Introduction
Autonom dysrefleksi (AD) er en livstruende krise i individer etter akutt eller kronisk ryggmargsskade (SCI) på livmorhalsen eller høy-thorax segmenter og er vanligvis preget av episoder av vedvarende hypertensjon og bradykardi en. AD er hovedsakelig forårsaket av forstyrrelser i synkende spinal veier som vanligvis gir innspill fra supraspinal sentrene til rygg sympatiske preganglionic nevroner som kontrollerer sympatisk aktivitet og vaskulær tone 1-4. AD episoder er preget av en topp i systolisk blodtrykk (SBP) opp til 300 mmHg og hvis den forblir ubehandlet kan føre til anfall, hemorrhagisk hjerneslag, hjerteinfarkt og død 5-8. En rekke giftige og ikke-giftige stimuli fungere som en utløser av AD, inkludert tarm og blære distensjon, spasmer, trykksår, urinblæren kateterisering eller iatrogen prosedyrer 9-12.
Den tidsmessige utvikling av AD i hhvOnse til SCI har blitt undersøkt hos både mennesker 9 og dyremodeller 13,14. Vanligvis disse studiene har brukt en "indusert AD 'metode (dvs. urodynamics, penile vibrostimulations hos mennesker eller kolorektal utspilt i dyr) for å bestemme tidsmessig utvikling av AD. En slik tilnærming er begrenset av behovet for gjentatte vurderinger ved isolerte tidspunkter som kan utelukke en nøyaktig bestemmelse av tidsmessige utviklingen av AD. Anvendelse av 24-timers overvåking av blodtrykket hos mennesker lar serieblodtrykksmålinger gjøres ved forhåndsbestemte intervaller. Denne teknikken har nylig blitt anvendt for å overvåke spontant forekommende AD hos pasienter med kronisk ryggmargsskade. I dyremodeller, er SSD-trykkgivere blir stadig mer brukt til kronisk overvåke slå-av-slå arterielle blodtrykket. Nylig, Rabchesvky et al. (2012), utviklet en algoritme som ekstraheres ett sekund gjennomsnitt av gjennomsnittlig arterietrykk (MAP) etd sammenlignet mot et glidende gjennomsnitt terskel 15. Spontane AD hendelsene ble preget basert på MAP topper som er 10 mmHg eller mer over terskel samtidig med en HR fall på 10 slag i minuttet eller mer.
Her en roman JAVA programvare som har en innebygd AD algoritme er presentert. Denne algoritmen fungerer ved å registrere forhåndsbestemte mønstre i arterielt blodtrykk (ABP) og hjertefrekvens (HR) som er en indikasjon på et spontant forekommende AD hendelsen. Brukeren er i stand til å justere alle input variabler manuelt til programvaren slik at den "algoritme" kan enkelt tilpasses til de spesifikke parametre av interesse. Programvaren er også i stand til å dichotomize ABP og HR i en gitt epoke slik at dagaktive rhythmicity av hemodynamiske parametre kan analyseres 16. I den foreliggende manuskriptet, er en detaljert beskrivelse gitt av den kirurgiske teknikk som brukes for å implantere telemetri-enheter og utføre SCI kirurgi. examples er også utstyrt med hensyn til etterbehandlingsmulighetene i AD Detection programvare og hvordan hjerte-funksjon endres post-SCI. For sammenligningsformål, metodikk og resultater oppnådd fra en fremgangsmåte for indusert AD kjent som kolorektal utspilt (CRD) er også vist.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Mannlige Wistar (Hsd: WI Wistar-rotter) ved 7 ukers alder og vekt på 300-350 g, ble anvendt i dette eksperimentet. Alle rottene ble holdt på en 12 timers lys / mørke syklus og fikk standard laboratorie-rottefor og vann ad libitum. Alle eksperimentelle prosedyrer dannet med guide til omsorg og bruk av forsøksdyr etablert av den kanadiske Council on Animal Care og gitt etikk godkjenning ved University of British Columbia. Kirurgi og dyr behandling ble utført i henhold til standard fremgangsmåter i vårt laboratorium (Ramsey et al. 2010) 17.
