将遥测装置的导管植入腹主动脉，以在高位胸段脊髓横断术前和术后持续采集动物逐搏的血流动力学数据。采用一种新型的JAVA软件来分析血流动力学参数以及自主神经反射异常自发发作的频率和强度。
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摘要
摘要
脊髓损伤（SCI）是一种导致躯体功能和自主神经功能障碍的严重神经系统疾病。特别是胸中段以上水平的脊髓损伤可能引发一种潜在危及生命的高血压状况，称为自主神经反射异常（AD），这种状况通常由损伤平面以下的有害或无害性躯体或内脏刺激所诱发。AD最常见的诱因之一是盆腔内脏的扩张，例如膀胱或肠道充盈或排空过程中发生的扩张。本实验方案介绍了一种在JAVA平台软件上开发的新型模式识别算法，用于研究心血管参数的变化以及自发性AD事件的发生次数、严重程度和持续时间。该软件能够在胸部（T3）完全横断前后，对清醒且未束缚动物的遥测记录中提取的收缩压（SBP）和心率（HR）等血流动力学数据应用模式识别算法。通过该软件，可实现对血流动力学参数和AD发作事件的自动检测与分析，显著减少实验人员的主观偏差。
引言
自主神经反射异常（AD）是一种危及生命的急症，常见于颈段或高位胸段脊髓损伤（SCI）后急性期或慢性期的患者，通常表现为持续性高血压和心动过缓发作1。AD 主要由于下行性脊髓通路受损所致，这些通路通常将高级中枢的输入传递至脊髓交感神经节前神经元，从而调控交感神经活动和血管张力1-4。AD 发作时，收缩压（SBP）可急剧升高至 300 mmHg，若未及时治疗，可能导致癫痫发作、颅内出血、心肌梗死甚至死亡5-8。多种有害和无害刺激均可触发 AD，包括肠道或膀胱扩张、痉挛、压疮、导尿或医源性操作等9-12。
脊髓损伤（SCI）后自主神经反射异常（AD）的时间发展过程已在人类9和动物模型13,14中得到研究。这些研究通常采用“诱发性AD”方法（即，在人类中进行尿动力学检查或阴茎振动刺激，或在动物中进行结直肠扩张）来确定AD的时间发展特征。这种方法受限于需要在孤立的时间点进行重复评估，可能无法准确判断AD的时间演变过程。在人类中使用24小时血压监测可实现按预定时间间隔连续测量血压。该技术最近已被用于监测慢性脊髓损伤患者中自发发生的AD。在动物模型中，固态压力传感器正越来越多地用于长期连续监测逐搏动脉血压。最近，Rabchesvky et al.（2012）开发了一种算法，该算法提取平均动脉压（MAP）每秒的平均值，并与动态....
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方案
使用7周龄、体重为300-350 g的雄性Wistar（Hsd: WI Wistar）大鼠进行本实验。所有大鼠均保持在12 小时光照/12小时黑暗的循环条件下，并可自由摄取标准实验室大鼠饲料和水。所有实验程序均符合加拿大动物护理委员会（Canadian Council on Animal Care）制定的《实验动物护理与使用指南》，并获得不列颠哥伦比亚大学的伦理批准。手术操作和动物护理均按照本实验室的标准流程进行（Ramsey et al. 2010）17。
1. 动物准备：手术操作
- 遥测设备的植入
注意：本实验方案依据设备制造商的说明书及我们此前对该设备植入操作的经验实施： 16- 术前每天皮下注射恩诺沙星一次，连续3天（10 mg/kg）。
- 从笼中移除固体食物 9-13 小时 手术前。在此期间可提供软食营养代餐。
- 使用诱导剂量为4%异氟烷的诱导室对动物进行麻醉，并通过Bain回路以维持剂量约1.5%异氟烷（氧气流速1–1.5 L/min）进行维持。通过脚趾夹捏反射和角膜反射评估动物是否达到外科手术麻醉平面。必须监测呼吸情况，以判断麻醉深度是否过高（即，呼吸频率极慢且伴有喘息，黏膜苍白）或过低（即， 快速、浅表的呼吸，表明....
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结果
使用遥测技术，以每秒1,000 Hz的频率连续采集24小时动脉血压信号。下图展示了使用LabChart记录的动脉血压（ABP）示例图谱。 图1B通过插入降主动脉的固态压力传感器监测样本动脉血压（ABP）。新型基于JAVA平台的AD检测软件能够提取相关的收缩压（SBP，mmHg）峰值图 1C）。我们还可以根据相邻收缩压峰值之间的时间间隔提取心率（bpm）。图1D).
