Introduction
Autonome dysreflexie (AD) is een levensbedreigende noodsituatie patiënten na acute of chronische ruggenmergletsel (SCI) en cervicale of high-thoracale segmenten en wordt gewoonlijk gekenmerkt door episoden van aanhoudende hypertensie en bradycardie 1. AD wordt voornamelijk veroorzaakt door een verstoring van de dalende spinale routes die gewoonlijk een input van supraspinale centra naar de spinale sympathische preganglionic neuronen die sympathische activiteit en vasculaire tonus 1-4 te regelen. AD episodes worden gekenmerkt door een piek in de systolische bloeddruk (SBP) tot 300 mmHg en indien onbehandeld kan leiden tot convulsies, intracraniële bloeding, myocardinfarct, en zelfs de dood 5-8. Een verscheidenheid van schadelijke en niet-schadelijke stimuli fungeren als een trigger van AD, met inbegrip van darmen en blaas buik, krampen, decubitus, urineblaas catheterisatie of iatrogene procedures 9-12.
De temporele ontwikkeling van AD in response SCI is onderzocht in zowel humane 9 en diermodellen 13,14. Typisch deze studies hebben een 'geïnduceerde AD' gebruikte methode (dat wil zeggen, urodynamica, penis vibrostimulations bij mensen of colorectale distensie bij dieren) naar de temporele ontwikkeling van de advertentie te bepalen. Een dergelijke benadering wordt beperkt door de noodzaak voor herhaalde evaluaties op geïsoleerde tijdstippen dat een nauwkeurige bepaling van de temporele ontwikkeling van AD kan voorkomen. Het gebruik van 24-uurs controle van de bloeddruk bij mensen mogelijk maakt seriële bloeddrukmetingen te worden gemaakt op vooraf bepaalde tijdstippen. Deze techniek is onlangs gebruikt om spontaan optredende AD bij patiënten met chronische SCI controleren. In diermodellen, zijn solid-state druksensoren steeds meer gebruikt om chronisch controleren beat-by-sloeg de arteriële bloeddruk. Recentelijk Rabchesvky et al. (2012), ontwikkelde een algoritme dat een tweede gemiddelde van de gemiddelde arteriële druk geëxtraheerd (MAP) eend vergeleken met een voortschrijdend gemiddelde drempel 15. Spontane AD evenementen werden gekenmerkt gebaseerd op MAP pieken die 10 mmHg zijn of meer boven de drempel gelijktijdig met een HR daling van 10 slagen per minuut of meer.
Hier een roman JAVA software die een heeft opgebouwd in AD Detection algoritme wordt gepresenteerd. Dit algoritme werkt door het detecteren van vooraf bepaalde patronen in arteriële bloeddruk (ABP) en hartslag (HR) die indicatief is voor een spontaan optredende AD evenement. De gebruiker kan alle invoervariabelen zelf zodanig aanpassen dat de software zodanig dat de "algoritme" gemakkelijk kan worden aangepast aan de specifieke parameters van belang. De software kan ook ABP en HR dichotomize in een bepaalde periode zodat dagelijkse ritme van hemodynamische parameters kunnen worden geanalyseerd 16. In dit manuscript wordt een gedetailleerde uitleg gegeven van de chirurgische techniek die wordt gebruikt om de telemetrietoestellen implanteren en leidt de SCI operatie. Examples worden ook gegeven met betrekking tot de post-verwerkingsmogelijkheden van de AD Detection software en hoe cardiovasculaire functie veranderd na SCI. Ter vergelijking, de methodologie en de resultaten verkregen uit een werkwijze geïnduceerde AD bekend als colorectale opzwelling (CRD) wordt ook getoond.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Mannelijke Wistar (Hsd: WI Wistar) ratten 7 weken oud en een gewicht van 300-350 g werden gebruikt in dit experiment. Alle ratten werden gehandhaafd op een 12 uur licht / donker-cyclus en kreeg standaard laboratorium rat chow en water ad libitum. Alle experimentele procedures in overeenstemming met de gids van de Zorg en gebruik van proefdieren opgesteld door de Canadese Raad over Animal Care en verleende ethiek goedkeuring door de University of British Columbia. Chirurgie en verzorging van dieren werden uitgevoerd volgens standaardprocedures in ons laboratorium (Ramsey et al. 2010) 17.
1. Voorbereiding van de dieren: Chirurgische ingrepen
- Implantatie van de telemetrie Device
Let op: Protocol werd uitgevoerd volgens de specificaties van de fabrikant en onze eerdere ervaringen met de implantatie van het apparaat: 16- Behandel de dieren met enrofloxacine, eenmaal daags gedurende 3 dagen (10 mg / kg, s.c.) pre-operatief.
- Verwijder vast voedsel uit kooi 9-13 uur voor de operatie. Zachte voeding voeding maaltijdvervanger kan voorzien in deze periode.
