미국에서 약 3~8,000,000명은 간질 성 방광염 / 방광 통증 증후군 (IC / BPS), 골반 통증에 의해 부분적으로 특징 쇠약 상태에서 고통. 조건 신경계 기여를 연구하기 위해, 방광 통증의 생리 학적 모델은 생쥐와 쥐에 사용됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
미국에서 약 3~8,000,000명은 간질 성 방광염 / 방광 통증 증후군으로 고생 (IC / BPS), 특히 방광 충전 또는 증가에 따라 긴급 및 주파수 배뇨뿐만 아니라 야간 빈뇨 및 일반 골반 통증을 특징으로 쇠약 상태 배뇨. 수 년간의 연구에도 불구하고, IC / BPS의 원인이 애매 남아 및 치료 전략은 환자에게 완전한 구제를 제공 할 수 없습니다. 조건 신경계 기여를 연구하기 위해, 많은 동물 모델은 IC / BPS와 관련된 통증과 증상을 모방하기 위해 개발되었습니다. 하나의 쥐 모델은 방광의 팽창 (UBD)입니다. 이 모델에서, 특정 압력의 압축 공기를 일정 시간 동안 가볍게 마취 동물의 방광에 전달된다. 절차 전반에 걸쳐, 상사 근 복부 근육에있는 전선은 근육의 전기적 활동을 기록합니다. 이 활동은 내장 운동 반응 (VMR)로 그리고 난 알려져있다통각의 SA 신뢰성과 재현성 측정. 여기서는 수술 조작 생리 기록 및 데이터 분석을 포함 마우스에서이 기술을 수행하는 데 필요한 단계를 설명한다. 이 모델의 사용으로, 기본 감각 신경, 척수 차 구 심성, 방광 통증에 관여 높은 중추 신경계 영역 사이의 조정이 풀어 수 있습니다. 이 기초 과학 지식은 임상 적으로 IC / BPS으로 고통받는 환자를 치료하기 위하여 번역 될 수있다.
서론
만성 통증은 공식적으로 약 3 개월, 또는 정상 조직의 치유 시간 1 이상 지속되는 통증으로 정의된다. 통증이 유형의 사람들이 의사의 치료 2를 추구하는 구동하는 주된 이유 중 하나이며 매년 3 6천3백50억달러 달러까지 비용이 있습니다. 현재 만성 통증 대처 전략은 오래된 것으로 간주됩니다; 의료의 발전, 비 스테로이드 성 소염 진통제 (비 스테로이드 성 항 염증 약물)과 아편의 수십 년 후 의사에 의해 처방의 기본 치료는 여전히있다. 그러나 이러한 치료는 모두 특별히 정확한 통증 사건의 원인에 집중 반대로 몸 진통 효과를 제공하는 동일한 방식으로 고통의 모든 다른 유형을 표적으로한다. 더 나은 만성 통증으로 고통받는 사람들을 돕기 위해, 연구의 관심은 만성 통증의 가장 흔한 원인과 관련된 원인 및 가능한 통증 관련 치료쪽으로 이동해야한다. 이 manuscri의 목표PT는 더 간질 성 방광염 / 괴로운 방광 증후군 (IC / BPS)으로 알려진 상태를 이해하기 위해 사용 모델을 설명하는 것이다.
IC / BPS는 사람, 40 (4)의 나이에 주로 여성의 수백만에 영향을 미치는 쇠약 상태입니다. IC / BPS의 정확한 원인은 그러나 유행은 유전학 5, 특정 다이어트, 높은 스트레스 수준 6에 연결되어 있습니다, 알 수없는 . IC / BPS의 증상을 포함 하나 이에 국한되지 않습니다 : 소변을 긴급 증가, 배뇨 빈도 증가, 아프고, 피어싱, 또는 방광의 충만과 배뇨시 통증을 레코딩하고, 야간 빈뇨 7. 이러한 조건을 경험 환자는 더 높은 스트레스 수준이 8 더 걱정이다. 이것은 원래의 스트레스 수준을 증가시키고 증가 통증, 스트레스의 결과를 증가했다. 연구는 우울증과 불안 수준은 소변 통증을 완화 다음 치료, 따라서 효과적으로 긍정적 인 피드백주기를 깨고 감소하는 것으로 나타났습니다 9. IC / BPS에 대한 새로운 치료법을 발견의 과제 중 하나는 방광 통증의 기초 과학의 이해의 소수이다.