1. Utarbeidelse av dyr: kirurgiske prosedyrer
- Implantering av telemetrianordning
Merk: Protokoll ble gjennomført i henhold til produsentens spesifikasjoner og vår tidligere erfaring med implantering av enheten: 16- Pre-behandle dyrene med Enrofloxacin, en gang daglig i 3 dager (10 mg / kg, s.c.) pre-operativt.
- Fjern fast føde fra bur 9-13 timer før operasjonen. Soft kosthold ernæringsmessig måltid erstatning kan gis i løpet av denne perioden.
- Bedøver dyrene ved hjelp av en induksjons dose på 4% isofluran i en induksjonsskammer og en vedlikeholdsdose på ca. 1,5% isofluran (med 1 til 1,5 l / min oksygen) ved hjelp av et Bain krets. Bruk tå klype refleks og hornhinnen reflekser for å vurdere om dyrene er på kirurgisk plan av anestesi. Respirasjon må overvåkes for å vurdere om anestesidybden er for høy (dvs. meget langsom pusterytme og gisping, bleke slimhinner) eller for lav (dvs., kan hurtige og grunne respirasjon indikerer at dyret ikke være på et kirurgisk plan av anestesi ). Gjenta overvåking av kirurgisk anestesi planet omtrent hvert 5. minutt i løpet av operasjonen, og juster isofluran dose etter behov.
Merk: Alle operasjoner er utført ved bruk av aseptisk teknikk: spesifikt, kirurger slitasjekirurgiske skrubber, lue, maske, og sterile hansker. Åpne hansker prosedyre følges, autoklaveres kirurgisk pakke som inneholder kirurgiske instrumenter åpnes ved hjelp av steril teknikk og dyret er drapert før du begynner kirurgi. Kirurgisk verktøy er tip-sterilisert i varme perler mellom operasjoner (for opptil fem operasjoner). Kirurgisk svamper og gasbind autoklaveres før bruk. Under det kirurgiske inngrep ble dyrene holdt på en vann-sirkulerende teppe holdt ved 37 ° C. - Administrer buprenorfin (0,02 mg / kg, sc) umiddelbart før operasjonen. Videre administrere ketoprofen (5 mg / kg; sc) før kirurgi for å tilveiebringe multimodal analgesi. Administrer bupivakain (5 mg / kg, sc) umiddelbart før operasjonen for å gi en lokal linjeblokker. Ved barbering magen, gjelder vekslende vattpinner av klorheksidin og 70% etanol (tre ganger hver), etterfulgt av povidonjodid i minst 1 min, og ta med 70% etanol (hver gang med en nyåpnet alkohol tørk). Pensling av hudener fremstilt på konsentrisk måte som begynner ved midten av innsnittet linje og sirkle utover (for ikke å forurense området med "frem / tilbake" bevegelser). Bruk sterile gasbind vattpinner og kast mellom hver påføring. Denne prosessen blir gjentatt tre ganger før start dyr operasjon. Mens klippet og kirurgisk skrubbet, holde dyr på en nese kjegle koblet til en Bain ikke-rebreathing kretsen under ca 1,5% vedlikeholdsdose av isofluran. Juster isofluran nivå som kreves for å opprettholde dyret ved en kirurgisk plan av anestesi.
- Lag en 5 cm lang midtlinjen abdominal snitt skjære gjennom musklene og bukhinnen utsette tarmen.
- Trekk tarmen (dette vil utsette synkende aorta på bakre bukvegg), dekker gut med sterilt kirurgisk gasbind fuktet med 2-3 ml Ringers løsning og holde fuktig med ekstra Ringers så ofte som nødvendig for å hindre vev uttørking gjennom prosedyren .
- Blunt dissekere rundt aorta og skille aorta fra vena cava inferior utnytte en iris spatulae.
- Plasser ligaturer (8-0 monofilament sting) rundt rostral og caudal ender av ytterste adventitia laget av aorta, bare distal til nyrearterien.
- Løft ligaturer kort okkluderende blodstrøm og punktering aorta på nivå med 1-2 mm anterior til hofte forgreningen med en 25 gauge nål bøyd i 90 ° ved tuppen.
