Name: 一个算法的开发与高位脊髓损伤使用遥测装置进行自主神经异常反射的动物的综合研究 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-29T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 51 s
Description: 了解如何使用遥测装置和自主神经异常反射检测软件，在大鼠脊髓损伤模型中表征自主神经异常反射的时间发展特征。该方法可实时监测动脉血压和心率变化。

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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。&#160;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。

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&#160;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
<ol>
	<li>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
	<ol>
		<li>术前每天皮下注射恩诺沙星一次，连续3天（10 mg/kg）。</li>
		<li>从笼中移除固体食物 9-13 小时&#160;手术前。在此期间可提供软食营养代餐。</li>
		<li>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，表明动物可能未达到手术麻醉水平。每约5分钟重复监测一次麻醉深度&#160;手术过程中根据需要调整异氟烷剂量。 
		注意：所有手术均采用无菌技术进行，具体包括：手术人员穿戴手术服、帽子、口罩和无菌手套；采用无菌操作打开灭菌手术包，实施开放式戴手套程序，并在开始手术前对动物进行铺巾。手术器械在两次手术之间通过热珠灭菌器对尖端进行灭菌（最多可重复使用五次）。手术海绵和纱布在使用前均经高压灭菌。手术过程中，动物置于循环水毯上，温度维持在 37 °C。</li>
		<li>手术前立即皮下注射丁丙诺啡（0.02 mg/kg）。此外，给予酮洛芬（5&#160;mg/kg；皮下注射）以提供多模式镇痛。手术前立即给予布比卡因（5 mg/kg；皮下注射）以实现局部切口阻滞。剃除腹部毛发后，交替使用氯己定和70%乙醇棉球擦拭三次（每次各三次），随后使用聚维酮碘至少消毒一次&#160;min，然后用70%乙醇擦拭去除（每次使用新开封的酒精棉片）。皮肤擦拭应以同心圆方式从切口线中心开始，由内向外环形擦拭（以避免将区域外的污染物带入切口区） &#34;来回&#34; 动作）。使用无菌纱布垫进行擦拭，每次擦拭后丢弃纱布。此过程在开始动物手术前重复三次。在剪毛和外科擦洗过程中，将动物保持在连接至Bain非重复呼吸回路的鼻罩中，吸入约1.5%维持剂量的异氟烷。根据需要调整异氟烷浓度，以维持动物处于外科麻醉水平。</li>
		<li>沿腹部正中做一条5 cm长的切口，切开肌肉和腹膜，暴露肠管。</li>
		<li>将肠管移开（以暴露腹膜后壁的降主动脉），并用2-3 ml生理盐水浸湿的无菌手术纱布覆盖肠道&#160;用林格氏液润湿，并根据需要定期添加林格氏液，以防止组织在操作过程中干燥。</li>
		<li>使用虹膜铲刀钝性分离腹主动脉周围组织，并将腹主动脉与下腔静脉分离。</li>
		<li>在肾动脉远端，于主动脉最外层的外膜前后两端分别放置结扎线（8-0 单丝缝合线）。</li>
		<li>提起结扎线，短暂解除血流阻断，用尖端弯成90°的25号针头在髂动脉分叉前方1-2 mm处穿刺主动脉。</li>
