铸型标本的制作的意义

你见过那种只有血脉分布的人体标本吗？你知道它们是怎么被制作出来的吗？

每一个人体标本的背后，都有一段并不轻松的故事……

#法医秘史# 第58辑

按照惯例，友情提示：本文中的某些图片可能会引起不适，请谨慎往下拉！

大家好，又到了法医秘史时间了，由于本栏目是不定期更新，过了这么久了，大家是不是都已经不记得小站还有这样的一个栏目存在了？为了展示本栏目的成员们依旧托读者们的福硬朗地活着，所以，我们今天又开始了新一期的更新。

在之前的文章中，我们曾经发表过关于解剖学的文章，在不久之前的法医说栏目中也曾向大家介绍了有关于医学生在大学期间是如何学习解剖学的（感兴趣的读者请戳这里→《没对着人骨熬过夜，都不好意思说自己学过解剖学》），其实在医学生学习解剖学期间，最最头疼的不是死记硬背书本上的神经系统分布与传导，而是记住标本上那一条条动脉与静脉在器官和组织上的分布。另外，对于外科医生来讲，在进行肺或者肝脏的部分切除手术时，了解器官内部的血管和其他管道的走向也是极其重要的。

人体内有那么密集而丰富的血脉，要学习和牢记每一处，的确不是一件容易的事。除了从书本和资料上得到知识，医生和医学生们还需要通过更直观的方式来获得更深刻的印象。

这就用到了解剖学教学中的重要神器——人体铸型标本。

它不仅是一件标本，更是一件制作精良的艺术品。

今天，就请大家通过本文，一起来了解神秘的铸型标本吧。

清晰可见的血脉“建筑”

听到铸型两个字，很多人都会联想到建筑。没错，铸型的本义就是浇铸模型，在制作铸型标本的过程中，人们要将特定的铸型剂注射进入人体器官或组织的血管与管道中，等待铸型剂的凝固。铸型剂凝固后，人体器官或组织的血管和管道结构就被固定住了，这时候再去掉周围的多余组织，剩下的就是一个清晰直观的血脉“建筑”。

这就是我们所说的铸型标本。

心肺肝脏联合铸型标本↓

心脏铸型标本↓

股动脉铸型标本↓

肾脏铸型标本↓

看完了上面两个肾动脉铸型标本，再看一眼下面这张肾动脉的3D影像学图片。可以看到，这张图里有两个白色的“增粗部位”，这就是搭建在肾动脉上的人造支架。这是一种治疗肾动脉狭窄的技术。

肾动脉支架的3D影像学，注：3D图展示的是肾动脉狭窄患者进行血管支架治疗的肾动脉3D成像影像图

肺动脉与肺静脉铸型标本↓

胸外科医生能够顺利地进行肺叶的切除，除了经验的积累，也需要肺部血管铸型标本的帮助。

看了这些花花绿绿的标本，你是不是有一点纳闷：好像和想象的人体标本不太一样？

就像我们前面提到的一样，这些铸型标本，对医生和医学生来说，都是无比宝贵的学习资料。有了这些标本，人类在医学上的研究才得以更顺利地发展。

那么，有人要问了，在人体的血管和管道中注入铸型剂来制作标本，这种听起来有点儿吓人的方法，究竟是哪位医学大神想到的呢？

说起来你可能不敢相信，历史记载中铸型标本制作的爱好者，竟然是一个大家熟悉得不能再熟悉的人——达·芬奇。

达·芬奇1510年的画作《胚胎研究》，显示出他对医学的极大兴趣

根据相关记载，在15-16世纪的时候，达·芬奇就已经开始制作铸型标本了。在他的时代，达·芬奇曾经将蜡烛熔化后注入脑室中，当蜡液凝固，就去掉周围的脑组织，从而留下脑室的铸型。

