Introduction
Autonom dysrefleksi (AD) er en livstruende nødsituation i individer efter akut eller kronisk rygmarvsskade (SCI) på livmoderhalsen eller høje-thorax segmenter og er normalt karakteriseret ved episoder af vedvarende hypertension og bradykardi 1. AD er hovedsagelig forårsaget af afbrydelse af faldende spinal veje, der normalt giver input fra supraspinale centre til spinal sympatiske præganglioniske neuroner, der styrer sympatisk aktivitet og vaskulær tone 1-4. AD episoder er kendetegnet ved en stigning i det systoliske blodtryk (SBP) op til 300 mmHg, og hvis venstre ubehandlet kan føre til anfald, hjerneblødning, myokardieinfarkt, og endda død 5-8. En række skadelige og ikke-skadelige stimuli fungere som en udløser af AD, herunder tarm og blære udspiling, krampe, tryksår, urinblære kateterisation eller iatrogene procedurer 9-12.
Den tidsmæssige udvikling af AD i hhvonse til SCI er blevet undersøgt i både humane 9 og dyremodeller 13,14. Disse undersøgelser har typisk brugt en "induceret AD 'metode (dvs. urodynamikken, penis vibrostimulations i mennesker eller colorectal distension hos dyr) for at bestemme den tidsmæssige udvikling af AD. En sådan tilgang er begrænset af behovet for gentagne vurderinger på isolerede tidspunkter, der kan udelukke en nøjagtig bestemmelse af den tidsmæssige udvikling af AD. Brugen af 24-timers blodtryksmåling hos mennesker giver seriel blodtryksmålinger skal foretages ved forudbestemte intervaller. Denne teknik er for nylig blevet anvendt til at overvåge spontant forekommende AD hos patienter med kronisk SCI. I dyremodeller, er solid-state tryktransducere bliver i stigende grad brugt til kronisk overvåge slå-by-slå arterielle blodtryk. For nylig Rabchesvky et al. (2012), udviklet en algoritme, der udvindes et sekund gennemsnit af gennemsnitligt arterielt tryk (MAP) end sammenlignet med en glidende gennemsnit tærskel 15. Spontane AD hændelser blev karakteriseret baseret på MAP toppe, der er 10 mmHg eller mere over grænsen i takt med en HR-fald på 10 bpm eller mere.
Her en roman JAVA software, der har en indbygget AD Detection Algoritme præsenteres. Denne algoritme virker ved at detektere forudbestemte mønstre i arterielt blodtryk (ABP) og hjertefrekvens (HR), der er indikative for en spontant forekommende AD begivenhed. Brugeren er i stand til manuelt at justere alle inputvariabler til den software, således at den "afsløring algoritme" kan let tilpasses til de specifikke parametre af interesse. Softwaren er også i stand til dichotomize ABP og HR i en given epoke, således at døgnets rytme af hæmodynamiske parametre kan analyseres 16. I den foreliggende manuskript, er en detaljeret forklaring af den kirurgiske teknik, der bruges til at implantere telemetri-enheder og udfører SCI kirurgi. Exsempler er også med hensyn til de post-databehandling af AD Detection software og hvordan kardiovaskulære funktion ændres post-SCI. Til sammenligning, den metode og resultater fra en metode induceret AD kendt som kolorektal distension (CRD) er også illustreret.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Wistar (Hsd: WI Wistar) rotter på 7 uger gamle og vejer 300-350 g, blev anvendt i dette eksperiment. Alle rotter blev holdt i en 12 timers lys / mørke-cyklus og fik standard laboratorie rottefoder og vand ad libitum. Alle eksperimentelle procedurer tilpasset med vejledning til pasning og anvendelse af forsøgsdyr oprettet af den canadiske Rådet om Animal Care og givet etik godkendelse af University of British Columbia. Kirurgi og dyrepleje blev udført ifølge standardprocedurer i vores laboratorium (Ramsey et al. 2010) 17.
1. Forberedelse af dyrene: kirurgiske procedurer
- Implantation af telemetrienheden
Bemærk: Protokol blev gennemført i overensstemmelse med producentens specifikationer og vores tidligere erfaringer med implantation af enheden: 16- Forbehandles dyrene med enrofloxacin, en gang om dagen i 3 dage (10 mg / kg, s.c.) præoperativt.
