本研究概述了一种新型兔用连续脑电图/心电图记录系统的设计、制造及植入方案。该有线系统可通过头胸部九个独立电极实现连续的脑电图/心电图记录，从而全面评估脑部与心脏的电活动。
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方法文章
兔连续长期脑电图/心电图监测的手术植入操作与布线配置
* These authors contributed equally
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摘要
摘要
一种多系统方法，包括持续采集脑电图（EEG）和心电图（ECG）记录，有助于全面评估大脑和心脏的电活动，尤其是在 episodic 事件发生前后。在我们先前建立的可从清醒且固定状态的家兔中采集间歇性 EEG/ECG 记录的方案基础上，我们开发了一种从非固定家兔中采集连续 EEG/ECG 记录的新方案。该新方法可在饲养笼内实现高质量的全天候 24/7 记录，完整覆盖家兔正常的生理状态范围，并使其能够自由活动、进食、饮水和睡眠。该方法支持对 EEG/ECG 异常、癫痫发作、心律失常及猝死的发生率、发病率和易感性进行全面评估。该操作流程包括皮下电极的外科植入，以及设计和制造一套坚固的导线系统，确保其不会被家兔损坏。手术过程包含两个切口，并通过皮下隧道引导九根电极和导线，最终从一个定制端口引出。外部连接器连接至带有电旋转接头的导线束，使家兔在笼内活动时不受导线缠绕限制 。此外，导线被包裹在金属护套中，并通过悬吊自笼顶的回缩电缆进行固定。随后，导线连接至放大器/数字化仪，以获取高质量的连续 EEG/ECG 记录。
引言
我们先前开发了一种从家兔采集急性（< 5 h）视频/脑电图（EEG）/心电图（ECG）记录的方案。该方法包括使用九根皮下脑电图和心电图针状电极，将家兔置于固定装置中，并由研究人员在整个记录期间持续密切监测家兔1。尽管该系统可提供高质量的视频/脑电图/心电图记录，但仍存在若干局限性。心律失常、癫痫发作及其他脑电图/心电图异常可能由多种生理和环境因素诱发，因此在进行间歇性记录时可能遗漏这些事件。因此，该记录平台无法实现对家兔在全天不同时段、不同生理状态或正常饲养环境中的神经-心脏电活动进行全面且准确的评估。
持续的视频/脑电图（EEG）/心电图（ECG）监测对于评估各种生理状态下心脏和神经元的电活动功能具有重要意义。它有助于准确评估 癫痫样放电和心律失常的发生率与患病率，以及围绕发作性事件的多系统变化之间的一致性与进展过程。例如，自主神经功能的昼夜节律波动，以及由应激和活动介导的自主神经变化，会显著影响心率和心电图指标，并可能成为心律失常的诱发因素2,3。在某些类型的癫痫（如青少年肌阵挛性癫痫）中，癫痫发作更易发生在睡眠期间或觉醒后1-2小时内4。睡眠期间大脑电活动的动态变化可影响癫痫发作的易感性、起源及扩散5
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方案
本研究概述了一种新型兔用连续脑电图/心电图记录系统的设计、制造及植入方案。该方案已获得纽约州立大学上州医科大学机构动物照护与使用委员会（IACUC）的批准。研究严格遵循IACUC关于动物福利、手术指南和研究终点的所有要求。纽约州立大学上州医科大学实验动物研究部门的研究人员及相关教职员工将定期进行动物福利检查和常规护理。任何损伤、不适、感染或不良反应均会立即得到处理。
1. 可植入电极组件的构建
- 在洁净的环境中进行可植入电极组件的自制操作，环境应包括洁净实验台、丁腈检查手套和手术口罩。
- 若使用带有快速连接插头和DIN连接器的现有导线束，请拆除插头的公头和母头（补充图1A）。保留插头以及带DIN连接器的长导线，用于后续导线组装阶段（补充图1B）。
- 根据所需电极数量（本示例设置为9个；补充图1A），向两个插头及带DIN连接器的护套导线束中添加或移除导线。
- 准备5根脑电图（EEG）电极（颜色分别为红、橙、黄、绿、蓝）和4根心电图（ECG）电极（颜色分别为黑、粉、白、灰）。使用热缩管和热风枪，从每根电极头部开始，按动物模型所需的正确长度对导线进行捆扎（补充图2A）。
注：对于新西兰白兔（年龄1.25至13个月，体重0.8至4.17 kg）：脑电图导线从电极....
