P45斷層塑化技術在應用解剖學研究中的應用

孫詩竹，于勝波，隋鴻錦

大連醫科大學解剖學教研室，遼寧 大連 116044

生物塑化技術是上世紀70 年代末德國Hagens[1]發明的一項組織保存技術，已被廣泛應用于解剖學、生物學、臨床醫學和藝術等相關領域。生物塑化過程是將生物組織中的水分和脂類用多聚物替代的過程。根據所用的多聚物不同，分為硅橡膠、多聚化乳膠、聚酯共聚體和環氧樹脂4種技術[2]。P45斷層塑化技術屬于生物塑化中的聚酯樹脂技術，由隋鴻錦教授[3]于2003 年發明。運用該技術制作的塑化斷層標本具有干燥、無毒、不變形、便于手持觀察等特點，還實現了透明化，可原位展示切片內部解剖結構的形態及其相互關系，對計算機斷層掃描、核磁共振等現代臨床影像學診斷圖像進行更好的解讀。因此，該技術彌補了傳統斷層解剖學研究方法不足，為應用解剖學提供了新型研究方法。

1 P45 斷層塑化標本的制作流程

P45 斷層塑化技術的基本步驟包括切片、漂白、脫水、真空浸滲、固化和切割打磨等[4]。首先，經福爾馬林等防腐處理的標本（剔除毛發）低溫冷凍，之后用聚氨酯發泡劑包埋，再冰凍2 周，使用大型帶鋸進行連續鋸切。將切好的標本放置于耐丙酮金屬網內，用流水沖洗，然后浸入5%雙氧水中漂白至預定效果。在-25 ℃環境下依次放入由低濃度到高濃度的丙酮中進行梯度脫水脫脂。置入二氯甲烷中1～2 d 可達到更好透明效果。組織切片放到Hoffen P45 平板箱用P45 樹脂浸滲，將平板箱垂直置于常溫真空箱中，將真空箱密封后緩慢抽真空，逐漸調低壓力直到接近0 mmHg，并維持該壓力至平板箱Hoffen P45 樹脂中不再出現氣泡。將切片連同平板箱放入40 ℃水浴，待其硬化后取出冷卻至室溫，用曲線鋸去除切片組織周邊多余部分，而后沿其邊緣切割打磨，用羊毛輪打磨光滑，即完成P45 斷層塑化標本制作。

2 P45 斷層塑化標本與福爾馬林保存的斷層解剖標本比較

P45 斷層塑化標本與福爾馬林保存斷層解剖標本相比較具有鮮明的優勢（表1）。傳統福爾馬林保存的人體斷層薄層標本（簡稱傳統標本）經冰凍、劃線、鋸切、水洗、保存等步驟制作完成，保存在密封有機玻璃盒內[5]。其標本結構容易移位，甚至遺失，不易分清次序，用線縫牽引則可能破壞組織的完整性。標本體積大、笨重、易破損，標本盒玻璃表面磨損影響觀察效果[6]。一旦出現固定液滲漏，揮發出來的甲醛有害健康[6]。P45 斷層塑化標本（簡稱P45 標本）用樹脂代替固定液可避免甲醛對人體的刺激和危害，其保存不需標本盒及固定液，標本體積小，重量輕。塑化切片更易存放、長久保存，后期維護簡單。P45 斷層塑化標本整體干燥輕巧，有利于科研及教學使用，方便在學習和學術交流現場展示。

P45 標本相對于傳統標本，切片更薄，有助于在更多層面觀察。而且P45 標本切片透明化，透光性好，標本內部各解剖結構顯示清晰，可放在X 線閱片燈上觀察，也可拿在手里對著光源直接觀察。這是傳統不透明標本無法實現的。在觀察結果記錄方面，傳統標本在有機玻璃盒中保存無法獲得清晰照片，取出后由于是濕的標本液體反光而影響照片質量。另外，斷層標本內結構因搬動而易發生移位，也影響觀察結果的準確性。傳統標本不利于反復觀察研究和拍照。而P45 標本實現原位透明觀察，可將切片置于X 線閱片燈，用相機拍照，可獲得清晰斷層標本照片和可靠的實驗結果。切片透光度好，結構間無明顯陰影和遮擋，切片內部的結構細節均能有效呈現和記錄，標本可反復觀察和拍照，既方便，又能不斷豐富實驗觀察結果。