- Fjern fast føde fra bur 9-13 timer før operationen. Blød kost ernæringsmæssige måltid udskiftning kan leveres i løbet af denne periode.
- Bedøve dyrene under anvendelse af en induktion dosis på 4% isofluran i en induktion kammer og en vedligeholdelsesdosis på ca. 1,5% isofluran (med 1-1,5 l / minut oxygen) under anvendelse af en Bain kredsløb. Brug tå knivspids refleks og hornhinde reflekser til at vurdere, om dyrene er i kirurgisk plan anæstesi. Respiration skal overvåges for at vurdere, om anæstesidybden er for høj (dvs. meget langsom respiration sats og gispende, bleg slimhinder) eller for lavt (dvs. kan hurtige, lavvandede respirations angiver dyret ikke være på en kirurgisk plan anæstesi ). Gentag overvågning af kirurgisk plan anæstesi cirka hver 5 min under operationen og juster isofluran dosis efter behov.
Bemærk: Alle operationer udføres ved hjælp af aseptisk teknik: specifikt kirurger slidkirurgiske scrubs, kasket, maske, og sterile handsker. Offentligt handskelag procedure overholdes, autoklaveres kirurgisk pakke med kirurgiske instrumenter åbnes ved hjælp af steril teknik og dyret er draperet, før du begynder kirurgi. Kirurgiske værktøjer er tip-steriliseret i varme perler mellem operationer (for op til fem operationer). Kirurgiske svampe og gaze autoklaveres før anvendelse. Under operationen blev dyrene holdes på en vand-cirkulerende tæppe holdt ved 37 ° C. - Administrere buprenorphin (0,02 mg / kg; sc) umiddelbart før kirurgi. Endvidere administrere ketoprofen (5 mg / kg; sc) før operation for at tilvejebringe multimodal analgesi. Administrere bupivacain (5 mg / kg; sc) umiddelbart før kirurgi for at tilvejebringe en lokal linje blok. Efter barbering maven, anvende alternerende podninger af chlorhexidin og 70% ethanol (tre gange hver), efterfulgt af povidoniod i mindst 1 minut, og fjern med 70% ethanol (hver gang med en nyligt åbnede afspritningsserviet). Pensling af hudener lavet i koncentrisk måde udgår fra midten af snitlinien og cirkelbevægelser udad (så de ikke forurener området ved "fremad / tilbage" bevægelser). Brug sterile gaze podninger og kassér mellem hver ansøgning. Denne proces gentages tre gange inden start dyr operation. Mens klippet og kirurgisk skrubbes, holde dyr på en næse kegle tilsluttet en Bain ikke-genindånding kredsløbet under ca. dosis af isofluran 1,5% vedligeholdelse. Juster isofluran niveau som kræves for at opretholde dyr ved en kirurgisk plan af anæstesi.
- Foretag en 5 cm lang midterlinjen abdominal incision skære gennem muskler og peritoneum udsætter tarmene.
- Træk tarmene (dette vil udsætte den nedadgående aorta ved den bageste bugvæggen), dække tarmen med steril kirurgisk gaze fugtet med 2-3 ml Ringers opløsning og holde fugtig med yderligere Ringers så ofte som nødvendigt for at forhindre væv udtørring gennem proceduren .
- Blunt dissekere rundt aorta og adskille aorta fra vena cava inferior under anvendelse af en iris spatler.
- Place ligaturer (8-0 monofilament suturer) omkring rostralt og caudale ender af det yderste adventitiale lag af aorta, lige distalt for den renale arterie.
- Løft ligaturer kortvarigt okkludere blodstrøm og punktere aorta på niveau med 1-2 mm anterior til bækkenforgreningen med en 25 gauge nål bøjet 90 ° ved spidsen.
- Lede spidsen af katetret af telemetrienheden i aorta ved anvendelse af en 20-gauge buet nål. Advance rostrally at sørge for, at spidsen er lige distalt for de renale arterier
- Ordne det med en lille mængde væv klæbemiddel. Fjern ligaturer og sikre, at der ikke er nogen blodgennemstrømning okklusion grund af kateteret eller vævet klæbemiddel.
