動(dòng)物無創(chuàng)血壓測量技術(shù)白皮書

在過去20年中，研究科學(xué)家們一直在尋找更加**的無創(chuàng)測量小鼠或大鼠血壓的方法。

更加**的用無創(chuàng)的方法測量嚙齒動(dòng)物的收縮壓、舒張壓、心率、和其他一些血流的參數(shù)，對于臨床研究是很有價(jià)值的。

有創(chuàng)方法測量血壓

有創(chuàng)血壓是評價(jià)無創(chuàng)血壓的金標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)評價(jià)無創(chuàng)血壓時(shí)，有創(chuàng)血壓的測量是從動(dòng)物頸動(dòng)脈測量的。

利用遙測方法測量到血壓也是非?？煽亢?*的，它也被用來評價(jià)無創(chuàng)血壓的真實(shí)性。這種方法通過在動(dòng)物體內(nèi)埋藏植入子來測量無創(chuàng)血壓，這種方法測量到的動(dòng)物血壓與直接方法測量的血壓有極大的相關(guān)性。

遙測方法的優(yōu)點(diǎn)是研究者可以在實(shí)驗(yàn)中長時(shí)間的監(jiān)測自由動(dòng)物的血壓。

但遙測方法測量血壓也有他的缺點(diǎn)：1）*初將植入子植入到動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，外科手術(shù)對動(dòng)物身體狀況會產(chǎn)生影響。2)傳感器的電池壽命是比較短的，如果需要長時(shí)間的監(jiān)測動(dòng)物血壓還需要更換植入子電池。3）特別是對于小鼠來說，如果傳感器的體積比較大或質(zhì)量比較重，那樣對小鼠的身體狀態(tài)影響就會比較大了。4）目前的技術(shù)（信號發(fā)射和接受）需要被植入植入子的老鼠同其他老鼠分別開來，一個(gè)老鼠一個(gè)鼠籠，這樣就對老鼠正常的社會活動(dòng)造成了影響，破壞了其正常的生活習(xí)性。5）遙測方法無法進(jìn)行大規(guī)模的測量。6）無論是測量儀器還是換能器還有儀器的正常維護(hù)成本都是非常昂貴的。7）需要浪費(fèi)很多的人力和物力。8）在這個(gè)領(lǐng)域由于缺乏足夠的競爭，產(chǎn)品和服務(wù)的價(jià)格都是非常高的。

無創(chuàng)方法測量血壓

這種測量血壓的方法大概是這樣的，通過放在鼠尾根部的氣囊將鼠尾血流阻斷，然后氣囊一點(diǎn)點(diǎn)的放氣，同時(shí)放一個(gè)光電或壓電的脈搏傳感器在鼠尾，通過兩者的配合測得血壓。目前有三種無創(chuàng)血壓傳感器：光電法，壓電法和體積壓力記錄法。

1）．光電法

這是*早的也是*原始的基于光線的方法。傳感器的目的是為了記錄袖帶放氣時(shí)**個(gè)和*后一個(gè)脈搏。他利用白熾燈或發(fā)光二極管照亮鼠尾來記錄脈搏信號。

光電法測量無創(chuàng)血壓是不準(zhǔn)確的，因?yàn)樗峭ㄟ^感受脈搏的幅度來記錄的，只能用來粗劣的測量心臟收縮壓和心率。這種方法有很多局限性：1）如果環(huán)境種的光線很強(qiáng)很充足，鼠尾的光線容量就會達(dá)到飽和。2）動(dòng)物的活動(dòng)對光線的變化比較敏感3）特別是對于皮膚比較黑的動(dòng)物來說，很好的獲取脈搏信號是比較困難的。4）由于光源離鼠尾比較近甚至接觸鼠尾，動(dòng)物會有灼燒感。

光電法是無法測量出動(dòng)物的舒張壓的。因?yàn)樗荒苡涗浀?*個(gè)脈搏，他的舒張壓是通過軟件計(jì)算而得到的而不是真正的測量值。

閉塞袖帶的長度也是造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或者不穩(wěn)定的一個(gè)原因。閉塞袖帶的長度和血壓的**度成反比，在大部分光電方法測量無創(chuàng)血壓儀器中，越長的閉塞袖帶得到的血壓值比真實(shí)值越小。

這些局限性嚴(yán)重的影響到光電方法測量無創(chuàng)血壓的**性，穩(wěn)定性和一致性。

光電法測量無創(chuàng)血壓與有創(chuàng)血壓有很小的相關(guān)性，是在嚙齒動(dòng)物特別是小鼠的無創(chuàng)血壓測量中*不被推薦的一種。