- Lede tuppen av kateteret av telemetri-enheten inn i aorta ved hjelp av en 20-gauge nål buet. Advance rostrally å sørge for at spissen er bare distal til nyrearteriene
- Fiks det ved hjelp av en liten mengde av vev lim. Fjern ligaturer og sikre at det ikke blodstrøm okklusjon på grunn av kateteret eller vev klebemiddel.
- Sikre kroppen av telemetri enheten i bukveggen ved hjelp av 4-0 silke sting. Bruk 4-0 Vicryl og 4-0 prolene sting for å lukke muscle og hud, henholdsvis.
- Telemetri Implantasjon Post-kirurgisk Care
Merk: For de første 14 dagene etter kirurgi dyr bør sjekkes minst 3 ganger daglig, i tillegg til en detaljert overvåking vurdering en gang om dagen. Vurdere dyr i 7 kategorier: kroppsvekt, fysisk utseende (smerte er vurdert basert på tegn som økt porfyrin produksjon sett rundt øyne, nese og forbeina, og ansikts grimase tegn), atferd / aktivitet, avføring, hud (inkludert hunching, piloereksjon innsnitt healing og serom), fuktighet og puste.- Mate dyrene med frukt, utvalg av frokostblandinger, myk kosthold ernæringsmessig måltid erstatning, og gi vann ad libitum, for 6 dager etter telemetri enhet implantasjon. Hunder skal ha vanlig solid gnager chow tilbakeholdt for første dag etter operativt. Injisere dyr med varmet Ringer-laktat oppløsning (5 ml) subkutant for de første 3 dagene etter operasjonen og på utseendeav symptomer på dehydrering. Administrer Ringers løsning (5 ml) som er nødvendig ved vurdering av dyr (tegn på hudens telt, bleke ører / slimhinner) i morgen og kveld sjekker.
- Administrer Enrofloxacin (10 mg / kg, sc) og ketoprofen (5 mg / kg, sc) én gang daglig i 3 dager postoperativt. Administrer buprenorfin (0,02 mg / kg, sc) i løpet av morgen og kveld (dvs. hver 12. time) for følgende 3 dager etter operasjonen. kan gis en middels dag dose av buprenorfin (0,02 mg / kg, sc) hvis tegn på smerte / ubehag er notert.
- Komplett tran av ryggmargen
Merk: La dyrene å komme seg fra telemetri implantasjon kirurgi i minst 14 dager før T3 komplett tran kirurgi.- Pre-treat dyr med profylaktisk Enrofloxacin (10 mg / kg, sc) i tre dager før SCI kirurgi.
- Bedøver dyrene under en induksjons dose på 4% isofluran som beskrevet tidligere. Lengre,injisere dyr med ketamin-hydroklorid (70 mg / kg, ip) og dexmedetomidin-hydroklorid (0,5 mg / kg, ip).
Merk: For fullstendige tran operasjoner, den vasodilatasjon forårsaket av isofluran ganske ofte presenterer problemer med hemostase når ledningen er transected. Dette problemet kan unngås ved å bruke ketamin / dexmedetomidin cocktail. Dyrene skal bedøves for 20-25 min, og reversert ved hjelp av atipamezol (1 mg / kg, sc) ved å følge ryggmargen transeksjon kirurgi. - Pre-operativt administreres subkutant buprenorfin (0,02 mg / kg), og ketoprofen (5 mg / kg). Administrer bupivakain (5 mg / kg, sc) umiddelbart før operasjonen for å gi en lokal linjeblokker. Ved barbering magen, vekslende børster av klorheksidin og 70% etanol (tre ganger hver), bør etterfulgt av povidonjodid brukes i minst 1 min, og fjernet med 70% etanol (hver gang med en nyåpnet alkohol tørk). Børster er å bli gjort i konsentriske mote begynnerved midten av innsnittet linje og sirkle utover (for ikke å forurense området med "frem / tilbake" bevegelser). Bruk steril kompress og kast mellom hver påføring. Gjenta prosessen tre ganger før du starter dyr operasjon. Mens klippet og kirurgisk skrubbet, holde dyr på en nese kjegle etter ca 1,5% vedlikeholdsdose av isofluran (justert etter behov for å opprettholde kirurgisk planet anestesi). Gjennom hele varigheten av operasjonen dyrene holdes på vann-sirkulerende teppe holdt ved 37 ° C.