- Fastgør krop telemetri enheden i bugvæggen ved hjælp 4-0 silke suturer. Brug 4-0 Vicryl og 4-0 prolene suturer at lukke muskle og hud, hhv.
- Telemetri Implantation Post-Kirurgisk Care
Bemærk: For de første 14 dage efter kirurgi dyr bør kontrolleres mindst 3 gange dagligt, foruden en detaljeret vurdering overvågning en gang om dagen. Vurdere dyr i 7 kategorier: kropsvægt, fysisk udseende (smerte vurderes ud fra tegn såsom øget porfyrin produktion ses omkring øjne, næse og forpoterne, og facial grimasse tegn), adfærd / aktivitet, afføring, hud (herunder hunching, hårrejsning indsnit healing og seroma), hydrering og vejrtrækning.- Fodre dyrene med frugt, sortiment af korn, blød kost ernæringsmæssige måltid udskiftning, og give vand ad libitum, for 6 dage efter telemetri enhed implantation. Dyrene skal have regelmæssig solid gnaverfoder tilbageholdt for den første dag efter operationen. Injicere dyr med opvarmet lakteret Ringer-opløsning (5 ml) subkutant i de første 3 dage efter kirurgi og ved udseendeaf symptomer på dehydrering. Administrer Ringers opløsning (5 ml) som nødvendigt ved vurderingen af dyrene (tegn på hudens telt, blege ører / slimhinder) under morgen og aften kontrol.
- Administrere enrofloxacin (10 mg / kg, sc) og ketoprofen (5 mg / kg, sc) én gang dagligt i 3 dage efter operationen. Administrere buprenorphin (0,02 mg / kg, sc) i løbet af morgenen og aftenen (dvs. hver 12 time) for de følgende 3 dage efter operationen. En midt-dages dosis af buprenorphin (0,02 mg / kg, sc) kan administreres, hvis tegn på smerte / angst er noteret.
- Komplet Gennemskæring af rygmarven
Bemærk: Tillad dyr at komme sig telemetri implantation kirurgi i mindst 14 dage før T3 komplet overskæring kirurgi.- Pre-treat dyr med profylaktisk enrofloxacin (10 mg / kg, sc) i tre dage før SCI kirurgi.
- Bedøve dyr under en induktion dosis på 4% isofluran som tidligere beskrevet. Længere,injicere dyr med ketaminhydrochlorid (70 mg / kg, ip) og dexmedetomidin hydrochlorid (0,5 mg / kg, ip).
Bemærk: For fuldstændige overskæring operationer, den vasodilatation forårsaget af isofluran ganske ofte giver problemer med hæmostase, når ledningen gennemskæres. Dette problem kan undgås ved anvendelse af ketamin / dexmedetomidin cocktail. Dyrene bedøves for 20-25 min, og omvendt ved hjælp af atipamezol (1 mg / kg, sc) efter rygmarven transection kirurgi. - Præoperativt administrere subkutant buprenorphin (0,02 mg / kg), og ketoprofen (5 mg / kg). Administrere bupivacain (5 mg / kg; sc) umiddelbart før kirurgi for at tilvejebringe en lokal linje blok. Efter barbering maven, skiftevis børster chlorhexidin og 70% ethanol (tre gange hver), bør følges af povidon jod anvendes i mindst 1 minut, og fjernes med 70% ethanol (hver gang med en nyåbnet spritserviet). Børster skal foretages i koncentriske mode begynderved midten af snitlinien og cirkelbevægelser udad (så de ikke forurener området ved "fremad / tilbage" bevægelser). Brug steril gaze og kassér mellem hver ansøgning. Gentag processen tre gange før start dyr operation. Mens klippet og kirurgisk skrubbes, holde dyr på en næse kegle under ca. 1,5% dosis af isofluran vedligeholdelse (justeres efter behov for at opretholde kirurgisk plan anæstesi). I hele varigheden af kirurgi dyrene holdes på vand-cirkulerende tæppe holdt ved 37 ° C.
