植入式遙測技術(shù)偶測血壓方法探究*

曹開進， 李自強， 賀英菊， 張 智, 3△， 宋相容△

(四川大學(xué) 1華西藥學(xué)院， 2華西醫(yī)院生物治療國家重點實驗室，四川 成都 610041； 3四川理工學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院，四川 自貢 643000)

血壓是動物藥效學(xué)試驗研究中的常用檢測指標之一。目前，動物血壓檢測常用方法主要有偶測血壓法和24 h動態(tài)血壓監(jiān)測法(即植入式遙測技術(shù))。傳統(tǒng)的血壓偶測方法如尾套法、頸動脈插管法等，易引起動物應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致血壓、心率和體溫等生理生化參數(shù)的較大波動，致使試驗數(shù)據(jù)離散度大，且重復(fù)性差[1-4]。而植入式遙測技術(shù)可減少動物因束縛產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)，能更準確地測定動物真實的血壓值，并可實時監(jiān)測血壓，受到廣大研究者的青睞[4-5]。

用植入式遙測技術(shù)測定血壓時，常需24 h連續(xù)采集血壓的實時數(shù)據(jù)，再以24 h的血壓均值作為動物的當(dāng)日血壓。因此，就需對植入子(植入式傳感器)進行連續(xù)開機，會嚴重耗損植入子電池的電量。植入子價格較為昂貴，且其電池壽命短，不能達到長期監(jiān)測血壓的目的[1]。鑒于此，本課題以自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats, SHR)為模型動物，對其24 h血壓連續(xù)變化規(guī)律進行系統(tǒng)分析，旨在建立植入式遙測技術(shù)偶測血壓方法，以在保證獲取數(shù)據(jù)的準確性和科學(xué)性基礎(chǔ)上，進一步提高植入子的使用壽命和效率。

材 料 和 方 法

1 動物

8只20周齡雄性SHR，SPF級，體重約300 g，購自北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司。大鼠飼養(yǎng)在SPF級動物房，喂以基礎(chǔ)飼料，自由飲水，溫度(20±3)℃，相對濕度50%～60%。光照周期為晝夜各12 h。

2 主要試劑

戊巴比妥鈉(成都市科龍化工試劑廠)；克林霉素磷酸酯注射液(西安利君制藥有限責(zé)任公司)；纖維貼(DSI)；生物膠(DSI)；替米沙坦(山東平原制藥廠)。

3 主要方法

3.1植入子手術(shù)和信號采集 本研究所采用的生理參數(shù)遙測系統(tǒng)為Data Sciences International(DSI)公司生產(chǎn)，它由植入式傳感器(植入子TA11PA-C40)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)接收器、外界壓力監(jiān)控器、數(shù)據(jù)處理軟件(Dataquest A.R.T. 4.33)，遙感測壓監(jiān)測系統(tǒng)等裝置組成。動物體內(nèi)的傳感器以無線的方式將生理信號傳送給信號接收裝置。植入子TA11PA-C40可以同時監(jiān)測血壓、心率、活動度等生理信號。植入子植入手術(shù)按照DSI公司操作說明進行，操作如下：按照5 mL/kg劑量注射 1%戊巴比妥鈉麻醉SHR，沿腹中線開口以暴露腹腔內(nèi)容物，用棉簽將腸道撥到旁邊推至四周；用棉簽分離腹主動脈，在左腎靜脈的交叉處下方和腹主動脈尾端的分叉處前方，用彎鑷子繞過腹主動脈引入4-0 的縫線，打一個松結(jié)后，止血鉗夾持末端；準備植入子，取5 mL注射器針尖，將針尖端斜面一側(cè)彎折90°，拉緊縫合線末端的止血鉗，用針頭在髂動脈分叉前方刺破血管后，立即將植入子壓力導(dǎo)管輕輕插入血管，拔出針頭，推進導(dǎo)管至4 cm。吸取少量生物膠，然后輕觸穿刺點左右和導(dǎo)管下方各1 次，待生物膠凝固約15 s后松開阻斷主動脈血液的縫合線，取出用于阻隔內(nèi)臟的紗棉；將植入子放到腸道的上方，進行腹壁肌肉縫合；術(shù)后1～7 d每天給動物腿部肌注克林霉素磷酸酯注射液防止感染，并每天用碘酊對創(chuàng)部進行消毒。手術(shù)恢復(fù)2周后開始進行血壓連續(xù)監(jiān)測，先以每10 s采集1次的方式連續(xù)采集4 d 的SHR基礎(chǔ)血壓；然后以替米沙坦為藥物，按照3 mg/kg的藥效學(xué)劑量對SHR進行連續(xù)9 d的治療，并對治療期間的血壓等生理信號以同樣的方式連續(xù)采集9 d。