2）．壓電法測量無創(chuàng)血壓

**種無創(chuàng)血壓測量方法是壓電方法。他也是通過在放氣過程中獲得動(dòng)物的**次脈搏來得到收縮壓和心率的。這和光電方法測量無創(chuàng)血壓是一樣的。

和光電法一樣，他們有著共同的局限性。光電法利用光線來獲得脈搏信號，壓電法是利用壓電陶瓷晶片來獲得脈搏信號。大體來說，壓電法比光電法具有更高的靈敏度，因?yàn)樗峭ㄟ^測量脈搏變化的頻率來獲得信號的，而光電法則是通過脈搏的幅度來獲得信號的。因此即使是具有很高心率的小鼠傳感器也能感知到很好的信號。

壓電方法測到的無創(chuàng)血壓比光電方法要準(zhǔn)確，但同樣的技術(shù)限制使他在測量的過程中一樣會產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果，但是可以肯定的一方面是，用壓電方法測量無創(chuàng)血壓時(shí)，嚙齒類動(dòng)物的皮膚色素不會對結(jié)果產(chǎn)生影響。

雖然壓電方法比光電方法好，但這兩種方法測到的無創(chuàng)血壓與有創(chuàng)或遙測相比相關(guān)性都比較差。

3）．體積壓力記錄法

第三種方法是體積壓力記錄法。這個(gè)體積壓力傳感器是利用一個(gè)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的微分壓力傳感器在鼠尾無創(chuàng)的測量血壓。體積壓力記錄法能真實(shí)的測量到動(dòng)物有關(guān)血壓的6個(gè)參數(shù)：收縮壓、舒張壓、平均壓、心率、鼠尾血容量和血流量。

因?yàn)轶w積壓力記錄法是利用測定體積的方法來獲得血容量和血流量，所以周圍環(huán)境的光線不會對測量產(chǎn)生干擾，移動(dòng)干擾也會*大程度的減小。并且，體積壓力記錄法不依賴動(dòng)物的皮膚色素，所以黑皮膚的動(dòng)物不會對測量有任何影響。用體積壓力記錄法能很容易的測量到10g黑色小鼠的血壓。動(dòng)物無創(chuàng)血壓測量技術(shù)

我們對血流閉塞環(huán)的長度進(jìn)行了**的計(jì)算，以能夠使得到的血壓值更加接近真實(shí)值。

體積壓力記錄法能夠可靠的、一致的**的測量從10g到950g的小鼠和大鼠。

耶魯大學(xué)在2003年做的一個(gè)獨(dú)立的臨床檢驗(yàn)研究報(bào)告中顯示，體積壓力記錄法與直接方法測到的壓力有99％的相關(guān)性。

“體積壓力記錄法是非常好的。它非常的準(zhǔn)確、可靠。我們給具有溫度控制的成年大鼠做對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：這種方法和直接的測量方法得出的結(jié)果有**的相關(guān)性。我們非常滿意它的結(jié)果。

眾多的研究期刊都已經(jīng)確認(rèn)了這種方法的準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性。

嚙齒動(dòng)物束縛器

理想的動(dòng)物束縛器在限制動(dòng)物的行為時(shí)能夠讓動(dòng)物感到比較舒適，給動(dòng)物造成的壓力比較小，并且能使研究者持續(xù)的觀察到動(dòng)物的行為。經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)經(jīng)過訓(xùn)練的小鼠或大鼠能夠比較舒服的呆在合適的束縛器里長達(dá)幾個(gè)小時(shí)。

給動(dòng)物束縛器加上一個(gè)黑色的錐形鼻套是很有用的，它能限制動(dòng)物的視野，減少動(dòng)物的壓迫感。錐形鼻套可以使動(dòng)物的鼻子伸出束縛器外部，這樣就可以比較自由舒服的呼吸。動(dòng)物的尾巴可以通過束縛器后蓋上的開口全部的露在外面。

在血壓測量過程種，動(dòng)物束縛器的尺寸選擇是非常關(guān)鍵的。束縛器太小會造成動(dòng)物所處的自由空間太小，會對動(dòng)物自由的呼吸造成限制，動(dòng)物為了順暢的呼吸會拉伸自己的身體，鼠尾就會擺動(dòng)，進(jìn)而影響血壓的測量。

動(dòng)物身體溫度的控制

一個(gè)無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)必須考慮給動(dòng)物比較舒服的加熱，盡量減少動(dòng)物的壓力，保證鼠尾的血流量。