- Verdoven dieren met een inductie dosis van 4% isofluraan in een inductie kamer en een onderhoudsdosis van ongeveer 1,5% isofluraan (met 1-1,5 l / min zuurstof) met een Bain circuit. Gebruik de teen knijpen reflex en hoornvlies reflexen om te beoordelen of de dieren zijn bij chirurgische vlak van anesthesie. De ademhaling moet worden gecontroleerd om te beoordelen of de diepte van de anesthesie te hoog is (dat wil zeggen, zeer traag ademhaling en hijgend, bleke slijmvliezen) of te laag (dat wil zeggen, kan snelle, oppervlakkige ademhaling met vermelding van het dier niet op een chirurgische vlak van anesthesie ). Herhaalde bewaking van chirurgische vlak van anesthesie ongeveer elke 5 minuten tijdens de operatie en pas isofluraan dosis nodig.
Let op: Alle operaties worden uitgevoerd met behulp van aseptische techniek: in het bijzonder, chirurgen dragenchirurgische scrubs, cap, masker en steriele handschoenen. Open handschoengebruik procedure wordt waargenomen, geautoclaveerd chirurgische verpakking met chirurgische instrumenten wordt geopend met behulp van steriele techniek en het dier is gedrapeerd voor het begin van de operatie. Chirurgische instrumenten zijn gesteriliseerd tip in hete parels tussen operaties (voor maximaal vijf operaties). Chirurgische sponzen en gaas geautoclaveerd voor gebruik. Tijdens de operatie worden de dieren op een watercirculatie deken gehandhaafd op 37 ° C gehouden. - Dien buprenorfine (0,02 mg / kg, sc) onmiddellijk voor de operatie. Verder dienen ketoprofen (5 mg / kg, sc) vóór een chirurgische ingreep multimodale analgesie. Dien bupivacaïne (5 mg / kg, sc) onmiddellijk voorafgaand aan chirurgie om een lokale lijn blok leveren. Na het scheren van de buik, passen afwisselende uitstrijkjes van chloorhexidine en 70% ethanol (driemaal elk), gevolgd door povidonjood gedurende ten minste 1 min, en verwijder met 70% ethanol (telkens met een nieuw geopende alcoholgaasje). Zwabberen van de huidwordt in concentrische wijze vanaf het midden van de incisie lijn en cirkelen buiten (om te voorkomen dat de omgeving vervuilen door "vooruit / achteruit" bewegingen). Gebruik steriel gaasje swabs en gooi tussen elke toepassing. Dit proces wordt drie keer herhaald voordat dier operatie. Terwijl geknipt en chirurgisch geschrobd, houden dieren op een neuskegel verbonden met een Bain niet-rebreathing circuit onder ongeveer dosis isofluraan 1,5% onderhoud. Pas isofluraan niveau aan het dier te handhaven op een chirurgisch plan anesthesie.
- Voeg een 5 cm lange middellijn abdominale incisie snijden door de spieren en het buikvlies blootstellen van de darmen.
- Trek de darmen (dit zal de neergaande aorta op de buikwand bloot), bedekken de darm met steriele chirurgische gaas bevochtigd met 2-3 ml Ringers oplossing en vochtig houden met extra Ringers zo vaak als nodig om weefsel uitdroging te voorkomen door de procedure .
- Blunt ontleden rond de aorta en scheiden de aorta van de inferior vena cava gebruikmaking van een iris spatels.
- Plaats ligaturen (8-0 monofilament hechtingen) rond de rostrale en caudale uiteinden van de buitenste adventitia laag van de aorta, net distaal van de nierslagader.
- Til de ligaturen kort het afsluiten van de bloedstroom en prik de aorta op het niveau van 1-2 mm juist voor de darmbeenvertakking met een 25 gauge naald gebogen op 90 ° aan het uiteinde.
- Leid de punt van de katheter van de telemetrie-inrichting in de aorta met een 20 Gauge-naald gekromd. Advance rostraal om ervoor te zorgen dat de tip is net distaal van de nierslagaders
- Repareren met een kleine hoeveelheid weefsellijm. Verwijder ligaturen en zorgen voor bloedtoevoer occlusie door de katheter of weefselhechtmiddel.
- Beveilig het lichaam van de telemetrie apparaat in de buikwand met behulp van 4-0 zijden hechtingen. Gebruik 4-0 Vicryl en 4-0 Prolene hechtingen aan de MUSC sluitenle en de huid, respectievelijk.
- Telemetrie Implantatie post-chirurgische zorg
Opmerking: Bij de eerste 14 dagen na de operatie dieren ten minste 3 maal per dag te worden gecontroleerd, naast een nadere controle evaluatie eenmaal per dag. Beoordelen van dieren in 7 categorieën: lichaamsgewicht, fysieke verschijning (pijn wordt beoordeeld op basis van symptomen, zoals verhoogde porfyrine productie gezien rond de ogen, neus en voorpoten, en gezicht grimas tekens), gedrag / activiteit, ontlasting, huid (met inbegrip van hunching, pilo-erectie , insnijding genezing en seroom), hydratatie en ademhaling.- Voeren van de dieren met fruit, assortiment van ontbijtgranen, zachte voeding voedingswaarde maaltijdvervanger, en zorgen voor water ad libitum, voor 6 dagen na telemetrie apparaat implantatie. De dieren moeten regelmatig stevig knaagdier chow ingehouden voor de eerste dag na de operatie hebben. Injecteer dieren verwarmde Ringer-lactaat-oplossing (5 ml) subcutaan de eerste 3 dagen na de operatie en op het uiterlijksymptomen van uitdroging. Dien Ringers oplossing (5 ml) noodzakelijk na beoordeling van de dieren (tekenen van huidveroudering tent, bleek oren / slijmvliezen) tijdens ochtend en avond controles.