- Lag en dorsal midtlinjesnitt, 2 cm i lengde, i det overflatiske muskler liggende den C8-T3 ryggvirvler.
- Blunt dissekere for å avsløre dura laget.
- Pierce dura lag med microscissors eller med spissen av en 25 gauge nål.
- Åpne dura på T2-T3 intervertebral gap og utføre en fullstendig tran hjelp microscissors. Åpne microscissors men ikke lateralt nok å sprekke vertebral arteries og vener. I rask bevegelse skjære over ryggmargen og søke etter en overdreven rykk i dyr baklemmene. Bekreft en komplett tran via visuelle separasjon av rostral og caudal ryggmargs stubber.
- Etter bekreftelse, plasserer gelfoam mellom stubber for å oppnå hemostase. Påfør tilstrekkelig gelfoam å stoppe blødningen og å skille stubber i ryggmargen.
- Bruk 4-0 Vicryl og 4-0 prolene sting for å lukke muskel og hud, henholdsvis. Etter SCI kirurgi, gi dyrene forvarmes Ringer-laktat-oppløsning (5 ml, sc ved 30 ° C) og tillate dem å komme i et temperaturkontrollert miljø.
- Spinal Cord tran Post-kirurgisk Care
Merk: For de første 14 dagene etter kirurgi dyr bør sjekkes 3 ganger daglig, i tillegg til en detaljert overvåking vurdering en gang om dagen. Etter 14 dager detaljert overvåkning bedømmelse kan gjentas annen hver dag. Vurdere dyr i 7 categoRies: kroppsvekt, fysisk utseende (smerte er vurdert basert på tegn som porfyrin og ansikts grimase), atferd / aktivitet, avføring, hud (inkludert hunching, piloereksjon, innsnitt healing og serom), hydrering og puste. For de første 5-7 dagene blærer bør sjekkes og uttrykte minst 3 ganger per dag.- Mate dyrene med frukt, utvalg av frokostblandinger, ernærings myk diett måltid erstatning, og gi vann ad libitum, for 8-14 dager etter ryggmargstran kirurgi. Injisere dyr med varmet Ringer-laktat oppløsning (5 ml) subkutant for de første 3 dagene etter operasjonen, og ved symptomer på dehydrering. Administrere Ringers oppløsning (5 ml) som er nødvendig på vurdering av dyrene i løpet av sjekker.
Merk: Etter ryggmargstran, rotter vise lammelser i bakbena, og ambulate hjelp fleksjon og ekstensjon av forbena, som er bevart i denne skaden modell. Rottene mangler stammen og hale støtte. Å legge til rettederes bevegelse i buret, bør en gummi rutenett plasseres under havregryn senger. Dette tillater rottene å gripe gitter med forpotene, og beveger seg lett i buret for å få tilgang til mat og vann. Sengetøy bør endres daglig. På dag 7 etter ryggmargstran bør havre sengetøy erstattes av sin opprinnelige flis senger. Den havregryn senger benyttes fordi rotter som fikk buprenorfin kan utvikle pica hvor de spiser sengetøy og dette kan føre til esophageal forstoppelser. Havregryn er absorberende else av spiserøret med havregryn er ikke observert. - Administrer Enrofloxacin (10 mg / kg, sc) og ketoprofen (5 mg / kg, sc) én gang daglig i 3 dager postoperativt. Administrer buprenorfin (0,02 mg / kg, sc) i løpet av morgen og kveld (dvs. hver 12. time) for følgende 3 dager etter operasjonen. kan gis en middels dag dose av buprenorfin hvis tegn på smerte / ubehag er notert.
- Mate dyrene med frukt, utvalg av frokostblandinger, ernærings myk diett måltid erstatning, og gi vann ad libitum, for 8-14 dager etter ryggmargstran kirurgi. Injisere dyr med varmet Ringer-laktat oppløsning (5 ml) subkutant for de første 3 dagene etter operasjonen, og ved symptomer på dehydrering. Administrere Ringers oppløsning (5 ml) som er nødvendig på vurdering av dyrene i løpet av sjekker.
