ПРИВЛЕЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ К ИЗГОТОВЛЕНИЮ НАТУРАЛЬНЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ АНАТОМИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 611+371.38+614.23

ПРИВЛЕЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ К ИЗГОТОВЛЕНИЮ НАТУРАЛЬНЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ АНАТОМИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ

© Сергей Викторович Матюшечкин1, Сергей Валерьевич Леонтьев12 Ольга Станиславовна Кульбах1 2

1 Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова. 197022, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

2 Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, Российская Федерация, Санкт-Петербург, Литовская ул., д. 2

Контактная информация: Сергей Викторович Матюшечкин — д.м.н., профессор кафедры анатомии человека. E-mail: sergej.leontev.61@mail.ru ORCID ID: 0000-0001-5150-9366 SPIN: 3668-0877

Для цитирования: Матюшечкин С.В., Леонтьев С.В., Кульбах О.С. Привлечение студентов к изготовлению натуральных и искусственных анатомических препаратов // Forcipe. 2023. Т. 6. № 2. С. 22-30.

Поступила: 19.01.2023 Одобрена: 27.02.2023 Принята к печати: 31.03.2023

РЕЗЮМЕ. В статье освещены методические аспекты по организации внеурочной работы студентов. В качестве примера реализации такой методики рассматривается привлечение студентов к изготовлению анатомических моделей и препарированию с последующей пластинацией готовых натуральных препаратов. Рассмотрена также методика привлечения студентов, имеющих хорошие компьютерные навыки, к изготовлению электронных 3Б-моделей костей и переведению наглядных пособий в электронный формат. Кратко рассмотрена упрощенная методика пластинации. Охарактеризованы основные этапы этого процесса: обезвоживание в ацетоне, фиксация в течение двух суток изготовленного анатомического препарата в 10% растворе кислого формалина. Анатомическим моделированием могут заниматься студенты, имеющие скульптурные способности. Сначала студенты изготавливают из пластики модели маленьких, простых костей, например модели сошника или нижней носовой раковины. По мере приобретения навыков студенты могут делать модели все более и более сложных препаратов. Самые способные студенты могут лепить из пластики в натуральную величину модели решетчатой, височной, клиновидной костей, матки и продолговатого мозга с корешками всех выходящих из него нервов, вырезать из пенополистирола весь головной мозг.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: анатомическое моделирование; анатомия человека; пластинация; электронная модель; практический метод обучения; принцип наглядности.

INVOLVEMENT OF STUDENTS IN THE MANUFACTURE OF NATURAL AND ARTIFICIAL ANATOMICAL PREPARATIONS

© Sergey V. Matyushechkin1, Sergey V. Leontiev12, Olga S. Kulbach1 2

1 First Saint Petersburg State Medical University named after academician I.P. Pavlov. 197022, Russian Federation, Saint Petersburg, Leo Tolstoy str., 6-8

2 Saint Petersburg State Pediatric Medical University. 194100, Russian Federation, Saint Petersburg, Lithuania, 2

Contact information: Sergey V. Matyushechkin — MD, Professor of the Department of Human Anatomy. E-mail: sergej.leontev.61@mail.ru ORCHID ID: 0000-0001-5150-9366 SPIN: 3668-0877

For citation: Matyushechkin SV, Leontiev SV, Kulbach OS. Involvement of students in the manufacture of natural and artificial anatomical preparations. Forcipe (St. Petersburg). 2023;6(2):22-30.

Received: 19.01.2023 Revised: 27.02.2023 Accepted: 31.03.2023

ABSTRACT. The article highlights the methodological aspects of the organization of extracurricular work of students. As an example of the implementation of such a technique, the involvement of students in the production of anatomical models, dissection, followed by the plastination of ready-made natural preparations is considered. The method of attracting students with good computer skills to the production of electronic 3D-models bone and the translation of visual aids into electronic format is also considered. It on a metal or plastic grate for an hour (it is impossible for a longer time, marginal drying may occur). Next, the drug is dehydrated by conducting multiple passages in acetone. Anatomical modeling can be done by students with sculptural abilities. First, students make models of small, simple bones from plastic, for example: they make models of a coulter or a lower nasal conch. As students acquire skills, they can make models of more and more complex drugs. The most capable students can sculpt life-size models of the latticed, temporal, sphenoid bones, uterus and medulla oblongata with the roots of all the nerves coming out of it, cut out the entire brain from polystyrene foam.