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结果
采用该手术技术，术中及术后均未出现死亡病例。存在感染和伤口愈合不全的风险，尤其是当兔子抓挠或啃咬切口部位时。术前/术后使用抗生素、用干燥无菌纱布覆盖切口，以及为兔子穿戴背心，有助于保护手术部位并促进愈合。所有记录均在兔子的标准饲养笼内进行，该笼具用于动物设施中所有兔子的持续饲养。无需对笼具、饮水阀或食槽进行任何改造。笼架顶部设有小孔，用于穿过导线束。牵拉电缆被粘合或螺钉固定在笼子顶部。为确保持续采集脑电图（EEG）/心电图（ECG）信号，对兔子进行持续视频监测，并由动物饲养管理人员、兽医人员和研究人员每天多次检查。研究人员会确认是否存在导线断裂或断开，或脑电图/心电图信号丢失的情况。
补充图16 是一只植入了脑电图/心电图（EEG/ECG）装置的兔子图像，该装置连接至导线束以实现连续记录。兔子正卧于笼中，表明该系统可使兔子在笼内舒适地自由活动。这使得能够在动物处于放松状态及不同生理状态下持续采集脑电图/心电图记录。 <.......
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讨论
本文介绍了一种定制线束的详细制备方案、植入装置的自主加工方法，以及无菌植入脑电图（EEG）/心电图（ECG）电极、导线和端口的操作流程。该系统能够以高效、安全且经济可行的方式获取连续、高质量的EEG/ECG记录。本方案构建的系统可在无需束缚装置或 持续人工监护的情况下，实现兔脑电和心电数据的同时采集。长期连续的EEG和ECG记录有助于深入理解昼夜节律、特定生理状态以及发作性事件（如心律失常、癫痫发作、猝死）前后神经-心脏电活动的功能特征。连续记录对于准确评估EEG/ECG异常的真实患病率与发生率，以及分析特定生理状态下、对外部刺激的反应中和给予药理学干预后的EEG/ECG指标具有重要意义。
存在长QT综合征1型和2型的遗传性兔模型7。这些兔模型表现出心脏心电图异常、心律失常和猝死。由于兔 可模拟人类心脏电生理功能，因此它们为心脏病的遗传性和获得性模型提供了重要工具，并被用于临床前药物测试8。持续监测可评估血清药物浓度与脑电图/心电图指标之间的时间关系，从而有助于药物有.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。本论文所包含的部分信息也出现在第一作者（Laura Williams）的硕士学位论文中，已获得适当许可。
致谢
我们感谢普拉迪普·丹帕拉（Pradeep Dumpala，兽医学博士，哲学博士）、莎拉·布莱尔（Sarah Blair，文学硕士）以及纽约州立大学上州医科大学的动物饲养团队，感谢他们悉心照料兔子所付出的努力与专注。本研究由美国国立卫生研究院神经疾病与中风研究所（1R61NS133273）及纽约州立大学上州医科大学药理学系资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3:1 带胶热缩管 | N/A | Wirefly | 内衬胶黏剂的聚烯烃热缩管，加热后直径可收缩至原来的1/3。用于电极连接导线和插头时的绝缘保护，以及线束各部件之间的连接绝缘。 |
| 吸水垫 | - | 任何 | 用于液体收集的吸水垫 |
| BD E-Z Scrub 116 外科刷手刷/海绵 | 371163 | BD E-Z Scrub | 3% PCMX 外科洗手刷/海绵 用于手术前刷洗以实现无菌技术 |
| 活检打孔器 | 1315 | ARGENT，McKesson | 用于穿刺套管圆形切口的6 mm圆形切割刀 |
| 布托啡诺 | - | - | 0.3 mg/mL 布托啡诺 用于术后镇痛 |
| 接线端子 | X003C7S38P | SVAAR | 镀锡铜管型对接接头 26-22 AWG 非绝缘对接连接器 将电极的碳纤维导线连接至插头 |
| 电烙笔 | https://jorvet.com/product/cautery-kit-accessories/ | Jorgensen Laboratories, Inc. | 手持式博维电凝笔 用于控制出血 |
| 同轴电缆穿墙套管 | 同轴衬套 WH | 商用电动 | 内径为6.9 mm、带1 cm以上凸台导线接口的塑料衬套 |
