Introduction
Autonoma dysreflexi (AD) är en livshotande nödsituation hos individer efter akut eller kronisk ryggmärgsskada (SCI) på livmoderhalsen eller hög bröstkorg segment och kännetecknas vanligtvis av episoder av ihållande högt blodtryck och bradykardi en. AD huvudsakligen orsakas av störningar i fallande spinal vägar som vanligtvis ger input från supraspinala centra till spinal sympatiska preganglioniska nervceller som styr sympatisk aktivitet och kärltonus 1-4. AD episoder kännetecknas av en pigg i systoliskt blodtryck (SBP) upp till 300 mmHg och om de lämnas obehandlade kan leda till kramper, intrakraniell blödning, hjärtinfarkt och även dödsfall 5-8. En mängd olika skadliga och icke-skadliga stimuli fungera som en utlösare av AD, inklusive tarm och blåsa buk, spasmer, trycksår, urinblåsan kateterisering eller iatrogena förfaranden 9-12.
Den tidsmässiga utvecklingen av AD i response till SCI har undersökts i både humana 9 och djurmodeller 13,14. Typiskt för dessa studier har använt en "inducerad AD metoden (dvs urodynamik, penis vibrostimulations hos människor eller kolorektal utspänning hos djur) för att bestämma tids utveckling av AD. Ett sådant tillvägagångssätt begränsas av behovet av upprepade bedömningar vid enstaka tidpunkter som kan hindra en noggrann bestämning av den tidsmässiga utvecklingen av AD. Användningen av 24-tim blodtrycksmätning i människor gör mätningar serie blodtryck göras vid förutbestämda intervaller. Denna teknik har nyligen använts för att övervaka spontant förekommande AD hos patienter med kronisk SCI. I djurmodeller, är solid-state tryckgivare alltmer används för att kroniskt övervaka beat-by-slå arteriella blodtrycket. Nyligen Rabchesvky et al. (2012), utvecklat en algoritm som utvinns en sekund genomsnitt av medelartärtryck (MAP) end jämförs med en glidande medelvärde tröskel 15. Spontana AD händelser karakteriserades baserat på MAP toppar som är 10 mmHg eller mer över tröskeln samtidigt med en HR droppe 10 slag per minut eller mer.
Här en ny JAVA program som har en inbyggd AD Detection Algorithm presenteras. Denna algoritm fungerar genom att detektera förutbestämda mönster i det arteriella blodtrycket (ABP) och hjärtfrekvens (HR) som är indikativ för ett spontant förekommande AD händelse. Användaren kan manuellt justera alla indatavariabler programvaran så att "detekteringsalgoritmen" kan lätt anpassas till de specifika parametrarna av intresse. Mjukvaran kan även dichotomize ABP och HR i en given epok så att dygns rhythmicity av hemodynamiska parametrar kan analyseras 16. I föreliggande manuskript, är en detaljerad förklaring av den kirurgiska tekniken som används för att implantera telemetri enheter och genomföra SCI kirurgi. Expel är också försedda med avseende på de efterbehandlingskapacitet AD Detection programvara och hur kardiovaskulär funktion ändras efter SCI. För jämförande ändamål, metodik och resultat från en metod för inducerad AD kallas kolorektal utspänning (CRD) illustreras också.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Wistar (Hsd: WI Wistar) råttor vid 7 veckors ålder och med en vikt 300-350 g användes i detta experiment. Alla råttor hölls på en 12 timmar ljus / mörker-cykel och fick standardlaboratorieråttfoder och vatten ad libitum. Alla experimentella procedurer överensstämde med stödet till skötsel och användning av försöksdjur som fastställts av den kanadensiska rådet om Djurvård och beviljade etik godkännande av University of British Columbia. Kirurgi och djurvård genomfördes i enlighet med standardprocedurer i vårt laboratorium (Ramsey et al. 2010) 17.
1. Beredning av djuren: kirurgiska procedurer
- Implantation av telemetrienhet
Obs: Protokoll genomfördes enligt tillverkarens specifikationer och våra tidigare erfarenheter med implantationen av produkten: 16- Förbehandla djuren med enrofloxacin, en gång om dagen i 3 dagar (10 mg / kg, s.c.) preoperativt.
- Ta fast föda från buren 9-13 timmar före operationen. Mjuk diet näringsmåltidsersättning kan tillhandahållas under denna period.
- Söva djuren med användning av en induktions dos av 4% isofluran i en induktionskammare och en underhållsdos på ca 1,5% isofluran (med 1-1,5 l / min syre) med användning av en Bain krets. Använd tå nypa reflex och hornhinnan reflexer för att bedöma huruvida djuren är vid kirurgisk plan av anestesi. Andning måste övervakas för att bedöma om anestesidjupet är alltför hög (dvs mycket långsam andningsfrekvens och flämtande, blek slemhinnor) eller för låg (dvs, kan snabba, grunda andetag som indikerar att djuret inte vara en kirurgisk plan av anestesi ). dos vid behov upprepa övervakning av kirurgisk plan av anestesi ungefär var 5 min under operationen och justera isofluran.