		<li>使用20号弯针将遥测装置的导管尖端引导至主动脉。向头侧推进，确保导管尖端位于肾动脉远端附近
		<ol>
			<li>使用少量组织粘合剂固定。移除结扎线，并确保导管或组织粘合剂未导致血流阻塞。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>使用4-0丝线将遥测装置主体固定于腹壁。分别使用4-0薇乔缝线和4-0普理灵缝线缝合肌肉层和皮肤。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>遥测植入术后护理 
	注意：术后前14天内，动物应每天至少检查3次，并额外进行一次详细的监测评估。评估应包括以下7个方面：体重、外观（疼痛评估依据包括眼周、鼻部和前肢周围卟啉分泌增多，以及面部 grimace 征等体征）、行为/活动、排便、皮肤（包括弓背、竖毛、切口愈合情况及血清肿）、 hydration 和呼吸。
	<ol>
		<li>在遥测设备植入后6天内，给予动物水果、混合谷物、软质营养代餐，并自由饮水。术后第一天应停止提供常规固体啮齿类饲料。术后前3天每天皮下注射温热的乳酸林格液（5 ml），并在出现脱水症状时及时补充。根据每日早晚观察评估动物状况（如皮肤回弹延迟、耳部或黏膜苍白等），必要时给予林格液（5 ml）皮下注射。</li>
		<li>术后每天皮下注射恩诺沙星（10 mg/kg）和酮洛芬（5 mg/kg），持续3天。早晨和晚上皮下注射布托啡诺（0.02 mg/kg）即， 每12小时一次），术后连续3天。若观察到疼痛或痛苦迹象，可给予中午剂量的丁丙诺啡（0.02 mg/kg，皮下注射）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>脊髓完全横断 
	注意：在进行T3完全横断手术前，需让动物从遥测仪植入手术中恢复至少14天。
	<ol>
		<li>手术前3天，以预防性剂量的恩诺沙星（10 mg/kg，皮下注射）对动物进行预处理。</li>
		<li>用先前所述的4%异氟烷诱导剂量对动物进行麻醉。随后，向动物腹腔注射盐酸氯胺酮（70 mg/kg）和盐酸右美托咪定（0.5 mg/kg）。 
		注意：在完全横断手术中，异氟烷引起的血管扩张在脊髓横断后常常导致止血困难。此问题可通过使用氯胺酮/右美托咪定混合制剂来预防。动物应在手术期间麻醉20–25分钟，脊髓横断手术完成后，皮下注射阿替美唑（1 mg/kg）进行麻醉逆转。</li>
		<li>术前皮下注射布托啡诺（0.02 mg/kg）和酮洛芬（5 mg/kg）。手术开始前立即皮下注射布比卡因（5 mg/kg）以实施局部阻滞。剃除腹部毛发后，交替使用洗必泰和70%乙醇擦拭三次，每次各三遍，随后使用聚维酮碘消毒至少1次&#160;min，用70%乙醇去除（每次使用新开封的酒精擦拭巾）。刷拭应从切口线中心开始，以同心圆方式向外周环绕进行（以避免将污染物带入手术区域） &#34;来回&#34; 动作）。使用无菌纱布，并在每次使用后丢弃。在开始动物手术前重复此过程三次。在剪毛和外科擦洗过程中，将动物保持在鼻罩中，吸入约1.5%的异氟烷维持剂量（根据需要调整以维持手术麻醉水平）。在整个手术过程中，动物均置于37 °C恒温水循环毯上。</li>
		<li>在覆盖C8-T3椎骨的浅层肌肉上做一长度为2 cm的背侧正中切口。</li>
		<li>钝性分离以暴露硬脑膜层。</li>
		<li>用显微剪刀或25号针头尖端刺穿硬脑膜。</li>
		<li>在T2-T3椎间隙切开硬脊膜，使用显微剪刀进行完全横断。打开显微剪刀，但侧向扩张程度应控制在不致撕裂椎动脉和椎静脉的范围。迅速完成脊髓横断，并观察动物后肢是否出现明显的抽搐反应。确认脊髓已完全横断 通过 脊髓头端和尾端残端的可视化分离</li>