- Dien enrofloxacine (10 mg / kg, sc) en ketoprofen (5 mg / kg, sc) eenmaal daags gedurende 3 dagen na de operatie. Dien buprenorfine (0,02 mg / kg, sc) gedurende de ochtend en avond (dat wil zeggen elke 12 uur) voor de volgende 3 dagen na de operatie. Een mid-daagse dosis van buprenorfine (0,02 mg / kg, sc) worden toegediend als tekenen van pijn / distress worden genoteerd.
- Volledige doorsnijding van het ruggenmerg
Let op: Laat de dieren om te herstellen van telemetrie implantatie chirurgie voor ten minste 14 dagen vóór de T3 volledige doorsnijding chirurgie.- Pre-treat dieren profylactisch enrofloxacine (10 mg / kg, sc) gedurende drie dagen voor de operatie SCI.
- Verdoven dieren op een inductie dosis van 4% isofluraan zoals eerder beschreven. Verder,injecteren dieren met ketamine hydrochloride (70 mg / kg, ip) en dexmedetomidine hydrochloride (0,5 mg / kg, ip).
Opmerking: Voor de volledige doorsnijding operaties, de vaatverwijding veroorzaakt door isofluraan presenteert heel vaak problemen met hemostase zodra het snoer wordt doorsneden. Dit probleem kan worden voorkomen door gebruik ketamine / dexmedetomidine cocktail. De dieren worden verdoofd 20-25 min en omgekeerd gebruik atipamezol (1 mg / kg, sc) na het ruggenmerg doorsnijding chirurgie. - Preoperatief toedienen subcutaan buprenorfine (0,02 mg / kg) en ketoprofen (5 mg / kg). Dien bupivacaïne (5 mg / kg, sc) onmiddellijk voorafgaand aan chirurgie om een lokale lijn blok leveren. Na het scheren van de buik, afwisselend borstels chloorhexidine en 70% ethanol (driemaal elk), gevolgd door povidonjood moet worden toegepast gedurende ten minste 1 min en verwijderd met 70% ethanol (telkens met een nieuw geopende alcoholgaasje). Borstels te worden aangebracht in concentrische mode beginin het midden van de incisie lijn en uitgaande cirkelen (om te voorkomen dat de omgeving vervuilen door "vooruit / achteruit" bewegingen). Gebruik steriel gaasje en gooi tussen elke toepassing. Herhaal dit proces drie keer voordat dier operatie. Terwijl geknipt en chirurgisch geschrobd, houden dieren op een neuskegel onder ongeveer dosis isofluraan 1,5% onderhoud (aangepast als nodig is om chirurgische vlak van anesthesie te handhaven). Tijdens de gehele duur van de operatie dieren watercirculatie deken gehandhaafd op 37 ° C gehouden.
- Voeg een middellijn incisie, 2 cm lang, in de oppervlakkige spieren bovenop de C8-T3 wervels.
- Blunt ontleden teneinde de dura laag zichtbaar.
- Doorboren de dura laag met microscissors of met de punt van een 25 gauge naald.
- Open de dura aan de T2-T3 tussenwervelschijven gap en het uitvoeren van een complete doorsnijding behulp microscissors. Open de microscissors maar zijdelings niet genoeg om wervellichaam arterie barstens en aders. In snelle beweging doorsnijden het ruggenmerg en het zoeken naar een overdreven twitch in het dier achterpoten. Bevestig een complete doorsnijding via visuele scheiding van de rostrale en caudale ruggenmerg stompen.
- Na de bevestiging, plaatst gelfoam tussen de stompen om hemostase te bereiken. Voldoende Gelfoam bloeden te stoppen en de stompen van het ruggenmerg te scheiden.
- Gebruik 4-0 Vicryl en 4-0 Prolene hechtingen aan de spieren en de huid te sluiten, respectievelijk. Na SCI operatie, geef dieren voorverwarmd Ringer-lactaat-oplossing (5 ml, sc bij 30 ° C) en hen in staat stellen om te herstellen in een temperatuur-gecontroleerde omgeving.
- Spinal Cord doorsnijding post-chirurgische zorg
Opmerking: Voor de eerste 14 dagen na de operatie dieren 3 maal daags moet worden gecontroleerd, naast een gedetailleerd toezicht evaluatie eenmaal per dag. Na 14 dagen kan gedetailleerde controle evaluatie om de andere dag worden herhaald. Beoordelen van dieren in 7 cateRies: lichaamsgewicht, fysieke verschijning (pijn wordt beoordeeld op basis van symptomen, zoals porfyrine en gezicht grimas), gedrag / activiteit, ontlasting, huid (met inbegrip van hunching, pilo-erectie, insnijding genezing en seroom), hydratatie en ademhaling. Voor de eerste 5-7 dagen blazen worden gecontroleerd en uitgedrukt minstens 3 maal per dag.- Voeren van de dieren met fruit, assortiment van ontbijtgranen, voedings zacht dieet maaltijdvervanger, en zorgen voor water ad libitum, voor 8-14 dagen na het ruggenmerg doorsnijding chirurgie. Injecteer dieren verwarmde Ringer-lactaatoplossing (5 ml) subcutaan de eerste 3 dagen na de operatie en op symptomen van uitdroging. Dien Ringer-oplossing (5 ml) als nodig is bij de beoordeling van de dieren tijdens controles.