3 P45 斷層塑化標本對MRI、CT 影像的指導意義

MRI 和CT 是臨床常用的斷層影像檢查方法[7]。CT 檢查掃描時間短、后處理技術強大，是臨床骨組織的常用檢查方法。CT 圖像可觀察到骨組織呈現高信號，肌肉韌帶等軟組織呈低信號；因分辨率所限，不能區分骨皮質和松質的邊界，對于一些微細結構顯示不清。MRI 成像分辨力高，多用于軟組織檢查[8,9]。MR 序列T1 和T2 信號長短由組織內含水量決定，如患者出現炎癥或損傷，則其呈現高信號，而部分損傷可能會表現出分層現象。由于骨組織含水量少，MR 對該組織顯示敏感度低。臨床上多層螺旋CT 與MR 聯合可提高診斷率[10]。但目前CT 和MR 均無法清晰顯示精細解剖結構，尤其是軟組織。運用P45 標本可行連續觀察每個斷層精細結構，如骨松質形態和分布、肌和韌帶在骨皮質上的附著情況等（圖1[11]）。基于此，可運用P45 技術制作符合臨床診斷需要層面的斷層標本，指導CT 與MR 信號的解讀[12]。

4 P45 斷層塑化技術在科研中的應用

表1 福爾馬林保存的斷層解剖標本與P45 斷層塑化標本的比較Tab.1 Comparison between formalin sectional specimens and P45 plastinated slices

圖1 足矢狀位P45 斷層塑化切片[11]相較于MR 與CT 信號強度受組織敏感性的影響，P45 切片可大范圍清晰準確地觀察到筋膜、肌、韌帶等軟組織和骨密質、骨松質的形態Fig.1 Sagittal P45 plastinated section of the footMR and CT images subject to limitations of gray value.The soft tissue such as fascia,muscle,and ligament,and bony tissue such as compact and spongy bone are showed clearly in P45 plastinated section.The picture quoted from‘P45 technology reveals bow-and-arrow sign in human ankle[11]

4.1 在肌硬膜橋復合體研究中的應用

P45 技術在肌硬膜橋研究方面發揮了重要作用[13]。Zheng 等[14]運用頭頸部P45 斷層塑化切片研究枕下區域復雜的解剖結構，發現并命名了2 種新韌帶，即待命名韌帶（TBNL，圖2[14]）和椎硬膜韌帶，并提出“肌硬膜橋復合體”概念和肌硬膜橋給腦脊液循環提供動力的功能假說，顯著推進了肌硬膜橋研究[15～19]。P45 切片作為原位透明塑化保存的斷層標本，它在原位顯示筋膜、韌帶、纖維結締組織和肌纖維等結構具有顯著優勢[3,20]。大體解剖技術是破壞性顯示手段，同時受解剖操作者主觀判斷影響，其客觀性受到限制。組織學觀察比較客觀，但觀察范圍局限，很難大范圍觀察組織結構的走形，延續和相互關系。而P45 切片能夠原位客觀保存和展示標本內部精細解剖信息，尤其是纖維性結構的空間分布、走形和附著等特征。該技術在觀察尺度上填補了大體解剖和顯微切片觀察之間的“技術空白區”，是“巨微解剖學”觀察和新結構發現的技術創新。

4.2 P45 斷層塑化技術在面部整形解剖學研究中的應用

近年來，隨著創傷修復和整形外科的迅速發展，尤其是微整形技術的推廣應用，迫切需要面部淺層軟組織結構的精細解剖學支持。傳統標本技術進行結構顯示過程中不可避免地會損壞細微結構，且無法實現組織結構的客觀完整顯示。獲得高質量大體解剖標本對于解剖技術要求很高，其準確性會受到人為因素影響。組織學切片技術可用于觀察細微結構，但其范圍局限。而P45 技術的優勢在于既保持了組織結構完整性，也可在較大范圍內以高清晰度顯示細微結構[21]。應用于面部解剖結構研究可原位從皮膚、皮下脂肪、淺肌腱膜系統（SMAS）和SMAS 下間隙等逐層顯示各結構特點，及各層間的毗鄰關系。淳璞等[22]用P45 技術對上瞼結構進行觀察，層次顯示清晰，脂肪間隙明確，脂肪間隔的整體分布特征明顯，其通過眶P45 標本系統展示了上瞼的脂肪組織分布：眶隔前區域的眼輪匝肌后脂肪、穿插走形在眶隔前脂肪的肌下纖維組織、眶隔脂肪，位于眉毛后方的眉脂肪墊；清晰闡明了上瞼脂肪的分布類型（圖3）[23]。

