Opracowanie algorytmu do przeprowadzenia kompleksowego badania dysrefleksji autonomicznej u zwierząt z dużym uszkodzeniem rdzenia kręgowego przy użyciu urządzenia telemetrycznego

Ogólnym celem niniejszej procedury jest charakterystyka rozwoju czasowego i progresji dysrefleksji autonomicznej (AD) z wykorzystaniem oprogramowania do wykrywania AD w modelu urazu rdzenia kręgowego u gryzoni. Cel ten osiąga się poprzez uprzednie wszczepienie urządzenia telemetrycznego do aorty brzusznej w celu ciągłego monitorowania ciśnienia tętniczego krwi oraz częstości akcji serca w każdym cyklu. Po 14 dniach przeprowadzana jest całkowita przezięcie segmentu T3 rdzenia kręgowego.

Następnie wykorzystuje się oprogramowanie do detekcji AD w celu wykrycia i charakterystyki spontanicznych epizodów AD. Alternatywnie AD można wywołać nieinwazyjnie za pomocą cewnika Foleya, a następnie przeprowadzić monitorowanie wywołanych epizodów AD w czasie rzeczywistym. Ostatecznie epizodyczną nadciśnienie oraz wystąpienie bradykardii, które pojawiają się w wyniku spontanicznych lub wywołanych incydentów AD, można ocenić za pomocą oprogramowania do detekcji AD.

Zapewnienie odpowiedniego czasu na implantację urządzenia telemetrycznego przed wywołaniem urazu rdzenia kręgowego jest kluczowe dla przeżycia zwierząt, ponieważ mechaniczna niedrożność spowodowana urządzeniem telemetrycznym może prowadzić do niewystarczającego przepływu krwi do kończyn tylnych. W naszym protokole zastosowaliśmy całkowity uraz rdzenia kręgowego na poziomie T3 (odcinek piersiowy górny), ponieważ indukuje on szereg dysfunkcji sercowo-naczyniowych, w tym dysrefleksję autonomiczną, co odzwierciedla obraz kliniczny urazów rdzenia kręgowego. Opracowane przez nas oprogramowanie do wykrywania AD działa poprzez identyfikację wzorców w ciągłych zapisach ciśnienia tętniczego, które przypominają dysrefleksję autonomiczną, co sugeruje możliwość wykorzystania tego oprogramowania w monitorowaniu pacjentów z urazami rdzenia kręgowego.

Przed rozpoczęciem zbierania danych implantuj cewnik urządzenia telemetrycznego do aorty brzusznej zwierzęcia zgodnie z protokołem tekstowym. Po zabiegu telemetrycznym rejestruj ciągłe ciśnienie tętnicze krwi zwierzęcia z rozdzielczością uderzenie po uderzeniu z częstotliwością 1000 hertz w 24-godzinnych blokach, aby monitorować parametry hemodynamiczne przed urazem rdzenia kręgowego. Dwa tygodnie później dokonaj przezcięcia rdzenia kręgowego na poziomie segmentu T3 zgodnie z ustalonymi protokołami, a następnie monitoruj ciśnienie tętnicze krwi w celu oceny odpowiedzi po urazie rdzenia kręgowego.

Aby ocenić częstość występowania spontanicznej dysrefleksji autonomicznej (AD), należy wykorzystać odpowiednie oprogramowanie do akwizycji danych w celu wyodrębnienia z surowych danych telemetrycznych odstępu między uderzeniami serca, skurczowego ciśnienia krwi, średniego ciśnienia tętniczego oraz pory dnia w badanym okresie. Następnie należy przesłać plik CSV z wyodrębnionymi danymi, zawierający odstępy między uderzeniami serca, wartości skurczowego ciśnienia krwi i średniego ciśnienia tętniczego oraz zarejestrowaną porę dnia. Następnie należy wyznaczyć próg dla skurczowego ciśnienia krwi, stosując okno średniej kroczącej o długości 240 sekund.