Obs: Alla operationer genomförs med hjälp av aseptisk teknik: specifikt, kirurger bärakirurgiska scrubs, mössa, mask, och sterila handskar. Öppen handskar förfarande observeras, autoklaveras kirurgiska förpackning innehållande kirurgiska instrument öppnas med hjälp av steril teknik och djuret är draperad innan kirurgi. Kirurgiska instrument är tip-steriliseras i varma pärlor mellan operationer (för upp till fem operationer). Kirurgiska svampar och gasväv autoklaveras före användning. Under operationen, är djur som hålls på en vatten cirkulerande filt som hölls vid 37 ° C. - Administrera buprenorfin (0,02 mg / kg, sc) omedelbart före operationen. Vidare, administrera ketoprofen (5 mg / kg, sc) före kirurgi för att ge multimodal smärtlindring. Administrera bupivakain (5 mg / kg, sc) omedelbart före kirurgi för att ge en lokal linjeblock. Vid rakning buken, tillämpa omväxlande kompresser av klorhexidin och 70% etanol (tre gånger vardera), följt av povidonjod under minst en minut, och ta med 70% etanol (varje gång med en nyöppnad alkohol torka). Swabbing av hudengörs i koncentriskt sätt som börjar vid mitten av snittet linjen och kretsande utåt (så att de inte förorenar området med "bakåt / framåt" rörelser). Använd steril gasbinda kompresser och kasta mellan varje applikation. Denna process upprepas tre gånger innan djuret kirurgi. Medan klippt och kirurgiskt rensat, hålla djuren på en noskon som är ansluten till en Bain icke-återandningskrets i cirka 1,5% underhållsdos av isofluran. Justera isofluran nivå som krävs för att upprätthålla djuret vid en kirurgisk plan för anestesi.
- Gör en 5 cm lång mittlinje buksnitt skär genom muskler och bukhinnan att exponera tarmen.
- Fäll tarmarna (detta kommer att utsätta den nedåtgående aorta vid den bakre bukväggen), täcker tarmen med steril kirurgisk gasbinda fuktad med 2-3 ml Ringers lösning och hålla fuktigt med ytterligare Ringers så ofta som nödvändigt för att förhindra vävnads uttorkning genom förfarandet .
- Blunt dissekera runt aorta och separera aorta från den nedre hålvenen med användning av en iris spatulae.
- Place ligaturer (8-0 monofilamentsuturer) runt rostralt och kaudala ändarna av det yttersta adventitiala skikt av aorta, precis distalt om njurartären.
- Lyfta ligaturer kort ockluderande blodflödet och punktera aortan i nivå med 1-2 mm anterior till höftbifurkationen med en 25 gauge nål böjd i 90 ° vid spetsen.
- Styra spetsen av katetern enligt telemetrienhet i aorta med användning av en 20-Gauge krökt nål. Avancera rostrally för att säkerställa att spetsen är precis distalt njurartärerna
- Fixa det med hjälp av en liten mängd av vävnadslim. Ta bort ligaturer och se till att det inte finns någon blodflöde ocklusion på grund av kateter eller vävnadslim.
- Säkra kropp telemetrienhet i bukväggen med hjälp av 4-0 siden suturer. Använd 4-0 Vicryl och 4-0 Prolene suturer att stänga muscle och hud, respektive.
- Telemetry Implantation postkirurgiska Care
Obs! För de första 14 dagarna bör kontrolleras efter kirurgi djur minst 3 gånger dagligen, förutom en noggrann övervakning bedömning en gång om dagen. Bedöm djur i 7 kategorier: kroppsvikt, utseende (smärta bedöms utifrån tecken såsom ökad porfyrin produktion sett runt ögon, näsa och framtassarna, och ansikts grimas tecken), uppförande / aktivitet, avföring, hud (inklusive hunching, piloerektion , snitt healing och serom), fukt och andas.- Mata djuren med frukt, sortiment av spannmål, mjuk diet näringsmåltidsersättning, och ge vatten efter behag, 6 dagar efter telemetri enhet implantation. Djur bör ha regelbunden fast gnagare chow undanhållit för den första dagen postoperativt. Injicera djur med uppvärmd laktat Ringers lösning (5 ml) subkutant för de 3 första dagarna efter operationen och vid utseendesymptom på uttorkning. Administrera Ringers lösning (5 ml) som behövs vid bedömningen av djuren (tecken på huden tält, bleka öron / slemhinnor) under morgon- och kvälls kontroller.
