THE EFFECT OF THIEL EMBALMING OR DEHYDRATION ON BIOMECHANICAL PROPERTIES OF TENDONS, AS COMPARED TO FRESH FROZEN TENDONS.

Bram De Lepeleere Gert-Jan Opsomer Jan Victor Catherine Van Der Straeten
Persbericht

THE EFFECT OF THIEL EMBALMING OR DEHYDRATION ON BIOMECHANICAL PROPERTIES OF TENDONS, AS COMPARED TO FRESH FROZEN TENDONS.

“Levensecht tot in de eeuwigheid?”

Je opent de deur van de dissectiezaal voor een zoveelste anatomieles. Al van ver buiten het lokaal was de penetrante geur aanwezig, maar nu word je helemaal bedwelmd door een walm van formol.  Verder schrijdend doorheen de sectiezaal word je geconfronteerd met de bruingrauwe gebalsemde lijken waarvan enkel de vorm nog de menselijke oorsprong verraadt. Een dergelijke introductie lijkt eerder thuis te horen in een goedkope horrorfilm, toch is het voor studenten en anderen die in de dissectiezaal komen dagdagelijkse werkelijkheid. Mogelijks zal binnenkort een dergelijk tafereel echter voorgoed tot het verleden behoren, want een nieuwe balsemmethode is in opmars die lichamen zeer levensgetrouw bewaart. Bovendien is de concentratie aan formol hierbij beperkt tot een minimum. In hoeverre de precieze biomechanische eigenschappen van het levende lichaam bewaard blijven na deze balsemmethode is echter de vraag.

Kortom: “Zijn ze nog levensecht?”

In 2013 werden maar liefst 62 lichamen aan de Universiteit van Gent geschonken. De lijken die geschonken worden aan de wetenschap, worden hoofdzakelijk gebruikt voor het opleiden van studenten van de Faculteit geneeskunde en gezondheidswetenschappen. Tevens ook voor wetenschappelijk onderzoek en het testen en aanleren van nieuwe chirurgische technieken worden deze lichamen benut. De kwaliteit van deze lichamen is dus van levensbelang. De lichamen moeten goed bewaard blijven tot ze benut worden en daar de lichaamsontbinding snel optreedt, worden ze na overlijden zo rap mogelijk ingevroren of gebalsemd.

Balseming is een zeer elegante methode, daar gebalsemde lichamen ook zonder koeling een zeer lange periode bewaard kunnen blijven. Hierbij wordt via het bloedvatenstelsel een conserverende vloeistof in het lichaam gebracht die de ontbinding stopzet. De meest gebruikte balsemmethode is gebaseerd op vloeistoffen met een hoge concentratie aan formol. Deze methode wordt reeds gebruikt sinds het einde van de 19e eeuw en heeft bewezen zeer effectief te zijn in het stopzetten van ontbinding en in het bewaren van de structuur van de lichamen. Niettegenstaande heeft deze methode ook belangrijke nadelen. Niet alleen heeft de formol in de balsemvloeistof een zeer penetrante geur van, het is ook een zeer toxische stof en ze verandert de biomechanische eigenschappen van het menselijk weefsel (de ‘stijfheid’ van het weefsel). Een cruciaal element bij chirurgische training en wetenschappelijk onderzoek is net dat de soepelheid en plasticiteit van het weefsel bewaard blijft, zodat het reageert als levend weefsel.

Meer en meer wordt daarom gebruik gemaakt van een alternatieve balsemmethode: namelijk de balsemmethode volgens Dr. Walter Thiel. De balsemvloeistof die hierbij gebruikt wordt, bevat een extreem lage waarde aan formol en is dus veilig om mee te werken. Bovendien worden hierbij de natuurlijke kleuren en het uitzicht van de lichamen zeer goed bewaard en voelen de weefsels levensecht aan. Het was echter nog onvoldoende geweten of dit ‘levensecht aanvoelen’ ook hard gemaakt kon worden met biomechanisch onderzoek.

Om dit te verifiëren  werden de biomechanische eigenschappen van meerdere gebalsemde  en niet-gebalsemde (ingevroren) menselijke achillespezen onderzocht. De pezen, die  hiervoor vrijgemaakt werden uit het lichaam, werden  aan beide uiteinden vastgeklemd en gradueel belast aan de hand van een trekbank. Met behulp van een camerasysteem en kleine sensoren die verplaatsing meten, werd de uitrekking geregistreerd. Door belasting en uitrekking op elk moment samen te bekijken en te analyseren, kon een waarde  berekend worden voor de ‘stijfheid’ van de pezen. Deze waarde voor stijfheid werd nadien vergeleken tussen de gebalsemde pezen en niet-gebalsemde pezen. Op die manier konden we nagaan in hoeverre de biomechanische eigenschappen wijzigen na Thiel balseming. Daarnaast werd ook microscopisch gekeken of de microstructuur van de weefsels al dan niet wijzigt.