KEY WORDS: anatomical modeling; human anatomy; plastination; electronic model; practical teaching method; principle of visibility.

Важным элементом в изучении анатомии является работа с анатомическими препаратами и наглядными пособиями. В настоящее время имеется большой выбор отечественных и зарубежных муляжей, искусственных препаратов, плакатов, анатомических картинок и таблиц по сопровождению учебного процесса в медицинских вузах и фельдшерских училищах. Но практика показывает, что при самостоятельном изготовлении препаратов студенты гораздо лучше осваивают программу и запоминают материал [1, 2, 5]. В ходе этой работы они обращают внимание на самые мелкие детали в строении, которые обычно остаются незамеченными при работе с готовыми препаратами и муляжами. Творческая работа при самостоятельном изготовлении препаратов развивает пространственное и аналитическое мышление, формирует профессиональные мануальные навыки, которые так необходимы будущим специалистам. Кроме того, творческая работа поднимает настроение, менее утомительна, а успешный результат повышает самооценку и дает мотивацию к дальнейшей учебе. И поэтому на современном этапе развития высшего и среднего образования «центр тяжести» перенесен на самостоятельную творческую работу под контролем и при корректировке преподавателя.

Кафедра клинической анатомии и оперативной хирургии имени профессора М.Г. Привеса Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени акад. И.П. Павлова за последнее десятилетие освоила различные методики изготовления анатомических моделей и муляжей по большинству разделов курса. В качестве материалов для этой работы используют пластику, художественную глину и моделин,

которые скульпторы применяют для изготовления и реставрации произведений искусства. В последние годы на кафедре начали применять пластинацию биологического материала при помощи силикона технического назначения. Препараты форсированно пропитывают силиконовым композитом с помощью водяной бани. Перед пропиткой обезвоживают в ацетоне. Чтобы подготовить изготовленный анатомический препарат к обезвоживанию, его фиксируют, помещая в 10% раствор кислого формалина на 48 ч. Зафиксировав, чтобы удалить остатки формалина из тканей препарата, его промывают проточной водопроводной водой в течение 24 ч или многократно (до 20 раз) меняют воду в емкости с препаратом. Объем этой емкости должен превышать объем препарата не менее чем в 5 раз. Промыв, препарат на сутки помещают в морозильную камеру с температурой от -3 до -5 °С. Затем вновь тщательно промывают, а промыв, обезвоживают в ацетоне при комнатной температуре от +19 до +22 °С. Ацетон необходимо заменять 3 раза после 24 ч экспозиции, затем 2 раза через 72 ч экспозиции. Это позволяет снизить количество воды в препарате до 2%. Проведя обезвоживание, препарат помещают в силиконовый композит, состоящий из двух частей: силиконового каучука СКТН-А и амидного катализатора 76020. Объем катализатора составляет 1% объема композита [3, 4]. Объем композита берут в соотношении 10:1 к объему биологического объекта. Далее емкость с препаратом в силиконовом композите помещают на индукционную варочную панель или в сухожаровой шкаф. Производят нагревание до 60 °С и выдерживают при этой температуре в течение трех часов. Процесс следует повторять с суточным интервалом до прекращения кипе-

ния ацетона. Далее препарат оставляют в полимерном композите при комнатной температуре еще на сутки. Произведя пропитку, препарат тщательно очищают от остатков полимера мягкой ветошью. Очистив, сушат проточным воздухом при комнатной температуре. Эту методику разработал доцент В.А. Иванов, тщательно проанализировав большое количество литературы и патентов на различные методы пластинации, применяемые в России, несколько упростив, переработав и адаптировав их к возможностям кафедры. В частности он детально изучил метод, применяемый на базе ВМедА имени С.М. Кирова, и метод, применяемый Международным морфологическим центром, а также ряд других методов и методик разных авторов, которые предлагают более простые, доступные и экономичные способы пластинации. Он произвел их анализ и сравнение по параметрам, характеризующим достоинства и недостатки каждого из них: простоту и доступность технологии, адекватность экономических затрат, безопасность и пригодность для применения в условиях кафедральной лаборатории кафедры нормальной анатомии и оперативной хирургии имени профессора М.Г. Привеса. Параметры, по которым было произведено это сравнение, следующие:

1) качество сохранности морфологических структур анатомического препарата;

2) износостойкость, прочность и предположительная долговечность;

3) безопасность для здоровья персонала при использовании;

4) простота, экономичность и доступность метода.

