Name: 마우스의 부정맥을 감지하기 위한 장기 심전도 기록 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 7 s
Description: 배우세요 마우스 장기 심전도 기록에서 부정맥을 감지하는 반자동 분석 방법을 Ponemah 소프트웨어를 활용하여 정확하게 심방세동 및 전도장애를 식별하고 약물 효과를 평가하는 효율적인 프로토콜입니다.

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이 연구는 독일 연구 재단 (DFG; 혈관 의학 임상 과학자 프로그램 (PRIME), MA 2186 / 14-1에서 P. Tomsits 및 D. Schüttler), 독일 심혈관 연구 센터 (DZHK; 81X2600255에서 S. Clauss), 코로나 재단 (S199 / 10079 / 2019에서 S. Clauss), 심혈관 질환에 관한 ERA-NET (ERA-CVD; 01KL1910에서 S. Clauss까지), Heinrich-and-Lotte-Mühlfenzl Stiftung (S. Clauss에게) 및 중국 장학금위원회 (CSC, R. Xia). 기금 제공자는 원고 준비에 아무런 역할도 하지 않았습니다.

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표면 ECG는 심장 리듬 장애로 고통받는 환자를 위한 주요 진단 도구이며 많은 전기 생리학적 현상에 대한 통찰력을 제공합니다. 그럼에도 불구하고 심장 표면 ECG 병리를 충분히 분석하려면 정상적인 생리적 매개 변수에 대한 지식과 정의가 필요합니다. 수년간의 역학 연구를 통해 인간의 생리학적인 것이 무엇인지에 대한 광범위한 동의가 이루어졌으며 따라서 전 세계 의사들은 병리학을 명확하게 구별할 수 있었습니다. 그러나 표면 ECG 데이터의 분석은 쥐 모델에서 주요 과제입니다. 생리적 및 병리학적 ECG 결과를 구별하는 것은 기본 ECG 매개변수(15,16)의 불완전한 이해 및 정의로 인해 어려울 수 있습니다. 1968 년 Goldbarg et al. 건강한 마우스17에서 ECG를 처음으로 기술했습니다. PR 간격 및 QRS 지속 시간과 같은 심박수 및 기본 ECG 패턴을 보여주는 것 외에...