Uit het onderzoek bleek dat de gebalsemde achillespezen stijver waren dan de niet-gebalsemde. Hoewel de Thiel gebalsemde lichamen er dus levensecht uitzien en aanvoelen, blijken ze dit na nauwkeurig analyse toch niet te zijn. Ook microscopisch bleek de structuur van de pees licht gewijzigd. Recente andere studies tonen bovendien aan dat de biomechanische eigenschappen van andere weefsels ook wijzigen na Thiel balseming.

De Thiel balsemmethode biedt dus een mooi alternatief voor de klassieke balsemmethode, maar slaagt er nog steeds niet in de weefsels van een lichaam volledig levensgetrouw te bewaren. Laat dit nu net bij bepaalde wetenschappelijke onderzoeken of chirurgische trainingen van levensbelang zijn! Hiervoor is men hedendaags dus nog aangewezen op de (minder praktische) verse of ontdooide lichamen, tot er misschien een nog betere balsemmethode ten tonele verschijnt..

“ Levensecht tot in de eeuwigheid? Neen, voorlopig niet.”

Bibliografie

(1) Haraldsson BT, Aagaard P, Krogsgaard M, Alkjaer T, Kjaer M, Magnusson SP. Region-specific mechanical properties of the human patella tendon. J Appl Physiol (1985 ) 2005 Mar;98(3):1006-12.

(2) Louis-Ugbo J, Leeson B, Hutton WC. Tensile properties of fresh human calcaneal (Achilles) tendons. Clin Anat 2004 Jan;17(1):30-5.

(3) Thiel W. [Supplement to the conservation of an entire cadaver according to W. Thiel]. Ann Anat 2002 May;184(3):267-9.

(4) Whitehead MC, Savoia MC. Evaluation of methods to reduce formaldehyde levels of cadavers in the dissection laboratory. Clin Anat 2008 Jan;21(1):75-81.

(5) Wilke HJ, Krischak S, Claes LE. Formalin fixation strongly influences biomechanical properties of the spine. J Biomech 1996 Dec;29(12):1629-31.

(6) Ohman C, Dall'Ara E, Baleani M, Van Sint JS, Viceconti M. The effects of embalming using a 4% formalin solution on the compressive mechanical properties of human cortical bone. Clin Biomech (Bristol , Avon ) 2008 Dec;23(10):1294-8.

(7) Hansen P, Hassenkam T, Svensson RB, Aagaard P, Trappe T, Haraldsson BT, et al. Glutaraldehyde cross-linking of tendon--mechanical effects at the level of the tendon fascicle and fibril. Connect Tissue Res 2009;50(4):211-22.

(8) Tilley JM, Carr AJ, Czernuszka JT. Atomic Force Microscopy of bulk tendon samples: affect of location and fixation on tissue ultrastructure. Micron 2011 Jul;42(5):531-5.

(9) Wilke HJ, Werner K, Haussler K, Reinehr M, Bockers TM. Thiel-fixation preserves the non-linear load-deformation characteristic of spinal motion segments, but increases their flexibility. J Mech Behav Biomed Mater 2011 Nov;4(8):2133-7.

(10) Eisma R, Lamb C, Soames RW. From formalin to Thiel embalming: What changes? One anatomy department's experiences. Clin Anat 2013 Jul;26(5):564-71.

(11) Groscurth P, Eggli P, Kapfhammer J, Rager G, Hornung JP, Fasel JD. Gross anatomy in the surgical curriculum in Switzerland: improved cadaver preservation, anatomical models, and course development. Anat Rec 2001 Dec 15;265(6):254-6.

(12) Arnout N, Myncke J, Vanlauwe J, Labey L, Lismont D, Bellemans J. The influence of freezing on the tensile strength of tendon grafts : a biomechanical study. Acta Orthop Belg 2013 Aug;79(4):435-43.

(13) Schechtman H, Bader DL. In vitro fatigue of human tendons. J Biomech 1997 Aug;30(8):829-35.

(14) Fessel G, Frey K, Schweizer A, Calcagni M, Ullrich O, Snedeker JG. Suitability of Thiel embalmed tendons for biomechanical investigation. Ann Anat 2011 May;193(3):237-41.

(15) Unger S, Blauth M, Schmoelz W. Effects of three different preservation methods on the mechanical properties of human and bovine cortical bone. Bone 2010 Dec;47(6):1048-53.39(16) Benkhadra M, Bouchot A, Gerard J, Genelot D, Trouilloud P, Martin L, et al. Flexibility of Thiel's embalmed cadavers: the explanation is probably in the muscles. Surg Radiol Anat 2011 May;33(4):365-8.

(17) Chandrashekar N, Hashemi J, Slauterbeck J, Beynnon BD. Low-load behaviour of the patellar tendon graft and its relevance to the biomechanics of the reconstructed knee. Clin Biomech (Bristol , Avon ) 2008 Aug;23(7):918-25.

(18) Sztefek P, Vanleene M, Olsson R, Collinson R, Pitsillides AA, Shefelbine S. Using digital image correlation to determine bone surface strains during loading and after adaptation of the mouse tibia. J Biomech 2010 Mar 3;43(4):599-605.