2. TelemetriOvervåking av Hemodynamiske Parametere
- Samle beat-av-beat arterielt blodtrykk (ABP) og kjernen kroppstemperatur hver dag i 24 timer, før og etter SCI. Smak den arterielle blodtrykk og kroppstemperatur på 1000 Hz i 24-timers blokker med telemetri enheten.
- Plasser en SmartPad under dyret bur for trådløs lading av transduseren og for mottak av digitale telemeter signaler fra transduserne.
Merk: Utgangsspenningen blir deretter sendt videre til en konfigurasjonsenhet som er koblet til en datamaskin, som organiserer dataflyten fra hver kanal. Spenningen omformes til kontinuerlige arterielt blodtrykk og temperaturopptak. Visualisere samplede data ved å benytte datainnsamling programvare, for eksempel LabChart. - Kast de telemetridata oppsamlet under overvåking av dyr, så vel som den 10 minutter umiddelbart før overvåking og 10 min etter overvåking.
3. Vurdering av Spontan Incidskjeller fra Autonom dysrefleksi (AD)
Merk: hyppighet, alvorlighetsgrad, og varigheten av spontane AD hendelsene ble vurdert ved hjelp av en algoritme utviklet for vår egen roman AD Detection JAVA plattform programvare (figur 4). En roman algoritmen har blitt utviklet for å automatisk oppdage spontane AD hendelser basert på 24 timers SBP og HR telemetri opptak før og etter SCI utnytte parametere spesifisert i figur 2.
- Pakk SBP og HR verdier fra rå telemetri data over aktuelle perioden ved hjelp av oppkjøp programvare.
Merk: Oppkjøp programvare oppdager og bestemmer verdien av SBP topper fra kontinuerlige ABP opptak. Hjertefrekvensen er ekstrapolert ved å bestemme varigheten avstanden mellom tilstøtende SBP topper. - Last opp en CSV-fil av telemetri innspillinger med interbeat intervall i kolonne A, SBP verdiene i kolonne B, MAP-verdier i kolonne C og tid på døgnet jegn kolonne D (figur 4A).
- Bruke programvaren (figur 4B-D), angir den aktuelle fysiologiske HR området (dvs. R til R-intervall) for SBP opptakene mellom 180 bpm og 625 bpm. Angi relevant HR hold programvaren under puls Minimum og hjertefrekvens Maksimal paneler.
- Lag en terskel for SBP og HR gjennom et glidende gjennomsnitt vindu på 240 sek. Indikerer vinduet lengden på glidende gjennomsnitt terskelen for analysen i AD Varighet Threshold panel.
- Sett en SBP transponert terskel på 20 mmHg over det glidende gjennomsnittet baseline. Indikere trans verdien i det glidende gjennomsnittet Threshold Trans BP panel.
- Isolere SBP peak klynger som overstiger den transponerte terskel med en topp til topp-intervall mindre enn 2 sekunder, og for en varighet som er større enn 10 sek. Angi topp til topp intervall med Interpeak Intervall BP og durasjon intervall ved hjelp av Peak Cluster Interval BP paneler.
- Gruppe SBP peak klynger som er innen 120 sekunder fra hverandre.
Note: Oppdaget potensielle AD hendelser som er innen 120 sekunder fra hverandre ville bli gruppert som en enkelt hendelse. Angi maksimal varighet tillatt mellom påfølgende SBP klynger for å skille separate AD hendelser i AD Varighet Threshold panel. - Bekrefte om gruppen av SBP peak klynger er forbundet med en potensiell spontan AD hendelse ved å oppdage en dråpe i HR på 40 slag i minuttet eller mer.
- Gjennomsnittlig 10% av HR-verdier ved utbruddet av den potensielle hendelsen (oppgi denne prosentandelen i den øvre puls slippe gjennomsnittlig rekkevidde panel). Gjennomsnittlig 75% av pulsverdiene fra slutten av potensialet hendelsen (oppgi denne prosentandelen i den nedre puls slippe gjennomsnittlig rekkevidde panel).
- Trekk fra den nedre pulsterskelverdi fra den høyere puls terskel, for å sikre en corresponding dråpe 40 bpm eller høyere. Angi pulsfall begrensning bruker pulsfall begrensning panel.