조건 신경계 기여를 연구하기 위해, 많은 동물 모델은 IC / BPS와 관련된 통증과 증상을 모방하기 위해 개발되었습니다. 전통적으로, 방광염 등 겨자유, 아세톤, 리포 폴리 사카 라이드, 염산, 및 방광 시클로 같은 각종 화학 물질의 도입과 함께 동물에서 재현되었다. 그러나 외래 에이전트 따라서 이러한 모델의 유효성에 의문을 제기, IC / BPS 환자의 무균 소변에 존재하지 않습니다. 비뇨기과 고통의 또 다른 쥐 모델은 방광의 팽창 (UBD) 10. 이 모델에서, 특정 압력의 압축 공기가 설정된 시간 동안 어 웨이크 또는 가볍게 마취 동물의 방광에 전달된다. 절차 전반에 걸쳐, 상사 근 복부 근육 기록 전기 액티브있는 전선(근전도 (EMG)와 함께) 근육에서 ITY. 이 활동은 내장 운동 반응 (VMR)로 알려져 있고, 통각 (10)의 신뢰성, 재현성 측정입니다. 건강한 지원자에있는 유사 중공 장기 팽창 (예를 들면 방광, 직장이) 불편의 감정과 고통을보고 11, 12의 상당한 증가, 종종 IC / BPS를 진단하는 데 사용되는 특성을 생성합니다. 따라서, 자극 또는 억제, 전기 약리학 및 optogenetic 방법과 함께, UBD 방광 통각 통증의 양쪽 말초 및 중추 신경계의 성분을 이해하는데 유용하고 올바른 모델이다.
현재 일반적인 마우스 변형, C57BL/6J의 여성 회원에서 우리의 실험실에서 사용 된 바와 같이, 우리는 UBD하는 절차를 설명합니다. 때문에 남성의 카테터 삽입 과정에서 어려움이 절차는 주로 암컷 생쥐에서 수행된다. 이 프로토콜은 네스 <으로 개발 한에서 적응되었습니다EM> 등. 10 이전에 우리의 랩 13에서 발표했다. (1) 방광 카테터 및 기록 전극 수술 (2) 부분 마취의 유도 (3) 방광 팽창 및 VMR 녹화, 원시 VMR / EMG의 흔적 (4) 데이터 분석 : 다음 프로토콜은 마취 된 동물이 모델의 네 가지 기본 구성 요소에 대해 설명합니다 . 때문에 유기체의 선택, 마취의 깊이와 유도, 체온에 UBD-VMR 절차에 미묘한 차이는 아래에 설명되어 있습니다.
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프로토콜
다음 프로토콜은 듀 케인 대학에서 기관 애니멀 케어 및 사용위원회에 의해 승인과 건강의 국립 연구소에서 가이드 라인과 일치하고있다.
무균 기술을 사용하여 와이어 전극과 방광 카테터 1. 외과 주입 (총 시간 5 ~ 10 분)
- 다음 항목은 이전부터 수술 준비를해야합니다 :
- 적극적으로 (자료 목록) 체온의 추가 제어를위한 낮은 소비 전력 가열 램프에 자동 시스템을 연결 모니터링하고 배터리로 작동하는 전기 패드 및 동물의 신체 온도 프로브와 온도 제어 시스템을 사용하여 37.5 ± 0.5 ° C로 체온을 조절합니다.
- 이소 플루 란 마취에 필요한 장비는 압축 공기 (초기 최저 용) (예를 들어 100 % O 2), 이소 플루 란 기화기, 이소 플루 란, 이소 플루 란 유도 챔버, 코 콘, 배기 시스템을 포함한다.
- 일을 조립전자 적절한 수술 도구, IV 카테터, 전극 (자료 목록)
- 2~3% 이소 플루 란 (isoflurane)에서 유도 챔버에서 마취 상태를 유도한다. 바로 잡는 반사가 (0-1 분) 손실 된 경우 실에서 마우스를 제거합니다.