Opmerking: Na ruggenmerg doorsnijding, ratten vertonen verlamming van de achterpoten en ambulate middels buigen en strekken van de voorpoten, die wordt bewaard in het letsel model. De ratten missen romp en staart ondersteuning. Ter vergemakkelijkinghun beweging in de kooi, moet een rubberen rooster onder havermout bedden worden geplaatst. Hiermee ratten het rooster grijpen de voorpoten en gemakkelijk bewegen in de kooi om voedsel en water. Het beddengoed moet dagelijks worden gewijzigd. Op dag 7 na ruggenmerg doorsnijding moet de haver beddengoed vervangen worden door hun oorspronkelijke houtsnippers beddengoed. De havermout beddengoed wordt gebruikt sinds ratten die buprenorfine kunnen pica waarin ze beddengoed eten te ontwikkelen en dit kan slokdarm verstoppingen veroorzaken. Havermout zijn absorberend impactie van de slokdarm met havermout is niet waargenomen. - Dien enrofloxacine (10 mg / kg, sc) en ketoprofen (5 mg / kg, sc) eenmaal daags gedurende 3 dagen na de operatie. Dien buprenorfine (0,02 mg / kg, sc) gedurende de ochtend en avond (dat wil zeggen elke 12 uur) voor de volgende 3 dagen na de operatie. Een mid-daagse dosis van buprenorfine kan worden toegediend als tekenen van pijn / distress worden genoteerd.
- Voeren van de dieren met fruit, assortiment van ontbijtgranen, voedings zacht dieet maaltijdvervanger, en zorgen voor water ad libitum, voor 8-14 dagen na het ruggenmerg doorsnijding chirurgie. Injecteer dieren verwarmde Ringer-lactaatoplossing (5 ml) subcutaan de eerste 3 dagen na de operatie en op symptomen van uitdroging. Dien Ringer-oplossing (5 ml) als nodig is bij de beoordeling van de dieren tijdens controles.
2. TelemetrieMonitoring van hemodynamische parameters
- Verzamel beat-per-beat arteriële bloeddruk (ABP) en de kerntemperatuur van het lichaam elke dag voor 24 uur, voor en na SCI. Proef de arteriële bloeddruk en lichaamstemperatuur bij 1000 Hz in 24 uur blokken met behulp van de telemetrie apparaat.
- Plaats een SmartPad onder het dier kooi voor draadloze opladen van de omzetter en voor het ontvangen van digitale afstandsmeter signalen van de omzetters.
Opmerking: De uitgangsspanning wordt vervolgens doorgegeven aan een configurator aangesloten op een computer, waarbij de datastroom van elk kanaal organiseert. De spanning wordt omgezet in een continue arteriële bloeddruk en temperatuur opnames. Visualiseer de bemonsterde gegevens met behulp van data-acquisitie software, zoals LabChart. - Gooi de telemetrie data in dierlijke monitoring verkregen, en de 10 minuten onmiddellijk voor bewaking en 10 minuten na controle.
3. Beoordeling van Spontane Incidschillen van Autonomic dysreflexie (AD)
Opmerking: De frequentie, ernst en duur van spontane AD evenement bepaald met een algoritme ontwikkeld voor onze nieuwe AD detectie JAVA platform software (figuur 4). Een nieuw algoritme ontwikkeld om automatisch AD spontane gebeurtenissen gebaseerd op 24 uur SBP en HR telemetrie opnamen voor en na SCI gebruikmaking parameters aangegeven in figuur 2.
- Extract SBP en HR waarden uit ruwe telemetrische data over periode van belang het gebruik van acquisitie software.
Opmerking: Het detecteert en bepaalt de waarde van de SBP pieken van continue ABP opnames. Hartslag wordt geëxtrapoleerd door het bepalen van de duur afstand tussen aangrenzende SBP pieken. - een CSV-bestand van de telemetrie opnames met interbeat interval in kolom A, SBP waarden in kolom B, MAP waarden in kolom C en de tijd van de dag uploaden in kolom D (Figuur 4A).
- Met behulp van de software (Figuur 4B-D), vermeldt de betrokken fysiologische HR bereik (dat wil zeggen, R tot R-interval) voor de SBP opnames tussen de 180 bpm en 625 bpm. Geef de relevante HR range op de software onder de Hart Minimum en hartslag Maximum panelen.
- Maak een drempel voor SBP en HR door een voortschrijdend gemiddelde raam van 240 sec. Geef het venster lengte van het voortschrijdend gemiddelde drempel voor de analyse in het AD Duur Threshold panel.
- Stel een SBP omgezet drempel van 20 mmHg boven het voortschrijdend gemiddelde baseline. Geef de omzetting waarde in de Moving Average Threshold Omzetting BP panel.
- Isoleer SBP piek clusters die de omgezette overschrijden met een piek tot piek interval minder dan 2 sec en voor een duur van meer dan 10 sec. Geef de piek tot piek interval met behulp van de Interpeak Interval BP en de durantsoen interval met behulp van de Peak Cluster Interval BP panelen.