		<li>确认后，在残端之间放置明胶海绵以实现止血。使用足量的明胶海绵以止住出血并分离脊髓残端。</li>
		<li>使用4-0 Vicryl缝线缝合肌肉，4-0 Prolene缝线缝合皮肤。脊髓损伤手术后，给予动物预温的乳酸林格液（5 ml，皮下注射，30 °C），并在温度控制的环境中使其恢复。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>脊髓横断术后护理 
	注意：术后前14天内，动物应每天检查3次，并每天进行一次详细监测评估。14天后，详细监测评估可改为每隔一天一次。从以下7个方面对动物进行评估：体重、外观（疼痛评估依据如卟啉分泌、面部 grimace 等体征）、行为/活动、排便、皮肤（包括弓背、竖毛、切口愈合情况及血清肿）、 hydration 和呼吸。术后前5–7天内，应每天至少检查并挤压膀胱3次。
	<ol>
		<li>手术后 8 至 14 天内，给予动物水果、混合谷物、营养性软质代餐饲料，并自由饮水。术后前 3 天每天皮下注射温热的乳酸林格液（5 ml），或在出现脱水症状时注射。根据动物检查评估结果，必要时给予乳酸林格液（5 ml）。 
		注意：脊髓横断术后，大鼠后肢会出现瘫痪，仅依靠前肢的屈伸运动进行移动，该损伤模型保留了前肢功能。大鼠缺乏躯干和尾巴的支撑。为便于其在笼内活动，应在压片燕麦垫料下方放置一个橡胶网格。这使得大鼠可用前爪抓握网格，从而在笼内自如移动以获取食物和水。垫料应每日更换。在脊髓横断术后第7天，应将燕麦垫料更换为原来使用的木屑垫料。使用压片燕麦垫料的原因是，接受丁丙诺啡治疗的大鼠可能出现异食癖，表现为啃食垫料，可能导致食管阻塞。而压片燕麦具有吸水性，且尚未观察到使用压片燕麦引起食管阻塞的情况。</li>
		<li>术后每天皮下注射恩诺沙星（10 mg/kg）和酮洛芬（5 mg/kg），持续3天。早晨和晚上皮下注射布托啡诺（0.02 mg/kg）即术后3天内每12小时给予一次镇痛剂，若观察到疼痛或痛苦迹象，可于中午追加一次布托啡诺。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 血流动力学参数的遥测监测
<ol>
	<li>在SCI术前和术后每天收集24小时的逐搏动脉血压（ABP）和核心体温数据。使用遥测设备以每秒1,000 Hz的采样频率，对24小时&#160;时间段内的动脉血压和核心体温进行采样。</li>
	<li>将SmartPad放置于动物笼具下方，用于对换能器进行无线充电，并接收来自换能器的数字遥测信号。 
	注意：输出电压随后传递至连接到计算机的Configurator，由其对各通道的数据流进行整合。电压信号被转换为连续的动脉血压和体温记录。使用数据采集软件（如LabChart）对采样数据进行可视化处理。</li>
	<li>丢弃动物监测期间采集的遥测数据，以及监测开始前10分钟&#160;和监测结束后10分钟内的数据。</li>
</ol>
3. 自主神经反射异常（AD）自发发生率的评估
注意：自发性 AD 事件的频率、严重程度和持续时间是通过我们自主研发的新型 AD 检测 JAVA 平台软件进行评估的（图 4）。该平台采用一种新型算法，可根据脊髓损伤（SCI）前后连续 24 小时&#160;的 SBP 和 HR 遥测记录，自动检测自发性 AD 事件，所用参数见 图 2。
<ol>
	<li>使用采集软件从感兴趣时间段内的原始遥测数据中提取收缩压（SBP）和心率（HR）值。 
	注意： 采集软件通过连续动脉血压（ABP）记录检测并确定SBP峰值的数值。心率则通过相邻SBP峰值之间的时间间隔来推算。</li>