- Foretag en dorsal midtlinjeincision, 2 cm i længde, i den overfladiske muskel overliggende C8-T3 ryghvirvler.
- Blunt dissekere for at afsløre dura lag.
- Gennembore dura lag med microscissors eller med spidsen af en 25 gauge nål.
- Åbn dura ved T2-T3 intervertebral hul og udføre en komplet overskæring ved hjælp microscissors. Åbn microscissors men ikke sideværts nok til at sprænge vertebrale arteries og vener. I hurtig bevægelse transektere rygmarven og søge efter en overdrevet spjæt i dyr bagbenene. Bekræft et komplet overskæring via visuel adskillelse af rostralt og caudale rygmarv træstubbe.
- Efter bekræftelse, placere Gelfoam mellem træstubbe for at opnå hæmostase. Påfør tilstrækkelig Gelfoam at stoppe blødningen og udskille stubbe af rygmarven.
- Brug 4-0 Vicryl og 4-0 prolene suturer at lukke muskler og hud, hhv. Efter SCI kirurgi, giver dyr forvarmet Ringerlaktat opløsning (5 ml, sc ved 30 ° C), og give dem mulighed for at komme sig i en temperatur-kontrolleret miljø.
- Spinal Cord Gennemskæring Post-Kirurgisk Care
Bemærk: I de første 14 dage efter kirurgi dyr bør kontrolleres 3 gange dagligt, foruden en detaljeret vurdering overvågning gang om dagen. Efter 14 dages detaljeret vurdering overvågning kan gentages hver anden dag. Vurdere dyr i 7 kategorier: kropsvægt, fysisk udseende (smerte vurderes ud fra tegn såsom porphyrin og ansigtsbehandling grimasse), adfærd / aktivitet, afføring, hud (herunder hunching, hårrejsning indsnit healing og seroma), hydrering og vejrtrækning. For de første 5-7 dage blærer bør kontrolleres og udtrykkes mindst 3 gange om dagen.- Fodre dyrene med frugt, sortiment af korn, ernæringsmæssig blød kost måltid udskiftning, og give vand ad libitum, for 8-14 dage efter rygmarven transection kirurgi. Injicere dyr med opvarmet Ringerlaktat opløsning (5 ml) subkutant i de første 3 dage efter operationen og efter symptomer på dehydrering. Administrere Ringers opløsning (5 ml) som nødvendigt ved vurderingen af dyrene under kontrol.
Bemærk: Efter rygmarven overskæring, rotter udviser lammelse af bagbenene, og ambulate bruge bøjning og strækning af forbenene, som er bevaret i denne skade model. Rotterne mangler stammen og hale support. At faciliterederes bevægelse i buret, bør en gummi gitter placeres under havregryn sengetøj. Dette tillader rotter at forstå nettet med forpoterne og flytte let i buret for at få adgang til foder og vand. Strøelse skal skiftes dagligt. På dag 7 efter rygmarv overskæring, bør havre strøelse blive erstattet af deres oprindelige flis sengetøj. Den havregryn sengetøj brugt siden rotter, der fik buprenorphin kan udvikle pica, hvor de spiser strøelse og dette kan forårsage esophageal impactions. Havregryn er ikke blevet observeret absorberende impaction af spiserøret med havregryn. - Administrere enrofloxacin (10 mg / kg, sc) og ketoprofen (5 mg / kg, sc) én gang dagligt i 3 dage efter operationen. Administrere buprenorphin (0,02 mg / kg, sc) i løbet af morgenen og aftenen (dvs. hver 12 time) for de følgende 3 dage efter operationen. En midt-dages dosis af buprenorphin kan administreres, hvis tegn på smerte / angst er noteret.
- Fodre dyrene med frugt, sortiment af korn, ernæringsmæssig blød kost måltid udskiftning, og give vand ad libitum, for 8-14 dage efter rygmarven transection kirurgi. Injicere dyr med opvarmet Ringerlaktat opløsning (5 ml) subkutant i de første 3 dage efter operationen og efter symptomer på dehydrering. Administrere Ringers opløsning (5 ml) som nødvendigt ved vurderingen af dyrene under kontrol.