심장 부정맥은 흔하며 전 세계 수백만 명의 환자에게 영향을 미칩니다1. 고령화 인구는 발병률이 증가하고 따라서 심장 부정맥과 이환율 및 사망률로 인한 주요 공중 보건 부담을 보여줍니다2. 현재의 치료 전략은 제한적이며 종종 심각한 부작용과 관련이 있으며 많은 환자에서 효과가 없습니다 3,4,5,6. 부정맥 메커니즘을 인과 적으로 목표로하는 새롭고 혁신적인 치료 전략이 시급히 필요합니다. 부정맥의 복잡한 병태생리학을 연구하려면 적절한 동물 모델이 필요합니다. 마우스는 부정맥에 대한 유전적 영향을 평가하고, 근본적인 분자 및 세포 메커니즘을 조사하고, 잠재적인치료 표적을 식별하기 위한 이상적인 모델 종으로 입증되었습니다7,8,9. 연속 ECG 기록은 부정맥 감지10의 임상 루틴에서 잘 확립 된 개념입니다.
이식형 원격 측정 장치는 자유롭게 움직이고 깨어 있는 마우스에서 몇 개월에 걸쳐 ECG(일반적인 접근 방식은 리드를 리드-II 위치에 이식하는 것)를 연속적으로 기록할 수 있기 때문에 마우스의 전기 생리학을 연구하는 데 사용할 수 있는 가장 강력한 도구 중 하나입니다(일반적인 접근 방식은 리드-II 위치에 리드를 이식하는 것입니다11,12). 그러나 엄청난 수의 데이터 포인트(하루에 최대 100만 개 이상의 QRS 콤플렉스)와 쥐 표준 값에 대한 제한된 지식으로 인해 원격 측정 데이터 분석은 여전히 어렵습니다. 마우스에 일반적으로 사용 가능한 원격 측정 송신기는 최대 3개월 동안 지속되므로 최대 1억 개의 QRS 복합체를 기록할 수 있습니다. 즉, 각 개별 데이터 세트에 소요되는 시간을 줄이기 위해 실용적인 분석 프로토콜이 많이 필요하며 연구자가이 방대한 양의 데이터를 처리하고 해석 할 수 있습니다. 기록 시 깨끗한 ECG 신호를 얻으려면 송신기 주입이 최적이어야 하며 리드 위치는 더 높은 신호 진폭을 허용하기 위해 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 합니다.
관심있는 독자는 더 많은 정보를 위해 McCauley et al.12 에 의해 프로토콜을 참조 할 수 있습니다. 또한 소음을 최소화하기 위해 케이지와 송신기는 환경 요인(온도, 빛, 습도)이 제어된 환기 캐비닛과 같이 방해가 되지 않는 조용한 환경에 배치해야 합니다. 실험 기간 동안 납 천공 또는 상처 치유 문제로 인한 신호 손실을 방지하기 위해 리드 위치를 정기적으로 점검해야 합니다. 생리학적으로, 인간에서와 마찬가지로 설치류에서 ECG 파라미터에 일주기 변경이 존재하며, 연속 기록으로부터 기준선 ECG 파라미터를 얻기 위한 표준화된 접근법의 필요성을 발생시킨다. 장기간에 걸쳐 ECG 매개변수의 평균값을 계산하는 대신 안정시 심박수, P파 지속 시간, PR 간격, QRS 지속 시간 또는 QT/QTc 간격과 같은 기본 매개변수를 얻기 위해 인간과 유사한 휴식 ECG의 분석을 수행해야 합니다. 인간의 경우 안정시 ECG는 50-100/min의 정상 심박수로 10초 이상 기록됩니다. 이 ECG에는 8-17 개의 QRS 복합체가 포함됩니다. 20 개의 연속 QRS 복합체 분석은 마우스에서 "휴식 ECG 등가물"로 권장됩니다. 위에서 언급 한 일주기 변화로 인해 간단한 접근 방식은 낮과 밤에 하나씩 하루에 두 개의 휴식 ECG를 분석하는 것입니다. 동물 시설의 조명 켜기/끄기 주기에 따라 적절한 시간(예: 오전 12시/오후)이 선택되고 기본 매개변수가 얻어집니다.
다음으로, 시간 경과에 따른 심박수 플롯을 사용하여 관련 빈맥 및 서맥을 감지하고 이러한 에피소드를 연속적으로 수동으로 탐색하여 첫인상을 얻습니다. 이 심박수 플롯은 기록된 기간 동안의 최대 및 최소 심박수와 시간 경과에 따른 심박수 변동성의 중요한 매개변수로 이어집니다. 그 후, 데이터 세트는 부정맥에 대해 분석됩니다. 이 문서에서는 최대 3개월의 기록 기간 동안 깨어 있는 마우스의 장기 원격 분석 기록에서 이러한 기준 ECG 데이터를 얻기 위한 단계별 접근 방식을 설명합니다. 또한 데이터 사이언스 인터내셔널 (DSI)에서 개발 한 분석 모듈 인 ECG Pro 및 Data Insights와 함께 소프트웨어 인 Ponemah 버전 6.42를 사용하여 부정맥을 감지하는 방법을 설명합니다. 이 버전은 윈도우 7 (SP1, 64 비트) 및 윈도우 10 (64 비트)와 호환됩니다.

<table><tbody><tr><td>Ponemah 소프트웨어</td><td>데이터 과학 국제</td><td></td><td>ECG 분석 소프트웨어</td></tr></tbody></table>