- Administrera enrofloxacin (10 mg / kg, se) och ketoprofen (5 mg / kg, se) en gång dagligen, under 3 dagar postoperativt. Administrera buprenorfin (0,02 mg / kg, SC) under morgon och kväll (det vill säga, varje 12 timmar) för följande 3 dagar efter operationen. En tvåtimmars dos av buprenorfin (0,02 mg / kg, sc) kan administreras om tecken på smärta / ångest noteras.
- Fullständig transection av ryggmärgen
Obs: Låt djuren att återhämta sig från telemetri implantationskirurgi under minst 14 dagar före T3 komplett transection kirurgi.- Förbehandla djur med profylaktisk enrofloxacin (10 mg / kg, SC) under tre dagar innan SCI kirurgi.
- Bedöva djur under en induktions dos av 4% isofluran som beskrivits tidigare. Ytterligare,injicera djur med ketamin-hydroklorid (70 mg / kg, ip) och dexmedetomidin-hydroklorid (0,5 mg / kg, ip).
Obs: För fullständiga tran operationer, den vasodilatation som orsakas av isofluran ger ganska ofta problem med hemostas när sladden är transekte. Detta problem kan förhindras genom att använda ketamin / dexmedetomidin cocktail. Djuren ska bedövas för 20-25 minuter, och återförs med hjälp av atipamezol (1 mg / kg, SC) efter ryggmärgen transection kirurgi. - Pre-operativt administrera subkutant buprenorfin (0,02 mg / kg), och ketoprofen (5 mg / kg). Administrera bupivakain (5 mg / kg, sc) omedelbart före kirurgi för att ge en lokal linjeblock. Vid rakning buken, omväxlande borstar av klorhexidin och 70% etanol (tre gånger vardera), följt av povidonjod bör tillämpas under minst en minut, och avlägsnas med 70% etanol (varje gång med en nyöppnad alkohol torka). Borstar ska göras i koncentriska sätt börjari mitten av snittet linjen och cirklar utåt (så att de inte förorenar området av "bakåt / framåt" rörelser). Använd steril gasbinda och kasta mellan varje applikation. Upprepa processen tre gånger innan djuret kirurgi. Medan klippt och kirurgiskt rensat, hålla djuren på en noskon i cirka 1,5% underhållsdos av isofluran (justeras vid behov för att upprätthålla kirurgisk plan av anestesi). Under löptiden för kirurgi djuren hålls på vatten cirkulerande filt som hölls vid 37 ° C.
- Göra en dorsal mittlinjeincision, 2 cm i längd, i den ytliga muskel ligger över C8-T3 kotor.
- Blunt dissekera för att avslöja dura skiktet.
- Tränga igenom dura skiktet med mikrosax eller med spetsen på en 25 gauge nål.
- Öppna dura vid T2-T3 intervertebral lucka och utföra en komplett transection med hjälp microscissors. Öppna microscissors men inte i sidled tillräckligt att brista vertebral arteries och vener. I snabb rörelse transekt ryggmärgen och söka efter en överdriven ryckning i djur bakbenen. Bekräfta en komplett transection via visuell separation av rostralt och stjärtfenan ryggmärgs stubbar.
- Efter bekräftelse, placera gelfoam mellan stubbar för att uppnå hemostas. Applicera tillräckligt gelfoam för att stoppa blödning och för att separera de stubbar i ryggmärgen.
- Använd 4-0 Vicryl och 4-0 Prolene suturer att stänga muskeln och huden, respektive. Efter SCI kirurgi, ge djur förvärmas laktat Ringers lösning (5 ml, fm vid 30 ° C) och tillåta dem att återhämta sig i en temperaturkontrollerad miljö.
- Ryggmärgstransection Post-kirurgisk vård
Obs! För de första 14 dagarna bör kontrolleras efter kirurgi djur 3 gånger dagligen, förutom en noggrann övervakning bedömning en gång om dagen. Efter 14 dagar detaljerad bedömning övervakning kan upprepas varannan dag. Bedöma djur i 7 categorier: kroppsvikt, utseende (smärta bedöms utifrån tecken såsom porfyrin och ansikts grimas), uppförande / aktivitet, avföring, hud (inklusive hunching, piloerektion, snitt healing och serom), hydrering och andning. För de första 5-7 dagarna blåsor bör kontrolleras och uttryckas åtminstone 3 gånger per dag.- Mata djuren med frukt, sortiment av spannmål, närings mjuk kost måltidsersättning, och ge vatten efter behag, för 8-14 dagar efter ryggmärgstransection kirurgi. Injicera djur med värmde laktat Ringers lösning (5 ml) subkutant för de 3 första dagarna efter operationen och vid symptom på uttorkning. Administrera Ringers lösning (5 ml) efter behov efter bedömning av djuren under kontrollerna.
