Method Article

遠隔測定装置を使用した高脊髄損傷で動物に自律神経反射異常の総合的研究を行うためにアルゴリズムの開発

DOI:

10.3791/52809

⸱

July 29th, 2016

 ,  ,  , 
1International Collaboration on Repair Discoveries (ICORD), Faculty of Medicine, University of British Columbia, 2Department of Medicine, Division of Physical Medicine and Rehabilitation, University of British Columbia, GF Strong Rehabilitation Centre

In This Article

Summary

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テレメトリーデバイスのカテーテルは、高位胸部脊髄離断術前後の動物から心拍ごとの血行動態データを連続的に収集するために腹部大動脈に埋め込まれます。新しいJAVAソフトウェアを使用して、血行動態パラメータ、および自律神経反射障害の自発的エピソードの頻度と強度を分析しました。

Abstract

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脊髄損傷(SCI)は、身体機能障害と自律神経機能障害を特徴とする衰弱性の神経疾患です。特に、胸部中部レベルを超えるSCIは、自律神経反射障害(AD)と呼ばれる生命を脅かす可能性のある高血圧状態につながる可能性があり、これはしばしば、損傷のレベルより下の有害または非有害な体性または内臓刺激によって引き起こされます。ADの最も一般的な引き金の1つは、膀胱や腸の膨満や排出など、骨盤内臓の膨張です。このプロトコルは、心血管パラメータの変動だけでなく、自然発生的に発生するADイベントの数、重症度、期間を研究するために、JAVAプラットフォームソフトウェア用に開発された新しいパターン認識アルゴリズムを提示します。このソフトウェアは、胸部(T3)完全離走前後の意識のある動物と拘束されていない動物のテレメトリー記録から抽出された収縮期血圧(SBP)や心拍数(HR)などの血行動態データにパターン認識アルゴリズムを適用することができます。このソフトウェアを使用すると、アルツハイマー病の血行動態パラメータとエピソードを最小限の実験者バイアスで検出および分析できます。

Introduction

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自律神経反射異常（AD）は、子宮頸部または高胸部セグメントにおける急性または慢性脊髄損傷（SCI）後の個体では、生命を脅かす緊急事態であり、通常は永続的高血圧と徐脈1のエピソードによって特徴付けられます。 ADは、主に、通常、交感神経活動と血管緊張1-4を制御する脊髄交感神経節前ニューロンに脊柱上のセンターからの入力を提供脊髄経路を降順の破壊によって引き起こされます。 ADのエピソードは300 mmHgの最大収縮期血圧のスパイク（SBP）を特徴としている発作、頭蓋内出血、心筋梗塞、および死さえも5-8につながる可能性があり放置すれば。有害および非侵害刺激の様々な腸と膀胱膨満、痙攣、褥瘡、膀胱カテーテル法または医原手順9-12含め、ADのトリガーとして機能します。

RESPにおけるADの時間的推移SCIにオンセ両方人間9および動物モデル13,14で検討されています。通常、これらの研究は（ すなわち 、尿力学は、ヒトまたは動物における結腸直腸の拡張で陰茎vibrostimulations）は、ADの時間的推移を決定するために、「誘導されたAD 'メソッドを使用しています。このようなアプローチは、ADの時間的発展の正確な決意を排除することができる、単離された時点での反復評価のための必要性によって制限され....

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Protocol

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Wistar系雄性（HSD：WI Wistar系）ラット7週齢でと300〜350グラムの重さは、この実験に使用しました。すべてのラットは、12時間の明/暗サイクルで維持し、標準的な実験用ラット固形飼料および水を自由に受けました。全ての実験手順は、実験動物の管理と使用へのガイド動物ケアに関するカナダの協議会が設立され、ブリティッシュコロンビア大学の倫理承認を受けに準拠しました。手術や動物の世話は、我々の研究室での標準的な手順に従って実施した（ラムジーら 2010）17。

動物の調製：外科的処置

  1. 遠隔測定装置の移植
    注：プロトコルは、メーカーの仕様およびデバイスの移植と私たちの過去の経験に応じて実装されました：16
    1. 3日間のエンロフロキサシンで動物を前処置するため、一日一回（10mg / kgの、秒.C。）手術前に。
    2. 手術前にケージから9-13時間を固形食品を削除します。柔らかい食の栄養食事の交換は、この期間中に提供されてもよいです。
    3. 誘導室中の4％イソフルランの誘導用量とベイン回路を使用して約1.5％イソフルラン（1〜1.5リットル/分の酸素を有する）の維持用量を用いて動物をAnaesthetize。動物が麻酔の外科的平面にあるかどうかを評価するためにつま先ピンチ反射と角膜反射を使用してください。....