	<li>上传包含遥测记录的CSV文件，其中A列为心跳间期，B列为SBP值，C列为平均动脉压（MAP）值，D列为一天中的时间 （图4A）。</li>
	<li>使用软件 （图4B-D），为SBP记录设定相关生理范围的心率（即 R至R间期），范围设定在180 bpm至625 bpm之间。在软件的最低心率和最高心率面板中指定相应的心率范围。</li>
	<li>通过240秒的移动平均窗口为SBP和HR创建阈值。在AD持续时间阈值面板中设定用于分析的移动平均阈值窗口长度。</li>
	<li>将SBP的阈值设定为高于移动平均基线20 mmHg。在移动平均阈值转置血压面板中输入转置值。</li>
	<li>筛选出超过该转置阈值、峰间间隔小于2秒&#160;且持续时间大于10秒的SBP峰值簇。使用血压峰间间隔面板设定峰间间隔，使用血压峰值簇间隔面板设定持续时间间隔。</li>
	<li>将彼此间隔在120秒以内&#160;的SBP峰值簇进行归组。 
	注意：检测到的潜在AD事件若相隔在120秒以内，则将被归为单个事件。在AD持续时间阈值面板中设定连续SBP簇之间的最大允许间隔，以区分不同的AD事件。</li>
	<li>通过检测心率是否下降40 bpm或以上，确认SBP峰值簇组是否与潜在的自发性AD事件相关。
	<ol>
		<li>在潜在事件开始时取10%的心率值进行平均 （在上部心率下降平均范围面板中指定该百分比）；在潜在事件结束时取75%的心率值进行平均 （在下部心率下降平均范围面板中指定该百分比）。</li>
		<li>用较高心率阈值减去较低心率阈值，以确保心率下降达到40 bpm或以上。在心率下降限制面板中设定心率下降的限制条件。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>完成所有面板参数设置后，点击确定。系统将显示检测到的AD事件的图形结果，包括SBP的升高峰值及相应的心率数据 （图4C-D）。同时生成一个输出Excel文件，包含每次检测到的AD事件的升压反应（mmHg）、持续时间（sec）、最大收缩压（mmHg）、最低心率（bpm）以及心率下降值（bpm）。</li>
</ol>
4. 通过结直肠扩张有意诱发AD
注意：可通过结直肠扩张（CRD）来确定诱导性AD的严重程度，这是一种具有临床相关性的刺激，可模拟肠道常规活动3,18,19。
<ol>
	<li>通过注入 2 ml&#160;空气，检查法国导管（直型，10 法国，3 ml，35 cm，无乳胶）的球囊是否漏气。</li>
	<li>用毛巾包裹动物以固定，并使其血压（BP）和心率（HR）稳定半小时。</li>
	<li>在导管尖端涂抹润滑剂。用永久性记号笔在球囊中点上方 2 cm 处标记导管。将导管经肛门插入结肠，直至标记线刚好可见于肛门口。用手术胶带将导管固定在尾巴上。将包裹好的动物放回其饲养笼中，笼子置于与动物体内植入式换能器匹配的接收器 SmartPad 上。让动物的血压恢复正常，持续 10 分钟。</li>
	<li>插入导管并经过相应的适应期（i.e., 10 分钟）后，在 10 秒内向球囊注入 2 ml&#160;空气，使血压和心率稳定，维持扩张 1 分钟。确保导管尖端始终位于直肠内。为避免结肠破裂，切勿过度充气（i.e., 超过 3 ml）。 
	注意：持续 1 分钟&#160;的扩张可为诱发自主神经反射异常（AD）事件后血压升高反应及压力感受器介导的心率下降提供充分的发展时间。此外，这一 1 分钟&#160;时间也足以使心血管指标恢复正常。</li>
	<li>每次试验重复扩张 3 次，每天重复试验，两次试验之间至少间隔 10 分钟。评估完成后，从动物体内移除导尿管。</li>
	<li>将逐搏数据按每 1 秒区间取平均值，并报告多次试验中收缩压（SBP）的最大升高值和心率（HR）的最大降低值。</li>
</ol>