- Når panelene har blitt fylt, og trykk OK. En grafisk presentasjon av de oppdagede AD hendelsene presenteres, som inkluderer toppene i SBP og tilknyttede personaldata (Figur 4C-D). En utgangs excel-filen er også generert med pressorresponsen (mmHg), varighet (sek), maks systolisk blodtrykk (mmHg), minimum HR (bpm) og HR slipp (bpm) for hvert oppdaget AD hendelse.
4. Colorectal distensjon til forsettlig Elicit AD
Merk: Alvorlighetsgraden av indusert AD kan bli fastsatt gjennom tykktarms distensjon (CRD), en klinisk relevant stimulus som etterligner tarmen rutine 3,18,19.
- Kontroller ballongen av en fransk kateter (rett, 10 fransk, 3 ml, 35 cm, latex gratis) er ikke lekker ved å blåse den med 2 ml luft.
- beherske the dyr ved å pakke i et håndkle og la BP og HR stabilisere seg i en halv time.
- Plasser smøremiddel på spissen av kateteret. Plassere et merke på kateteret med en permanent markør, 2 cm fra midten av ballongen. Kateteret settes inn gjennom anus i kolon til merket er synlig bare ved åpningen. Fest kateteret til halen med kirurgisk tape. Re-plass innpakket dyr i sitt hjem bur plassert på mottakeren SmartPad matcher implantert svinger inne i dyret. Tillat dyrets BP å normalisere i 10 min.
- Etter innføring av kateteret og den tilhørende akklimatiseringsperiode (dvs. 10 min), tilføre ballongen med 2 ml luft over 10 sek, tillate BP HR og for å stabilisere. Opprettholde oppblåst i 1 min. Pass på at tuppen av kateteret forblir inne i endetarmen. Det er viktig ikke å over blåse opp ballongen (dvs. 3 ml +) for å unngå brudd i tykktarmen.
Merk: distensjon for en varighet på 1 min &# 160, tillater passende tid for utvikling av pressor-responsen og den baroreceptor mediert HR rulle forbundet med en indusert episode av AD. I tillegg gir dette 1 min periode også tilstrekkelig tid for normalisering av kardiovaskulære indekser. - Gjenta distensjon 3 ganger per rettssaken, gjenta forsøkene daglig med et minimumsintervall på 10 min mellom studier. Når vurderingen er fullført, fjerner Foley kateter fra dyret.
- Gjennomsnittlig beat-for-takt data over 1 sek mellomrom og rapportere maksimal økning i SBP og maksimal reduksjon i HR over flere studier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ved hjelp av telemetri, er det arterielle blodtrykket samplet ved en frekvens på 1000 Hz kontinuerlig i 24 timer. En illustrerende opptak av arterielt blodtrykk (ABP) ved hjelp av LabChart er vist i figur 1B. Prøven ABP ble overvåket med en faststoff-trykksensor settes inn i den nedadgående aorta. Romanen JAVA-plattformen AD Detection programvare er i stand til å trekke ut relevante SBP (mmHg) topper (figur 1C). Vi kan også trekke HR (bpm) fra tidsintervallet mellom tilstøtende SBP topper (Figur 1D).
SBP og HR hentet fra takt med rytmen ABP samplet på 1000 Hz er valgt som inngangsvariabler for AD Detection programvare. Programvaren karakteriserer spontane AD hendelser ved en økning i SBP som er større enn 20 mmHg ledsaget av en nedgang i HR på 40 slag per minutt eller større, som vist i figur 2. Disse hendelsene blir initielt identifisert ved bruk av en 240 sek SBP bevegelige averaseri baseline transponert vertikalt 20 mmHg. De AD Detection programvare sikrer oppdaget AD arrangementet er "ekte" ved å se etter en HR dråpe 40 bpm eller større med hensyn til utbruddet av AD hendelsen. Programvaren oppdager og karakteriserer spontane AD hendelser fra kontinuerlige takt med rytmen, 24 timers SBP og HR telemetri opptak. Sammen med tid på dagen og hyppigheten av disse AD hendelser, gir AD Detection programvare følgende tabell informasjon: max SBP, pressor respons, varigheten av AD arrangementet, min HR og HR slipp på utbruddet av den spontane AD hendelsen.