動(dòng)物身體的溫度對于**的持續(xù)的測量血壓使非常重要的，被測動(dòng)物的尾部必須有足夠的血流量以獲得血壓信號。當(dāng)動(dòng)物身體溫度比較高時(shí)，它會通過增加鼠尾的血液循環(huán)來釋放熱量，進(jìn)而達(dá)到降低身的溫度的目的。

動(dòng)物在麻醉狀態(tài)下的體溫比清醒狀態(tài)下要低，所以必須采取措施保持動(dòng)物身體合適的溫度。常用的有紅外線加熱法或循環(huán)水浴加熱法。加熱時(shí)讓動(dòng)物感覺到舒適為*好狀態(tài)，不能過熱。

通過空氣加熱倉、加熱燈、或直接加熱動(dòng)物足部的加熱平臺來提高動(dòng)物體溫都是不可取的。這些類型的加熱裝置會使動(dòng)物局部身體溫度過高，增加動(dòng)物的呼吸頻率，增大動(dòng)物的壓力。這些情形會使動(dòng)物產(chǎn)生溫度調(diào)節(jié)反應(yīng)，*后得到不穩(wěn)定的，不可靠的壓力記錄。

環(huán)境溫度

測量動(dòng)物無創(chuàng)血壓時(shí)，環(huán)境的溫度也是非常重要的，實(shí)驗(yàn)室的溫度應(yīng)該在26度或26度以上。如果實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度太低，比如說低于22度，動(dòng)物的自身調(diào)節(jié)就無法達(dá)到效果，鼠尾的血流量就會減小，這樣鼠尾血壓信號就難以獲得，把動(dòng)物放在比較涼的金屬板上測量血壓是很不合適的。

動(dòng)物的準(zhǔn)備

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該讓動(dòng)物在合適的束縛器里呆上10到15分鐘。熟悉環(huán)境的動(dòng)物能夠更快的得到血壓結(jié)果。正確的動(dòng)物操作對于得到一致的準(zhǔn)確的血壓是也很重要的。一個(gè)神經(jīng)緊張有很大壓力的動(dòng)物其尾巴的循環(huán)比正常情況下是要小的。

大多數(shù)嚙齒動(dòng)物在小的，黑色的，禁閉的，感覺比較舒適的環(huán)境中是能夠很快適應(yīng)的。但也有研究者更想去在實(shí)驗(yàn)之前訓(xùn)練動(dòng)物。每天訓(xùn)練15分鐘，訓(xùn)練三天即可。

實(shí)驗(yàn)時(shí)動(dòng)物會自己爬到束縛器中，待動(dòng)物進(jìn)去之后，調(diào)整鼻套的位置讓動(dòng)物不能過分的活動(dòng)，但要保持其狀態(tài)比較束縛。一般情況下動(dòng)物會比較老實(shí)的呆在束縛器里，不會將頭偏一側(cè)或扭動(dòng)身體。在實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)該對動(dòng)物的體溫進(jìn)行監(jiān)測。

結(jié)論：

體積壓力記錄法無論是測量清醒動(dòng)物還是麻醉動(dòng)物的無創(chuàng)血壓能夠得到一致的，**的、可靠的結(jié)果。動(dòng)物無創(chuàng)血壓測量技術(shù)

并且如果需要測量大量的動(dòng)物時(shí)，此套系統(tǒng)就顯得更加高效和廉價(jià)。多進(jìn)行練習(xí)進(jìn)而能夠很合適熟練的操作動(dòng)物對于實(shí)驗(yàn)是很有必要的。實(shí)驗(yàn)之前訓(xùn)練動(dòng)物或是在實(shí)驗(yàn)過程中監(jiān)測動(dòng)物的體溫對于實(shí)驗(yàn)是很有益處的。

體積壓力記錄法與遙測或直接測量到的血壓值有*高的相關(guān)性，是*合適的鼠尾測量法。

體積壓力記錄法無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)是*有價(jià)值的無創(chuàng)血壓研究工具，它將會在更多的研究領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。它主要的優(yōu)點(diǎn)有：1）無創(chuàng)的。2）比其他血壓測量方法要廉價(jià)，比如同遙測相比。3）對于大多數(shù)動(dòng)物來說，在實(shí)驗(yàn)過程中能看到收縮壓和舒張壓的變化。4）在長周期的研究中，它能給研究者提供一致的、**的、動(dòng)物血壓。

動(dòng)物無創(chuàng)血壓測量技術(shù)
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