圖2 枕頸部正中矢狀位P45 斷層塑化切片與同部位大體解剖對照[14]P45 切片可清晰顯示待命名韌帶（TBNL）的分布,P45 切片相對于大體解剖標本能夠清晰、原位展現標本內部結構精細解剖信息。Occi.枕骨 RCPma.頭后大直肌 RCPmi.頭后小直肌 NL.項韌帶 TBNL.待命名韌帶AF.TBNL 弓狀纖維 RF. TBNL 輻射狀纖維 SC.頭夾肌Fig.2 Comparission of the median sagittal P45 plastinated section of the occipitusneck and the dissected specimensP45 sheets clearly showed the To Be Named Ligaments.P45 sheets maintain the tissue structure insitu and shows internal precise structure higher clarity.Occi, occipital bone; RCPma, rectus capitis posterior major; RCPmi, rectus capitis posterior minor; NL, nuchal ligament; TBNL, To Be Named Ligament; AF, arcuate fibers of TBNL;RF,radial fibers of TBNL;SC,splenus capitis

圖3 上瞼矢狀位P45 斷層塑化切片[23]P45 切片清晰展示上瞼結構層次及其形態特點FB.額骨 BF.眉脂肪墊 SF.肌下纖維組織 FM.額肌 OM.眼輪匝肌S.皮膚EL.睫毛T.瞼板OS.眶隔PF.眶隔前脂肪OF.眶隔后脂肪LA. 提上瞼肌MM. Muller 肌Fig.3 Sagittal P45 plastinated section of the upper eyelidP45 slice clearly showed the structural layers of the upper eyelid and their morphological featuresFB, frontal bone; BF, eyebrow fat; SF, Subfrontal fibrous;FM, frontal muscle; OM, orbicularis oculi muscle; S, skin;EL, eyelash; T, tarsus; OS, orbital septum; PF, preseptal fat;OF,preaponeurotic fat; LA,levator aponeurosis; MM,muller's muscle

4.3 P45 斷層塑化技術在科普中的應用

生物塑化技術可使標本內部結構得到充分顯示，尤其斷層塑化標本可在透明光學狀態下觀察較大區域標本細微結構，為生物標本的科普展示開辟了全新的境界，同時還為生命科學普及提供嶄新的視角和豐富的素材。隋鴻錦等[24～26]主編的生命奧秘叢書（《達爾文的證據》、《深海魚影》和《人體的奧秘》）以達爾文進化論為導引，利用生物塑化技術制作大量海洋、陸地脊椎動物和人體標本生動地呈現給廣大讀者。書中大量應用P45 斷層塑化標本圖片，精美而細致展現人和動物身體內部的精細結構，從比較解剖學的角度，揭示了生物多樣性、變異性與統一性。該叢書所實現的創造性生命科普成就獲得國家科技進步二等獎。

5 小結和展望

基于P35、P40 技術的P45 塑化斷層技術改進了前二者的缺陷[27,28]，是組織切片保存新技術，P45 標本除具有塑化標本的干燥無味、方便耐用等優勢[29]，還減輕了材料變形縮水難題，使標本更接近自然狀態。該技術對標本進行脫水脫脂使其更加清晰透明[30]，可更加真實客觀地觀察肌肉和纖維結締組織的“起止-走徑”及各個組織結構間的連結與毗鄰關系，尤其適用于對纖維組織從“大體”到“微觀”的形態學觀察，是將組織學與解剖學緊密結合的新型觀察方法[4]。CT、MR 等臨床影像檢查法因各組織成像敏感度不同，呈現低信號組織的形態可能顯示不完全，而使圖像無法整體性地顯示各組織層次。而相同平面的P45 標本可作為CT、MR 信號解讀的解剖學依據，更好地理解解剖部位及周圍組織連系，提高診斷準確度。

總之，P45 斷層塑化標本是斷層標本本質的變革，完成了斷層標本與CT、MR 斷層掃描的有機統一，實現了生命科學研究“死-活統一”、“宏-微統一”和“2D-3D 統一”的3 統一特征和技術優勢，開啟了臨床解剖學研究的新時代。