(19) Sztefek P, Vanleene M, Olsson R, Collinson R, Pitsillides AA, Shefelbine S. Using digital image correlation to determine bone surface strains during loading and after adaptation of the mouse tibia. J Biomech 2010 Mar 3;43(4):599-605.

(20) Tiossi R, Lin L, Conrad HJ, Rodrigues RC, Heo YC, de Mattos MG, et al. Digital image correlation analysis on the influence of crown material in implant-supported prostheses on bone strain distribution. J Prosthodont Res 2012 Jan;56(1):25-31.

(21) Okada R, Tsunoda A, Momiyama N, Kishine N, Kitamura K, Kishimoto S, et al. [Thiel's method of embalming and its usefulness in surgical assessments]. Nihon Jibiinkoka Gakkai Kaiho 2012 Aug;115(8):791-4.

(22) Benkhadra M, Faust A, Ladoire S, Trost O, Trouilloud P, Girard C, et al. Comparison of fresh and Thiel's embalmed cadavers according to the suitability for ultrasound-guided regional anesthesia of the cervical region. Surg Radiol Anat 2009 Aug;31(7):531-5.

(23) De CA, Bacher K, Van HT, Smeets PV, Smet BS, Vergauwen M, et al. Correlation of contrast-detail analysis and clinical image quality assessment in chest radiography with a human cadaver study. Radiology 2012 Jan;262(1):298-304.

(24) Holzle F, Franz EP, Lehmbrock J, Weihe S, Teistra C, Deppe H, et al. Thiel embalming technique: a valuable method for teaching oral surgery and implantology. Clin Implant Dent Relat Res 2012 Mar;14(1):121-6.

(25) Wolff KD, Kesting M, Mucke T, Rau A, Holzle F. Thiel embalming technique: a valuable method for microvascular exercise and teaching of flap raising. Microsurgery 2008;28(4):273-8.

(26) Baca V, Doubkova A, Kachlik D, Stingl J, Svatos F. [Teaching arthroscopy techniques at the Educational Center for Clinical Anatomy and Endoscopy (ECAE), Department of Anatomy, 3rd Faculty of Medicine, Charles University in Prague]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech 2006 Oct;73(5):356-8.

(27) Stieger C, Candreia C, Kompis M, Herrmann G, Pfiffner F, Widmer D, et al. Laser Doppler vibrometric assessment of middle ear motion in Thiel-embalmed heads. Otol Neurotol 2012 Apr;33(3):311-8.

(28) Hanson P, Aagaard P, Magnusson SP. Biomechanical properties of isolated fascicles of the Iliopsoas and Achilles tendons in African American and Caucasian men. Ann Anat 2012 Sep;194(5):457-60.40(29) Noyes FR, Grood ES. The strength of the anterior cruciate ligament in humans and Rhesus monkeys. J Bone Joint Surg Am 58(8), 1074-1082. 1-12-0076.

(30) Guo W, Shea JE, Berry RS. The physics of the interactions governing folding and association of proteins. Ann N Y Acad Sci 2005 Dec;1066:34-53.

(31) Lloyd GO, Atwood JL, Barbour LJ. Water-assisted self-assembly of harmonic single and triple helices in a polymeric coordination complex. Chem Commun (Camb ) 2005 Apr 14;(14):1845-7.

(32) Bachmann L GAZD. Collagen absorption bands in heated and rehydrated dentine. Spectrochim ActaA Mol Biomol Spectrosc 62, 1045-1049. 2005.

(33) Marco C.Bottinoa. Freeze-dried acellular dermal matrix graft: Effects of rehydration on physical, chemical, and mechanical properties. Dent Mater 25, 1109-1115. 2009.

(34) Rigby BJ, Hirai N, Spikes JD, Eyring H. The Mechanical Properties of Rat Tail Tendon. J Gen Physiol 1959 Nov 1;43(2):265-83.

(35) Chandrashekar N, Hashemi J, Slauterbeck J, Beynnon BD. Low-load behaviour of the patellar tendon graft and its relevance to the biomechanics of the reconstructed knee. Clin Biomech (Bristol , Avon ) 2008 Aug;23(7):918-25.

(36) Wren TA, Yerby SA, Beaupre GS, Carter DR. Mechanical properties of the human Achilles tendon. Clin Biomech (Bristol , Avon ) 2001 Mar;16(3):245-51. (37) Chandrashekar N, Slauterbeck J, Hashemi J. Effects of cyclic loading on the tensile properties of human patellar tendon. Knee 2012 Jan;19(1):65-8.

(38) Devkota AC, Weinhold PS. Mechanical response of tendon subsequent to ramp loading to varying strain limits. Clin Biomech (Bristol , Avon ) 2003 Dec;18(10):969-74.

Universiteit of Hogeschool
Geneeskunde
Publicatiejaar
2014
Kernwoorden
Share this on: