Разработка алгоритма Выполнение комплексного изучения Автономного дисрефлексия у животных с высоким повреждением спинного мозга Использование телеметрического устройства
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
Вегетативные дисрефлексия (AD) является опасным для жизни аварийной у людей после острой или хронической травмы спинного мозга (SCI) в шейном или высоких грудных сегментов и, как правило , характеризуется эпизодами стойкой гипертензии и брадикардии 1. AD главным образом вызвана нарушением нисходящих спинномозговых путей , которые , как правило , обеспечивают ввод от супраспинальных центров спинного симпатических преганглионарных нейронов , которые контролируют активность симпатической и сосудистого тонуса 1-4. Эпизоды AD характеризуются всплеском систолического артериального давления (САД) до 300 мм ртутного столба , и если его не лечить , может привести к судорогам, внутричерепного кровоизлияния, инфаркт миокарда, и даже смерти 5-8. Разнообразие вредных и безвредные раздражители выступать в качестве триггера АД, в том числе кишечника и мочевого пузыря , вздутие, спазмы, пролежней, катетеризация мочевого пузыря или ятрогенных процедур 9-12.
Временное развитие AD в соотвonse к ТСМ было исследовано в обоих человека 9 и животных моделях 13,14. Как правило , эти исследования использовали метод 'индуцируется AD' (т.е. уродинамика, на половом члене vibrostimulations в организме человека или колоректального вздутие у животных) для определения временного развития AD. Такой подход ограничен необходимостью повторных оценок в отдельных временных точках, которые могут препятствовать точное определение временного развития AD. Использование 24-часового мониторинга артериального давления в организме человека позволяет проводить измерения кровяного давления серийный быть сделаны в заранее определенные промежутки времени. Этот метод был недавно использован для мониторинга спонтанно возникающих АД у пациентов с хронической ТСМ. В моделях животных, твердотельные датчики давления все чаще используются для хронически контролировать потрепанный побочные бить артериального давления. В последнее время , Rabchesvky и др. (2012), разработал алгоритм, который извлекается одна секунда средние значения среднего артериального давления (MAP)d сравнивается с порогом средней скользящей 15. Спонтанные события AD характеризовались на основе пиков MAP, которые 10 мм ртутного столба или более выше порога одновременно с падением HR 10 ударов в минуту или больше.
Вот роман программного обеспечения JAVA, который имеет встроенный алгоритм обнаружения AD представлен. Этот алгоритм работает путем обнаружения заранее определенных закономерностей в артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС), которые свидетельствуют о спонтанно произошедшем событии AD. Пользователь может вручную настроить все входные переменные для программного обеспечения таким образом, что "алгоритм обнаружения" можно легко настроить с учетом конкретных параметров, представляющих интерес. Программное обеспечение также может делиться на две части АВР и HR в данную эпоху , такие , что суточное Ритмичность гемодинамических параметров могут быть проанализированы 16. В настоящей рукописи, приводится подробное описание дано хирургической техники, которая используется для имплантировать устройства телеметрии и провести операцию SCI. бывшийamples также предоставляются в отношении возможностей постобработки программного обеспечения обнаружения AD и как сердечно-сосудистой системы изменяется пост-SCI. Для сравнительных целей, методология и результаты, полученные методом индуцированной AD, известной как колоректальный растяжению (ККО) также показано на рисунке.
Protocol
Representative Results
Discussion
Протокол описывает подробную реализацию новой платформы JAVA обнаружения AD программное обеспечение , которое будет сочетаться с телеметрическим устройством, для долгосрочного тщательного анализа АБП в SCI-животных (рис 1В). Это первое программное обеспечение, которое позволяет …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование, если при финансовой поддержке Канадского института исследований в области здравоохранения и сердца и инсульта Фонд Британской Колумбии и Юкона. Мы хотели бы поблагодарить г-на Rayshad Gopaul и Dr. Shelly McErlane за техническую поддержку и опыт в уходе за животными.
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).