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<li>Whitesall, S. E., Hoff, J. B., Vollmer, A. P., D'Alecy, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+simultaneous+measurement+of+mouse+systolic+arterial+blood+pressure+by+radiotelemetry+and+tail-cuff+methods%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Comparison of simultaneous measurement of mouse systolic arterial blood pressure by radiotelemetry and tail-cuff methods.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 286, H2408-H2415 (2004).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

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&#160;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&#160;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&#160;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...

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，并与动态平均阈值进行比较15。自发性AD事件的特征定义为：MAP峰值超过阈值10 mmHg或以上，同时心率（HR）下降10 bpm或以上。
本文介绍了一款新颖的JAVA软件，其内置自主检测算法（AD Detection Algorithm）。该算法通过识别动脉血压（ABP）和心率（HR）中预设的特定模式，以检测自发发生的自主神经功能障碍（AD）事件。用户可手动调节软件的所有输入变量，从而便于将“检测算法”根据特定研究参数进行个性化定制。该软件还可将ABP和HR数据按指定时间段进行分段处理，以便分析血流动力学参数的昼夜节律性。16在本文中，详细阐述了用于植入遥测设备并实施脊髓损伤（SCI）手术的外科技术，并提供了相关示例&#160;AD检测软件的后期处理功能，以及SCI后心血管功能的变化。为了便于比较，还展示了通过结直肠扩张（colorectal distension, CRD）诱导AD的方法所获得的实验方法与结果。

<table><tbody><tr><td>11 只雄性 Wistar 大鼠 -Hsd-WI（250-300 克）</td><td>Envigo（原 Harlan Laboratories）&amp;nbsp;</td><td>141</td><td></td></tr><tr><td>Lab Chart（PowerLab&amp;reg; 数据采集系统）</td><td>AD Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>压力遥测仪&amp;nbsp;</td><td>Millar 公司</td><td>RP-TRM54P</td><td></td></tr><tr><td>配置器</td><td>Millar 公司</td><td>TR190</td><td></td></tr><tr><td>SmartPad</td><td>Millar 公司</td><td>TR180</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷（Aerrane）</td><td>Baxter 公司</td><td>DIN: 02225875</td><td></td></tr><tr><td>恩诺沙星（Baytril）</td><td>Bayer Healthcare</td><td>DIN: 02169428</td><td></td></tr><tr><td>5-0 丝线缝合线</td><td>Ethicon</td><td>S182</td><td></td></tr><tr><td>4-0 薇乔皮下缝合线</td><td>Ethicon</td><td>J496G</td><td></td></tr><tr><td>布托啡诺（Temgesic）</td><td>Reckitt Benckiser</td><td>DIN: 0281250</td><td></td></tr><tr><td>盐酸布比卡因（Marcaine 0.5%）</td><td>Hospira Healthcare Corp.&amp;nbsp;</td><td>DIN: 02305909</td><td></td></tr><tr><td>酮洛芬（Anafen）</td><td>Merial</td><td>DIN: 02150999</td><td></td></tr><tr><td>盐酸氯胺酮（Vetalar）</td><td>Bioniche</td><td>DIN: 01989529</td><td></td></tr><tr><td>盐酸右美托咪定（Domitor）</td><td>Pfizer</td><td>DIN: 02333929</td><td></td></tr><tr><td>乳酸林格氏液&amp;nbsp;</td><td>Braun Medical Inc.</td><td>DIN: 01931636</td><td></td></tr><tr><td>Gelfoam #12</td><td>Pharmacia &amp; Upjohn 公司</td><td>03603-14-1</td><td></td></tr><tr><td>显微剪刀</td><td>Fine Science Tools</td><td>15003-008</td><td></td></tr><tr><td>虹膜刮匙</td><td>Fine Science Tools</td><td>10094-13</td><td></td></tr><tr><td>10 法国号 35&amp;nbsp;厘米 Foley 导尿管</td><td>Coloplast&amp;nbsp;</td><td>AA6110</td><td></td></tr><tr><td>Dietgel&amp;reg;&amp;nbsp;</td><td>Clear H2O, Westbrook, ME</td><td>76A</td><td></td></tr><tr><td>LabDiet 啮齿动物饲料 5001</td><td>Purina Mills (PMI&amp;reg;)</td><td>5001</td><td></td></tr><tr><td>氯己定（Hibitane）</td><td>Wyeth Animal Health, Guelph, Ontario</td><td>DIN 00245097</td><td></td></tr><tr><td>盐酸阿替美唑（Antisedan）</td><td>Orion Pharma</td><td>DIN: 02237744</td><td></td></tr></tbody></table>