Ustaw próg przesunięcia skurczowego ciśnienia krwi na wartość o 20 mmHg wyższą od ruchomej średniej bazowej. Następnie zidentyfikuj grupy szczytów skurczowego ciśnienia krwi, które przekraczają próg przesunięcia, przy czym odstęp między szczytami wynosi mniej niż 2 s, a odstęp między grupami szczytów jest większy niż 10 s. Ustaw próg odstępu czasu trwania AD tak, aby znajdował się w granicach 120 s względem siebie.

Aby potwierdzić, że skupiska tych szczytów są związane z samoistnym zdarzeniem AD, należy ustawić minimalne ograniczenie spadku częstości akcji serca powiązane z pierwszymi 10% wartości częstości akcji serca w momencie wystąpienia potencjalnego zdarzenia oraz 75% wartości częstości akcji serca od końca potencjalnego zdarzenia. Następnie należy odjąć niższy próg częstości akcji serca od wyższego progu, aby upewnić się, że odpowiadający mu spadek wynosi 40 BPM lub więcej, dbając o wskazanie odpowiedniego zakresu fizjologicznego dla zapisów ciśnienia skurczowego krwi oraz częstości akcji serca. Po wypełnieniu wszystkich paneli należy kliknąć OK. Zostanie wyświetlona reprezentacja graficzna wykrytych zdarzeń AD, zawierająca skoki ciśnienia skurczowego krwi oraz powiązane dane dotyczące częstości akcji serca.

Wygenerowany zostanie również plik arkusza kalkulacyjnego zawierający odpowiedź ciśnieniową, czas trwania, maksymalne ciśnienie skurczowe, minimalną częstotliwość akcji serca oraz spadek częstotliwości akcji serca dla każdego wykrytego zdarzenia AD. Aby ocenić stopień nasilenia wywołanego epizodu AD, należy nasmarować końcówkę cewnika Foleya i wprowadzić końcówkę z niepompowanym balonikiem do odbytnicy zwierzęcia na głębokość dwóch centymetrów od otworu odbytu. Zwierzęta z uszkodzeniem rdzenia kręgowego nie posiadają czucia poniżej miejsca urazu, jednak ze względu na spastyczność mogą wykonywać skurczowe i szarpane ruchy podczas wprowadzania cewnika.

Przymocuj cewnik do ogona za pomocą taśmy chirurgicznej i nałóż specjalnie dopasowaną rurkę na zewnętrzną część cewnika, aby zapobiec pogryzieniu lub wyrwaniu go przez szczura. Następnie napompuj balon dwiema mililitrami powietrza w ciągu 10 sekund. Odczekaj, aż ciśnienie krwi i częstość akcji serca się ustabilizują.

Utrzymuj rozciąganie przez jedną minutę. Po 10 minutowej przerwie powtórz rozciąganie i 10-minutowy okres regeneracji jeszcze trzy razy, a następnie przeanalizuj stopień nasilenia wywołanego AD za pomocą oprogramowania do detekcji AD. Tutaj przedstawiono reprezentacyjny zapis ciągłego, uderzenie po uderzeniu ciśnienia krwi tętniczej, próbkowanego przez przetwornik telemetryczny i wyekstrahowanego przez oprogramowanie do akwizycji danych, zgodnie z wcześniejszą prezentacją.

Jak wykazują te dane z ciągłego monitorowania ciśnienia tętniczego, spontaniczna AD wiąże się ze wzrostem ciśnienia skurczowego o ponad 20 mmHg, któremu towarzyszy spadek częstotliwości akcji serca o 40 BPM lub więcej w momencie wystąpienia epizodu AD. Na tych wykresach można zaobserwować gwałtowny i trwały wzrost ciśnienia skurczowego połączony z wyraźną bradykardią, które występują po indukcji AD poprzez rozciąganie jelita grubego, co zostało właśnie zademonstrowane. Łącząc rozciąganie z wykrywaniem i charakteryzacją tych spontanicznych zdarzeń autonomicznej dysrefleksji, zgodnie z powyższą prezentacją, możemy badać charakterystykę czasową tego zagrażającego życiu stanu.