Obs! När ryggmärgen tran, råttor uppvisar förlamning av bakbenen, och pendla med hjälp av böjning och sträckning av frambenen, som bevarats i denna skada modell. Råttorna saknar stam och svans stöd. Att underlättaderas rörelse i buren, bör en gummi rutnät placeras under havregryn sängkläder. Detta gör det möjligt råttor för att ta tag i rutnätet med framtassarna, och flytta lätt i buren för att få tillgång till mat och vatten. Strö bör bytas dagligen. Vid dag 7 efter ryggmärgstran bör havresängkläder ersättas med deras ursprungliga flissängkläder. Den havregryn sängar används eftersom råttor som fått buprenorfin kan utveckla pica där de äter sängkläder och detta kan orsaka esofagus impaktioner. Havregryn är absorberande impaktion i matstrupen med Havregryn har inte observerats. - Administrera enrofloxacin (10 mg / kg, se) och ketoprofen (5 mg / kg, se) en gång dagligen under 3 dagar postoperativt. Administrera buprenorfin (0,02 mg / kg, SC) under morgon och kväll (det vill säga, varje 12 timmar) för följande 3 dagar efter operationen. En tvåtimmars dos av buprenorfin kan administreras om tecken på smärta / ångest noteras.
- Mata djuren med frukt, sortiment av spannmål, närings mjuk kost måltidsersättning, och ge vatten efter behag, för 8-14 dagar efter ryggmärgstransection kirurgi. Injicera djur med värmde laktat Ringers lösning (5 ml) subkutant för de 3 första dagarna efter operationen och vid symptom på uttorkning. Administrera Ringers lösning (5 ml) efter behov efter bedömning av djuren under kontrollerna.
2. TelemetriÖvervakning av hemodynamiska parametrar
- Samla beat-för-slag arteriella blodtrycket (ABP) och kroppstemperaturen varje dag under 24 timmar, före och efter SCI. Prov på arteriellt blodtryck och kroppstemperatur på 1000 Hz i 24 timmar block med telemetrienhet.
- Placera en SmartPad under djuret bur för trådlös laddning av givaren och för mottagning av digitala telemeter signaler från givarna.
Obs: Utspänningen därefter vidare till en Configurator är ansluten till en dator, som organiserar dataflödet från varje kanal. Spänningen omvandlas till kontinuerliga arteriellt blodtryck och temperatur inspelningar. Visualisera den samplade datan använder datainsamling programvara, såsom LabChart. - Kasta telemetri data som samlats in under djur övervakning, liksom 10 min omedelbart före övervakning och 10 min efter övervakning.
3. Bedömning av Spontan Incidnader av autonoma dysreflexi (AD)
Obs! Frekvens, svårighetsgrad och duration av spontana AD händelser bedömdes med hjälp av en algoritm som utvecklats för vår egen nya AD Detection JAVA plattform programvara (Figur 4). En ny algoritm har utvecklats för att automatiskt upptäcka spontana AD händelser baserat på 24 hr SBP och HR telemetri inspelningar före och efter SCI utnyttja parametrar som anges i figur 2.
- Utdrag SBP och HR-värden från rå telemetri data över tid av intresse med hjälp av förvärv programvara.
Obs: Förvärv Programvaran upptäcker och bestämmer värdet av SBP toppar från kontinuerliga ABP inspelningar. Pulsen extrapoleras genom att bestämma längden avståndet mellan intilliggande SBP toppar. - Överför en CSV-fil av telemetri inspelningar med interslagintervall i kolumn A, SBP värden i kolumn B, MAP värden i kolumn C och tid på dagen in kolumn D (Figur 4A).
- Med hjälp av programvaran (figur 4B-D), ange relevanta fysiologiska HR intervall (dvs R R-intervall) för SBP inspelningar mellan 180 bpm och 625 bpm. Ange relevant HR intervall på programvaran under hjärtfrekvens Minimum och puls Max paneler.
- Skapa en tröskel för SBP och HR genom ett glidande medelvärde fönster på 240 sek. Ange fönster längd glidande medelvärde tröskeln för analysen i AD Varaktighet Tröskel panel.
- Ställ en SBP införlivat tröskel vid 20 mmHg över glidande medelvärde baslinjen. Ange införlivandet värdet i glidande medelvärde Threshold Införlivande BP panel.
- Isolera SBP toppkluster som överskrider den transponerade tröskel med en topp till topp-intervallet mindre än två sekunder och under en period av mer än 10 sekunder. Ange topp till topp-tiden med Inter intervall BP och duranson på något av Peak Cluster Intervall BP paneler.
- Grupp SBP toppkluster som ligger inom 120 sek varandra.
Obs: identifierat möjliga AD händelser som ligger inom 120 sek från varandra skulle sammanföras som en enstaka händelse. Ange högst tillåtna mellan konsekutiva SBP kluster för att skilja olika AD händelser i AD Varaktighet Tröskel panel. - Bekräfta om grupp av SBP topp kluster är associerad med en potentiell spontan AD händelse genom att detektera en minskning i HR med 40 slag per minut eller större.
