Farelerde Aritmileri Tespit Etmek için Uzun Süreli Elektrokardiyografi Kayıtlarının Analizi
23 Mayıs 2021
Burada, temel EKG parametreleri ve yaygın aritmiler için murin uzun süreli elektrokardiyografi (EKG) verilerini analiz etmek için yarı otomatik bir yaklaşım için adım adım bir protokol sunuyoruz. Veriler, canlı ve uyanık farelerde implante edilebilir telemetri vericileri tarafından elde edilir ve Ponemah ve analiz modülleri kullanılarak analiz edilir.
Büyük EKG veri setlerinin analizi, özellikle herhangi bir aritmi için tarama yaptığınızda, çok zor ve emek yoğundur. Yarı otomatik yaklaşımımız, farelerde aritmiler için çok daha hızlı ve daha rahat tarama sağlar. Bu yarı otomatik yaklaşım daha doğru sonuçlara yol açar.
Prosedür, laboratuvarımda doktora öğrencisi olan Aparna Chivukula tarafından gösterilecek. Temel EKG parametrelerini analiz ederek başlayın. Türetilmiş parametrelerden herhangi birini seçmek için Konu Kurulumu veya Kanal Ayrıntıları'na tıklayın.
Fareler sirkadiyen bir ritmi takip ederken, günde iki dinlenme EKG'sini analiz edin. Sirkadiyen etkileri kontrol etmek için gündüz ve gece bir tane, hayvan tesisindeki ışık açma veya kapama döngüsüne bağlı olarak uygun zamanları seçmek. EKG'nin, bu zaman noktası civarında tanımlanmış makul bir zaman dilimi içinde kalp atış hızı eğilim grafiğinde iyi sinyal kalitesine ve sabit bir kalp atış hızına sahip bir bölümünü seçin.
Doğrulama maskelerinin doğruluğunu onaylayın veya manuel olarak 20 ardışık QRS kompleksine ayarlayın ve eksik doğrulama işaretlerini ekleyin. Daha fazla hesaplama ve görselleştirme için, türetilmiş parametre listesinde bu 20 ardışık QRS kompleksinin değerlerini içeren satırları işaretleyin ve bir elektronik tabloya veya istatistik yazılımına kopyalayın. Deneme Verileri İstatistikleri'ne tıklayarak veri analizlerini açın ve en üstteki arama panelini gözlemleyin.
Ardından Sonuçlar panelini görüntüleyin. Panelin alt kısmında histogram olarak görüntülenen arama isabetlerinin sayısını gözlemleyin. Bir farenin normal kalp atış hızının dakikada 500 ila 724 atım olduğu göz önüne alındığında, bradikardi tespit etmek için bir arama kuralı olan Bradikardi tanımlayın.
Arama listesinde sağ tıklayın ve arama girişi iletişim kutusunu açmak için Yeni Arama Oluştur'u seçin. Beyaz kutunun içine sağ tıklayın ve Yeni Yan Tümce Ekle'yi seçin. Açılır menüleri ve metin alanlarını kullanarak, Bradycardia Single arama kuralını 500'den küçük bir değer olarak tanımlayın ve bu arama kuralını listeye eklemek için Tamam'ı tıklayın.
Bu arama kuralını tıklayıp soldaki ilgili kanala sürükleyerek uygulayın. Bradikardi birden fazla uzun RR aralığı gerektirdiğinden, bunu hesaba katmak için ek bir arama kuralı Bradycardia tanımlayın. Bu arama kuralını listeye eklemek için Tamam'a tıklayın.
Bu arama kuralını tıklayıp soldaki ilgili kanala sürükleyerek uygulayın. Bradikardi onaylamak ve yanlış sonuçları reddetmek için, dalga formuna sol tıklayarak her sonucu manuel olarak gözden geçirin. Seçilen sonucu reddetmek için STRG artı R tuşlarına basın, bu sonuç listeden kaybolur.
Taşikardi algılamak üzere bir arama kuralı tanımlamak için, arama listesinde sağ tıklayın ve Arama girişi iletişim kutusunu açmak için Yeni Arama Oluştur'u seçin. Ardından beyaz kutunun içine sağ tıklayın ve Yeni Yan Tümce Ekle'yi seçin. Açılır menüleri ve metin alanlarını kullanarak, Taşikardi Tek arama kuralını 724'ten büyük bir değer olarak tanımlayın ve bu arama kuralını listeye eklemek için Tamam'ı tıklayın.
Bu arama kuralını tıklayıp soldaki ilgili kanala sürükleyerek uygulayın. Taşikardi birden fazla kısa RR aralığı gerektirdiğinden, bunu hesaba katmak için ek bir arama kuralı olan Taşikardi'yi tanımlayın ve bu arama kuralını listeye eklemek için Tamam'a tıklayın. Bu arama kuralını tıklayıp soldaki ilgili kanala sürükleyerek uygulayın.
Taşikardi onaylamak ve yanlış sonuçları reddetmek için, dalga formuna sol tıklayarak her sonucu manuel olarak gözden geçirin ve seçilen sonucu reddetmek için STRG artı R kısayolunu kullanın. Sinoatriyal ve atriyoventriküler blokları tespit etmek için, arama listesinde sağ tıklayın ve Arama girişi iletişim kutusunu açmak için Yeni Arama Oluştur'u seçin. Ardından beyaz panele sağ tıklayın ve Yeni Yan Tümce Ekle'yi seçin.
Açılır menüleri ve metin alanlarını kullanarak, arama kuralını tanımlayın, Duraklat, 300'den büyük bir değer olarak ve bu arama kuralını listeye eklemek için Tamam'ı tıklayın, bu arama kuralını tıklayıp soldaki ilgili kanala sürükleyerek uygulayın. Bir duraklamayı doğrulamak için, duraklamanın sinoatriyal mi yoksa atrio ventrikül bloğu mu olduğuna karar verin ve yanlış sonuçları reddedin. Dalga formuna sol tıklayarak her sonucu manuel olarak gözden geçirin ve seçilen sonucu reddetmek için STRG artı R tuşlarına basın, bu da sonuç listesinden kaybolur.
Bu yaklaşım, kalp atış hızının azaldığı, atriyoventriküler ve ventriküler iletimin arttığı ve ayrıca yeni bir ilaçla tedavi edilen farelerde repolarizasyonun değiştiği dönemlerin tespit edilmesine izin verdi. Ayrıca, normal sinüs ritmi, sinüs duraklaması, üç derece atriyoventriküler blok ve atriyal fibrilasyonda temsil edilen izler şeklinde aritmi oluşumunun zaman seyrini belirlemek için protokol kullanıldı. Son okumalar çok yönlüdür ve çalışma tasarımına ve araştırma konusuna bağlıdır.
Atriyal fibrilasyonda toplam hastalık yükü prognostik bir belirteç olarak belirlenmiştir ve bu protokol ile elde edilen verilerden hesaplanabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, farelerde aritmi tespiti için uzun süreli EKG telemetri verilerinin analizine yönelik yarı otomatik, adım adım bir protokol sunmaktadır. Ponemah yazılımı ile beraber ECG Pro ve Data Insights modüllerinin kullanıldığı bu yaklaşım, serbestçe hareket eden uyanık farelerden elde edilen büyük veri setlerinde aritmi olaylarının tanımlanmasını ve doğrulanmasını kolaylaştırarak hem hızı hem de doğruluğu artırmaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kardiyak elektrofizyoloji
- Preklinik hayvan modelleri
- Aritmi araştırmaları
Arka Plan
- Aritmiyalar yaygındır ve mevcut tedaviler genellikle önemli yan etkilere sahiptir veya etkinlikleri sınırlıdır.
- Aritmi mekanizmalarının anlaşılması güçlü hayvan modellerini gerektirir; fareler, genetik ve mekanistik çalışmalar için idealdir.
- İmplant edilebilir telemetri, farelerde sürekli ve uzun süreli ECG izlemesine olanak tanır.
- Büyük ECG veri setlerinin manuel analizi emek yoğundur ve zorlayıcıdır.
Çalışmanın Amacı
- Fare EKG telemetri verilerinde aritmi tespiti için tekrarlanabilir, yarı otomatik bir iş akışı sağlamak.
- Verimli ve doğru EKG analizi için Ponemah yazılımının kullanımını göstermek.
- Preklinik çalışmalarda aritmik olayların tanımlanmasını kolaylaştırmak ve veri kalitesini artırmak.
Kullanılan Yöntemler
- İmplant edilebilir telemetri cihazları kullanılarak serbestçe hareket eden farelerde sürekli EKG kaydı.
- EKG parametrelerini (P, Q, R, T dalgaları, aralıklar) belirlemek için Ponemah programında otomatik öznitelik analizi.
- Doğruluğu sağlamak amacıyla otomatik açıklama eklemelerinin manuel olarak incelenmesi ve ayarlanması.
- Bradikardi, taşikardi ve iletim bloklarını tespit etmek için Data Insights'ta özel arama kuralları.
- Yanıltıcı pozitifleri elemek için tespit edilen aritmik olayların manuel doğrulanması.
Temel Sonuçlar
- Yarı otomatik protokol, manuel yöntemlere kıyasla aritmi taramasını önemli ölçüde hızlandırır.
- Fare EKG'lerinde bradikardi, taşikardi, sinoatriyal ve atriyoventriküler bloklar ile atriyal fibrilasyonun doğru tespiti.
- Protokol, ilaçların kalp hızı, iletim ve repolarizasyon üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesine olanak tanır.
- Bu yaklaşımla, toplam atriyal fibrilasyon süresi gibi aritmi yükünün hesaplanması mümkündür.
