一种用于人体四肢高保真静脉灌注的标准化技术，适用于解剖学教育和外科技能培训

《Anatomical Science International》：A standardized technique for high-fidelity venous perfusion of human limbs for anatomical education and surgical skills training

　　摘要
全面理解肢体静脉解剖结构，包括静脉路径、瓣膜分布以及浅表静脉与深部静脉之间的连接，对于解剖学教育和临床前外科培训至关重要。然而，由于静脉瓣膜的存在、血管壁脆弱、渗漏问题以及传统技术导致的灌注不完全，制备静脉解剖标本在技术上仍然具有挑战性，这限制了其教学价值和可重复性。本研究旨在开发并验证一种标准化的静脉灌注方案，以制备高保真的肢体静脉标本。使用优化后的技术，对15个新鲜的成人尸体肢体标本进行了处理，该技术包括使用氨水进行预灌注、通过背部静脉网络进行双向静脉插管、切断主要静脉、借助定向手动按摩和选择性微针瓣膜穿刺进行乳胶灌注、控制局部渗漏、分阶段补充灌注以及低温固化后进行福尔马林固定。解剖后，15个标本中有14个显示出浅表和深部静脉系统的完全且连续的灌注。主要静脉结构、远端分支、静脉瓣膜和吻合模式均清晰可见，形态准确且空间关系得以保留。这种优化方法可靠地克服了传统静脉灌注方法的关键局限性，制备出了耐用且解剖学上精确的标本，从而增强了三维学习效果，并为操作技能培训提供了真实的非生物平台，从而架起了解剖科学与应用外科教育之间的桥梁。

引言
全面理解肢体静脉系统的三维解剖结构，包括静脉路径、瓣膜分布以及浅表静脉与深部静脉之间的连接，对于解剖学教育和外科临床前培训至关重要（Meissner, 2005; Alexander et al., 2024; Lhuaire et al., 2022）。尽管其重要性不言而喻，但制备静脉解剖标本长期以来一直被认为在技术上具有较高难度（Shanthini and Suma, 2019）。与动脉灌注相比，静脉灌注经常受到多种内在解剖学和死后因素的阻碍。静脉瓣膜会阻碍逆流，静脉壁薄且容易破裂（Liao and Wu, 2024），而死后血管内环境的变化可能会促进灌注材料的过早凝固。因此，传统的静脉灌注技术往往导致灌注不完全、静脉铸型不连续，或仅适用于有限的演示目的。这些限制大大降低了静脉标本的教学价值（Uhl et al., 2026）。灌注不完全会掩盖远端分支、静脉瓣膜和复杂的吻合模式，从而妨碍空间理解并限制动手探索的机会（Pérez-Cruz et al., 2024）。此外，传统方法通常需要具有优异血管完整性的“理想”标本，进一步限制了教育环境中的可重复性和可扩展性。因此，为了解决这些问题，本研究提出了一种用于解剖学教育和临床前外科技能培训的人类肢体标本的集成静脉灌注方案的方法学优化和技术验证。

材料与方法
伦理批准和标本来源
本研究获得了深圳大学医学院遗体捐赠接收站伦理委员会的批准（编号2024018）。所有标本均通过正式的遗体捐赠计划获得，捐赠者或其家属在生前已提供知情同意。共使用了15个新鲜的成人尸体肢体标本，包括7个上肢和8个下肢，捐赠者年龄范围为18至50岁。如果标本存在严重创伤、已知血管疾病或经过防腐处理，则不予使用。所有操作均遵循管理解剖学教育和研究的伦理指南，严格尊重捐赠者的尊严。

试剂和设备
天然乳胶（100%）（Aonuo集团有限公司，中国）
蓝色生物染料（Aonuo集团有限公司，中国）
氨水（10%）（上海新华制药试剂有限公司）
冰醋酸（上海新华制药试剂有限公司）
甲醛溶液（10%和5%）（上海新华制药试剂有限公司）
蒸馏水（实验室自制）
标准解剖器械（上海医疗器械有限公司，中国）
显微手术器械，包括微针、注射器（1 mL、5 mL、20 mL）、不同直径的橡胶管、玻璃插管（上海Iven Pharmatech工程有限公司，中国）