- 2-2.5 %의 이소 플루 란과 코 콘에 마우스를 놓습니다. 전체 마취를 확인하기 위해 발가락을 꼬집어. 동물의 응답이 없어야합니다. 타이머를 시작합니다.
- 마우스의 눈은 안과 연고 1 방울을 넣습니다.
- 그래서 등쪽면이 아래를 향하도록 마우스를 켭니다.
- 요도를 통해 방광에 카테터를 삽입합니다.
- 카테터에 기름칠을하기 위해 수술 윤활유에 카테터를 찍어.
- 부드럽게 동물의 몸에 수직이 뾰족한 집게와 요도구를 개최합니다. 집게의 2 차 세트와 카테터를 잡고 천천히 동물의 몸에 수직 각도에서 요도 카테터 끝을 삽입합니다.
- 카테터를 요도 ~ 1-2mm 들어갔 때 보러 본체에 평행하도록 부드럽게 카테터를 조정할머리를 향해 목표. 이 운동은 치골을 방지 할 필요가있다.
- 부드럽게 쥐의 몸으로 카테터를 밀어 넣습니다. 카테터가 원활하게 저항없이 체강 내에 슬라이딩한다. 카테터를 강요하지 마십시오. 카테터가 원활하게 들어가 있지 않는 경우, 수직 카테터의 위치로 복귀하고, 다시 시작.
- 카테터가 완전히 방광에 삽입으로 부드럽게 방광 내용을 추방하기 위해 마우스의 복부를 아래로 밀어 넣습니다. 카테터 구멍에 종이 타월의 작은 조각을 밀어 카테터에서 모든 소변을 제거합니다. 종이 타월이 소변을 적신 때 교체하십시오. (아래 프로토콜 3을 참조하십시오.) 방광 팽창 실험 중에 포함 나머지 프로토콜을 통해 지속적으로 소변을 제거
- (지상으로). 왼쪽 복부 근육과 가슴에 하나 실버 와이어에 두 개의 은색 와이어를 삽입
- 카테터의 오른쪽에있는 영역 측면을 소독하기 위해 알코올이나 요오드를 사용하여 (몸의 동물의 왼쪽).
- 왼쪽 복부 근육을 노출합니다.
- 집게로 왼쪽 복부 근육 주변의 피부를 잡아. 매체 수술 가위로 작은 1~2센티미터의 절개를합니다.
- 절개로 가위의 끝을 삽입하고 부드럽게 2cm로 절개를 확장합니다.
- 상사 근 복부 근육을 노출 상부의 밴드를 이동하는 집게를 사용합니다. 이 지역에있는 주요 혈관 중 하나를 추출 / 베이지 않도록주의하십시오.
- 반에서 세 실버 와이어를 구부려. 근육의 작은 물린을 날카로운 21 G 바늘을 사용합니다. 그리고, 근육을 통해 바늘을 밀어 넣습니다. 근육에 삽입 할 때 내부 장기에 구멍 근육에 불필요한 손상을 유발하지 않도록주의하십시오.
- 21 G 바늘의 구멍에 하나 실버 와이어의 끝을 스틱. 부드럽게 근육 물린 통해 실버 와이어를 그리는 근육을 통해 다시 바늘을 빼냅니다. 바늘이 근육이없는 경우 와이어의 루프와 닿을 때까지 부드럽게 근육을 통해 실버 와이어를 당겨근육 물린.
- 단계를 반복 1.7.3-1.7.4 두 번째 근육 와이어에. 이 와이어는 먼저 근육 와이어에서 ~ 0.5 cm를 배치해야합니다. 그것은 두 개의 와이어가 삽입 후 만지지 않는 것이 중요합니다.
- 마음에 열등 가슴에 세 번째 실버 와이어 (접지)를 넣습니다.
- 피부의 작은 물린을 (그것은 절개를하거나 피부를 면도 할 필요가 없습니다)과 피부를 통해 바늘을 밀어 날카로운 21 G 바늘을 사용합니다.
- 상술 한 바와 같이 실버 와이어를 삽입하고 피부를 통해 당기십시오.
- 습기를 유지하고 가능한 한 많이 노출 된 근육을 통해 피부를 당겨 노출 된 근육에 37.5 ° C 살균 미네랄 오일의 작은 금액을 놓습니다.
- 이후의 단계에서 유체 수준을 유지하기 위해 생리 식염수를 피하 0.5 ㎖를 주입한다.