开发一种算法，利用遥测设备对高段脊髓损伤动物的自主神经反射异常进行全面研究

Development of an Algorithm to Perform a Comprehensive Study of Autonomic Dysreflexia in Animals with High Spinal Cord Injury Using a Telemetry Device

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。

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...

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。

脊髓损伤（SCI）是一种致残性神经系统疾病，其特征为躯体功能和自主神经功能障碍。特别是，损伤部位位于……以上的脊髓损伤

本实验的总体目标是利用自主神经功能障碍（AD）检测软件，在啮齿类动物脊髓损伤模型中表征自主神经功能障碍（AD）的时间发展过程和进展。该目标通过以下步骤实现：首先将遥测装置植入腹主动脉，以连续监测逐搏动脉血压和心率；14天后，完全横断T3脊髓节段。接下来，使用AD检测软件来检测和表征自发的AD发作。或者，可通过Foley导尿管无创诱导AD，随后实时监测诱导产生的AD发作。最终，AD检测软件可用来评估自发或诱导AD事件所导致的阵发性高血压和心动过缓的发作情况。在脊髓损伤前留出足够的时间让遥测设备充分植入对动物存活至关重要，因为遥测设备造成的机械性阻塞可能导致动物后肢血流不足。我们在实验方案中采用高位胸段T3完全性脊髓损伤模型，因其可引发多种心血管功能障碍，包括与脊髓损伤临床实际情况相似的自主神经反射异常。我们开发的自主神经反射异常检测软件通过识别连续血压记录中类似自主神经反射异常的模式来工作，提示该软件在脊髓损伤患者监测中具有潜在应用价值。在数据采集之前，根据文本方案将遥测设备的导管植入动物的腹主动脉。遥测手术后，以每秒1000赫兹的频率连续采集动物逐搏的动脉血压数据，每次持续24小时，以监测脊髓损伤前的血流动力学参数。两周后，按照既定方案在T3节段横断脊髓，随后继续监测动脉血压，以评估脊髓损伤后的生理反应。为了评估自发性自主神经反射异常（autonomic dysreflexia，AD）的发生率，使用适当的采集软件从感兴趣时间段内的原始遥测数据中提取心动间期、收缩压、平均动脉压以及记录时间。接下来，上传包含心动间期、收缩压和平均动脉压数值以及记录时间的提取数据 CSV 文件。然后，使用 240 秒的移动平均窗口为收缩压设定阈值。将收缩压转置阈值设定为移动平均基线以上20毫米汞柱。接下来，识别那些超过转置阈值的收缩压峰值簇，其峰间间隔小于两秒，且峰值簇间间隔大于10秒。将AD持续时间阈值区间设定为相互之间在120秒以内。为了确认这些峰簇与自发性AD事件相关，需设定最低心率下降阈值：在潜在事件开始时，取心率值的前10%作为下限；在潜在事件结束时，取心率值的后75%作为上限。随后，用较高心率阈值减去较低心率阈值，以确保相应的心率下降幅度达到或超过40次/分钟（BPM），并注意标明收缩压和心率记录所对应的生理范围。当所有面板均填写完毕后，点击“确定”。系统将显示检测到的AD事件的图形化结果，包括收缩压的升高峰值及相应的心率数据。还将生成一个电子表格文件，其中包含每次检测到的自主神经反射异常（AD）事件的压力反应、持续时间、最高收缩压、最低心率以及心率下降值。为评估诱发的AD发作的严重程度，需润滑Foley导管的管端，将未充气的球囊端插入动物肛门开口内两厘米处。脊髓损伤的动物在损伤平面以下无感觉，但由于痉挛性，导管插入过程中仍可能出现痉挛性和抽搐样运动。使用手术胶带将导