2. TelemetriOvervågning af hæmodynamiske parametre
- Saml slå-by-beat arterielt blodtryk (ABP) og kroppens kernetemperatur hver dag i 24 timer, før og efter SCI. Prøve den arterielle blodtryk og kroppens kernetemperatur ved 1.000 Hz i 24 timers blokke ved telemetrienheden.
- Placer en SmartPad under dyret bur til trådløs genopladning af transduceren og til modtagelse af digitale Telemeter signaler fra transducerne.
Bemærk: Udgangsspændingen føres derefter videre til en konfigurations forbundet til en computer, der organiserer datastrømmen fra hver kanal. Spændingen omdannes til kontinuerlige arterielle blodtryk og temperatur optagelser. Visualiser stikprøven data udnytte datafangst software, såsom LabChart. - Kassér telemetri data indsamlet under dyr overvågning, samt 10 min umiddelbart før overvågning og 10 min efter overvågning.
3. Vurdering af spontan Incidskelle på autonom dysrefleksi (AD)
Bemærk: Hyppigheden, sværhedsgraden og varigheden af spontane AD hændelser blev vurderet ved hjælp af en algoritme udviklet til vores egen roman AD Detection JAVA platform software (figur 4). En roman algoritme er udviklet til automatisk at registrere spontane AD begivenheder baseret på 24 timers SBP og HR telemetri optagelser før og efter SCI udnytte parametre er angivet i figur 2.
- Uddrag SBP og HR værdier fra rå telemetri data over perioden af interesse ved hjælp af erhvervelse software.
Bemærk: Køb softwaren registrerer og bestemmer værdien af de SBP toppe fra kontinuerlige ABP optagelser. Pulsen ekstrapoleres ved at bestemme varigheden afstanden mellem tilstødende SBP toppe. - Upload en CSV-fil af telemetri optagelser med mellemslagsinterval i kolonne A, SBP værdierne i kolonne B, MAP værdier i kolonne C og tidspunkt på dagen jegn kolonne D (figur 4A).
- Brug af softwaren (figur 4B-D), skal du angive den relevante fysiologiske HR interval (dvs. R til R interval) for SBP optagelser mellem 180 bpm og 625 bpm. Angiv den relevante HR rækkevidde på softwaren under pulsen Minimum og puls Maximum paneler.
- Opret en tærskel for SBP og HR gennem et glidende gennemsnit vindue på 240 sek. Angiv vinduet længde glidende gennemsnit tærskel for analysen i AD Varighed Threshold panel.
- Indstil en SBP gennemført tærskel på 20 mmHg over det glidende gennemsnit baseline. Angiv gennemførelsen værdi i Moving Average Threshold Gennemførelse BP panel.
- Isoler SBP peak klynger, der overstiger den transponerede tærskel med en spids til spids interval mindre end 2 sek og en varighed på mere end 10 sek. Angiv spids til spids interval ved hjælp af Interpeak Interval BP og duration mellemrum vha Peak Cluster Interval BP paneler.
- Gruppe SBP peak klynger, som er inden for 120 sek af hinanden.
Bemærk: Opdagede potentielle AD begivenheder, der er inden for 120 sek af hinanden ville grupperes som en enkelt hændelse. Angiv den maksimale varighed tilladt mellem hinanden følgende SBP klynger at skelne særskilte AD begivenheder i AD Varighed Threshold panel. - Bekræft, hvis gruppen af SBP peak klynger er forbundet med en potentiel spontan AD begivenhed ved at afsløre et fald i HR på 40 bpm eller større.
- Gennemsnitligt 10% af HR-værdier, debut af den potentielle hændelse (angiv denne procentdel i den øvre puls drop gennemsnitsintervallet panel). Gennemsnitligt 75% af puls værdier fra slutningen af den potentielle hændelse (angiv denne procentdel i det nedre puls drop gennemsnitlige interval panel).
- Fratræk den nedre hjertefrekvens tærskel af den højere tærskel puls, for at sikre en corresponding dråbe 40 bpm eller større. Angiv puls drop begrænsning ved hjælp af puls drop begrænsning panel.