- Groep SBP piek clusters die binnen 120 seconden van elkaar.
Opmerking: gedetecteerd potentiële AD gebeurtenissen die zich binnen 120 seconden van elkaar zouden worden gegroepeerd als één gebeurtenis. Geef de maximale duur toegestaan tussen opeenvolgende SBP clusters te differentiëren aparte AD gebeurtenissen in het AD Duur Threshold panel. - Bevestigen of groep SBP piek clusters worden geassocieerd met een mogelijk AD spontane gebeurtenis door het detecteren van een afname van HR van 40 slagen per minuut of meer.
- Gemiddeld 10% van de HR-waarden bij aanvang van de mogelijke gebeurtenis (geef dit percentage in de bovenste hartslag dalen gemiddelde actieradius paneel). Gemiddeld 75% van de hartslag waarden uit het einde van de mogelijke gebeurtenis (geef dit percentage in de onderste hartslag dalen gemiddeld bereik paneel).
- Trek de lagere hartslag drempel uit de hogere hartslag drempel, met het oog op een correspon verzekerending daling van 40 slagen per minuut of meer. Geef de daling beperking hartslag met behulp van de drop beperking panel hartslag.
- Zodra de panelen zijn gevuld, druk op OK. Een grafische weergave van de gedetecteerde AD zijn weergegeven, waardoor de pieken in de SBP en bijbehorende HR-gegevens (figuur 4C-D) op te nemen. Een uitgang excel-bestand wordt ook gemaakt met de pressor respons (mmHg), duur (sec), max systolische bloeddruk (mmHg), minimum HR (bpm) en HR druppel (bpm) van elke gedetecteerde gebeurtenis AD.
4. Colorectale Uitzetting naar Opzettelijk Elicit AD
Opmerking: De ernst van de geïnduceerde AD kan worden bepaald door middel van colorectale opzwelling (CRD), een klinisch relevante stimulus die de darm routine 3,18,19 nabootst.
- Controleer de ballon van een katheter Frans (recht, Frans 10, 3 ml, 35 cm, latex) niet lekt door het opblazen met 2 ml lucht.
- Restrain the dier door het wikkelen in een handdoek en laat BP en HR te stabiliseren voor een half uur.
- Plaats glijmiddel op de punt van de katheter. Plaats een merkteken op de katheter met een permanent marker, 2 cm vanaf het midden van de ballon. De katheter wordt ingebracht via de anus in de dikke darm totdat de markering is alleen zichtbaar bij de opening. Bevestig de katheter aan de staart met chirurgische tape. Re-plaats de ingepakte dier in zijn kooi geplaatst op de ontvanger SmartPad het afstemmen van de geïmplanteerde transducer in het dier. Laat het dier BP te normaliseren voor 10 min.
- Na het inbrengen van de catheter en de bijbehorende acclimatiseringsperiode (bijvoorbeeld 10 min), trekken de ballon met 2 ml lucht dan 10 seconden, zodat BP en HR te stabiliseren. Handhaaf uitzetting gedurende 1 min. Zorg ervoor dat de punt van de katheter binnen het rectum blijft. Het is belangrijk te hoge opblazen van de ballon (dat wil zeggen 3 ml +) om breuk van het colon te voorkomen.
Opmerking: Uitzetting voor de duur van 1 min &# 160, maakt geschikte tijd voor de ontwikkeling van de pressor respons en de baroreceptor gemedieerde HR druppel geassocieerd met een geïnduceerde episode van AD. Daarnaast is deze 1 minuut periode ook voldoende tijd voor normalisatie van cardiovasculaire indices. - Herhaal uitzetting 3 keer per proef, het herhalen van proeven dagelijks met een minimum interval van 10 minuten tussen de proeven. Zodra de beoordeling is voltooid, verwijdert de Foley katheter van het dier.
- Gemiddeld ritme-by-beat data over 1 sec intervallen en het verslag van de maximale stijging van de systolische bloeddruk en maximale afname van de HR over meerdere studies.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Telemetrie gebruiken, wordt de arteriële bloeddruk bemonsterd met een frequentie van 1000 Hz continu gedurende 24 uur. Een illustratieve registratie van de arteriële bloeddruk (ABP) middels LabChart is weergegeven in figuur 1B. Het monster ABP werd gevolgd door een halfgeleider druksensor geplaatst in de aorta descendens. De nieuwe JAVA platform AD detectie software is in staat om relevante SBP (mmHg) pieken (figuur 1C) te halen. We kunnen de HR (bpm) vanaf het tijdsinterval tussen aangrenzende SBP pieken (figuur 1D) extract.
SBP en HR geëxtraheerd uit sloeg door tel ABP bemonsterd bij 1000 Hz worden gekozen als de input variabelen voor de AD detectie software. De software kenmerkt AD spontane gebeurtenissen een toename van SBP meer dan 20 mmHg gepaard met een afname in HR van 40 slagen per minuut of hoger, zoals aangegeven in figuur 2. Deze gebeurtenissen worden initieel geïdentificeerd onder toepassing van een 240 sec SBP bewegen average basislijn omgezet verticaal 20 mmHg. De AD detectie software zorgt de gedetecteerde gebeurtenis AD 'echt' door te controleren op een HR druppel 40 slagen per minuut of meer ten opzichte van het begin van AD gebeurtenis. De software detecteert en kenmerkt spontane AD gebeurtenissen uit continue sloeg door beat, 24 hr SBP en HR telemetrie opnames. Samen met de tijd van de dag en de frequentie van deze AD gebeurtenissen, het AD Detection software biedt de volgende in tabelvorm informatie: de max SBP, pressor respons, duur van de AD evenement, min HR en HR druppel op begin van de spontane AD evenement.