마우스의 부정맥을 감지하기 위한 장기 심전도 기록 분석

Analyzing Long-Term Electrocardiography Recordings to Detect Arrhythmias in Mice

부정맥은 흔하며 전 세계 수백만 명의 환자에게 영향을 미칩니다. 현재의 치료 전략은 심각한 부작용과 관련이 있으며 많은 환자에서 효과가 없습니다. 환자 치료를 개선하기 위해서는 부정맥 메커니즘을 인과 적으로 표적으로 삼는 새롭고 혁신적인 치료 개념이 필요합니다. 부정맥의 복잡한 병태생리학을 연구하기 위해서는 적절한 동물 모델이 필요하며, 마우스는 부정맥에 대한 유전적 영향을 평가하고, 근본적인 분자 및 세포 메커니즘을 조사하고, 잠재적인 치료 표적을 식별하는 데 이상적인 모델 종으로 입증되었습니다.
이식형 원격 측정 장치는 마우스의 전기 생리학을 연구하는 데 사용할 수 있는 가장 강력한 도구 중 하나로, 자유롭게 움직이고 깨어 있는 마우스에서 몇 개월 동안 지속적인 ECG 기록을 가능하게 합니다. 그러나 엄청난 수의 데이터 포인트(하루에 1백만 > QRS 컴플렉스)로 인해 원격 분석 데이터 분석은 여전히 어렵습니다. 이 기사에서는 데이터 사이언스 인터내셔널(DSI)에서 개발한 분석 모듈인 ECG Pro 및 Data Insights와 함께 소프트웨어 Ponemah를 사용하여 ECG를 분석하고 장기 원격 측정 기록에서 부정맥을 감지하는 단계별 접근 방식을 설명합니다. 심박수, P 파 지속 시간, PR 간격, QRS 간격 또는 QT 지속 시간과 같은 기본 ECG 매개 변수를 분석하기 위해 Ponemah를 사용하여 자동 속성 분석을 수행하여 감지 된 R 파 주변의 개별적으로 조정 된 창 내에서 P, Q 및 T 파를 식별했습니다. 
그런 다음 결과를 수동으로 검토하여 개별 주석을 조정할 수 있습니다. 속성 기반 분석 및 패턴 인식 분석의 출력은 Data Insights 모듈에서 부정맥을 감지하는 데 사용되었습니다. 이 모듈은 녹음 내에서 개별적으로 정의된 부정맥에 대한 자동 스크리닝을 허용한 다음 의심되는 부정맥 에피소드를 수동으로 검토할 수 있습니다. 이 기사에서는 ECG 신호 기록 및 감지의 문제에 대해 간략하게 논의하고, 데이터 품질을 개선하기 위한 전략을 제안하며, 위에서 설명한 접근 방식을 사용하여 마우스에서 감지된 부정맥의 대표적인 기록을 제공합니다.

장기 ECG를 기록하면 방대한 데이터 세트가 생성됩니다. 추가 분석 옵션은 다양하며 개별 연구 프로젝트에 따라 다릅니다. 이 프로토콜은 대부분의 연구자, 특히 형질전환 마우스 라인을 특성화하거나 질병 모델에서 특정 치료의 효과를 조사할 때와 같은 스크리닝 실험을 위해 사용할 수 있는 몇 가지 매우 기본적인 판독값에 대한 설명을 제공합니다. 이전 프로젝트에는 시간이 지남에 따라 ECG 매개 변수를 분석하여 심장 독성 효과가 있는지 여부를 결정하기 위해 새로운 약물 후보에 대한 연구가 포함되었습니다. 원격 측정 송신기는 치료 20일 전에 이식되었고, ECG 기록은 마우스의 충분한 상처 치유 및 순응을 허용하기 위해 치료 10일 전에 시작되었다. 치료 전에 ECG를 3 일마다 연구했습니다. 치료 후 첫 주 이내에 매일 ECG를 연구 한 후 치료 후 3 주 동안 기록이 끝날 때까지 7 일마다 ECG를 분석했습니다.
이 접근법은 그림 ...

여기에서는 기본 ECG 매개 변수 및 일반적인 부정맥에 대한 쥐의 장기 심전도 (ECG) 데이터를 분석하기위한 반자동 접근 방식에 대한 단계별 프로토콜을 제시합니다. 데이터는 살아 있는 마우스와 깨어 있는 마우스의 이식형 원격 측정 송신기로 얻고 Ponemah 및 해당 분석 모듈을 사용하여 분석합니다.

Arrhythmias are common, affecting millions of patients worldwide. Current treatment strategies are associated with significant side effects and remain ...