De representative grafer av SBP og HR i figur 3 til stede alvorlighetsgraden og varigheten av en indusert AD episode under CRD. Som ballong av kateteret er oppblåst, er det en hurtig og vedvarende økning i SBP, ledsaget av uttalt bradykardi. Det er en gradvis stabilisering av de kardiovaskulære parametre som distensjon utvikler seg, og normalization av hemodynamiske parametre som den pediatriske Foley kateter er deflatert. Etter innsetting av kateter Foley, blir SBP og HR indekser i gjennomsnitt for 60 sekunder før inflasjon for å generere en grunnlinje. Fra grunnlinjen, alvorligheten eller pressorrespons forbundet med topp i SBP (mmHg) og slippe i HR (bpm) kan bestemmes.
Figur 1. Skjematisk av telemetrianordning Implantasjon og Representative Spor av arterielt blodtrykk (ABP). Skjematisk illustrasjon av telemetri transduseren implantasjon med spissen av kateteret rettet mot det okkluderte nedadgående aorta, og hoveddelen av telemetri-enheten festet til bukveggen 16. Eksempler på data for ABP samplet ved 1000 Hz fra telemetri-anordning for en 24-timers periode. Fra dette opptak, er det mulig å trekke ut kardiovaskulære indekser, for eksempel systolic blodtrykk (SBP, mmHg, figur 1B) og hjertefrekvens (HR, bpm, figur 1C). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2. En Spontan episode av Autonom dysrefleksi (AD) i Ryggmargs skadde dyr Romanen JAVA plattform programvare oppdaget spontane AD hendelser fra 24-timers telemetri innspillinger av systolisk blodtrykk. (SBP, figur 2A) og hjertefrekvens (HR Figur 2B ). En økning på 20 mmHg eller høyere i SBP sammen med en nedgang i HR på 40 slag i minuttet eller mer på utbruddet av topp i SBP er ansett som et AD hendelse. Den "øvre HR terskel" består av den midlere 10% av HR-verdiene ved starten av porende hendelse. Den "lavere HR terskel" består av gjennomsnittet 75% av pulsverdiene fra slutten av potensialet hendelsen. Trekk fra den "nedre terskel HR" fra "høyere HR terskel" for å sikre en tilsvarende nedgang på 40 slag per minutt eller mer.
Figur 3. Representant Spor av Induced Autonom dysrefleksi (AD) ved tykktarms distensjon (CRD) i ryggmargs skadde dyr. Ved induksjon av CRD, det er en plutselig og vedvarende økning i SBP (figur 3A) ledsaget av en markant nedgang i HR ( Figur 3B).
Figur 4. Java-plattformen Spontan Autonom dysrefleksi (AD) Detection Software. (figur 4A) er lastet opp til programmet og AD deteksjons parametere er spesifisert ( Figur 4B) som beskrevet i protokollen. Programmet presenterer tinning fenotype av disse spontant forekommende AD hendelser (Figur 4C-D). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den protokollen beskriver en detaljert implementering av en ny JAVA-plattformen AD Detection programvare som ville være kombinert med en telemetri-enhet, for en langvarig grundig analyse av ABP i SCI-dyr (figur 1B). Dette er den første programvaren som gjør det mulig for karakterisering av ABP-mønstre for å detektere spontane AD hendelser som de uregelmessige gjennom hele dagen. Et godt karakterisert T3 SCI dyremodell kan illustrere den funksjonelle kapasiteten til programvare for å oppdage frekvensen, pressor respons og varighet av spontan AD. Sammen med påvisning av spontane AD hendelser, kan programvaren analysere svingninger i ABP og skjelne dagaktive varianter av hemodynamiske parametre.
