تطوير خوارزمية لإجراء دراسة شاملة من الاستقلال الذاتي خلل المنعكسات في الحيوانات مع ارتفاع اصابات الحبل الشوكي عن طريق جهاز القياس عن بعد
Summary
The catheter of a telemetry device is implanted into the abdominal aorta in order to continuously collect beat-by-beat hemodynamic data from animals pre and post-high thoracic spinal cord transection. A novel JAVA software was employed to analyze hemodynamic parameters as well as frequency and intensity of spontaneous episodes of autonomic dysreflexia.
Abstract
Spinal cord injury (SCI) is a debilitating neurological condition characterized by somatic and autonomic dysfunctions. In particular, SCI above the mid-thoracic level can lead to a potentially life-threatening hypertensive condition called autonomic dysreflexia (AD) that is often triggered by noxious or non-noxious somatic or visceral stimuli below the level of injury. One of the most common triggers of AD is the distension of pelvic viscera, such as during bladder and bowel distension or evacuation. This protocol presents a novel pattern recognition algorithm developed for a JAVA platform software to study the fluctuations of cardiovascular parameters as well as the number, severity and duration of spontaneously occurring AD events. The software is able to apply a pattern recognition algorithm on hemodynamic data such as systolic blood pressure (SBP) and heart rate (HR) extracted from telemetry recordings of conscious and unrestrained animals before and after thoracic (T3) complete transection. With this software, hemodynamic parameters and episodes of AD are able to be detected and analyzed with minimal experimenter bias.
Introduction
أوتوماتيكية dysreflexia (م) هو حالة طارئة تهدد الحياة في الأفراد بعد إصابة الحبل الشوكي حادة أو مزمنة (النخاع الشوكي) في قطاعات عنق الرحم أو عالية الصدر، وعادة ما تتميز نوبات من ارتفاع ضغط الدم المستمر وبطء 1. ويتسبب م أساسا بسبب عرقلة تنازلي مسارات العمود الفقري التي عادة ما توفر المدخلات من مراكز فوق الشوك على الخلايا العصبية قبل العقدة متعاطفة الشوكي التي تسيطر على النشاط متعاطفة ونبرة الأوعية الدموية 1-4. تتميز حلقات م من خلال الزيادة في ضغط الدم الانقباضي (SBP) تصل إلى 300 مم زئبق، وإذا تركت دون علاج قد يؤدي إلى نوبات مرضية، ونزيف داخل الجمجمة، واحتشاء عضلة القلب، وحتى الموت 5-8. مجموعة متنوعة من المحفزات الضارة وغير الضارة بمثابة الزناد الميلادي، بما في ذلك الأمعاء وانتفاخ المثانة، تشنجات، تقرحات الضغط، البولية قسطرة المثانة أو إجراءات علاجية المنشأ 9-12.
تطوير الزمنية للم في التنوقد تم التحقيق onse لاصابات النخاع الشوكي في كل من الإنسان والحيوان 9 نماذج 13،14. عادة وقد استخدمت هذه الدراسات وسيلة "الناجم م" (أي، ديناميكا البول، vibrostimulations القضيب في البشر أو انتفاخ القولون والمستقيم في الحيوانات) لتحديد وضع الزمنية للم. ويقتصر هذا النهج من قبل على ضرورة إجراء تقييمات المتكررة في عزلة الوقت النقاط التي قد تحول دون تحديد دقيق لتطور الزمنية للم. استخدام على مدار 24 ساعة مراقبة ضغط الدم لدى البشر يسمح القياسات التسلسلي ضغط الدم ليتم على فترات محددة مسبقا. وقد تم مؤخرا استخدمت هذه التقنية لمراقبة تحدث بشكل عفوي م في المرضى الذين يعانون من اصابات النخاع الشوكي المزمن. في النماذج الحيوانية، ويجري استخدام محولات الضغط الحالة الصلبة على نحو متزايد لمراقبة مزمنة فوز-فوز كل ضغط الدم الشرياني. في الآونة الأخيرة، Rabchesvky وآخرون. (2012)، وضعت خوارزمية استخراج واحد المتوسطات الثانية من الضغط الشرياني يعني (MAP) لد مقارنة ضد المتوسط المتحرك عتبة 15. واتسمت الأحداث م عفوية على أساس قمم MAP التي هي 10 ملم زئبقي أو أكثر فوق عتبة بالتزامن مع انخفاض الموارد البشرية من 10 نبضة في الدقيقة أو أكثر.
هنا يتم تقديم برنامج جافا الرواية التي بنيت في AD الكشف خوارزمية. هذه الخوارزمية عن طريق الكشف عن أنماط محددة مسبقا في ضغط الدم الشرياني (ABP) ومعدل ضربات القلب (HR) التي تدل على حدث AD تحدث من تلقاء أنفسهم. المستخدم غير قادرة على ضبط جميع المتغيرات الإدخال يدويا إلى برنامج من هذا القبيل أن "خوارزمية كشف" يمكن تخصيصها بسهولة لمعايير محددة من الفائدة. هذا البرنامج هو أيضا قادرة على dichotomize برنامج الجسر الأكاديمي والموارد البشرية الى عصر معين مثل أن النظمية نهاري من المعلمات الدورة الدموية ويمكن تحليل 16. في هذا المخطوط، وإعطاء شرح مفصل لهذه التقنية الجراحية التي تستخدم لزرع أجهزة القياس وإجراء جراحة النخاع الشوكي. السابقوتقدم amples أيضا فيما يتعلق بقدرات مرحلة ما بعد المعالجة من البرنامج كشف م وكيف وظيفة القلب والأوعية الدموية يتم تبديل ما بعد اصابات النخاع الشوكي. لأغراض المقارنة، المنهجية والنتائج التي تم الحصول عليها من وسيلة لم يسببها يعرف انتفاخ القولون والمستقيم (CRD) ويتضح أيضا.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف بروتوكول تطبيق مفصل للمنصة جافا برنامج كشف م الرواية التي من شأنها أن تكون جنبا إلى جنب مع جهاز القياس، لإجراء تحليل شامل طويل الأجل من برنامج الجسر الأكاديمي في اصابات النخاع الشوكي الحيوانات (الشكل 1B). هذا هو البرنامج الأول الذي يسمح لتوصيف أنماط برنام…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا البحث إذا بتمويل من المعهد الكندي للبحوث الصحية والقلب والسكتة الدماغية مؤسسة من قبل الميلاد ويوكون. ونود أن نعترف السيد Rayshad Gopaul والدكتور شيلي McErlane حصول على الدعم الفني والخبرات في مجال رعاية الحيوان.
Materials
| 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 35cm 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. Cardiovascular control in spinal man. Annual review of physiology. 50, 577-592 (1988).
- 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).