3.2SHR動態(tài)血壓變化的數(shù)據(jù)處理 采用數(shù)據(jù)處理軟件Dataquest A.R.T. 4.33對上述連續(xù)4 d間隔10 s采集的血壓生理信號進行處理，獲取相關(guān)的血壓值，繪制SHR基礎(chǔ)血壓動態(tài)變化曲線，并研究SHR動態(tài)血壓[包括收縮壓(systolic blood pressure， SBP)和舒張壓(diastolic blood pressure， DBP)]的變化規(guī)律。

3.3不同時段血壓均值變化的分析 SHR每天的血壓信號進行如下處理：分別以30 min、1 h 和3 h為間隔時段，應(yīng)用軟件計算該時段內(nèi)的血壓平均值，再進一步計算8只SHR連續(xù)4 d血壓在不同時段內(nèi)的均值和標準差，并繪制24 h不同間隔時段的血壓均值散點圖。

3.4不同時段血壓均值曲線與24 h血壓均值曲線的相似性分析 取前述用植入式遙測技術(shù)測過血壓的8只SHR，每天早上10時灌胃給予3 mg/kg替米沙坦，連續(xù)給藥9 d，同時繼續(xù)用植入式遙測技術(shù)連續(xù)采集血壓等生理信號。計算24 h的血壓均值，形成10個數(shù)據(jù)點(包括治療前1 d的基礎(chǔ)數(shù)據(jù))，繪制24 h血壓均值曲線；并分別計算每天3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00時間段的血壓均值，各形成10個數(shù)據(jù)點，繪制相應(yīng)的血壓均值曲線。采用“相似因子比較法”對血壓均值曲線的相似性進行分析，用公式1計算血壓均值曲線的相似因子(f2)，用公式2計算每天血壓平均差異，再結(jié)合血壓平均差異與相應(yīng)相似因子f2臨界值的關(guān)系，整體評價上述各時段的血壓均值曲線與24 h血壓均值曲線的相似性。

公式1：

Rt和Tt分別表示2條曲線在第n天時的血壓均值。

公式2：

4 統(tǒng)計學(xué)處理

用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件分析，數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差(mean±SD)表示。

結(jié) 果

1 24 h SHR動態(tài)血壓變化的特點分析

如圖1所示，SHR血壓變化存在一定節(jié)律性，即每天的血壓存在相似變化趨勢(包括收縮壓和舒張壓)，血壓波形呈現(xiàn)“V”字型變化，上午10時左右血壓達到最高后，呈現(xiàn)波動下降，下午血壓較低，至次日凌晨血壓開始上升。不同天同一時點的血壓變化較大，重復(fù)性差，不穩(wěn)定，甚至差異達到20 mmHg以上，提示用某一時點測得血壓代表24 h血壓均值不可行。

Figure 1. The dynamic curve of basic blood pressure for consecutive 4 d of SHR.

2 不同時段動態(tài)血壓均值變化分析

如圖2～4所示，間隔時段越短，SHR不同天同一時段血壓均值變化波動越大，偏離24 h血壓均值線也越大。隨間隔時段的延長，血壓均值變化波動顯著降低，穩(wěn)定性和重復(fù)性亦顯著提高。在3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00時段內(nèi)(圖2～4，箭頭標示)，其血壓均值與24 h血壓均值均比較相似，且變化較小，如連續(xù)4 d 20:00～23:00時間段血壓均值間的標準差僅為1.21 mmHg(圖4)。由此提示，上述4個時段內(nèi)獲取的血壓均值能較好代表24 h的血壓均值。

3 不同段血壓均值曲線與24 h血壓均值曲線的相似性分析

采用“相似因子比較法”分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00時段分別獲取的血壓均值曲線，與24 h收縮壓均值曲線之間的相似因子f2 分別達到50. 5、55. 8、72. 3和77. 8，血壓均值之間的最大差異分別為14. 2%、13. 5%、4. 7%和3. 1%; 而與24 h 舒張壓均值曲線之間的相似因子f2 分別達到50. 7、59. 9、70. 6 和78. 0，血壓均值之間的最大差異分別為22. 4%、17. 4%、9. 7%和4. 3%，見圖5。根據(jù)血壓均值最大差異與相似因子f2 結(jié)果，提示在20: 00 ～ 23: 00 時段獲取的血壓均值曲線與24 h 血壓均值曲線最為相似，可以更好地評估SHR 24 h 的血壓均值。

Figure 2. The 24-h dynamic changes of the mean systolic and diastolic pressure at 30-min time interval. The scatter plot represents the mean blood pressure of different time periods at 30-min interval, and the arrow represents the time period of 3:00～3:30, at which the mean blood pressure was the most closest to the mean blood pressure of 24 h and had minimum SD value. The mean blood pressure lines of 4 d represent the mean blood pressure of consecutive 4 d. Mean±SD. n=8.