Методики анатомического моделирования мы неоднократно освещали ранее. В связи с вышеизложенным в этой статье мы дадим лишь краткую характеристику итогов нашей работы. Для самостоятельного творческого труда студентов пригодны полимерные материалы, простые в обращении и безвредные. К таким относятся пластика, моделин, художественная глина и латексные герметики, которые применяются для обучения детей в художественных школах навыкам скульптурной лепки и реставрации произведений искусства, а также в быту. Все они свободно продаются в магазинах города. К настоящему времени мы разработали и апробировали методики изготовления из них моделей костей скелета, зубов, лабиринта и слуховых косточек, мозгового ствола и некоторых внутренних органов. Для изучения наглядной демонстрации индивидуальных и половых особенностей, а также вариационной изменчивости нами были

изготовлены наборы таких препаратов, как сошник, нижняя носовая раковина (рис. 1), подъязычная кость и хрящи гортани (рис. 2). Из всех перечисленных материалов для использования студентами наиболее подходит пластика.

Физические свойства пластики близки к таковым у пластилина, однако в отличие от последнего при температурном воздействии она превращается в пластмассу. Для обжига изготовленных моделей очень подходят электропечь и сухожаровой шкаф, оборудованные таймерами температуры и времени. При применении различного температурного и временного режима препаратов из белой пластики можно получить различные оттенки цвета моделей и обеспечить их цветовое сходство с натуральными препаратами. Так удалось получить целую гамму оттенков обожженных препаратов — от идеально белого до светло-коричневого. При этом наибольшую прочность и износостойкость имели препараты из белой пластики, обожженные до цвета слоновой кости или до светло-коричневого цвета. Для обеспечения наглядности препаратов внутренних органов и слепка лабиринта мы использовали пластику разных цветов.

Изготовление препаратов из пластики требует определенных навыков, которыми студенты овладевают постепенно, поэтому сначала студенты изготавливают самые просто устроенные кости. Обычно на первом занятии кружка они изготавливают носовую кость, слезную кость, сошник и нижнюю носовую раковину. На втором занятии — скуловую, подъязычную кости, ребра, грудину (рис. 3), кости кисти и стопы.

Рис. 1. Слезная кость и нижняя носовая раковина, изготовленные из пластики методом ручной лепки

Fig. 1. The lacrimal bone and the lower nasal conch, made of plastic by hand molding

Рис. 2. Хрящи гортани, изготовленные из пластики методом ручной лепки. Показаны различные варианты формы надгортанника

Fig. 2. Laryngeal cartilages made of plastic by hand molding. Various variants of the epiglottis shape are shown

Рис. 3. Грудина, ключица и первое ребро, изготовленные из пластики методом ручной лепки

Fig. 3. Sternum, collarbone and first rib made of plastic by hand molding

Приобретя навыки работы, студенты приступают к изготовлению позвонков, небных костей, верхней и нижней челюстей (рис. 4). Эти кости более сложны в изготовлении, и вылепить их могут далеко не все.

Наиболее способные и старательные студенты могут изготавливать даже такие сложно устроенные кости, как решетчатая, клиновидная и височная (рис. 5).

Методика работы с пластикой следующая: от бруска пластики отрезается кусок, примерно соответствующий объему изготавливаемого препарата. Отрезанный кусок необходимо тща-

тельно размять, как это делают с пластилином. Когда он станет однородно мягким, из него вылепляют модель кости. Вылепленную кость оставляют на сутки затвердеть, а затем обжигают. Перед началом обжига изготовленные препараты укладывают на дно картонной коробки и закрывают плотной крышкой и ставят в электропечь. Чтобы обеспечить равномерный нагрев и защитить препараты от жесткого действия инфракрасных лучей, лучше использовать коробку из пористого картона, так как он обеспечивает более равномерный нагрев. Температурный режим обжига пластики состав-

Рис. 4. Кости верхней и нижней челюсти, изготовленные из пластики методом ручной лепки Fig. 4. Bones of the upper and lower jaw, made of plastic by hand molding