De representatieve grafieken van systolische als HR van figuur 3 aanwezig de ernst en duur van een geïnduceerde AD episode tijdens CRD. Als de ballon van de katheter opgeblazen, is er een snelle en aanhoudende toename SBP, vergezeld van uitgesproken bradycardie. Er is een geleidelijke stabilisatie van de cardiovasculaire parameters buik vordert en normabiliseren van hemodynamische parameters als de pediatrische katheter Foley is leeggelopen. Na het inbrengen van de Foley katheter, SBP en HR indices worden gemiddeld voor 60 seconden voordat de inflatie tot een basislijn genereren. Van de basislijn, de ernst of pressorreactie geassocieerd met de piek in SBP (mmHg) en daling in HR (bpm) bepaald worden.
Figuur 1. Schematische voorstelling van telemetrie implantatie en vertegenwoordiger Spoor van arteriële bloeddruk (ABP). Schematische weergave van de telemetrie transducer implantatie met de punt van de katheter gericht op de afgesloten afdalende aorta en het lichaam van de telemetrie-inrichting bevestigd aan de buikwand 16. Voorbeeld gegevens van ABP bemonsterd bij 1000 Hz van de telemetrie-inrichting voor een periode van 24 uur. Van deze opname is het mogelijk om cardiovasculaire indices, zoals systoli extraherenc bloeddruk (SBP, mmHg; Figuur 1B) en hartslag (HR, bpm Figuur 1C). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Een Spontane Episode van Autonomic dysreflexie (AD) in ruggemerglaesie Dieren De nieuwe Java-platform software ontdekt spontane AD gebeurtenissen van 24 uur telemetrie-opnames van de systolische bloeddruk. (SBP Figuur 2A) en hartslag (HR; Figuur 2B ). Een toename van 20 mmHg of hoger bij SBP samen met een daling van HR van 40 slagen per minuut of meer bij begin van de piek in SBP wordt beschouwd een AD gebeurtenis. De "bovenste HR drempel" bestaat uit de gemiddelde 10% van de HR waarden bij aanvang van de potentieel evenement. De "lagere HR drempel" bestaat uit de gemiddelde 75% van de hartslagwaarden van het einde van de potentiële gebeurtenis. Trek de "lagere HR drempelwaarde" van de "hogere HR-drempel" om een overeenkomstige daling van 40 slagen per minuut of hoger waarborgen.
Figuur 3. Vertegenwoordiger Trace van Induced Autonomic dysreflexie (AD) van Colorectal Uitzetting (CRD) in Spinal Cord gewonde dieren. Bij inductie van CRD, is er een plotselinge en aanhoudende stijging van de SBP (figuur 3A) gepaard met een forse daling van de HR ( figuur 3B).
Figuur 4. Java Platform Spontane Autonomic dysreflexie (AD) Detection Software. (Figuur 4A) wordt geüpload naar het programma en de AD detectie parameters zijn opgegeven ( figuur 4B) zoals beschreven in het protocol. Het programma bevat de temporele fenotype van deze spontaan optredende AD evenementen (figuur 4C-D). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het protocol wordt een gedetailleerde uitvoering van een nieuwe JAVA platform AD detectie software die worden gecombineerd met een telemetrie-inrichting voor een langdurige grondige analyse van ABP in SCI-dieren (Figuur 1B). Dit is de eerste software waarmee de karakterisering van ABP patronen spontane gebeurtenissen AD detecteren ze sporadisch gedurende de looptijd van de dag optreden. Een goed gekarakteriseerd T3 SCI diermodellen de functionele capaciteit van de software illustreren de frequentie, pressorreactie en duur van spontane AD detecteren. Naast de detectie van spontane AD gebeurtenissen, kan de software oscillaties in ABP analyseren en onderscheiden dagelijkse variaties van hemodynamische parameters.
De nieuwe AD Detection software efficiënt, betrouwbaar en nauwkeurig gedetecteerd en gekarakteriseerd spontane AD gebeurtenissen in acute en chronische SCI dieren. Een AD evenement wordt beschouwd als optreden bij een stijging van de SBP van 20 mmHg of hoger (Figuur 2A) en wordt vaak geassocieerd met een uitgesproken bradycardie 9. In dit onderzoek werden SBP fluctuaties als primaire indicator voor het optreden van een dysreflexic episode, maar de software de mogelijkheid om ook MAP moet de onderzoeker wenst te gebruiken. De software heeft de mogelijkheid om de uitgesproken bradycardie onderscheiden door het detecteren van de HR druppel een gebruiker bepaalde hoeveelheid bij aanvang van de AD gebeurtenis (figuur 2B). Rabchevsky et al. gebruikt een kenmerk druppel 10 bpm als drempel waarop een hypertensieve gebeurtenis geclassificeerd als een spontane gebeurtenis AD. Dit moet worden ondervraagd, als knaagdieren hebben een zeer hoge hartslag in rust; vandaar, 10 bpm is waarschijnlijk onvoldoende om bradycardie te definiëren. HR daling beperkingen kunnen worden gewijzigd door de gebruiker niet alleen druppels in HR bepalen, maar verhoogt ook in HR, afhankelijk van het niveau en de volledigheid van de SCI.