用蜡烛作为铸型剂，固然取材方便，但也有不好的一面：蜡烛遇热容易融化，受温度影响太大。于是，人们开始寻找新的铸型剂来替代蜡烛。他们先是采用了熔点比较低的合金，同样通过灌铸的方式，制作了脑室以及颅骨中一些腔隙（比如鼻旁窦、内耳等部位）的铸型标本。到了上个世纪60年代，人们开始使用醋酸纤维素这样的材料来制作人体器官的铸型标本。上世纪70年代之后，伴随着化学工业的发展，铸型标本所需的新塑料产品被不断开发，这使得铸型标本的制作也取得了长足的进步。

标本到底是怎么制作出来的？

前面我们提到了制作铸型标本的原理，就是将铸型剂通过压力注射进入人体器官中的血管和管道，然后将器官周围多余的部分去掉，进而留下器官中的血管和管道结构。

但知道了原理，离完成一个好的铸型标本还有一段很长的距离。在制作铸型标本的过程中，了解铸型剂的种类和铸型原理对于能否制作一件优秀的铸型标本是至关重要的。

目前常用的制作方式有三种：

1.溶剂挥发后凝固成形法

这种方法听着感觉很高深，其实道理却很简单，就是将挥发性的溶剂与溶解其中的塑料一同注射进器官的血管或者管道中，当溶剂挥发后，用于铸型的塑料就填充到器官的相应结构中。这是铸型标本制作中使用最早的方法。在这种办法中，经常使用的铸型剂是聚苯乙烯、改性聚苯乙烯、372塑料等。

但是这种办法也有缺点：溶剂挥发之后，用于填充的塑料会发生回缩，以至于会造成器官内的结构填充不彻底，后期发生断裂。

2.化学反应成形法

这种方法也被称为聚合反应成形法，就是指单体材料在引发剂和促进剂作用下，发生化学反应，从低分子液态聚合为高分子固态的办法。

说人话就是：用A和B两种化学物质，混合它们，然后一同注射进入器官内，根据A和B两种物质的比例不同，可以调节注射进入组织或者器官后的凝固时间，适合显露一些具有细小分支的管道结构。

该方法的常用材料为：自凝牙托材料、聚甲基丙烯酸甲酯、室温硫化硅橡胶等材料。

3.合金填充法

该法一般用于骨骼中的腔隙和内耳及脑室结构的显示，常用的合金材料为：铅、铋、锡、镉等。

脑室的合金铸型标本

知道了不同的铸型剂和不同的铸型方法，让我们从头到尾来围观一个铸型标本的完整制作过程吧：

第一步：准备所需工具

铸型标本的制作工具除一般大体解剖所需要的解剖刀、剪子、镊子与止血钳之外还需要：

（1）注射器：

因为铸型标本所制作的多数为器官与肢体一类的小件标本，很少使用整具尸体（婴幼儿标本除外），所以，可以根据具体器官的大小，选择相应容积的注射器。一般金属兽用注射器由于拆卸简单，便于清理，所以比较常用。此外，某些器官灌注后，由于铸型剂凝固后会留下少许的空隙，所以，也会使用5-10ml的注射器用来填补空隙。

（2）插管：

由于器官中的血管和管道一般都位于内部，所以，需要使用插管用来将注射器与器官中的血管和管道进行连接。

第二步：选择和处理材料

（1）选择制作标本的材料：

前文我们已经提到过，一件好的人体标本就如一件艺术品，而一件艺术品的成败，材料的选择至关重要，之前笔者曾经在人体骨骼标本的制作中（感兴趣的读者请戳这里→《医学院的骨骼标本，是怎么来的？》）提到骨骼标本制作所需要的材料，但是今天要说到的铸型标本的选材却更加的用料考究。因为铸型标本除了肺脏之外，多数使用的都是未经过防腐固定的新鲜材料。未经防腐固定的材料，其内的血管与管道富有弹性，灌注时铸型剂充盈好；而经过固定之后的标本，血管、管道与周围组织硬化，填充剂注入后，不能充分进入器官或组织内的管道结构，所以，铸型效果欠佳。