- Når panelerne er blevet fyldt, skal du trykke på OK. En grafisk præsentation af de fundne AD begivenheder præsenteres, som omfatter pigge i SBP og tilhørende HR data (figur 4C-D). En udgang excel fil genereres også med pressorreaktionen (mmHg), varighed (sek), Vmax systolisk blodtryk (mmHg), minimum HR (bpm) og HR dråbe (bpm), i hvert detekteret AD begivenhed.
4. Kolorektal udspiling til Bevidst Fremkalde AD
Bemærk: Sværhedsgraden af inducerede AD kan bestemmes gennem colorectal distension (CRD), en klinisk relevant stimulus, der efterligner tarmen rutinen 3,18,19.
- Kontroller ballonen af en fransk kateter (lige, 10 franske, 3 ml, 35 cm, latex fri) er ikke lækker ved at puste det med 2 ml luft.
- begrænse the dyr ved indpakning i et håndklæde og tillade BP og HR til at stabilisere i en halv time.
- Placer smøremiddel på spidsen af katetret. Et mærke på katetret med en permanent markør, 2 cm fra midten af ballonen. Kateteret indsættes via anus i colon, indtil mærket er lige synligt ved åbningen. Fastgør kateteret til halen med kirurgisk tape. Re-sted den omviklede dyr i sit hjem bur placeres på modtageren SmartPad matcher den implanterede transducer inde i dyret. Tillad dyrets BP at normalisere i 10 min.
- Efter indføring af kateteret og den tilhørende akklimatiseringsperiode (dvs. 10 min), gennemtrænge ballonen med 2 ml luft over 10 sek, tillade BP og HR til stabilisering. Vedligehold udspiling i 1 min. At spidsen af kateteret forbliver inden i endetarmen. Det er vigtigt ikke at over-puste ballonen (dvs. 3 ml +) for at undgå brud af tyktarmen.
Bemærk: udspiling i en varighed på 1 min &# 160; muliggør passende tidspunkt for udviklingen af pressorreaktionen og baroreceptor medierede HR drop forbundet med en induceret episode af AD. Derudover denne 1 min periode giver også tilstrækkelig tid til normalisering af kardiovaskulære indekser. - Gentag udspiling 3 gange om retssagen, at gentage forsøg dagligt med et minimum interval på 10 minutter mellem forsøg. Når vurderingen er afsluttet, fjernes den Foley kateter fra dyret.
- Gennemsnitlige beat-by-beat data over 1 sek intervaller og rapportere den maksimale stigning i SBP og maksimal fald i HR over flere forsøg.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Brug af telemetri, er arterielle blodtryk samplet ved en frekvens på 1.000 Hz kontinuerligt i 24 timer. En illustrativ registrering af arterielt blodtryk (ABP) under anvendelse LabChart er vist i figur 1B. Prøven ABP blev overvåget ved en fast tilstand tryksensor indsat i aorta descendens. Romanen JAVA platform AD Detection software er i stand til at udtrække relevante SBP (mmHg) toppe (figur 1C). Vi kan også udtrække HR (bpm) fra tidsintervallet mellem nærliggende SBP toppe (figur 1D).
SBP og HR udvundet fra slag ved slag ABP samplet ved 1000 Hz er valgt som input variabler for AD Detection software. Softwaren karakteriserer spontane AD arrangementer af en stigning i SBP mere end 20 mmHg ledsaget af et fald i HR på 40 slag i minuttet eller derover, som beskrevet i figur 2. Disse begivenheder er oprindeligt identificeret udnytte en 240 sek SBP flytter averaseri baseline gennemført lodret 20 mmHg. Det AD Detection software sikrer den detekterede AD begivenhed er 'rigtige' ved at kontrollere for en HR-fald på 40 bpm eller mere i forhold til udbrud af AD begivenhed. Softwaren registrerer og karakteriserer spontane AD begivenheder fra kontinuerlig slag af Beat, 24 timers SBP og HR telemetri optagelser. Sammen med tidspunktet på dagen og hyppigheden af disse AD begivenheder, AD Detection software giver følgende tabelform oplysninger: max SBP, pressor respons, varighed af AD begivenhed, min HR og HR dråbe ved starten af den spontane AD begivenhed.