- Genomsnitt 10% av HR-värdena vid början av den potentiella händelsen (ange denna procentsats i övre hjärtfrekvens drop genomsnittliga räckvidd panel). Genomsnitt 75% av de pulsvärden från slutet av den potentiella händelsen (ange denna procentsats i den nedre hjärtfrekvens drop genomsnittliga räckvidd panel).
- Subtrahera den lägre puls tröskeln från det högre tröskelvärdet hjärtfrekvens, i syfte att säkerställa en corresponding droppe 40 bpm eller mer. Ange drop begränsning pulsen med hjälp av pulsfall begränsning panel.
- När panelerna har fyllts, tryck på OK. En grafisk presentation av de detekterade AD händelser presenteras, som inkluderar toppar i SBP och tillhörande personaldata (Figur 4C-D). En utgång Excel-fil genereras också med pressorsvaret (mmHg), varaktighet (sek), max systoliskt blodtryck (mmHg), minsta HR (bpm) och HR droppe (bpm) för varje detekterad AD händelse.
4. kolorektal utspänning till Avsikt Elicit AD
Obs: Svårighetsgraden av inducerad AD kan bestämmas genom kolorektal utspänning (CRD), en kliniskt relevant stimulans som efterliknar tarmen rutin 3,18,19.
- Kontrollera ballongen av en fransk kateter (rak, 10 franska, 3 ml, 35 cm, latexfria) inte läcker genom uppblåsning den med 2 ml luft.
- hålla tillbaka the djur genom att linda i en handduk och låta BP och HR att stabilisera en halvtimme.
- Placera smörjmedlet på spetsen av katetern. Placera ett märke på katetern med en märkpenna, 2cm från mitten av ballongen. Katetern infogas via anus i tjocktarmen tills märket är bara synlig vid öppnandet. Säkra katetern till svansen med kirurgtejp. Åter placera inslagna djur i sitt hem bur placeras på mottagaren SmartPad matchar implanterade vibratorn inuti djuret. Tillåt djurets BP för att normalisera för 10 min.
- Efter insättning av katetern och den associerade acklimatiseringsperiod (dvs 10 min), infusera ballongen med 2 ml av luft över 10 sekund, tillåter BP och HR stabiliseras. Upprätthålla distension under 1 min. Se till att spetsen av katetern förblir inne i ändtarmen. Det är viktigt att inte över blåsa upp ballongen (dvs 3 ml +) för att undvika bristning av tjocktarmen.
Obs: Utvidgning under en period av en minut &# 160; ger lämplig tidpunkt för att utveckla pressorsvaret och baroreceptor medierad HR droppe i samband med en inducerad episod av AD. Dessutom ger detta en-minutersperiod också tillräckligt med tid för normalisering av hjärt-index. - Upprepa buk 3 gånger per försök, upprepa försök dagligen med en intervall på minst 10 minuter mellan försöken. När bedömningen är klar tar Foley katetern från djuret.
- Genomsnittlig slag-för-slag data över 1 sek intervaller och rapportera den maximala ökningen i SBP och maximal minskning i HR över flera försök.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Med användning av telemetri, är det arteriella blodtrycket samplas vid en frekvens av 1000 Hz kontinuerligt under 24 h. En illustrativ registrering av det arteriella blodtrycket (ABP) under användning LabChart visas i figur 1B. Provet ABP övervakades av en fast sensor tillstånd tryck in i den nedåtgående aorta. Den nya Java-plattformen AD Detection programvara kan extrahera relevanta SBP (mm Hg) toppar (Figur 1C). Vi kan också extrahera HR (bpm) från tidsintervallet mellan angränsande SBP toppar (figur 1D).
SBP och HR utvinns ur slag för slag ABP samplad vid 1000 Hz väljs som ingångsvariabler för AD Detection programvara. Programvaran präglar spontana AD händelser genom en ökning av SBP större än 20 mm Hg åtföljs av en minskning i HR 40 slag per minut eller mer, enligt figur 2. Dessa händelser initialt identifieras med användning av en 240 sek SBP flyttar aveilska baslinjen införlivat vertikalt 20 mmHg. De AD Detection programvara säkerställer den detekterade AD händelsen är "riktiga" genom att leta efter en HR droppe 40 slag per minut eller mer i förhållande till uppkomsten av AD händelsen. Programvaran upptäcker och karakteriserar spontana AD händelser från kontinuerlig takt med rytmen, 24 tim SBP och HR telemetri inspelningar. Tillsammans med den tid på dagen och frekvensen av dessa AD händelser ger AD Detection programvara följande tabellinformation: max SBP, pressorsvaret, varaktighet AD händelsen, min HR och HR droppe vid starten av den spontana AD händelsen.