（2）取材：

将器官与插管连接的血管和管道进行准备，适当地将血管和管道分离出足够长度。由于动脉切断后会回缩，所以灌注之前要充分给予断端保护，避免回缩的发生。

（3）冲洗：

由于选择未经固定的新鲜材料，在静脉中就会出现血凝块，所以，在制作静脉铸型标本时，要进行充分地清洗，将血凝块从血管内清理干净。

（4）解冻：

大量制作铸型标本时，为了保证器官和组织的新鲜，常常在低温下保存，该类材料在取出时，可能已被冷冻，所以应先放入冷水中冲洗解冻。

第三步：插管与灌注

将插管插入器官的血管或管道断端内，并用缝合线给予缝合固定，以避免灌注过程中由于注射器压力作用使得插管从器官内脱离。灌注时可根据具体情况和需要调节填充剂的浓度，比如：在溶剂挥法灌注时，使用的溶质浓度较高时，适于灌注较粗管道；浓度较低，压力较大时，适合对较细的管道结构的灌注。在一次灌注后，如果有空隙未能充分填充的话，可以使用较细的注射器进行二次的补充灌注。对于一些拥有丰富侧枝循环的器官或组织结构，要充分处理侧枝，以免在灌注时，铸型剂由这些断端漏出。为了保持灌注器官的完整性，免除灌注过程中器官受压而使得填充剂灌注不充分，可以将器官放于水中进行灌注，利用水的浮力而避免器官在灌注过程中受压。

第四步：腐蚀

经过充分灌注的标本，需要经过适当的腐蚀处理以便于去掉灌注管道周围多余的组织结构，常用的方法有如下几种：

（1）自然腐蚀法：

之前读过笔者关于骨骼标本制作（感兴趣的读者请戳这里→《医学院的骨骼标本，是怎么来的？》）的读者一定并不陌生，该法经济简便，但是选择方法不当，容易造成标本制作场所内部充满腐肉的味道，造成同事骂街。一般都是在实验室的室外场所，将所需要自然腐蚀的标本放入大缸一类的容器内，加入水，让组织在水中利用蝇蛆和细菌的作用自然腐蚀，标本制作人员要定期给容器换水，但是该法受到自然环境的限制。比如：一件头颈部的血管铸型标本，在南方城市一般需要1.5年的时间，但是在北方要花费2-3年的时间才能完成。另外，如果标本中的骨骼和关节较多，也不适合自然腐蚀法，因为腐蚀过程中，由于肌肉与肌腱的腐烂，标本容易散架。

（2）酸腐蚀法：

就是将标本放入酸溶液中进行腐蚀，由于酸与骨骼中的钙离子结合，附着于骨表面，可以阻止酸对骨质的进一步破坏。该法可以根据选择酸的种类不同，而应用于保留骨骼的铸型标本或者无骨骼的铸型标本。一般较小体积的标本使用该法3-5天可完成，较大标本可适当延长时间。

