phân tích số liệu, tổng kết kinh nghiệm, gồm
4 bước:
- Bước 1: rửa và cố định tiêu bản: tìm
dịch rửa, phương pháp rửa tối tưu cho các tiêu bản bằng cách sử dụng dung dịch NaCl 0,9% và cồn 70o Lựa chọn ống thông phù hợp cho từng loại tiêu bản, cố định vững chắc vào tiêu bản, kiểm tra ống thông đạt yêu cầu bơm dịch
- Bước 2: bơm vật liệu: xác định nồng
độ, quy trình pha nhựa acrylic với aceton
để có kết quả tối ưu sau ăn mòn Xây dựng quy trình bơm dịch keo cho các loại ống làm tiêu bản
- Bước 3: ăn mòn tiêu bản: xác định
thời điểm dịch keo đông khô để tiến hành
ăn mòn, pha dung dịch H2SO4 với nồng
độ thích hợp để ăn mòn tiêu bản
Trang 3- Bước 4: làm khô, bảo quản tiêu bản:
xác định các điều kiện để bảo quản lâu
dài, bền vững tiêu bản ăn mòn
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1 Xây dựng quy trình làm tiêu bản
ăn mòn
* Bước 1: rửa và cố định tiêu bản
Sử dụng dung dịch NaCl 0,9%, kết
hợp cồn 70o, pha với tỷ lệ 100 ml cồn
70o/500 ml NaCl 0,9% trong dịch rửa, tiến
hành bơm, hút mạnh, nhiều lần để đảm
bảo ống không bị bít tắc (các cục máu
đông, đờm, sỏi…) Trong quá trình bơm
thấy dịch rửa thoát ra ngoài qua vị trí ống
bị mất liên tục, tiến hành khâu nối tận-tận
nếu quan sát được vị trí khuyết thiếu của
ống, nếu lỗ thủng nhỏ, khâu buộc túm
Lựa chọn loại ống thông bằng nhựa có
kích thước lớn nhất chui vừa lòng ống định làm tiêu bản, cố định bằng cách khâu cố định, buộc thắt Dùng kim tiêm đâm thủng một số vị trí mô ở rìa tiêu bản Kiểm tra ống thông cố định vững chắc vào tiêu bản khi bơm khí, nước vào ống thông chỉ thoát ra ở những lỗ chọc kim Khi thấy khí, nước thoát ra ở vị trí khác tiến hành bộc lộ, thắt cố định lại
* Bước 2: bơm vật liệu
Thử nghiệm pha nhựa acrylic với acetone nguyên chất trên 06 tiêu bản phổi lợn (mỗi loại 2 tiêu bản) theo tỷ lệ 10 g,
15 g, 20 g acrylic/100 ml aceton cho kết quả nồng độ 15 g acrylic/100 ml aceton là tối ưu để làm tiêu bản ăn mòn, quấy liên tục trong 1 - 1,5 giờ, pha xong dịch trước khi bơm 1 - 1,5 giờ để các bọt khí lớn tự động nổi lên trên, thêm màu theo yêu cầu
Bảng 1: So sánh kết quả tiêu bản ăn mòn pha theo nồng độ dịch acrylic khác nhau
Kết quả tiêu bản Lượng acrylic
Bơm dịch keo cách hồi, luân phiên giữa các ống: bơm động, tĩnh mạch trước, khí, phế quản, đường niệu bơm sau Giữa mỗi lần bơm phải dùng kìm kẹp ống thông lại Mỗi lần bơm cách nhau 5 phút Bơm các ống 1 lần rồi xoay vòng giữa các ống cho đến khi đầy Đối với từng loại ống, thực hiện bơm với tốc độ, thể tích, số lần bơm như sau:
Bảng 2: So sánh kỹ thuật bơm dịch giữa ống lớn và ống nhỏ
Bơm đến khi dịch keo rỉ ra ở những lỗ chọc kim của rìa tạng Tiếp tục bơm với tốc
độ giảm dần xuống 1/4 tốc độ ban đầu, nếu dịch keo vẫn tiếp tục rò ra các lỗ chọc kim
Trang 4là đạt yêu cầu Bảo quản tiêu bản sau khi bơm dịch ở nhiệt độ 16oC, có quạt thông gió thông khí liên tục trong 24 giờ giúp tiêu bản nhanh khô, không bị phân hủy mô, tránh gây ô nhiễm môi trường
Hình 1: Dịch thoát ra ở lỗ châm kim
* Bước 3: ă n mòn tiêu bản