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Results

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テレメトリを用いて、動脈血圧は、24時間連続して1000Hzの周波数でサンプリングされます。 LabChartを用いて、動脈血圧（ABP）の例示的な記録は、 図1Bに示されています。サンプルABPは、下行大動脈に挿入されたソリッドステート圧力センサによって監視しました。小説JAVAプラットフォームAD検出ソフトウェアは、関連するSBP（mmHgの）ピーク（ 図1C）を抽出することができます。我々はまた、隣接するSBPピーク間の時間間隔（ 図1D）のHR（BPM）を抽出することができます。

千HzでサンプリングされたビートABPによってビートから抽出されたSBPとHRは、AD検出ソフトウェアのための入力変数として選択されています。 図2に示すようなソフトウェアは、40 BPM以上のHRの減少を伴うより大きい20 mmHgのSBPの増加により自発ADイベントを特徴付けている。これらのイベントは、初期段階では240秒SBP移動AVEを利用して同定されてい.......

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Discussion

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プロトコルは、SCI-動物（ 図1B）でのABPの長期徹底的に分析のために、遠隔測定装置と組み合わせることであろう新たなJavaプラットフォームAD検出ソフトウェアの詳細な実装について説明します。これは、彼らが一日の期間を通じて散発的に発生するように自発的なADのイベントを検出するためのABPパターンの特徴付けを可能にする最初のソフトウェアです。よく特徴付けT3 SCIの動物モデルは、自発的なADの周波数、昇圧応答と持続時間を検出するためのソフトウェアの機能的能力を説明することができます。自発性AD事象の検出に伴い、ソフトウェアがABPに振動を分析し、血行動態パラメータの日変化を識別することができます。

新規AD検出ソフトウェアは、効率的に、確実にかつ正確に検出し、急性および慢性SCI動物における自発性ADイベントを特徴とします。 ADイベントはSの増加の際に発生すると考えられています20 mmHgの以上のBP（ 図2A）とは、多くの場合、顕著な徐脈9と関連しています。ソフトウェアはまた、MA.......

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Disclosures

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著者らは開示するものは何もない。

Acknowledgements

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ヘルスリサーチとBCとユーコンの心臓・脳卒中財団のカナダの研究所が資金提供している場合、この研究。私たちは、動物のケアの技術サポートと専門知識のために氏Rayshad Gopaul博士シェリーMcErlaneを承認したいと思います。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
11匹のオスのWistarラット-HSD-WI(250-300g)Envigo(旧Harlan Laboratories) 141
ラボチャート (PowerLab®データ集録システム)ADインスツルメンツ 
圧力テレメータ ミラー株式会社RP-TRM54P
コンフィギュレーターミラー株式会社TR190
スマートパッドミラー社TR180
イソフルラン(エアラン)バクスターDIN:02225875
エンロフロキサシン(バイトリル)バイエルヘルスケアDIN:02169428
5-0シルク縫合糸EthiconS182
4-0 Vicryl SubcuticularEthicon J496G
ブプレノルフィン(Temgesic)レキットベンキーザーDIN:0281250
ブピビカイン塩酸塩(マルカイン0.5%)Hospira Healthcare Corp. DIN:02305909
ケトプロフェン(アナフェン)メリアルDIN:02150999
ケタミン塩酸塩(ベタラール)バイオニッチDIN:01989529
デクスメデトミジン塩酸塩(ドミター)ファイザーDIN:02333929
乳酸リンガー液 ブラウンメディカル株式会社DIN: 01931636
ジェルフォーム #12ファルマシア &Upjohn Company03603-14-1
MicroscissorsFine Science Tools15003-008
Iris SpatulaeFine Science Tools10094-13
10 French 35 cm フォーリーカテーテルコロプラスト AA6110
ディーゲル® クリアH2O、ウェストブルック、ME76A
LabDietげっ歯類ダイエット5001ピュリナミルズ(PMI®)5001
クロルヘキサジン(ヒビタン)ワイエスアニマルヘルス、グエルフ、オンタリオ州DIN 00245097
アチパメゾール塩酸塩(アンチセダン)オリオンファーマDIN:02237744

References

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  1. 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).
  2. Krassioukov, A. Autonomic function following cervical spi....

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Autonomic DysreflexiaSpinal Cord InjuryTelemetry DeviceSystolic Blood PressureHeart Rate MonitoringPattern Recognition AlgorithmT3 TransectionFoley Catheter InductionContinuous Blood PressureAD Detection Software

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