특히 부정맥을 선별할 때 대규모 ECG 데이터 세트를 분석하는 것은 매우 어렵고 노동 집약적입니다. 우리의 반자동 접근 방식은 마우스의 부정맥에 대한 훨씬 빠르고 편리한 스크리닝을 허용합니다. 이 반자동 접근 방식은 보다 정확한 결과로 이어집니다.이 절차는 내 연구실의 박사 과정 학생 인 Aparna Chivukula가 시연 할 것입니다. 기본 ECG 매개 변수를 분석하여 시작하십시오. 주제 설정 또는 채널 세부 정보를 클릭하여 파생된 매개 변수를 선택합니다.생쥐가 일주기 리듬을 따르기 때문에 하루에 두 번의 휴식 ECG를 분석합니다. 일주기 효과를 제어하기 위해 주간에 하나, 밤에 하나씩, 동물 시설의 조명 켜기 또는 끄기주기에 따라 적절한 시간을 선택합니다. 이 시점을 중심으로 정의된 합리적인 시간 내에 심박수 추세 그래프에서 신호 품질이 좋고 심박수가 안정적인 ECG 섹션을 선택합니다.검증 마스크의 정확도를 확인하거나 20개의 연속 QRS 컴플렉스로 수동으로 조정하고 누락된 검증 표시를 추가합니다. 추가 계산 및 시각화를 위해 파생 매개변수 목록에서 이러한 20개의 연속 QRS 컴플렉스 값이 포함된 행을 표시하고 스프레드시트 또는 통계 소프트웨어에 복사합니다. 실험 데이터 인사이트를 클릭하여 데이터 인사이트를 열고 상단의 검색 패널을 확인합니다.그런 다음 결과 패널을 표시합니다. 패널 아래쪽에 히스토그램으로 표시되는 검색 적중 횟수를 관찰합니다. 마우스의 정상적인 심박수가 분당 500-724 비트라고 가정하면 서맥을 감지하기 위해 검색 규칙 인 서맥을 정의하십시오.검색 목록 내에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 새 검색 만들기를 선택하여 검색 항목 대화 상자를 엽니다. 흰색 상자 내부를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 새 절 추가를 선택합니다. 드롭다운 메뉴와 텍스트 필드를 사용하여 검색 규칙인 서맥 싱글을 500보다 작은 값으로 정의하고 확인을 클릭하여 이 검색 규칙을 목록에 추가합니다.이 검색 규칙을 클릭하고 왼쪽의 관심 채널로 드래그하여 적용합니다. 서맥에는 둘 이상의 긴 RR 간격이 필요하므로 이를 설명하기 위해 추가 검색 규칙 서맥을 정의합니다. 확인을 클릭하여 이 검색 규칙을 목록에 추가합니다.이 검색 규칙을 클릭하고 왼쪽의 관심 채널로 드래그하여 적용합니다. 서맥을 확인하고 잘못된 결과를 거부하려면 파형을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 각 결과를 수동으로 검토하십시오. STRG 플러스 R을 눌러 선택한 결과를 거부하면 목록에서 사라집니다.빈맥을 감지하는 검색 규칙을 정의하려면 검색 목록 내에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 새 검색 만들기를 선택하여 검색 항목 대화 상자를 엽니다. 그런 다음 흰색 상자 안을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 새 절 추가를 선택합니다. 드롭다운 메뉴와 텍스트 필드를 사용하여 검색 규칙인 단일 빈맥을 724보다 큰 값으로 정의하고 확인을 클릭하여 이 검색 규칙을 목록에 추가합니다.이 검색 규칙을 클릭하고 왼쪽의 관심 있는 채널로 드래그하여 적용합니다. 빈맥에는 둘 이상의 짧은 RR 간격이 필요하므로 이를 설명하기 위해 추가 검색 규칙인 빈맥을 정의하고 확인을 클릭하여 이 검색 규칙을 목록에 추가합니다. 이 검색 규칙을 클릭하고 왼쪽의 관심 채널로 드래그하여 적용합니다.빈맥을 확인하고 잘못된 결과를 거부하려면 파형을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 각 결과를 수동으로 검토하고 바로 가기 STRG와 R을 사용하여 선택한 결과를 거부합니다. 동방방 및 방실 차단을 감지하려면 검색 목록 내에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 새 검색 만들기를 선택하여 검색 항목 대화 상자를 엽니다. 그런 다음 흰색 패널 내부를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 새 절 추가를 선택합니다.드롭다운 메뉴와 텍스트 필드를 사용하여 검색 규칙 일시 중지를 300보다 큰 값으로 정의하고 확인을 클릭하여 이 검색 규칙을 목록에 추가하고 이 검색 규칙을 클릭하고 왼쪽의 관심 있는 채널로 끌어 적용합니다. 일시 중지를 확인하려면 일시 중지가 동방 또는 심실 차단인지 결정하고 잘못된 결과를 거부하십시오. 파형을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 각 결과를 수동으로 검토하고 STRG와 R을 눌러 선택한 결과를 거부하면 결과 목록에서 사라집니다.이 접근법은 심박수 감소, 방실 및 심실 전도 증가, 신약으로 치료 한 마우스의 재분극 변화 기간을 감지 할 수있었습니다. 또한, 프로토콜은 정상적인 부비동 리듬, 부비동 일시 정지, 3 도의 방실 차단 및 심방 세동에서 나타나는 흔적의 형태로 부정맥 발생의 시간 경과를 결정하는 데 사용되었습니다. 최종 판독값은 다양하며 연구 설계 및 연구 주제에 따라 다릅니다.심방 세동에서 총 질병 부담은 예후 마커로 확립되었으며이 프로토콜로 얻은 데이터로부터 계산할 수 있습니다.