De repræsentative grafer af SBP og HR i figur 3 nuværende sværhedsgraden og varigheden af en induceret AD episode under CRD. Som ballonen af kateteret er oppustet, er der en hurtig og vedvarende stigning i SBP, ledsaget af udtalt bradykardi. Der er en gradvis stabilisering af de kardiovaskulære parametre som distension skrider frem, og normalization af hæmodynamiske parametre som den pædiatriske Foley kateter deflateres. Efter indsættelsen af Foley-kateter, er SBP og HR indekser gennemsnit i 60 sekunder før inflationen til at generere en baseline. Fra basislinjen, sværhedsgraden eller pressorreaktionen forbundet med piggen i SBP (mmHg) og slip i HR (bpm) kan bestemmes.
Figur 1. Skematisk af telemetrienheden Implantation og repræsentant Spor af arterieblodtryk (ABP). Skematisk illustration af telemetri transducer implantation med spidsen af kateteret rettet mod den okkluderede nedadgående aorta og kroppen af telemetrienheden fastgjort til bugvæggen 16. Eksempel data for ABP samplet ved 1000 Hz fra telemetri enhed til en 24 timers periode. Fra denne optagelse, er det muligt at trække kardiovaskulære indekser, såsom systolic blodtryk (SBP, mmHg, figur 1B) og hjertefrekvens (HR, bpm, figur 1C). Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. En Spontan Episode af autonome dysrefleksi (AD) i rygmarvsskadede Dyr Romanen JAVA platform software opdaget spontane AD begivenheder fra 24 timers telemetri optagelser af systolisk blodtryk. (SBP, figur 2A) og hjertefrekvens (HR; 2B ). En stigning på 20 mmHg eller derover i SBP sammen med et fald i HR på 40 bpm eller større ved starten af stigning i SBP anses en AD begivenhed. Den "øvre HR tærskel" består af middelværdien 10% af HR værdier, indtræden af potenoplys- begivenhed. Den "lavere HR tærskel" består af middelværdien 75% af pulsen værdier fra slutningen af potentiel hændelse. Træk den "lavere HR tærskel" fra "højere HR tærskel" for at sikre en tilsvarende fald på 40 bpm eller større.
Figur 3. Repræsentant Spor af induceret Autonom dysrefleksi (AD) ved kolorektal udspiling (CRD) i Spinal Cord tilskadekomne dyr. Ved induktion af CRD, der er en pludselig og vedvarende stigning i SBP (figur 3A) ledsaget af et markant fald i HR ( Figur 3B).
Figur 4. JAVA Platform Spontan Autonome dysrefleksi (AD) Detection Software. (figur 4A) er uploadet til programmet og parametre AD afsløring er specificeret ( Figur 4B) som skitseret i protokollen. Programmet præsenterer den tidsmæssige fænotype af disse spontant forekommende AD begivenheder (figur 4C-D). Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Protokollen beskriver en detaljeret gennemførelse af en ny JAVA platform AD Detection software, som vil blive kombineret med en telemetri enhed, for en langsigtet grundig analyse af ABP i sci-dyr (Figur 1B). Dette er den første software, der muliggør karakteriseringen af ABP mønstre til at detektere spontane AD begivenheder, som de opstår sporadisk under hele dagen. Et godt karakteriseret T3 SCI dyremodel kan illustrere den funktionelle kapacitet af software til at registrere frekvensen, pressor respons og varigheden af spontan AD. Sammen med påvisning af spontane AD begivenheder, kan softwaren analysere svingninger i ABP og skelne daglige variationer af hæmodynamiske parametre.