Рис. 5. Височная кость, изготовленная из пластики методом ручной лепки Fig. 5. The temporal bone, made of plastic by hand molding

ляет 110-130 °С, время экспозиции зависит от размера препарата и в среднем составляет от 10 до 30 минут. Нарушение условий и температурного режима обжига может вызвать перегревание мелких частей, образование пузырей и деформацию препарата. Кроме стандартного набора скульптурных стеков в качестве инструмента для изготовления препаратов могут быть использованы шило, препаровальная игла, вязальные спицы, предметы из маникюрного набора и даже зубочистки и палочки для суши, рабочие концы последних можно затачивать разным образом, превращая в очень удобные скульптурные стеки.

Изготовив полный набор костей кисти или стопы, их можно соединить тонкой медной или латунной проволокой в единый препарат. Для этого обожженные кости просверливают тонким сверлом в нужных местах и в нужном направлении. Эту работу лучше выполнять, положив перед собой в качестве образца гото-

вый препарат. Имея значительные скульптурные навыки, необходимые отверстия можно проделывать препаровальной иглой или тонким длинным шилом и в необожженных, мягких костях.

Относительно несложным, но трудоемким является изготовление комплектов зубов. Материалом для формирования коронки служит белая пластика, а корня и шейки — светло-желтая или бежевая. Чтобы пластика не изменила цвет, применяют щадящий режим обжига. В магазинах для художников имеется в продаже белая пластика российского и немецкого производства. У этих пластик разный режим обжига. При определенной температуре (примерно 125 °С) и экспозиции 15-17 минут российская пластика чуть желтеет, а немецкая остается белой. Именно поэтому, если изготовить коронку зуба из немецкой пластики, а корень из российской, после обжига мы получим зуб с белоснежной коронкой и желто-

Рис. 6. Зубы, изготовленные из пластики методом ручной лепки Fig. 6. Teeth made of plastic by hand molding

Рис. 7. Реставрированные пластикой натуральные затылочная кость и грудина Fig. 7. Restored plastic natural occipital bone and sternum

палевым корнем. Такой зуб очень напоминает натуральный (рис. 6).

Научиться лепить зубы очень важно для студентов стоматологического факультета. Эта работа позволяет им развить мануальные навыки, так необходимые для их будущей профессии, и детально изучить структурные особенности строения отдельных зубов.

Изготовив из белой или полупрозрачной пластики модели хрящей гортани, их можно склеить кусочками тонкой шелковистой ткани и капроновыми или шелковыми нитками и получить модель гортани со связками и перепонками, а из красных ниток мулине можно сделать на этой модели мышцы.

Описанные нами примеры по использованию пластики в процессе изучения студентами анатомии являются лишь небольшим примером тех возможностей, которые предоставляют современные полимерные материалы для повышения эффективности учебного процесса в морфологии.

Пригодна пластика и для реставрации костей. С ее помощью можно соединять обломки натуральных костей, изготавливать утерянные их части, продлевая этим службу натурального препарата. Для этого кости предварительно обезжиривают, хорошо размятую пластику втирают в места будущих соединений, чтобы она могла закрепиться в губчатой структуре кости. Если нагрузка на место прошлого излома значительна, то его можно немного усилить, обмазав пластикой снаружи прилежащие участки (рис. 7).

В настоящее время повысилось качество 3D-принтеров, снизилась их цена и повысилась доступность. Все эти факторы предоставили широкие возможности для изготовления моделей анатомических препаратов очень высокого качества при помощи данных устройств. Но для изготовления высококачественной модели кроме качественного 3D-принтера необходимо иметь качественную модель препарата в цифровом формате, но хороших цифровых моделей анатомических препаратов очень мало. Например, модели сложноустроенных костей имеют очень низкое качество, и отпечатанные по ним препараты сильно отличаются от натуральных и не соответствуют вузовским требованиям (рис. 8). Среди студентов встречаются учащиеся с высокой компьютерной грамотностью, которые могут и хотят доработать эти модели до нужного уровня, а иногда и изготовить их заново с нуля. Выполняя эту работу, они лучше осваивают учебный процесс, запоми-

нают мелкие элементы строения препаратов (рис. 9). Качество 3D-принтера отражается на качестве изготовленных препаратов.