De representativa diagram över SBP och HR i figur 3 närvarande svårighetsgrad och duration av en inducerad AD episod under CRD. Som ballongen hos katetern är uppblåst, finns det en snabb och ihållande ökning av SBP, tillsammans med uttalad bradykardi. Det finns en gradvis stabilisering av kardiovaskulära parametrar som buk fortskrider, och normasering av hemodynamiska parametrar som den pediatriska Foley katetern är tömd. Efter införandet av Foley kateter, SBP och HR index i genomsnitt för 60 sekunder innan inflation för att generera en baslinje. Från baslinjen, svårighetsgrad eller pressorsvaret samband med spiken i SBP (mm Hg) och släppa i HR (bpm) kan bestämmas.
Figur 1. Schematisk av telemetrianordning Implantation och representant Trace av det arteriella blodtrycket (ABP). Schematisk illustration av telemetri omvandlaren implantation med spetsen av katetern riktas till det ockluderade nedåtgående aorta och kroppen av den telemetrienhet fäst vid bukväggen 16. Exempeldata från ABP samplas vid 1000 Hz från telemetrienhet för en 24 h period. Från denna inspelning, är det möjligt att utvinna kardiovaskulära index, såsom systolic blodtryck (SBP, mmHg, Figur 1B) och hjärtfrekvens (HR, slag, Figur 1C). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. En spontan episod av autonoma dysreflexi (AD) i ryggmärgsskadade djur Romanen JAVA plattform programvara upptäckt spontana AD händelser från 24 tim telemetri inspelningar av det systoliska blodtrycket. (SBP, figur 2A) och hjärtfrekvens (HR, figur 2B ). En ökning med 20 mmHg eller högre i SBP tillsammans med en droppe i HR 40 slag per minut eller mer vid starten av spik i SBP anses vara en AD händelse. Den "övre HR tröskel" består av den genomsnittliga 10% av HR värderingar uppkomsten av potendande händelsen. "Lägre HR tröskel" består av den genomsnittliga 75% av pulsvärden från slutet av den potentiella händelsen. Subtrahera "lägre HR tröskel" från "högre HR tröskel" för att säkerställa en motsvarande minskning med 40 slag per minut eller mer.
Figur 3. Representativa Trace av inducerad Autonomic dysreflexi (AD) av kolorektal utspänning (CRD) i Spinal Cord skadade djur. Vid induktion av CRD, finns det en plötslig och bestående ökning av SBP (figur 3A) tillsammans med en markant minskning av HR ( Figur 3B).
Figur 4. Java Platform Spontan Autonom dysreflexi (AD) Detection Software. (Figur 4A) har överförts till programmet och parametrarna AD detektions anges ( Figur 4B), såsom beskrivs i protokollet. Programmet presenterar tids fenotypen av dessa spontant förekommande AD händelser (Figur 4C-D). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Protokollet beskriver en närmare genomförandet av en ny mjukvaru JAVA plattform AD Detection som skulle kombineras med en telemetrienhet för en långsiktig grundlig analys av animaliska biprodukter i sci-djur (Figur 1B). Detta är det första program som gör det möjligt för karakterisering av ABP mönster för att detektera spontana AD händelser när de förekommer sporadiskt under hela dagen. En väl karakteriserad T3 SCI djurmodell kan illustrera funktionsförmåga av programvaran för att upptäcka frekvens, pressorsvaret och varaktighet spontan AD. Tillsammans med upptäckten av spontana AD händelser kan programmet analysera svängningar i ABP och urskilja dygnsvariationer av hemodynamiska parametrar.
Den nya AD Detection programvara effektivt, pålitligt och noggrant detekteras och karakteriseras spontana AD händelser i akuta och kroniska SCI djur. En AD händelse anses förekomma vid en ökning i SBP 20 mmHg eller mer (figur 2A) och förknippas ofta med uttalad bradykardi 9. I denna studie var SBP fluktuationer betraktas som en primär indikator för uppkomsten av en dysreflexic episod, även om programmet har förmågan att även använda MAP bör utredaren önskan. Programvaran har förmågan att urskilja den uttalad bradykardi genom detektering av HR droppe av en användare bestämd värde vid uppkomsten av AD händelse (Figur 2B). Rabchevsky et al. utnyttjas en karakteristisk droppe av 10 bpm som tröskel på vilken en hypertensiv händelse klassificeras som en spontan AD händelse. Detta måste ifrågasättas, såsom gnagare har en mycket hög vilopuls; därmed är 10 bpm sannolikt otillräcklig för att definiera bradykardi. HR drop begränsningar kan ändras av användaren för att inte bara bestämma droppar i HR men ökar också inom HR beroende på nivån och fullständigheten av SCI.