VóórDeze software CRD-geïnduceerde AD bleek een robuuste methode geïnduceerde AD die zowel experimenteel haalbaar en goed gekarakteriseerd (Figuur 3A, 3B) 15,20 zijn. Repetitive inductie van AD in rat dierlijke modellen met een hoge SCI werd aanvankelijk gevonden om de spontane en frequente episoden van AD geassocieerd met een hoge thoracale SCI 4 na te bootsen. CRD is een krachtige, niet-invasieve stimulans voor AD bij ratten met een hoge thoracale SCI 14 die een aantal van de meest voorkomende oorzaken van AD klinisch zoals obstipatie en fecale impactie 3 emuleert. CRD-geïnduceerde AD houdt geen rekening met de grote verscheidenheid van afferente stimuli die ook deze reflex gemedieerde hypertensieve gebeurtenissen kunnen oproepen. Zo CRD-geïnduceerde AD in combinatie met detectie en karakterisering van spontane AD bieden de ideale ruimte waarin we de tijdelijke fenotype van AD kunnen bestuderen.
Telemetrie is state-of-the-art methode voor het bewaken van fysiologische functies door wakkere envrij bewegende dieren, terwijl het minimaliseren van stress geassocieerd artefacten, zoals benauwdheid, handling en anesthesie 21. In dit geval wordt een solid-state drukopnemer uit licht biosilicone materiaal. In tegenstelling tot de lage druk respons vloeistof gebaseerde catheters, kan een halfgeleider druksensor subtiele veranderingen in cardiovasculaire parameters bewaken. Deze transducers kunt proeven continu, te verslaan door ritme bloeddruk en lichaamstemperatuur bij frequenties tot 2 kHz. Halfgeleidersensoren hebben ook het voordeel van het voorkomen van bewegingsartefacten voorkomende in fluïdumverbinding gebaseerd katheters. Hoewel telemetrietoestellen zijn invasief en kostbaar, nauwkeurig bewaakt de dagelijkse ritme van hemodynamische parameters 15,16,21,22. Het herstel na implantatie is cruciaal voor de overleving van de dieren, aangezien mechanische obstructie om de bloedstroom in de abdominale aorta door het implantaat zelf kan leiden tot onvoldoende bloedtoevoer naar de achterste boDY 15.
Telemetrische detectie van spontane AD, naast CRD geïnduceerde AD, vertegenwoordigen het brede spectrum van stimuli geassocieerd met het ontstaan van deze levensbedreigende episodes. Daarom is het opsporen en karakteriseren van AD evenementen is van cruciaal belang voor de behandeling van behandelingen voor SCI patiënten. Er zijn momenteel geen haalbare niet-invasieve technieken die beschikbaar zijn voor mensen die het mogelijk maken voor chronische, te verslaan door beat, monitoring van de hemodynamische parameters. Ambulante bloeddrukcontrole onvoldoende is te wijten aan de lage tijdsresolutie. Diermodellen noodzakelijk om nauwkeurig te detecteren en te karakteriseren het begin van deze spontane gebeurtenissen AD gebruikmaking van de nieuwe AD detectie software. Bij de komst van de nieuwe continue hemodynamische bewaking technologieën, kan de software worden toegepast als een essentieel instrument klinisch om het begin van deze gebeurtenissen te controleren. Het gebruik van telemetrie inrichtingen in combinatie met de AD detectie software een nuttig zijn voor toekomstige strategieklinische ambulante monitoring van acute AD.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Dit onderzoek indien gefinancierd door het Canadese Institute of Health Research en de Heart and Stroke Foundation van BC en Yukon. Wij willen graag aan de heer Rayshad Gopaul en Dr. Shelly McErlane erkennen voor de technische ondersteuning en expertise in verzorging van dieren.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 11 Male Wistar Rats -Hsd-WI (250-300g) | Envigo (formerly Harlan Laboratories) | 141 | |
| Lab Chart (PowerLab® Data Acquisition System) | AD Instruments | ||
| Pressure Telemeter | Millar Inc. | RP-TRM54P | |
| Configurator | Millar Inc. | TR190 | |
| SmartPad | Millar Inc. | TR180 | |
| Isoflurane (Aerrane) | Baxter Corp. | DIN: 02225875 | |
| Enrofloxacin (Baytril) | Bayer Healthcare | DIN: 02169428 | |
| 5-0 Silk Sutures | Ethicon | S182 | |
| 4-0 Vicryl Subcuticular | Ethicon | J496G | |
| Buprenorphine (Temgesic) | Reckitt Benckiser | DIN: 0281250 | |
| Bupivicaine Hydrochloride (Marcaine 0.5%) | Hospira Healthcare Corp. | DIN: 02305909 | |
| Ketoprofen (Anafen) | Merial | DIN: 02150999 | |
| Ketamine Hydrochloride (Vetalar) | Bioniche | DIN: 01989529 | |
| Dexmedetomidine Hydrochloride (Domitor) | Pfizer | DIN: 02333929 | |
| Lactated Ringer's Solution | Braun Medical Inc. | DIN: 01931636 | |
| Gelfoam #12 | Pharmacia & Upjohn Company | 03603-14-1 | |
| Microscissors | Fine Science Tools | 15003-008 | |
| Iris Spatulae | Fine Science Tools | 10094-13 | |
| 10 French 35 cm Foley Catheter | Coloplast | AA6110 | |
| Dietgel® | Clear H2O, Westbrook, ME | 76A | |
| LabDiet Rodent Diet 5001 | Purina Mills (PMI®) | 5001 | |
| Chlorhexadine (Hibitane) | Wyeth Animal Health, Guelph, Ontario | DIN 00245097 | |
| Atipamezole Hydrochloride(Antisedan) | Orion Pharma | DIN: 02237744 |
References
- 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).