选择以1,000 Hz采样的逐搏动脉血压（ABP）中提取的收缩压（SBP）和心率（HR）作为AD检测软件的输入变量。该软件通过SBP升高超过20 mmHg并伴随HR降低≥40 bpm来表征自发性AD事件，如图2所示。这些事件最初通过一条垂直偏移20 mmHg的240秒SBP移动平均基线进行初步识别。 AD检测软件通过验证在AD事件起始时HR是否下降≥40 bpm，以确认所检测到的AD事件为真实事件。该软件可从连续的逐搏、24小时SBP和HR遥测记录中检测并表征自发性AD.......
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讨论
本方案详细描述了一种新型基于JAVA平台的AD检测软件的实现方法，该软件将与遥测设备结合，用于对脊髓损伤动物（SCI动物）的动脉血压（ABP）进行长期、全面的分析（图 1B）。这是首个能够在全天不规律发生过程中实时识别自发性AD事件的软件。通过一个特征明确的T3脊髓损伤动物模型，可充分展示该软件在检测自发性AD事件频率、升压反应幅度及持续时间方面的功能能力。除检测自发性AD事件外，该软件还可分析ABP的振荡情况，并识别血流动力学参数的昼夜节律变化。
新型AD检测 软件能够高效、可靠且准确地检测并表征急性与慢性脊髓损伤（SCI）动物模型中自发出现的AD事件。当收缩压（SBP）升高达到或超过20 mmHg时，即认定发生一次AD事件（图 2A），此类事件常伴随明显的心动过缓9。在本研究中，SBP波动被视为发生自主神经反射异常发作的主要指标，尽管该软件也允许研究者选择平均动脉压（MAP）作为判断依据。软件可通过识别AD事件发生时心率（HR）下降至用户设定的阈值，从而识别显.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由加拿大卫生研究院和不列颠哥伦比亚省及育空地区心脏与中风基金会资助。 我们感谢Rayshad Gopaul先生和Shelly McErlane博士在动物护理方面的技术支持与专业知识。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 11 只雄性 Wistar 大鼠 -Hsd-WI（250-300 克） | Envigo（原 Harlan Laboratories） | 141 | |
| Lab Chart（PowerLab® 数据采集系统） | AD Instruments | ||
| 压力遥测仪 | Millar 公司 | RP-TRM54P | |
| 配置器 | Millar 公司 | TR190 | |
| SmartPad | Millar 公司 | TR180 | |
| 异氟烷（Aerrane） | Baxter 公司 | DIN: 02225875 | |
| 恩诺沙星（Baytril） | Bayer Healthcare | DIN: 02169428 | |
| 5-0 丝线缝合线 | Ethicon | S182 | |
| 4-0 薇乔皮下缝合线 | Ethicon | J496G | |
| 布托啡诺（Temgesic） | Reckitt Benckiser | DIN: 0281250 | |
| 盐酸布比卡因（Marcaine 0.5%） | Hospira Healthcare Corp. | DIN: 02305909 | |
| 酮洛芬（Anafen） | Merial | DIN: 02150999 | |
| 盐酸氯胺酮（Vetalar） | Bioniche | DIN: 01989529 | |
| 盐酸右美托咪定（Domitor） | Pfizer | DIN: 02333929 | |
| 乳酸林格氏液 | Braun Medical Inc. | DIN: 01931636 | |
| Gelfoam #12 | Pharmacia & Upjohn 公司 | 03603-14-1 | |
| 显微剪刀 | Fine Science Tools | 15003-008 | |
| 虹膜刮匙 | Fine Science Tools | 10094-13 | |
| 10 法国号 35 厘米 Foley 导尿管 | Coloplast | AA6110 | |
| Dietgel® | Clear H2O, Westbrook, ME | 76A | |
| LabDiet 啮齿动物饲料 5001 | Purina Mills (PMI®) | 5001 | |
| 氯己定（Hibitane） | Wyeth Animal Health, Guelph, Ontario | DIN 00245097 | |
| 盐酸阿替美唑（Antisedan） | Orion Pharma | DIN: 02237744 |
参考文献
- 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 spi....
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重印与许可