优化后的静脉灌注方案概述
在我们的常规标本处理过程中，尸体肢体通常在死亡后2-4小时内接收，转移到标本室，在-20°C下储存12-24小时，解冻后进行静脉灌注准备。
优化后的方案包括六个连续步骤，旨在解决传统静脉灌注中遇到的关键技术障碍。

步骤1：灌注材料的准备
将天然乳胶与蓝色染料混合，以达到足够的颜色对比度。混合物通过纱布过滤以去除颗粒物质，确保注射顺畅。

步骤2：血管内预处理
对手部背部静脉网和足部背部静脉弓进行插管，然后缓慢注入一定量的10%氨水（图1A和B）。这一步骤用于中和血管内环境，对抗酸性并延缓乳胶的过早凝固（Song et al., 2011; Weiner, 2017）。

步骤3：建立灌注路径
通过手部和/或足部的背部静脉网络以及被切断的主要静脉（例如头静脉、 basilic静脉和大隐静脉，图1C和D）进行双向插管。这种配置确保了替代的血流路径并减少了压力积聚。

步骤4：乳胶灌注和瓣膜管理
通过背部静脉插管缓慢注入乳胶。同时，沿生理静脉回流方向进行轻柔的连续手动按摩，以促进瓣膜打开。当遇到阻力提示瓣膜阻塞时，在直接观察下进行选择性微针穿刺（图1E，补充材料视频1）。在某些情况下，会注入少量空气以扩张瓣膜，然后再继续乳胶灌注。

步骤5：渗漏控制和分阶段补充灌注
立即用冰醋酸密封被切断血管中的小渗漏点。继续灌注，直到指甲床出现蓝色并观察到乳胶从近端插管处溢出。每隔15分钟进行两到三次少量补充灌注，以确保均匀填充。

步骤6：灌注后处理
将标本置于0-4°C的水浴中48-72小时，使乳胶完全固化。随后进行10%甲醛的动脉灌注，然后浸入5%甲醛中进行长期保存。

图1
优化后的静脉灌注方案的关键步骤（代表性案例）。注释：代表性图像展示了优化后的静脉灌注技术的连续步骤。(A) 对足部背部静脉弓进行插管，然后缓慢注入一定量的10%氨水进行血管内预处理。(B) 对手部背部静脉网进行插管，然后缓慢注入10%氨水。(C) 通过被切断的主要静脉进行双向灌注，显示从大隐静脉注入乳胶。(D) 通过足部背部静脉弓注入乳胶，并进行定向手动按摩以促进流动。(E) 解剖后的标本显示由于静脉瓣膜阻塞而上肢未灌注的区域。(F) 特写视图，显示在直接观察下选择性微针穿刺阻塞的静脉瓣膜。(G) 解剖后的标本显示微针瓣膜穿刺后成功灌注，蓝色乳胶填充了之前未灌注的区域

解剖和评估
固定后，根据标准解剖平面逐层解剖标本。小心去除皮肤和浅表筋膜，以完全暴露灌注的静脉网络。评估重点包括：(1) 浅表和深部静脉系统的连续性。(2) 远端分支的完整性。(3) 形态学准确性和空间关系。(4) 静脉瓣膜和吻合的可视化。

结果
在15个标本中有14个（93.33%，7个上肢和7个下肢）实现了浅表和深部静脉系统的完全且连续的灌注。一个老年下肢标本由于血管极度脆弱而仅部分填充。成功的标本符合高保真解剖表示的预定义标准，包括连续性、清晰度和正确的空间组织。在成功灌注的上肢标本中，从手部背部静脉网络到上臂区域的浅表静脉系统清晰可见（图2）。手掌和背部静脉网络保存良好。头静脉、basilic静脉及其分支（包括肘正中静脉）显示出自然走向和丰富的相互连接。沿这些血管可以清晰识别出与静脉瓣膜位置相对应的局部膨胀区域（图4A）。