Föredetta program var CRD-inducerad AD visade sig vara en robust metod för inducerad AD som är både experimentellt möjligt och väl karakteriserade (Figur 3A, 3B) 15,20. Repetitiv induktion av AD i råttdjurmodeller med hög SCI ursprungligen fann att efterlikna de spontana och ofta drabbas av AD i samband med hög bröstkorg SCI 4. CRD är en potent, icke-invasiv stimulus för AD hos råttor med hög bröstkorg SCI 14 som emulerar några av de vanligaste orsakerna till AD kliniskt såsom förstoppning och fekalom 3. CRD-inducerad AD tar inte hänsyn till det breda utbudet av afferenta stimuli som också kan framkalla dessa reflexmedie hypertoni händelser. Således CRD-inducerad AD i samband med detektering och karakterisering av spontan AD ger en idealisk omfattning som vi kan studera tids fenotypen av AD.
Telemetry är en state-of-the-art metod för övervakning fysiologiska funktioner i vaken ochfritt rörliga djur samtidigt minimera stress tillhörande artefakter, såsom ångest, hantering och anestesi 21. I detta fall är en solid-state tryckomvandlare tillverkad av ett lättvikts biosilicone material som används. I motsats till lågtrycks svar av vätskebaserade katetrar, kan en fast trycksensor tillstånd övervaka subtila förändringar i kardiovaskulära parametrar. Dessa givare kan prova kontinuerlig, slå av takten blodtryck och kroppstemperaturen vid frekvenser upp till 2 kHz. Halvledarsensorer har också fördelen av att förhindra rörelseartefakter som vanligtvis förekommer i vätskebaserade katetrar. Även telemetri enheter är invasiva och dyra, exakt övervakar den dygnsrytm av hemodynamiska parametrar 15,16,21,22. Återhämtningstiden efter implantation är av avgörande betydelse för överlevnaden av djuret, eftersom mekanisk obstruktion till blodflödet i bukaortan genom själva implantatet kan leda till otillräcklig blodtillförsel till den bakre body 15.
Telemetrisk detektion av spontana AD, förutom CRD inducerad AD, står för det breda spektrum av stimuli associerade med uppkomsten av dessa livshotande episoder. Därför är kritisk för att pröva behandlingar för SCI patienter upptäcka och karakterisera AD händelser. Det finns för närvarande inga genomförbara icke-invasiva metoder tillgängliga för människor som gör det möjligt för kronisk, slå av takten, övervakning av hemodynamiska parametrar. Ambulatorisk blodtrycksövervakning är otillräcklig på grund av den låga temporal upplösning. Djurmodeller är nödvändiga för att noggrant detektera och karakterisera uppkomsten av dessa spontana AD händelser som utnyttjar den nya AD Detection programvara. Vid tillkomsten av nya kontinuerliga tekniker hemodynamiska övervakning, kan programvaran användas som ett viktigt verktyg kliniskt för att övervaka uppkomsten av dessa händelser. Användningen av telemetri enheter i samband med AD Detection mjukvaran kan vara en användbar framtida strategi förklinisk ambulatorisk övervakning av akut AD.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Denna forskning om finansieras av Canadian Institute of Health Research och hjärta- och slaggrunden av BC och Yukon. Vi vill tacka för Mr Rayshad Gopaul och Dr. Shelly McErlane för teknisk support och expertis inom djurvård.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 11 Male Wistar Rats -Hsd-WI (250-300g) | Envigo (formerly Harlan Laboratories) | 141 | |
| Lab Chart (PowerLab® Data Acquisition System) | AD Instruments | ||
| Pressure Telemeter | Millar Inc. | RP-TRM54P | |
| Configurator | Millar Inc. | TR190 | |
| SmartPad | Millar Inc. | TR180 | |
| Isoflurane (Aerrane) | Baxter Corp. | DIN: 02225875 | |
| Enrofloxacin (Baytril) | Bayer Healthcare | DIN: 02169428 | |
| 5-0 Silk Sutures | Ethicon | S182 | |
| 4-0 Vicryl Subcuticular | Ethicon | J496G | |
| Buprenorphine (Temgesic) | Reckitt Benckiser | DIN: 0281250 | |
| Bupivicaine Hydrochloride (Marcaine 0.5%) | Hospira Healthcare Corp. | DIN: 02305909 | |
| Ketoprofen (Anafen) | Merial | DIN: 02150999 | |
| Ketamine Hydrochloride (Vetalar) | Bioniche | DIN: 01989529 | |
| Dexmedetomidine Hydrochloride (Domitor) | Pfizer | DIN: 02333929 | |
| Lactated Ringer's Solution | Braun Medical Inc. | DIN: 01931636 | |
| Gelfoam #12 | Pharmacia & Upjohn Company | 03603-14-1 | |
| Microscissors | Fine Science Tools | 15003-008 | |
| Iris Spatulae | Fine Science Tools | 10094-13 | |
| 10 French 35 cm Foley Catheter | Coloplast | AA6110 | |
| Dietgel® | Clear H2O, Westbrook, ME | 76A | |
| LabDiet Rodent Diet 5001 | Purina Mills (PMI®) | 5001 | |
| Chlorhexadine (Hibitane) | Wyeth Animal Health, Guelph, Ontario | DIN 00245097 | |
| Atipamezole Hydrochloride(Antisedan) | Orion Pharma | DIN: 02237744 |
References
- Krassioukov, A., Claydon, V. E. The clinical problems in cardiovascular control following spinal cord injury: an overview. Progress in brain research. 152, 223-229 (2006).