- 체온이 쉽게 유지 될 수 있도록 부드럽게면에 동물을 굴립니다.
2. 부분 마취 스텝 다운 절차 (토타L 시간 ~ 75 분)
다음 마취 프로토콜은 듀 케인 대학에서 기관 애니멀 케어 및 사용위원회에 의해 승인과 건강의 국립 연구소에서 가이드 라인과 일치하고있다.
- 즉시 제 후 나는 (위), 1.5 %의 낮은 이소 플루 란이 완료됩니다. 15 분 동안이 수준에서 잡아.
- 니더 이소 플루 란 마취 동물 부분적되도록.
- 0.125 %의 낮은 이소 플루 란 매 15 분 동물 전시 굴곡 발가락 핀치에 응답하지만 목소리를하거나 이동하지 않습니다 때까지.
- 수준으로 인해 마취 설정의 차이에 따라 다를 수 있지만 일반적으로 0.8 ~ 1.0 %의 이소 플루 란의 수준은 최적입니다. 마취가 적절한 수준에있을 때 발성 및 / 또는 보행은 매우 드문 이벤트입니다.
. 3 근전도 (EMG) 등급을 매긴 압력 (15 ~ 75 mmHg로)와 방광 팽만 (총 시간 - 변수가 실험에 따라 다름) 동안 기록
- 설치 EMG 기록 및 방광 팽창에 대한 다음과 같은 항목 :
- 설치 앰프, 디지타이저 및 레코딩 소프트웨어를. 이 설정에서, 디지타이저 (3.1.2 절 아래를 참조 압력과 자극 마커 입력) 증폭기는 하나의 입력과 압력 조절기에 대한 두 개의 입력이 있습니다. 정확한 하드웨어 및 소프트웨어 설치가 (특정 지침에 대한 자료 목록을 참조) 사용자 정의 할 수 있습니다.
- 설치 동물에 공기압의 특정 버스트를 전달하는 시스템. 이 시스템은 다음과 같은 프로토콜 "정해진 압력 조정기"로 지칭된다. 그것은 공기 압력의 디지털화, 재판 길이의 조절, 간 시험 간격 자동화, 시험 번호의 제어 등의 자동화 된 압력 전달이 가능하고, 발병 디지털 신호를 (시간 초과 압력 레귤레이터의 회로도 앤더슨 등. 14 참조) 자극.
- 앰프에 마우스 (2 복부 와이어 + 1 접지선)에서 모든 리드 와이어를 연결하고디지타이저 및 디지타이저 소프트웨어에 기록 EMG 신호를 시작합니다. 디지타이저 소프트웨어에서 선택한 어떤 시간 "쓰기"합니다.
- 방광 카테터에서 종이 타월을 제거합니다. (시간 초과 압력 레귤레이터.) 공기 튜브에 카테터를 연결
- 60 mmHg로의 팽창 압력에 하나 20 초 시험을 제공합니다.
- 60 mmHg로에 유량 조절기를 설정합니다 (아날로그 혈압계를 사용하여 검사 압력.)
- 20 초 팽창 압력 펄스 뒤에 20 초 prepressure 간격 (이것은 디지타이저 소프트웨어에 기록 2V의 자극 신호가 될 것이다) 제공하도록 정해진 압력 조정기를 설정한다.
- 시험 (prepressure 간격 + 압력 팽창 시험)를 시작합니다. 실제 압력 시험이 시작되면, 시스템에 연결된 3 혈압계를 사용하여 압력을 재확인한다.
- 압력 팽창 시험하는 동안, 강한 EMG 신호 (> 0.5 V)는 20 초 동안 팽창 가능성이 후 관찰해야한다. 동물 abdomi가 발생할 수 있습니다NAL 이동하지만, 동물은 목소리를하거나 이동하지 않아야합니다. 드물지만, 비정상적인 움직임이나 발성이 관찰되는 경우, 이소 플루 란의 수준을 높일 수 있습니다.
- 1 일 60 mmHg로의 팽창은 1 ~ 2 분의 intertrial 간격으로 적절한 EMG 신호 단계를 반복 3.4 두 번 이상 생성하는 경우.