development-an-algorithm-to-perform-comprehensive-study-autonomic

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

一个算法的开发与高位脊髓损伤使用遥测装置进行自主神经异常反射的动物的综合研究

我们介绍了一种利用无线电遥测系统记录胚胎脑干神经干细胞移植至损伤部位八周后T4脊髓横断大鼠心血管参数的实验方案。遥测技术是一种先进的方法，可用于准确评估清醒、自由活动的脊髓损伤大鼠的心血管功能。...

一种用于监测脊髓横断并移植胚胎神经干细胞大鼠心血管功能的遥测系统

麻醉小鼠表现出非生理性的全身血压，由于血压与自主神经系统之间存在密切关系，这使得无法对自主神经张力进行有意义的评估。因此，本文介绍了一种在清醒小鼠中同时记录肾交感神经活动和血压并进行静脉输注的新方法。...

清醒自由活动小鼠中同时记录肾交感神经活动和血压并进行静脉输注的新方法

本方案展示了我们针对脊髓损伤（SCI）大鼠的基于活动的跑台运动训练模型。该方案包括四足运动组和仅前肢运动组，以及两种不同类型的非训练对照组。研究人员可利用此方案评估训练对脊髓损伤大鼠的影响。...

脊髓损伤Wistar大鼠在跑步机上的活动依赖性训练

本文介绍了一种在成年雄性Wistar大鼠中使用侧向液体打击损伤（FPI）模型诱导重度创伤性脑损伤（TBI）的实验方案。同时，我们还展示了如何利用无线遥测系统进行连续的视频脑电图（video-EEG）记录，并监测符合创伤后癫痫发生特征的癫痫样放电活动。...

使用无线视频脑电图系统监测侧向液体打击致创伤性脑损伤后癫痫样放电

大鼠胸段脊髓半切术是一种有价值的、可重复的单侧脊髓损伤模型，可用于研究运动功能恢复的神经机制及治疗效果。本文提供了详细的分步操作指南，介绍如何实施脊髓半切手术，并在开放场地环境中评估动物的运动功能表现。...

大鼠胸段脊髓半切手术及开放场地运动功能评估

自动步态分析是评估周围神经损伤和脊髓挫伤动物模型功能恢复的可行工具。尽管只需一次设置即可评估多种实验模型的运动功能，但对动物进行精细的硬件和软件调整及训练至关重要。...

用于评估外周神经或脊髓挫伤损伤啮齿类动物功能恢复的自动化步态分析

本文介绍了一种在大鼠降主动脉内植入in...

体内 遥测技术用于长期记录脊髓损伤大鼠模型的心血管参数、体温及活动度

本方案建立了一种利用无标记跑台实验结合深度学习驱动的多关节轨迹自动标注技术的大鼠后肢运动学评估流程，可实现可重复的运动量化分析。...

基于深度学习的多关节同步追踪用于大鼠后肢运动学的客观量化

我们介绍了两种用于大鼠脊髓损伤急性期或慢性期的触觉感觉测试方法。这些经过验证的实验步骤能够检测类似异常性疼痛感觉的发生和维持。...

大鼠脊髓损伤后急性期与慢性期触觉感觉功能检测

使用无限视野冲击器建立单侧颈段脊髓损伤的挫伤模型

了解如何使用遥测装置和自主神经异常反射检测软件，在大鼠脊髓损伤模型中表征自主神经异常反射的时间发展特征。该方法可实时监测动脉血压和心率变化。

开发一种算法，利用遥测设备对高段脊髓损伤动物的自主神经反射异常进行全面研究

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