Romanen AD Detection programvare effektivt, pålitelig og nøyaktig registrert og karakterisert spontane AD hendelser i akutte og kroniske SCI dyr. En AD hendelsen er ansett å skje ved en økning i SBP på 20 mmHg eller høyere (figur 2A) og er ofte forbundet med uttalt bradykardi 9. I denne studien ble SBP svingninger betraktet som en primær indikator for utseendet på en dysreflexic episode, selv om programvaren har evnen til å også bruke kartet skal undersøkeren ønsker. Programvaren har evnen til å skjelne uttalt bradykardi ved detektering av HR dråpe av en brukerbestemt mengde ved utbruddet av AD hendelse (figur 2B). Rabchevsky et al. anvendes en karakteristisk fall på 10 bpm som terskel hvorpå en hypertensiv arrangement er klassifisert som en spontan AD hendelse. Dette må settes spørsmålstegn ved, som gnagere har en veldig høy hvilepuls; derfor er 10 bpm sannsynligvis utilstrekkelig til å definere bradykardi. HR slippe restriksjoner kan endres av brukeren til å ikke bare bestemme dråper i HR, men øker også i HR avhengig av nivået og fullstendigheten av SCI.
I forkant avdenne programvaren, CRD-indusert AD ble funnet å være en robust fremgangsmåte for indusert AD som er både eksperimentelt mulig og godt karakterisert (figur 3A, 3B) 15,20. Gjentatte induksjon av AD i rottedyremodeller med høy SCI ble opprinnelig funnet å etterligne de spontane og hyppige episoder av AD forbundet med høy thorax SCI 4. CRD er en potent, ikke-invasiv stimulans for AD i rotter med høy thorax SCI 14 som emulerer noen av de vanligste årsakene til AD klinisk som forstoppelse og avførings tre. CRD-indusert AD ikke står for det brede spekter av afferente stimuli som også kan fremkalle disse refleks medierte hypertensive hendelser. Dermed CRD-indusert AD i forbindelse med påvisning og karakterisering av spontan AD gi den ideelle omfang som vi kan studere den temporale fenotype av AD.
Telemetri er en state-of-the-art metode for overvåking av fysiologiske funksjoner i våken ogfritt bevegelige dyr mens stress-forbundet gjenstander, slik som nød, håndtering og bedøvelse 21 minimeres. I dette tilfellet er en solid-state trykkgiver laget av et lett biosilicone materiale som brukes. I motsetning til de lave trykkresponsen av væskebaserte katetre, kan en faststoff-trykksensor overvåke subtile endringer i kardiovaskulære parametre. Disse transdusere kan smake kontinuerlig, slå av rytmen blodtrykk og kroppstemperatur på frekvenser opp til 2 kHz. Solid state sensorer har også fordelen av å hindre bevegelsesartefakter vanlig forekommende i væskebaserte katetre. Selv telemetri enheter er invasiv og kostbar, det nøyaktig overvåker døgnrytme av hemodynamiske parametre 15,16,21,22. Oppgangen tid etter implantasjon er kritisk viktig for overlevelsen av dyret, siden mekanisk obstruksjon til blodstrømmen i bukaorta av implantatet seg selv kan føre til utilstrekkelig blodtilførsel til hind body 15.
Telemetrisk påvisning av spontan AD, i tillegg til CRD indusert AD, står for det brede spekter av stimuli forbundet med utbruddet av disse livstruende episoder. Derfor påvise og karakterisere AD hendelser er avgjørende for å vurdere behandlinger for SCI pasienter. Det er ikke mulig ikke-invasive teknikker tilgjengelig for mennesker som gir mulighet for kronisk, slå av beat, overvåking av hemodynamiske parametre. Ambulatorisk blodtrykksmåling er utilstrekkelig på grunn av lav tidsoppløsning. Dyremodeller er nødvendig for å nøyaktig detektere og karakterisere utbruddet av disse spontane AD hendelsene som anvender den nye AD Detection programvare. Ved bruk av nye kontinuerlige hemodynamisk overvåking teknologier, kan programvaren brukes som et viktig verktøy klinisk å overvåke utbruddet av disse hendelsene. Bruken av telemetri enheter i forbindelse med AD Detection programvare kan være en nyttig fremtidig strategi forklinisk ambulerende overvåking av akutt AD.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Denne forskningen hvis finansiert av Canadian Institute of Health Research and the Heart og stiftelsen av BC og Yukon Stroke. Vi ønsker å takke Mr. Rayshad Gopaul og Dr. Shelly McErlane for teknisk støtte og kompetanse i dyr omsorg.
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).