Figure 3. The 24-h dynamic changes of the mean systolic and diastolic pressure at 1-h time interval. The scatter plot represents the mean blood pressure of different time periods at 1-h interval, and the arrow represents the time period 20:00～21:00, at which the mean blood pressure was the closest to the mean blood pressure of 24 h and had minimum SD value. The lines of mean blood pressure of 4 d represent the mean blood pressure of consecutive 4 d. Mean±SD. n=8.

Figure 4. The 24-h dynamic change of the mean systolic and diastolic pressure at 3 h time interval. The scatter plot represents the mean blood pressure of different time periods at 3-h interval, and the arrows represent the time periods of 20:00～23:00 and 2:00～5:00，at which the mean blood pressure was the most closest to the mean blood pressure of 24 h and had minimum SD value. The mean blood pressure lines of 4 d represent the mean blood pressure of consecutive 4 d. Mean±SD. n=8.

討 論

尾套法和有創(chuàng)頸動脈法是常用的傳統(tǒng)血壓測定方法。尾套法在測定血壓的時候需要對動物進行限制和加熱；同時，該法測定的是外周動脈壓，顯著高于植入式遙測技術(shù)測定的中心動脈壓，因此尾套法測得的血壓無法準確反映出正常的血壓值[2, 6-7]。而有創(chuàng)頸動脈法的監(jiān)測時間很受限制，通常不宜超過4 h，且易造成傷害，很難實現(xiàn)對SHR的血壓等生理參數(shù)進行長期有效監(jiān)測[1]。與傳統(tǒng)血壓測定方法相比，植入式遙測技術(shù)能最大程度地減少對實驗動物的人工干預(yù)和刺激，在動物自由活動、清醒的情況下進行長時間持續(xù)記錄血壓等生理參數(shù)，保證數(shù)據(jù)的客觀性和準確性[7]。目前該技術(shù)采集血壓等生理信號的方式主要是連續(xù)開機采集法，因此對植入子電池使用壽命是一個較大的考驗[1,8-9]。本研究提出將植入式遙測技術(shù)應(yīng)用于偶測血壓方法，以克服傳統(tǒng)偶測血壓方法準確性和重復(fù)性差以及植入子使用壽命有限等缺陷。然而，將植入式遙測技術(shù)應(yīng)用于偶測血壓方法時，如何選擇監(jiān)測時段，選擇多長時段，其獲取的血壓均值能否代表24 h血壓均值，這些問題尚缺乏系統(tǒng)研究。

Figure 5. Similarity analysis of the mean blood pressure curves of 3:00～3:30， 20:00～21:00, 2:00～5:00 and 20:00～23:00 time periods and the mean blood pressure curve of 24 h.Mean±SD. n=8.

本研究首先對SHR 24 h基礎(chǔ)血壓原始信號的動態(tài)變化進行分析，結(jié)果表明雖然SHR血壓存在一定的晝夜變化規(guī)律和波動特點，但由于不同天同一時點的血壓值變化較大，很難直接找到一段變化或波動較為平穩(wěn)的時段(圖1)。因此，我們放棄直接從血壓原始信號尋找合適監(jiān)測時段的方法，改為以30 min、1 h、3 h為間隔時段，應(yīng)用數(shù)據(jù)分析軟件計算不同時段的血壓均值，并通過觀察不同時段血壓均值的動態(tài)變化特征，來尋找能代表24 h血壓均值的時段。結(jié)果表明，分別以30 min、1 h、3 h為間隔時段時，均能找到一些與24 h血壓均值相近且標準差較小的時段，如3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00(圖2～4，箭頭標示)。我們采用“相似因子比較法”對這些時段的血壓均值進行評估，通過對連續(xù)給予替米沙坦治療9 d SHR在上述時段的血壓均值曲線與24 h血壓均值曲線的相似度進行比較分析，確定了在20:00～23:00時段獲取的血壓均值能更好的代表24 h血壓均值(圖5)。

本研究首次提出將植入式遙測技術(shù)應(yīng)用于偶測血壓方法，并證實在20:00～23:00時段進行開機監(jiān)測血壓，能獲得準確和科學(xué)的血壓數(shù)據(jù)，很好地評估SHR 24 h的血壓均值。該方法一方面是對目前植入式遙測技術(shù)測定血壓方法的有力補充和擴展；另一方面，通過對SHR 24 h的血壓均值變化特點的分析，為傳統(tǒng)血壓偶測方法在血壓監(jiān)測時點或時間段的選擇提供了參考。

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