Romanen AD Detection software effektivt, pålideligt og nøjagtigt opdaget og karakteriseret spontane AD begivenheder i akutte og kroniske SCI dyr. En AD begivenhed anses for at forekomme ved en stigning i SBP på 20 mmHg eller højere (figur 2A) og er ofte forbundet med udtalt bradykardi 9. I dette særlige undersøgelse blev SBP udsving betragtet som en primær indikator for forekomsten af en dysreflexic episode, selvom software har evnen til at også bruge kortet skal investigator ønske. Softwaren har evnen til at skelne den udtalte bradykardi ved at detektere HR dråbe af en bruger bestemt beløb ved indtræden af AD begivenhed (figur 2B). Rabchevsky et al. anvendt en karakteristisk dråbe 10 bpm som tærskel på hvilken en hypertensiv begivenhed er klassificeret som en spontan AD begivenhed. Dette skal spørgsmålstegn, som gnavere har en meget høj hvilepuls; dermed, 10 bpm sandsynligvis utilstrækkelig til at definere bradykardi. HR drop begrænsninger kan ændres af brugeren til ikke kun at bestemme dråber i HR, men øger også i HR afhængigt af niveauet og fuldstændigheden af SCI.
Førdenne software, blev CRD-induceret AD vist sig at være en robust fremgangsmåde til induceret AD, der både eksperimentelt gennemførlig og godt karakteriseret (figur 3A, 3B) 15,20. Gentagne induktion af AD i rotte dyremodeller med høj SCI blev oprindeligt fundet at efterligne de spontane og hyppige tilfælde af AD forbundet med høj thorax SCI 4. CRD er en potent, ikke-invasiv incitament for AD i rotter med høj thorax SCI 14, som emulerer nogle af de mest almindelige årsager til AD klinisk såsom forstoppelse og fækulit 3. CRD-induceret AD tager ikke højde for de mange forskellige afferente stimuli, der kan også fremkalder disse refleks medierede hypertensive begivenheder. Således CRD-induceret AD sammen med påvisning og karakterisering af spontan AD giver den ideelle muligheder, hvor vi kan studere den tidsmæssige fænotype af AD.
Telemetri er en state-of-the-art metode til overvågning fysiologiske funktioner i vågen ogfrit bevægelige dyr samtidig minimere stress-associerede artefakter, såsom angst, håndtering og anæstesi 21. I dette tilfælde er en solid-state tryktransducer fremstillet af et letvægts biosilicone anvendte materiale. I modsætning til det lave tryk respons af væske baserede katetre, kan en fast tilstand tryksensor overvåge små ændringer i kardiovaskulære parametre. Disse transducere kan prøve kontinuerlig, slog ved slag blodtryk og kroppens kernetemperatur ved frekvenser op til 2 kHz. Solid state sensorer har også den fordel at forhindre bevægelsesartefakter almindeligt forekommende i væske baserede katetre. Selvom telemetri enheder er invasive og dyrt, det præcist overvåger døgnrytme af hæmodynamiske parametre 15,16,21,22. Den restitutionstid efter implantering er kritisk vigtigt for overlevelsen af dyret, idet mekanisk obstruktion til blodgennemstrømningen i den abdominale aorta af selve implantatet kan resultere i utilstrækkelig blodforsyning til hind body 15.
Telemetrisk detektion af spontan AD, foruden CRD induceret AD, udgør det brede spektrum af stimuli associeret med udbrud af disse livstruende episoder. Derfor detektion og karakterisering af AD begivenheder er afgørende for at overveje behandlinger for SCI-patienter. Der er i øjeblikket ingen mulige invasive teknikker til rådighed for mennesker, der giver mulighed for kroniske, slå af beat, monitorering af hæmodynamiske parametre. Ambulatorisk overvågning blodtryk er utilstrækkelig på grund af den lave tidsmæssig opløsning. Dyr modeller er nødvendige for nøjagtigt at detektere og karakterisere udbrud af disse spontane AD begivenheder anvender den hidtil ukendte AD Detection software. Efter fremkomsten af nye vedvarende hæmodynamisk overvågningsteknologier, kan softwaren anvendes som et vigtigt redskab klinisk at overvåge udbrud af disse begivenheder. Brugen af telemetri-enheder i forbindelse med AD Detection software kan være en nyttig fremtidig strategi forklinisk ambulatorisk overvågning af akut AD.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Denne forskning, hvis finansieret af den canadiske Institute of Health Research og hjerte og Stroke Foundation of BC og Yukon. Vi vil gerne anerkende Mr. Rayshad Gopaul og Dr. Shelly McErlane for tekniske støtte og ekspertise i dyr pleje.
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).