- Krassioukov, A. Autonomic function following cervical spinal cord injury. Respiratory physiology & neurobiology. 169, 157-164 (2009).
- Teasell, R. W., Arnold, J. M. O., Krassioukov, A., Delaney, G. A. Cardiovascular consequences of loss of supraspinal control of the sympathetic nervous system after spinal cord injury. Archives of physical medicine and rehabilitation. 81, 506-516 (2000).
- Alan, N., et al. Recurrent autonomic dysreflexia exacerbates vascular dysfunction after spinal cord injury. The Spine Journal. 10, 1108-1117 (2010).
- Eltorai, I., Kim, R., Vulpe, M., Kasravi, H., Ho, W. Fatal cerebral hemorrhage due to autonomic dysreflexia in a tetraplegic patient: case report and review. Spinal Cord. 30, 355-360 (1992).
- Pan, S. -L., et al. Intracerebral hemorrhage secondary to autonomic dysreflexia in a young person with incomplete C8 tetraplegia: A case report. Archives of physical medicine and rehabilitation. 86, 591-593 (2005).
- Ho, C., Krassioukov, A. Autonomic dysreflexia and myocardial ischemia. Spinal cord. 48, 714-715 (2010).
- Wan, D., Krassioukov, A. V. Life-threatening outcomes associated with autonomic dysreflexia: A clinical review. The journal of spinal cord medicine. 37, 2-10 (2014).
- Mathias, C. J., Frankel, H.
- Hubli, M., Krassioukov, A. V. Ambulatory Blood Pressure Monitoring in Spinal Cord Injury: Clinical Practicability. Journal of neurotrauma. 31, 789-797 (2014).
- Liu, N., Fougere, R., Zhou, M., Nigro, M., Krassioukov, A. Autonomic dysreflexia severity during urodynamics and cystoscopy in individuals with spinal cord injury. Spinal cord. 51, 863-867 (2013).
- Phillips, A. A., Elliott, S. L., Zheng, M. M., Krassioukov, A. V. Selective alpha adrenergic antagonist reduces severity of transient hypertension during sexual stimulation after spinal cord injury. Journal of neurotrauma. , (2014).
- Maiorov, D. N., Fehlings, M. G., Weaver, L. C., Krassioukov, A. V. Relationship between severity of spinal cord injury and abnormalities in neurogenic cardiovascular control in conscious rats. Journal of neurotrauma. 15, 365-374 (1998).
- Maiorov, D. N., Weaver, L. C., Krassioukov, A. V. Relationship between sympathetic activity and arterial pressure in conscious spinal rats. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 41, H625 (1997).
- Rabchevsky, A. G., et al. Effects of gabapentin on muscle spasticity and both induced as well as spontaneous autonomic dysreflexia after complete spinal cord injury. Frontiers in physiology. 3, (2012).
- Mayorov, D. N., Adams, M. A., Krassioukov, A. V. Telemetric blood pressure monitoring in conscious rats before and after compression injury of spinal cord. Journal of neurotrauma. 18, 727-736 (2001).
- Ramsey, J. B., et al. Care of rats with complete high-thoracic spinal cord injury. Journal of neurotrauma. 27, 1709-1722 (2010).
- Krassioukov, A. V., Furlan, J. C., Fehlings, M. G. Autonomic dysreflexia in acute spinal cord injury: an under-recognized clinical entity. Journal of neurotrauma. 20, 707-716 (2003).
- Krogh, K., Mosdal, C., Laurberg, S. Gastrointestinal and segmental colonic transit times in patients with acute and chronic spinal cord lesions. Spinal cord. 38, 615-621 (2000).
- Krassioukov, A. V., Johns, D. G., Schramm, L. P. Sensitivity of sympathetically correlated spinal interneurons, renal sympathetic nerve activity, and arterial pressure to somatic and visceral stimuli after chronic spinal injury. Journal of neurotrauma. 19, 1521-1529 (2002).
- Braga, V. A., Prabhakar, N. R. Refinement of telemetry for measuring blood pressure in conscious rats. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS. 48, 268 (2009).
- Whitesall, S. E., Hoff, J. B., Vollmer, A. P., D'Alecy, L. G. Comparison of simultaneous measurement of mouse systolic arterial blood pressure by radiotelemetry and tail-cuff methods. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 286, H2408-H2415 (2004).