Немало студентов с очень хорошими художественными способностями. Сделанные ими анатомические рисунки иногда имеют такое качество, что их рационально перевести и в цифровой формат, а затем распечатать и зала-минировать в нужном для учебного процесса количестве. Практика показывает, что лучший размер — А3. Плакаты этого размера хорошо видны в учебной аудитории и их удобно переносить и складировать.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ' ИНФОРМАЦИЯ.....

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

АОШТ!ОЙАГ ТЙРОЙ'МАТЮЙ""

Author contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

^MTEPATyPA

1. Дьяченко Е.В., Шихова Е.П., Носкова М.В., Кропа-нева Е.М. Организация и формы самостоятельной работы обучающихся медицинского вуза в условиях компетентностного подхода. Научный диалог. 2015; 4: 76-89.

2. Старчик Д.А. Пластинация — новая анатомическая технология. Международный Морфологический Центр [Электронный ресурс]. URL: http://www. anatomia.ru/about/plastination/ (дата обращения: 12.10.17).

3. Патент РФ № 2010135643/13, 27.08.2010. Хари-бова Е.А., Колесников Л.Л. Способ пластинации

г/d

Рис. 9. Модели, изготовленные на высококачественном 3D-принтере: а — височная кость; б — решетчатая кость; в — первый шейный позвонок; г — скуловая кость, изготовленная из пластики методом ручной лепки, и нёбная кость, изготовленная на 3D-принтере

Fig. 9. Models made on a high-quality 3D-printer: a — a temporal bone; b — a lattice bone; c — the first cervical vertebra; d — the zygomatic bone made of plastic by hand molding and the palatine bone made on a 3D-printer

анатомических препаратов с применением силиконового каучука технического назначения. Патент России № 2454073. 2012. Бюл. № 18.

4. Борзяк Э.И., Усович А.К., Борзяк И.Э., Тузова С.Ю. Руководство по пластинации или новая технология изготовления анатомических препаратов. Руководство. Под редакцией А.К. Усовича. Витебск: ВГМУ; 2009: 23-6.

5. Хакимова Г.А., Уста-Азизова Д.А. Процесс обучения как деятельность в дидактике высшей медицинской школы. Молодой ученый. 2014; 12 (71): 310-312.

КЕРЕЙЕЫСЕБ

1. D'yachenko Ye.V., Shikhova Ye.P., Noskova M.V., Kropaneva Ye.M. Organizatsiya i formy samo-

stoyatel'noy raboty obuchayushchikhsya meditsinskogo vuza v usloviyakh kompetentnostnogo podkhoda. [Organization and forms of independent work of medical university students in the context of a competency-based approach]. Nauchnyy dialog. 2015; 4: 76-89. (In Russian).

2. Starchik D.A. Plastinatsiya — novaya anatomiche-skaya tekhnologiya. [Plastination is a new anatomical technology]. Mezhdunarodnyy Morfologicheskiy Tsentr [Elektronnyy resurs]. URL: http://www. anatomia.ru/about/plastination/ (data obrashcheniya: 12.10.17). (In Russian).

3. Patent RF № 2010135643/13, 27.08.2010. Kharibo-va Ye.A., Kolesnikov L.L. Sposob plastinatsii anato-micheskikh preparatov s primeneniyem silikonovogo kauchuka tekhnicheskogo naznacheniya. [Method of plastination of anatomical preparations using sil-

icone rubber for technical purposes]. Patent Rossii № 2454073. 2012 Bran. № 18. (In Russian).

4. Borzyak E.I., Usovich A.K., Borzyak I.E., Tuzova S.Yu. 5. Rukovodstvo po plastinatsii ili novaya tekhnologiya izgotovleniya anatomicheskikh preparatov. [Guide to plastination or new technology for making anatomical preparations]. Rukovodstvo. Pod redaktsiyey

A.K. Usovicha. Vitebsk: VGMU; 2009: 23-6. (In Russian).

Khakimova G.A., Usta-Azizova D.A. Protsess obu-cheniya kak deyatel'nost' v didaktike vysshey meditsinskoy shkoly. [The learning process as an activity in didactics of higher medical school]. Molodoy uchenyy. 2014; 12 (71): 310-312. (In Russian).