Kiểm tra tình trạng khô của dịch vào các thời gian 6, 12, 18, 24, 30 giờ sau khi bảo quản Thông thường, sau 12 giờ dịch trong các ống nhỏ khô và 24 giờ với các ống lớn Thử nghiệm pha dịch ăn mòn H2SO4 các nồng độ 20%; 25% và 30% cho kết quả nồng độ H2SO4 25% là phù hợp nhất để ăn mòn tiêu bản Tùy kích thước tiêu bản, dụng cụ ngâm, khối lượng dịch pha phải đủ để ngâm ngập tiêu bản
Bảng 3: So sánh kết quả ăn mòn tiêu bản giữa các nồng độ axít H2SO4
30 (n = 8) 1 - 2 ngày Tốc độ các mô thừa bị ăn mòn nhanh Một số tiêu bản xuất hiện các mảng đen, vàng do mô thừa bị
cháy ám khói vào tiêu bản
Ngâm tiêu bản trong 24 giờ trước khi rửa Có 2 giai đoạn rửa tiêu bản: giai đoạn 1: rửa dưới vòi nước chảy trực tiếp tạo ra xung động mạnh, áp dụng với ống lớn, loại bỏ các mô bên ngoài tiêu bản Giai đoạn 2: ngâm tiêu bản trong nước, xối nước tạo xung động nhẹ hơn để loại bỏ các mô còn dính vào ống, nhất là các ống nhỏ như mạch vành, mạch thận Chú ý quá trình rửa phải nhẹ nhàng, tránh đứt gãy tiêu bản Nếu tiêu bản còn nhiều, mô chưa bị ăn mòn, tiến hành ngâm tiêu bản vào dung dịch H2SO4
25% và rửa lại
* Bước 4: làm khô, bảo quản tiêu bản
Tiêu bản được làm khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng, bảo quản ở nhiệt độ phòng, tránh ánh nắng chiếu trực tiếp, nhiệt độ cao
Trang 52 Áp dụng quy trình vào làm một số tiêu bản ăn mòn
* Tiêu bản động mạch vành của tim, gan, thận, phổi lợn: tiêu bản thể hiện rõ đường
đi, phân nhánh của động mạch, tĩnh mạch, hình ảnh đài, bể thận, niệu quản, cây phế quản Hình ảnh đài lớn, đài bé, bể thận, niệu quản được thể hiện rõ Đặc trưng giải phẫu của tim, gan, thận, phổi lợn như: phân chia sớm của động mạch ngành trước bể, muộn của động mạch ngành sau bể, sự không nối tiếp các động tĩnh mạch trong thận, đường vô mạch; thùy tim ở phổi, sự phân chia sớm của thùy trên phổi phải đều thể hiện trên tiêu bản Kích thước ống lớn nhất là phế quản gốc có đường kính 13 mm, nhỏ nhất là động mạch thận có đường kính 0,2 mm
Hình 2: Một số tiêu bản ăn mòn các tạng của lợn
D
C
Trang 6* Tiêu bản phổi của bệnh nhân xơ
phổi: tiêu bản thể hiện rõ đường đi, phân
nhánh của cây phế quản Trên phổi trái
có thêm động mạch phổi… Hình dạng,
kích thước, vị trí không gian, các phần
phế quản được giữ nguyên vẹn Kích
thước ống lớn nhất 5 mm, nhỏ nhất
0,5 mm Quan sát tiêu bản thấy trên vùng
xơ phổi là hình ảnh tổn thương phế quản:
các phế quản thùy, phân thùy bị co nhỏ,
xù xì, tiểu phế quản tận phình to xù xì, ít
phế nang
Hình 3: Tiêu bản cây phế quản, động
mạch phổi trên bệnh nhân xơ phổi
BÀN LUẬN
1 Rửa và cố định tiêu bản
Dịch rửa được sử dụng là dịch NaCl
0,9% về cơ bản giống các tác giả khác [1,
2, 3, 7], nhưng chúng tôi có kết hợp thêm
cồn 70o pha trong dịch rửa Dung dịch này
giúp loại bỏ tốt hơn các cục máu tụ, chất
nhày nằm sâu trong lòng mạch do tiêu
bản không được rửa tạng trước khi cắt
hay sử dụng các chất chống đông nên
hình thành nhiều cục máu đông trong
lòng mạch Thực hiện rửa lòng ống được
trước khi cố định ống thông, khác với
Nadia De Sordi [9] và một số tác giả,
chúng tôi thấy sau cố định ống thông sẽ làm hẹp miệng ống, nhất là mạch nhỏ như mạch vành gây khó khăn cho rửa sạch các ống Do các tạng mua từ ngoài hay lấy từ bệnh nhân sau ghép phổi nên đầu ống thường ngắn, khó cố định ống thông, cần khâu nối tận-tận trước khi cố định ngoài Trong cố định ống thông, quan trọng nhất là kiểm tra ống thông được cố định đạt yêu cầu, điều này có vai trò quyết định đến kết quả bơm dịch Nên