- Krassioukov, A. Autonomic function following cervical spinal cord injury. Respiratory physiology & neurobiology. 169, 157-164 (2009).
- Teasell, R. W., Arnold, J. M. O., Krassioukov, A., Delaney, G. A. Cardiovascular consequences of loss of supraspinal control of the sympathetic nervous system after spinal cord injury. Archives of physical medicine and rehabilitation. 81, 506-516 (2000).
- Alan, N., et al. Recurrent autonomic dysreflexia exacerbates vascular dysfunction after spinal cord injury. The Spine Journal. 10, 1108-1117 (2010).
- Eltorai, I., Kim, R., Vulpe, M., Kasravi, H., Ho, W. Fatal cerebral hemorrhage due to autonomic dysreflexia in a tetraplegic patient: case report and review. Spinal Cord. 30, 355-360 (1992).
- Pan, S. -L., et al. Intracerebral hemorrhage secondary to autonomic dysreflexia in a young person with incomplete C8 tetraplegia: A case report. Archives of physical medicine and rehabilitation. 86, 591-593 (2005).
- Ho, C., Krassioukov, A. Autonomic dysreflexia and myocardial ischemia. Spinal cord. 48, 714-715 (2010).
- Wan, D., Krassioukov, A. V. Life-threatening outcomes associated with autonomic dysreflexia: A clinical review. The journal of spinal cord medicine. 37, 2-10 (2014).
- Mathias, C. J., Frankel, H.
- Hubli, M., Krassioukov, A. V. Ambulatory Blood Pressure Monitoring in Spinal Cord Injury: Clinical Practicability. Journal of neurotrauma. 31, 789-797 (2014).
- Liu, N., Fougere, R., Zhou, M., Nigro, M., Krassioukov, A. Autonomic dysreflexia severity during urodynamics and cystoscopy in individuals with spinal cord injury. Spinal cord. 51, 863-867 (2013).
- Phillips, A. A., Elliott, S. L., Zheng, M. M., Krassioukov, A. V. Selective alpha adrenergic antagonist reduces severity of transient hypertension during sexual stimulation after spinal cord injury. Journal of neurotrauma. , (2014).
- Maiorov, D. N., Fehlings, M. G., Weaver, L. C., Krassioukov, A. V. Relationship between severity of spinal cord injury and abnormalities in neurogenic cardiovascular control in conscious rats. Journal of neurotrauma. 15, 365-374 (1998).
- Maiorov, D. N., Weaver, L. C., Krassioukov, A. V. Relationship between sympathetic activity and arterial pressure in conscious spinal rats. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 41, H625 (1997).
- Rabchevsky, A. G., et al. Effects of gabapentin on muscle spasticity and both induced as well as spontaneous autonomic dysreflexia after complete spinal cord injury. Frontiers in physiology. 3, (2012).
- Mayorov, D. N., Adams, M. A., Krassioukov, A. V. Telemetric blood pressure monitoring in conscious rats before and after compression injury of spinal cord. Journal of neurotrauma. 18, 727-736 (2001).
- Ramsey, J. B., et al. Care of rats with complete high-thoracic spinal cord injury. Journal of neurotrauma. 27, 1709-1722 (2010).
- Krassioukov, A. V., Furlan, J. C., Fehlings, M. G. Autonomic dysreflexia in acute spinal cord injury: an under-recognized clinical entity. Journal of neurotrauma. 20, 707-716 (2003).
- Krogh, K., Mosdal, C., Laurberg, S. Gastrointestinal and segmental colonic transit times in patients with acute and chronic spinal cord lesions. Spinal cord. 38, 615-621 (2000).
- Krassioukov, A. V., Johns, D. G., Schramm, L. P. Sensitivity of sympathetically correlated spinal interneurons, renal sympathetic nerve activity, and arterial pressure to somatic and visceral stimuli after chronic spinal injury. Journal of neurotrauma. 19, 1521-1529 (2002).
- Braga, V. A., Prabhakar, N. R. Refinement of telemetry for measuring blood pressure in conscious rats. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS. 48, 268 (2009).
- Whitesall, S. E., Hoff, J. B., Vollmer, A. P., D'Alecy, L. G. Comparison of simultaneous measurement of mouse systolic arterial blood pressure by radiotelemetry and tail-cuff methods. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 286, H2408-H2415 (2004).