Sonuçlar
- Tanımlanan iş akışı, farelerdeki geniş ECG veri setlerinden aritmi tespitinde verimliliği ve doğruluğu artırır.
- Otomatik analizin manuel inceleme ile birleştirilmesi, aritmik olayların güvenilir bir şekilde tanımlanmasını sağlar.
- Bu protokol, aritmi mekanizmaları ve terapötik müdahaleler üzerine yapılan ileri düzey preklinik araştırmaları destekler.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önemi
Farelerde uzun süreli EKG telemetrisinin yüksek kapasiteli, yarı otomatik analizi, preklinik kardiyak güvenlik ve aritmi mekanizması çalışmalarındaki kritik bir darboğazı gidermektedir. Bu iş akışı, hastalıkla ilgili modellerde kardiyak elektrofizyolojinin sağlam ve kantitatif değerlendirilmesine olanak tanıyarak, hedef doğrulamadaki öngörü güvenini artırır ve yeni terapötiklerin riskle uyumlu şekilde ilerletilmesini destekler. Otomatik ve manuel incelemenin entegrasyonu, keşif ve translasyonel araştırma hatları boyunca veri bütünlüğünü ve tekrarlanabilirliği sağlar.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Genetiği değiştirilmiş fare modellerinde aritmi mekanizmalarının sorgulanmasına ve fonksiyonel hedef doğrulamasının yapılmasına olanak tanır.
- Aday hedeflerle ilişkili elektrofizyolojik fenotipleri nicelleştirerek biyolojik risk azaltımını destekler.
- Erken aşama kardiyak güvenlik değerlendirmelerinde ve mekanistik çalışmalarda öngörülebilirlik güvenini artırır.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Bileşik tarama ve farmakolojik değerlendirme süreçleri için doğrulanmış, kantitatif EKG veri setleri hazırlar.
- Aritmi tespit kriterlerini standartlaştırır ve otomatik ile manuel incelemeler aracılığıyla tekrarlanabilirliği destekler.
- İlaçların kardiyak iletim ve ritim üzerindeki etkilerinin ölçeklenebilir, yüksek kapasiteli taranmasına olanak tanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Preklinik aritmi yükü metriklerini, hastalık ilerlemesi ve terapötik etkinlik için translasyonel biyobelirteçlerle uyumlu hale getirir.
- Mekanistik keşiften kardiyak risklerin preklinik doğrulanmasına kadar süreklilik sağlar.
- Olumlu kardiyak güvenlik profillerine sahip adayların ilerletilmesi için riskten arındırılmış kararları destekler.
İşlem Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yarı otomatik EKG analiz iş akışı, fare modellerinde kardiyak aritmilerin sağlam ve kantitatif fenotiplemesini mümkün kılarak erken keşif, öncü bileşik belirleme ve preklinik güvenlik değerlendirmesi arasında köprü kurar.
- Keşif Biyolojisi: Genetiği değiştirilmiş farelerde aritmi fenotiplerini nicelleştirerek hipotez testlerini ve mekanizmaya dayalı risk azaltmayı destekler.
- Tarama: Bileşik değerlendirmesi ve güvenlik ön elemeleri için tekrarlanabilir, kantitatif EKG çıktıları sunar.
- Analitikler: Deneysel koşulları ve ilaç etkilerini karşılaştırmak için istatistiksel çıktılar ve aritmi yükü metrikleri sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Geliştirilmiş translasyonel süreklilik için preklinik aritmi son noktalarını klinik biyobelirteçlerle uyumlu hale getirir.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Birden fazla program genelinde kardiyak elektrofizyoloji çalışmaları için yeniden kullanılabilir ve ölçeklenebilir bir platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Kardiyak hedef doğrulamasında öngörü güvenini artırır ve mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: ECG veri analizini standartlaştırır ve hızlandırarak tekrarlanabilirliği ve ölçeklenebilirliği artırır.
- Stratejik Değer: Daha iyi devam/durdur kararları alınmasını sağlar ve geç evre kardiyak güvenlik riskini azaltır.
- Portföy Etkisi: Riski ayarlanmış önceliklendirmeyi ve uygun kardiyak profillere sahip adayların ilerletilmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Küçük hayvan modellerinde EKG yorumlama ve aritmi fenotipleme konusunda uzmanlık gerektirir.
- İmplante edilebilir telemetri sistemlerine ve özel analiz yazılımlarına (Ponemah, ECG Pro, Data Insights) erişim gereklidir.
- Tekrarlanabilirlik için arama kurallarının ve manuel inceleme protokollerinin ekipler arası standartlaştırılması gerekir.
- Veri kalitesini sağlamak için farklı fare suşlarına veya hastalık modellerine yönelik adaptasyon gerekebilir.
- Yanlış pozitifleri elemeleri ve veri bütünlüğünü korumak için manuel inceleme temel gereklilik olmaya devam etmektedir.