áp dụng cả hai phương pháp bơm dịch và bơm khí vào lòng ống để kiểm tra, việc làm này còn có tác dụng làm giãn nở các
mô tiêu bản, giúp việc bơm dịch dễ dàng hơn
2 Bơm vật liệu
Nhựa acrylic dạng hạt nhỏ được lựa chọn với tỷ lệ pha dịch 15 g acrylic/100 ml aceton, có nhiều ưu điểm so với các nguyên liệu khác như: Theo Horsfield và Cumming [6]; Madrahimov và CS 2006 [7] với quy trình làm tiêu bản nhựa, phải xử
lý trước với formalin; với kỹ thuật sử dụng silicon, khi được sử dụng trên cây phế quản; theo Phalen và CS [11]) kỹ thuật này không đòi hỏi phải xả nước kéo dài (12 - 24 giờ) kết hợp với khí carbon dioxid hoặc theo Wang và Kraman kết hợp với không khí [10]) để sấy, làm đông cứng tiêu bản Với nhựa acrylic, đơn giản hơn vì được hòa tan với aceton, không gây co ngót do bay hơi trong quá trình làm cứng, kết quả của chúng tôi đã chứng minh Chúng tôi không sử dụng chất xúc tác như A Noestelthaller [2] dùng chất xúc tác (benzoyl peroxit và dibutyl phthalat 2%) để rút ngắn thời gian đông cứng của tiêu bản, do hai chất trên
sẽ làm cho tiêu bản cứng, giòn hơn
Trang 7Kỹ thuật bơm dịch là kỹ thuật bơm cách
hồi, thay phiên giữa các ống giúp tối đa
hóa dịch chảy đến các đoạn ống nhỏ,
không làm xẹp ống lân cận, nhất là trong
điều kiện việc cố định ống thông không
quá chắc chắn Tiêu bản sau khi bơm
dịch được bảo quản trong điều kiện nhiệt
độ 16oC, có quạt thông gió thông khí liên
tục trong 24 giờ giúp tiêu bản nhanh khô,
không bị phân hủy các mô, tránh gây ô
nhiễm môi trường, điều này cũng đã
được chứng minh trong nghiên cứu của
A Noestelthaller, A Probst, H.E Konig
[2] trên các tiêu bản ăn mòn động mạch
vành bằng nhựa acrylic
3 Ăn mòn tiêu bản
Tiêu bản được ăn mòn bằng dung dịch
H2SO4 25%, đây là dung dịch lý tưởng
giúp làm mủn nát nhanh các mô thừa
trong thời gian 4 - 5 ngày Nếu dùng dung
dịch H2SO4 có nồng độ quá thấp, việc ăn
mòn sẽ diễn ra rất chậm, khó ăn mòn
được các mô như cơ hay thành mạch,
dây chằng Nếu dùng dung dịch có nồng
độ axít cao sẽ gây cháy mô tiêu bản hay
biến dạng tiêu bản do nhiệt sinh ra Nếu
sử dụng dung dịch NaOH hay KOH sẽ rút
ngắn thời gian ăn mòn xuống còn từ 2 - 3
ngày [1], nhưng các dung dịch này gây
nhớt, dính bám trên tiêu bản, gây khó
khăn hơn trong quá trình rửa tiêu bản, sẽ
tốn thêm một lượng lớn nước để rửa,
nhất là những mạch máu nhỏ, tiêu bản
nhiều mạch xen kẽ Nếu sử dụng dung
dịch HCl [5, 9], do HCl bay hơi mạnh nên
quá trình ăn mòn sẽ diễn ra lâu hơn,
thường xuyên phải thay dịch để đảm bảo
nồng độ axít cho quá trình ăn mòn Quá
trình rửa tiêu bản ăn mòn bằng nhựa
acrylic chỉ cần rửa dưới vòi nước sạch,
xối nước nhẹ nhàng vào tiêu bản, tổ chức
mô xung quanh các ống do bị axít ăn mòn nên sẽ nhanh chóng mủn nát, tách khỏi tiêu bản Cần đặc biệt chú ý áp lực nước chảy tùy thuộc tiêu bản Với những tiêu bản như động mạch vành do kích thước đường ống nhỏ, thưa nên cần dùng áp lực thấp, đặt tiêu bản trong bồn đầy nước
để rửa tránh làm gãy tiêu bản