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프로그램된 전기 자극은 심장의 전도 특성을 결정하는 능력, 다양한 서성 거려 프로토콜을 사용하여 심장 arrhythmias를 유도하고 종료할 수있는 가능성을 제공합니다. transvenous 카테터를 사용하여 intracardiac의 electrogram 레코딩은 arrhythmogenic 기판을 확인하기 위해 프로그램된 전기 자극 프로토콜을 다음과 생쥐에서 구할 수 있습니다.

마우스에 프로그램된 전기 자극을

Telemetric ECG는 심장 arrhythmias과 갑작스런 심장 죽음에 대한 동물 모델을 평가 필수적인 도구로 떠오르고있다. 여기, 우리는 생쥐의 장기 외래 ECG 모니터링 응용 프로그램에 대한 telemetric ECG 녹음에 stepwise 가이드를 제시한다.

마우스의 외래 ECG 기록

이 프로토콜 설명 electrophysiological murine atria는 높은 시간적, 공간적 해상도, 막 전압의 듀얼 녹음을 포함 한 광학 매핑 시스템을 활용 하 여 평가 하 고 캘리포니아2 + 에서 과도 프로그램 특수 전극 카 테 터를 통해 자극입니다.

고해상도 광학 매핑 Murine Atria electrophysiological 평가

여기, 선물이 두뇌를 기록 하 고 동시 비디오를 사용 하 여 마우스에 바이오 신호를 심장에 프로토콜 electroencephalography (뇌 파), 그리고 심전도 (ECG). 우리는 또한 발작, 뇌 파 스펙트럼 전력, 심장 기능, 그리고 심장 박동의 변화에 대 한 결과 뇌 파 ECG 기록 분석 하는 방법을 설명 합니다.

동시 비디오-뇌 파-ECG 모니터링 Neurocardiac 부전 간 질 마우스 모델에서을 식별 하

여기서, 우리는 마취제의 사용을 필요로하지 않는 초기 산후 마우스에 최적화 된 비침습적 전기 장기 (ECG) 프로토콜을 제시한다.

주산기 마우스의 비침습적 전기 검사

우리는 기술적으로 쉽게, 저렴, 빠르고, 작은 마우스에서 저렴하고 저렴한 ECG 프로토콜을 제시하고, 향상된 감도로 수행 할 수 있습니다. 우리는 마우스에 있는 약리학 에이전트, 유전 수정 및 질병 모형을 공부하기 위한 검열 접근으로 이 방법을 건의합니다.

납 II를 사용하여 마취 마우스의 심전도 기록

이 프로토콜은 마우스의 페이스메이킹 결함을 식별하기 위해 전체 시노어심 노드 조직의 미세 전극 어레이 기록을 사용하여 본질적인 심장 발사 속도를 측정하는 새로운 방법론을 설명하는 것을 목표로합니다. 약리학 에이전트는 또한 본질적인 페이스 메이킹에 그들의 효력을 공부하기 위하여 이 방법에 소개될 수 있습니다.

중고심 노드 발사 속도의 마이크로 전극 어레이 기록으로 마우스의 본질적인 심장 페이스메이킹 결함을 식별합니다.

심전도(ECG)는 심장 전기생리학을 이해하는 핵심 변수입니다. 신체 운동은 유익한 효과가 있지만 심혈관 질환의 맥락에서 해로울 수도 있습니다. 이 원고는 운동 중 실시간 ECG를 기록하는 방법을 제공하여 생쥐의 심장 전기 생리학에 미치는 영향을 조사하는 데 도움이 될 수 있습니다.

생쥐의 러닝머신 훈련 중 실시간 심전도 모니터링

본 프로토콜은 마우스에서 심방 세동 감수성을 평가하기 위해 경식도 심방 페이싱을 사용할 때 실험 파라미터의 최적화를 설명합니다.

마우스의 심방 세동 감수성을 평가하기위한 경식도 심방 페이싱의 최적화

원심성 림프에서 다량의 지질 대사 성분을 채취하기 위해 신생아 돼지의 장 림프통에 카테터를 삽입하는 수술을 제시합니다.

신생아 돼지에서 림프의 창자 림프 트렁크와 컬렉션의 장기 도관

배우세요 마우스 장기 심전도 기록에서 부정맥을 감지하는 반자동 분석 방법을 Ponemah 소프트웨어를 활용하여 정확하게 심방세동 및 전도장애를 식별하고 약물 효과를 평가하는 효율적인 프로토콜입니다.

마우스의 부정맥을 감지하기 위한 장기 심전도 기록 분석

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