图2
上肢的浅表静脉：前后视图（代表性案例）。注释：代表性静脉灌注标本，显示手部、前臂和手臂的浅表静脉系统。(A) 后视图；(B) 前视图。1 = basilic静脉，2 = 手部背部静脉网，3 = 手部背部静脉的插管部位，4 = 指甲床上的蓝色斑点，5 = 头静脉，6 = 下臂后部的穿通静脉，7 = 下臂中部的穿通静脉，8 = 肘窝下方的穿通静脉，9 = 肱骨干，10 = 肘正中静脉，11 = 前臂正中静脉，12 = 下臂前部的穿通静脉，13 = 手掌静脉丛。

下肢标本显示足部背部静脉弓、小腿内侧的大隐静脉下半部分以及小隐静脉完全填充（图3）。足底静脉丛可识别且清晰可见。在灌注的静脉段中观察到与瓣膜位置相对应的局部膨胀区域，表明在完整的静脉壁内成功可视化了瓣膜位置（图4B）。

讨论
该方法提出了一种优化的技术，用于获取高质量的人类肢体静脉灌注，结合了氨水预处理、定向按摩与选择性微针瓣膜穿刺（图1E–G，补充材料视频1）、逐步灌注和局部密封。这些标本提供了一个真实的非生物模拟平台。用氨水预处理静脉血管可以延缓乳胶凝固，从而提高灌注深度（Riyajan and Santipanusopon, 2010）。定向按摩结合选择性微针瓣膜穿刺将瓣膜管理从被动过程转变为主动过程，从而克服了静脉灌注的一个根本障碍。此外，逐步灌注和局部密封确保了静脉铸型的均匀填充和结构耐用性。虽然该方法的部分内容之前已有报道，但本研究的主要价值在于将这些步骤结合成一个实用且可重复的工作流程，用于人类肢体的静脉灌注。与传统被动或高压方法相比，这种方法提供了更好的控制，并可能减少灌注不完全和血管损伤。此外，死亡后的时间间隔也可能影响实验结果，因为时间间隔过长可能会增加血管的脆弱性和血管内阻塞，从而降低灌注的完整性。图4：该图像的替代文本可能是使用人工智能生成的。全尺寸图像显示了上肢和下肢的局部放大图，展示了静脉瓣的位置（代表性案例）。注释：灌注静脉段的代表性特写视图。(A) 右上肢的前侧；(B) 右腿的动脉内侧。红色圆圈=静脉瓣的位置。在本科解剖学教育中，传统的静脉教学主要依赖于二维插图或模型（Simka等人，2024年；Simka，2025年）。相比之下，使用上述方法制作的高保真三维标本允许学习者追踪完整的静脉路径，帮助他们理解静脉瓣的位置和分布（图4），并通过直接解剖来掌握空间关系。这种动手实践显著增强了空间理解和长期知识保留能力。对于显微外科和重建外科的培训者来说，静脉吻合是一项关键技能（Umezawa等人，2015年；Perez-Abadia等人，2017年）。这些标本提供了一个真实的、非生物的模拟平台，用于反复练习血管解剖、切割和吻合，从而弥合了基础解剖学教育与临床培训之间的差距。

结论：本研究建立了一种可靠且可重复的优化静脉灌注技术，适用于人体肢体标本。通过整合化学预处理、主动瓣膜管理和分阶段灌注控制，该方法克服了传统方法的关键局限性。所得到的高保真静脉标本对解剖学教育和临床前程序培训具有重大价值，有效地将解剖学理论与应用技能发展联系起来。

局限性与未来方向：本研究的样本量有限，且乳胶材料不适合用于微CT成像。未来的研究可以探索使用不透射线的硅基材料，并将其与数字解剖建模相结合，以实现定量分析并开发交互式教育工具。