4 Làm khô, bảo quản tiêu bản
Chúng tôi nhận thấy có thể làm khô và bảo quản tiêu bản trong điều kiện phòng thông thường Do nguyên liệu làm từ nhựa acrylic nên cần tránh ánh nắng chiếu trực tiếp, nhiệt độ cao có thể làm biến dạng, hỏng tiêu bản
KẾT LUẬN
Kỹ thuật làm tiêu bản ăn mòn bằng nhựa acylic được chuẩn hóa toàn bộ quy trình, các bước thực hiện đều được mô tả chi tiết, lưu ý các tình huống xảy ra, quy trình có tính ứng dụng cao và đã được áp dụng làm một số tiêu bản: 02 tiêu bản tim,
02 tiêu bản gan, 04 tiêu bản phổi, 04 tiêu bản thận Trong đó, đặc biệt là các tiêu bản phổi đã được ứng dụng vào nghiên cứu giải phẫu phổi lợn, phục vụ ghép phổi thực nghiệm, giải phẫu phổi trên bệnh
nhân bị xơ phổi
Ưu điểm của phương pháp làm tiêu bản ăn mòn sử dụng nhựa acrylic: ít tốn kém, đơn giản và không đòi hỏi đặc biệt
về thiết bị, do đó, có thể sử dụng trong các phòng thí nghiệm nhỏ, có khả năng chuyển giao tốt Trong toàn bộ quá trình làm tiêu bản không sử dụng formol Sản phẩm làm ra đạt yêu cầu chất lượng phục
vụ giảng dạy, trưng bày, nghiên cứu giải phẫu
Trang 8Tuy nhiên, kỹ thuật cũng có nhược
điểm: áp lực bơm dịch keo chưa ổn định
do bơm bằng tay nên phụ thuộc trình độ
của kỹ thuật viên Nên nếu có điều kiện,
nên sử dụng máy bơm khí nén Nhựa
acrylic bền với điều kiện nhiệt độ Việt
Nam, nhưng rất nhanh giòn nếu để ánh
nắng trực tiếp chiếu vào, cần chú ý khi
bảo quản tiêu bản
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Nguyễn Tiến Quyết. Nghiên cứu phương
pháp mổ nhu gan lấy sỏi, dẫn lưu đường mật
trong gan và nối mật ruột kiểu Roux-en-Y tận-
bên để điều trị sỏi trong gan Luận án Tiến sỹ
Y học Học viện Quân y 2003
2 A Noestelthaller, A Probst and H.E
Konig Branching patterns of the left main
coronary artery in the dog demonstrated by
the use of corrosion casting technique Anat
Histol Embryol 2007, 36, pp.33-37
3 Beat M Riederer Plastination and its
importance in teaching anatomy Critical
points for long-term preservation of human
tissue Journal of Anatomy 2014, 224,
pp.309-315
4 Debbaut et al. From vascular corrosion
cast to electrical analog model for the study of
human liver hemodynamics and perfusion IEEE Transactions on Biomedical Engineering
2011, 58 (1)
5 Gordon et al. Visualizing Carneades argument graphs Law, Probability and Risk
2007, 6, pp.109-117
6 Horsfield, Cumming. Morphology of distal airways in the human lung J Appl Physiol 1976, 31, pp.386-391
7 Madrahimov et al. Marginal hepatectomy
in the rat: from anatomy to surgery Annals of Surgery 2006, July, 244 (1), pp.89-98
8 McLaughlin et al A study of the subgross
pulmonary anatomy in various mammals
Developmental Dynamics 1961, 108 (2), pp.149-165
9 Nadia De Sordial et al A new method of producing casts for anatomical studies Japanese Association of Anatomists 2014 Anat Sci Int DOI 10.1007/s12565-014-0240-3
10 P.M Wang, Steve S Kraman
Construction of a flexible airway model for
teaching The Anatomical Record 1988, July,
221 (3), pp.780-781
11 Robert F Phalen, Hsu-Chi Yeh, Otto
G Raabe, David J Velasquez. Casting the lungs in-situ The Anatomical Record 1973, October, 177 (2), pp.255-263