（3）碱腐蚀法：

一般使用氢氧化钾或者氢氧化钠配置成不同浓度的溶液，使用酸腐蚀法和碱腐蚀法时制作者均应做好个人防护，以免在标本制作过程中受到伤害。

（4）炭化法：

该法用于合金铸型标本，将合金灌注过的颅骨结构，在火焰上炙烤，慢慢升温，至炭化后，去掉炭化结构，显露合金铸型的结构。

（5）局部腐蚀法：

就是利用酸或者碱溶液的纱布覆盖于所要腐蚀掉的部位，每间隔1-2小时向纱布上滴加腐蚀液。

（6）混合腐蚀法：

就是将上述所叙述的方法，根据教学和科研的需要，在某一件标本上，混合使用。

头颈部铸型标本2

第五步：冲洗

经过铸型剂灌注和腐蚀的标本，在最终完成之前，要经过清水的冲洗，冲洗时可以使用连接有细喷头的橡胶管，已便于铸型标本中微细结构的冲洗。对于某些含有脂肪的标本在腐蚀过程中有可能形成皂化现象，该变化可以在漂白阶段去除。一件标本制作完成后，为了保证标本的整洁，需要对标本进行漂白。常用的方法为5%-10%的过氧化氢溶液，浸泡24小时，漂白后放入清水中，或者流水冲洗。如果标本表面附着矿物质可用相应的酸或碱溶液浸泡，一般浸泡时间大约在15分钟左右，待附着物去除后，放入清水中浸泡，将剩余药液去除。

第六步：修整

最终经过漂白的标本，需要经过人工的修整。比如，去掉填充过程中漏出血管之外的多余填充剂，或者将填充剂充填后，显露结构过于茂密的应进行去除。此外，断裂的标本要使用相同颜色的材料进行修复。

第七步：保存

一般分为干法保存和湿法保存：

（1）干法保存：就是将标本保存在干燥并加有防霉剂和干燥剂的有机玻璃盒中进行保存，但是使用该方式保存标本时，应注意避免震动和大力搬动，以免标本断裂。

（2）湿法保存：就是将标本放入已经添加了5%福尔马林溶液的标本盒中进行保存。

到此为止，一个完整的铸型标本就完成了。

标本背后的故事

每一个标本的背后，都隐含着前人无数次尝试的心血。

最后，我们要说的这个关于肝脏铸型标本的小故事，这是一段真实发生的历史：

肝脏分色铸型标本

早在上个世纪的70年代末-80年代初，我国的肝脏外科事业还处在相当落后的地位。当时召开的国际肝脏外科学年会，日本医生曾经断言，中国人在20年内，做不了肝脏手术。这一言论，深深地刺痛了当时国内一名年轻军医的心，他下定决心，一定要在我国肝脏外科领域做出成绩。

但是，在当时的中国来说，几乎没有多少肝脏手术的资料，甚至连对于肝脏的临床应用解剖学研究都少之又少。如果，想要做好肝脏手术，就一定要充分地了解人体肝脏内部的解剖学结构。因为肝脏内部，动、静脉与胆管排列复杂，分布密集。在做肝切除的时候，如果稍有不慎，就会造成大出血等术中危急情况发生。这位年轻的外科医生，从励志开创中国肝脏外科事业那天起，就一头扎进实验室，但是，当时国内没有相关的研究标本，怎么办？只能自己动手。

这位年轻的外科医生经过多次的尝试，利用将乒乓球溶解之后的液体灌注于肝脏内，然后腐蚀掉肝脏血管与胆管周围多余组织的方法，制作了很多用于研究肝脏内管道的铸型标本。而对于这些标本的研究，最终使得这位当时年轻的外科医生成功完成了自己第一例肝脏手术。这位当年的年轻外科医生，就是现在我国著名的肝脏外科开拓者和先驱——吴孟超院士。

以上就是今天的全部内容了，作为文章的结束，笔者要说，人体标本是临床医生的资料库。一座现代化的人体标本陈列馆和高质量的人体标本，能够从侧面反映出一所医科院校在医学领域的研究水平。而一件件人体标本就是凝聚着人体解剖学科研工作者辛勤汗水和智慧结晶的艺术品。谨以此文向他（她）们表示崇高的敬意！

在解剖学的教学和科研中，用于医学生解剖实习的标本需要经过哪些防腐处理的步骤呢？以及，生物塑化标本技术，透明标本以及断层标本又是如何制作的呢？这些内容都将陆续地在今后的文章中向大家呈现。

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参考资料

[1]李忠华.王兴海.解剖学技术[M].2版.北京：人民卫生出版社.1998

[2]汪忠镐.舒畅.血管外科临床解剖学[M].济南：山东科学技术出版社.2009

[3]党瑞山.张传森.人体局部解剖学实物图谱[M].上海：第二军医大学出版社.2011.3