- 세 60 mmHg로 시험에서 강한 신호를 수신하면, 실험 distentions을 수행합니다.
- 많은 연구는 낮은 압력 (10 ~ 15 mmHg로)에서 시작하여 10 ~ 15 mmHg로 증가에서 유해 압력 (75 ~ 80 mmHg로)까지 작동 등급을 매긴 distensions를 사용합니다. 다른 압력에서 예를 추적 아래 대표적인 결과를 참조하십시오.
- 일반 시험은 20 초 prepressure 간격, 20 초 압력 팽창 시험, 그리고 1 ~ 2 분 간격 intertrial 있습니다.
- 각 압력에서 세 distentions를 수행 한 후 (각 압력 하나의 내장 운동의 응답을 얻기 위해) 세 가지 실험을 통해 평균. 다른 방법으로, P IN각 압력에서 다섯 distensions을 erform 높고 낮은 시험을 폐기하고 나머지 세 가지 응답을 평균.
- 일단 실험 distensions는, 녹음을 중지 실험 파일을 저장하고, 승인 된 방법을 사용하여 동물을 희생 완료됩니다.
원시 EMG의 흔적 4. 분석
- 내장 운동 반응 (즉, EMG 녹음)의 분석을 쉽게 온보드 디지타이저 소프트웨어를 사용하거나 타사 프로그램 (자료 목록)을 통해 수행된다 다음은 여러 프로그램을 사용하거나 수동 분석을 사용하여이 데이터를 분석하는 데 사용할 수있는 일반적인 지침입니다 .
- EMG, 압력을 수출하고, 디지타이저 소프트웨어의 자극 신호 데이터는 다음과 같이
- 실험 파일을 엽니 다.
- "파일" "내보내기로 클릭합니다."
- 파일 이름을 클릭하십시오 ", 스프레드 시트 텍스트 (. TXT)"파일 형식으로 변경 "저장."
- PO에서P 창에 출력 샘플 속도 변경」(1000)를, "시작 모멘트 데이터 수집을 시작 시간을 변경하는 종료 시간 변경"MaxTime ()를. ""타임 시프트 출력을 표시하는 박스를 선택하므로 첫번째 라인이다 0.0 초, OK "를 클릭합니다". "
- 이제 데이터가 다양한 프로그램에서 열 수있는 텍스트 파일로 내 보냅니다. 이 파일은 네 개의 열 (타이머, VMR (EMG), 압력, 자극)을 포함해야합니다.
- 시험 된 각각의 실험 동물의 경우, 다음과 같은 수학적 연산을 수행한다.
- 각 시점의 절대 값을 계산하여 설정 한 전체 데이터 EMG 신호를 정류.
- 실험의 배경 섹션 동안 평균 EMG 응답을 확인합니다.
- 배경 보정 데이터 세트를 얻기 위해 실험의 모든 정류 데이터 점에서이 평균 배경 EMG 응답을 뺍니다.
- 각 20 초 이전의 곡선 (AUC)에서 지역을 결정배경 보정 데이터 세트의 압력 간격.
- 배경 보정 데이터 세트의 각 20 초 압력 팽창 시험의 AUC를 결정합니다.
- 전체 실험에서 가장 낮은 prepressure 간격 AUC에 의해 (단계 4.3.5에서 얻은) 각 압력 팽창 시험 AUC를 나눈다 (단계 4.3.4에서 얻어진.). 이것은 각각의 완전한 압력 팽창 시험에 대한 표준화 및 배경 수정 AUC입니다.
- 각각의 실험 동물의 경우, 하나의 압력에서 평균 체류 정규화 실험은 볼트의 정규화 VMR * 초 (Vsec)을 얻었다.
- 실험 설계에 따라 데이터의 적절한 통계를 수행합니다.