| 粘性绷带 | https://healthypets.com/vetone-cohesiant-wrap-blue-2x5yd/ | AmerisourceBergen | 4英寸 × 5码 自粘绷带，用于术后伤口保护 |
| 带手柄一次性手术刀 | https://www.securos.com/ | Securos Surgical AmerisourceBergen | 无菌一次性手术刀，用于做切口 |
| 电滑环 | Taidacent | 高速球形导电滑环 12通道 2A 集电环 旋转接头 旋转连接器，电滑环可使动物自由活动而不会缠绕线束 | |
| 眼用润滑凝胶 pro | https://domespharma.us/eye-lube-pro-detailer-final-v6/ | Sentrx | 润滑凝胶可预防麻醉期间眼部干燥/损伤 |
| GLUture | 503763 | 世界精密仪器公司 | 用于切口部位闭合的局部组织粘合剂 |
| 异氟烷 | ANADA # 200-129 | 异海星素 | 异氟烷用于麻醉 |
| 异丙醇 | 500205 | VETone | 70% 异丙醇 外用消毒剂 |
| 喷射液体 | 1403 | Lang Dental制造公司 | 快速固化丙烯酸树脂液体，用于封闭套管及导线出口处的导线。 也可用于封闭端口与皮肤之间的连接。 |
| 喷射式牙色粉末 | 1420 | Lang Dental制造公司股份有限公司 | 快速固化的临时冠桥丙烯酸树脂粉。用于封闭套管及导线出口处导线的牙科丙烯酸粉。 也可用于封闭端口与皮肤之间的连接。 |
| 氯胺酮 | - | - | 100 mg/mL 氯胺酮 用于镇静 |
| 金属淋浴护套 | HOS-960M | 洁牙器 | 超柔性金属替换淋浴软管，适用于手持式淋浴喷头的加长型，96英寸，镀铬金属编织护套线束 |
| MR条件性/CT电极阵列及延长套装 | MRQW32415 | RhythmLink | 快速连接系统，带公母插头和8根导线。插头用于端口-导线束连接。 线束中使用的导线和DIN连接器 |
| 聚丙烯蓝色单丝缝合线 | P8665 | SECUROPRO | 3-0，FS-2，18” 反向剪切缝合。关闭所有手术切口 |
| 牵开器电缆 | 0487-013 | 西海岸制造公司 | 带48的工业用可伸缩卷盘" 不锈钢拉索，钢制支架背板，镀铬前面板，8盎司回缩力，塑料软管夹。用于将多余的线束向上并远离动物体拉起 |
| 橡胶垫圈 | E-3603 NSF-51 | Saint Gobain | 切成1.5 cm宽的透明橡胶管。用于保护和维持密封的垫圈。 |
| 小型韦伯电极 | SWEBB1215 | RhythmLink | 6毫米扁平圆盘[WEBB*]电极，银-氯化银，导线，皮下电极 |
| 无菌乳胶外科手套 | 10122 | AmerisourceBergen | 无菌乳胶手套，无粉，用于无菌外科操作 |
| 无菌标记笔 | DYNJSM01 | Medline | 无菌标记笔，标记切口/电极位置 |
| 带粘合剂的无菌手术单 | - | 任何 | 带有一侧粘性条的无菌手术单，用于创建固定的无菌区域 |
| 兽医麻醉面罩 | - | 任何 | 带橡胶垫圈的塑料锥形罩，用于密封兔’面部面罩。多种尺寸。吸入麻醉给药 |
| 兽用聚维酮碘外科洗手液 | NDC 67618-154-16 | 聚维酮碘 | 聚维酮碘 7.5% 消毒起泡皮肤清洁剂 |
| 赛拉嗪 | - | - | 100 mg/mL 塞拉嗪，用于镇静 |
参考文献
- Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X., Liu, L., Auerbach, D. S. Multi-system monitoring for identification of seizures, arrhythmias and apnea in conscious restrained rabbits. J Vis Exp. (169), e62256(2021).
- Finlay, M. C., Lambiase, P. D., Ben-Simon, R., Taggart, P.
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