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결과
전체 UBD-VMR 설정의 그림은 그림 1A에서 볼 수 있습니다. 압력 증가 단계는 원시 VMR (즉 EMG) (도 1b). 디지타이저 소프트웨어를 사용하여 기록시 관찰되어야 것의 VMR, 압력 및 자극 마커 신호는도 2에서 볼 수있는 증가를 유도한다. 보이는 베스트 채널 그림 2는 (V에서) EMG 추적이다. EMG 추적의 배경 신호는 꾸준하고 낮은 진폭 (<0.2 V)해야한다. 배경이 높거나 산발적 큰 스파이크가 포함 된 경우 (> 0.5 V) 전선 및 앰프 설정을 조정해야 할 수도 있습니다. 호일 (앰프 및 / 또는 앰프 디지타이저에 마우스에서)을 전선을 감싸는 경우에 따라 약간의 노이즈를 줄일 수 있습니다. mmHg로에서 정해진 압력 조절기에 의해 정량화로서도 2의 중간 채널은 압력 신호를 나타낸다. 신호 발병 곡선 있습니다. 이 문제가 발생합...
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토론
환자는 종종 일반 통증 치료 (15)에 응답하지 않는 고통을 쇠약 때문에 인간, 간질 성 방광염 / 방광 통증 증후군 (IC / BPS)는 중요한 임상 문제를 나타냅니다. 이해 궁극적 만성 통증 방광 치료 중요한 과제 중 하나는 유해 방광 팽창에 대한 반응에 관여하는 신경 정상적인 프로세스를 이해하는 것이다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 방광 통증 동물 모델이 필요하다. 이 모델은, 재생 가능한 안정적이고 쉽게 측정해야한다. 다행히도 네스 및 동료 10 유해 방광 팽창에 대한 생리적 반응을 조사하는 데 사용될 수있는 시스템을 개발 하였다.
시스템 설치가 간단하고, 주로 기성 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 수행 할 수있다. UBD VMR 시스템에 관련된 장비의 주요 사용자 정의 조각은 정해진 압력 레귤레이터이다. 이 기계는 아날로그를 제공합니다- 디지털 - 공기 압력의 변환 및 디지타이저 하드웨어에 자극 발병 마커를 보냅니다. 정해진 ...
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
우리는 Drs에 감사드립니다. 이 시스템을 설정하는 자신의 도움이 도움 로버트 Gereau, 헨리 라이 라라 오지 그릇. 우리는 또한이 작품에 대한 자금 출처를 인정하고 싶습니다 (BJK - 스캔에 의한 통증 초기 경력 연구 그랜트의 연구를위한 국제 협회 | INGER & 옌스 Bruun은 및 듀 케인 대학 Hunkele 두려워한 질병 기금 디자인 재단).
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재료
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|---|---|---|---|
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| 4-방향 갱 밸브 | 엘리트 | 이것은 특정 장비입니다. Elite gang valve는 낮은 공기 압력에서 어항을 위해 설계되었습니다. 블래더 팽창 설정에서, 이 밸브는 압력이 급증할 경우 안전 밸브 역할을 합니다. 탱크를 처음 켤 때 압력이 너무 높으면 Timed 압력 조절기 및/또는 sphygnometers의 압력 변환기가 손상됩니다. 또한, 시스템에서 약간의 누출을 제공함으로써, 이 밸브는 10-80 mmHg 사이의 압력을 조정하는 것을 더 쉽게 만듭니다. | |
| 1/4 인치 튜빙 | 다중 소스 | n/a | |
| 3/32 인치 튜빙 | 다중 소스 | n/a | |
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| 혈압계 | CVS | 약국에서 판매하는 모든 아날로그 혈압계가 이 응용 프로그램에 적합합니다. | |
| 시간 제한 압력 조절기 | 맞춤형 | 이것은 공기 압력의 디지털화, 시험 길이 제어, 시험 간격 자동화, 시험 번호 제어, 그리고 자극 시작 디지털 신호를 포함한 자동화된 압력 전달을 가능하게 하는 맞춤형 기계입니다. 그러나 시스템의 기본 구성 요소(주어진 시험 기간 동안 압력 켜기 및 끄기)는 간단한 켜기/끄기 인라인 스위치로 제어할 수 있습니다. 임상시험의 이러한 아날로그 제어는 추가적인 분석 매개변수를 필요로 할 것이다(프로토콜 4 참조). 또한, 데이터 분석 중에 아날로그 혈압계를 기반으로 압력을 수동으로 할당해야 합니다. | |
| IGOR Pro | Wavemetrics | 해당 사항 없음 | : 근전도 신호 분석용. 이러한 실험에서 데이터 분석을 위해 다양한 유형의 소프트웨어를 사용할 수 있습니다. |
참고문헌
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