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動(dòng)物生理無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用(二)--動(dòng)動(dòng)物子宮壓遙測(cè)(無(wú)線遙測(cè)宮腔壓力監(jiān)測(cè))
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
動(dòng)物子宮壓遙測(cè)(無(wú)線遙測(cè)宮腔壓力監(jiān)測(cè)),將微型植入子P-sn1埋置于動(dòng)物子宮肌層/宮腔內(nèi),無(wú)線遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)記錄子宮收縮壓力、收縮頻率、持續(xù)時(shí)間,無(wú)需麻醉、不束縛動(dòng)物,多用于生殖藥理、早產(chǎn)、分娩機(jī)制動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
二、常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)例
實(shí)例1:SD大鼠(早產(chǎn)模型)。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簷z測(cè)保胎藥物對(duì)催產(chǎn)素誘發(fā)子宮收縮的抑制作用。
實(shí)驗(yàn)儀器:HDI-TES動(dòng)物生理無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng);P-rn1小動(dòng)物壓力植入子。
手術(shù)埋植:
無(wú)菌手術(shù)下打開(kāi)腹腔,將P-rn1小動(dòng)物壓力植入子的壓力導(dǎo)管植入孕16天大鼠子宮角宮腔,植入子包埋于腹壁皮下,縫合創(chuàng)口。體外遙測(cè)主機(jī)接收實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)字加密信號(hào)。

遙測(cè)采集:
大鼠自由活動(dòng),連續(xù)24h實(shí)時(shí)遙測(cè)宮腔壓力曲線;腹腔注射催產(chǎn)素后,持續(xù)記錄收縮峰壓、收縮間隔。
觀測(cè)指標(biāo):宮縮峰值壓力(mmHg)、每分鐘宮縮次數(shù)、基礎(chǔ)宮腔靜息壓。

實(shí)例2:小鼠(基因敲除動(dòng)物模型)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河脕?lái)研究基因缺失對(duì)子宮平滑肌收縮功能的影響。
實(shí)驗(yàn)儀器:HDI-TES動(dòng)物生理無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng);P-sn1小鼠壓力植入子。
手術(shù)埋植:
將微型超小體積P-sn1小鼠壓力植入子的壓力探頭植入孕小鼠子宮,無(wú)創(chuàng)無(wú)線記錄自發(fā)宮縮,植入子包埋于背部皮下,縫合創(chuàng)口。體外遙測(cè)主機(jī)接收實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)字加密信號(hào),無(wú)導(dǎo)線束縛,連續(xù)監(jiān)測(cè)多天。

由P-sn1記錄的自發(fā)宮縮
三、典型測(cè)量數(shù)據(jù)舉例(大鼠遙測(cè)結(jié)果)
正常孕鼠靜息宮腔壓力:5~8 mmHg
自發(fā)性宮縮峰值壓力:25~45 mmHg
催產(chǎn)素誘導(dǎo)后宮縮峰壓可達(dá) 60~90 mmHg
遙測(cè)系統(tǒng)可以連續(xù)不間斷記錄晝夜宮縮變化,區(qū)別于有創(chuàng)導(dǎo)管的短時(shí)檢測(cè)。

四、儀器系統(tǒng)組成
將植入式壓力植入子(P-sn1/P-rn1/P-an1其中之一)的探頭+皮下數(shù)字加密無(wú)線發(fā)射模塊+HDI-TES遙測(cè)主機(jī)+數(shù)據(jù)采集分析軟件,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期活體子宮壓力無(wú)線遙測(cè)。
一、手術(shù)植入操作注意事項(xiàng)
無(wú)菌控制
全程無(wú)菌操作,嚴(yán)格消毒器械與術(shù)區(qū)。子宮屬于腹腔臟器,一旦發(fā)生腹腔感染、子宮炎癥,會(huì)直接改變子宮平滑肌張力,造成宮縮數(shù)據(jù)失真,甚至動(dòng)物流產(chǎn)死亡。術(shù)后可短期使用低劑量抗生素預(yù)防感染。
探頭放置位置
- 探頭不能刺入子宮肌層血管,避免出血血腫壓迫傳感器。
- 探頭應(yīng)固定在子宮體/子宮角宮腔內(nèi),不要緊貼胎盤(pán)著床部位,胎盤(pán)局部張力會(huì)干擾整體宮腔壓力。
- P-sn1/P-rn1/P-an1壓力植入子置于腹壁皮下,遠(yuǎn)離子宮,防止探頭牽拉移位;縫合固定探頭,避免動(dòng)物活動(dòng)造成探頭滑脫。
手術(shù)創(chuàng)傷控制
手術(shù)操作輕柔,減少對(duì)子宮的機(jī)械牽拉刺激。術(shù)中過(guò)度刺激會(huì)誘發(fā)持續(xù)性宮縮,術(shù)后需要等待3~5天讓子宮恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài),再正式采集基線數(shù)據(jù)。
動(dòng)物妊娠階段選擇
孕鼠盡量選擇妊娠中晚期手術(shù),過(guò)早手術(shù)容易引發(fā)流產(chǎn);操作盡量避開(kāi)夜間動(dòng)物應(yīng)激高峰。
二、遙測(cè)信號(hào)采集注意事項(xiàng)
排除運(yùn)動(dòng)干擾
動(dòng)物跑動(dòng)、翻身、腹部用力會(huì)產(chǎn)生腹壓信號(hào),與子宮收縮壓力波形混淆。分析數(shù)據(jù)時(shí),需區(qū)分腹壁活動(dòng)噪音與真正節(jié)律性宮縮波形;盡量在動(dòng)物安靜休息時(shí)段采集基線。
無(wú)線信號(hào)環(huán)境
遙測(cè)主機(jī)與動(dòng)物不可有金屬屏蔽阻隔,盡量遠(yuǎn)離大功率電器,防止電磁干擾造成信號(hào)斷連、壓力數(shù)值漂移;遙測(cè)主機(jī)與動(dòng)物(壓力植入子)距離保持在8米半徑范圍內(nèi),不要有金屬板或者屏蔽罩阻擋無(wú)線加密數(shù)字信號(hào)。
基線穩(wěn)定等待期
術(shù)后動(dòng)物存在手術(shù)應(yīng)激,宮腔壓力持續(xù)偏高,必須等待3~5天,待靜息壓力連續(xù)穩(wěn)定24h無(wú)明顯波動(dòng)后,再記錄基礎(chǔ)值與給藥數(shù)據(jù),不能術(shù)后立刻檢測(cè)。
連續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境
飼養(yǎng)籠不要頻繁搬動(dòng),保持溫度、光照穩(wěn)定。晝夜明暗節(jié)律紊亂會(huì)影響內(nèi)源性激素分泌,顯著改變自發(fā)宮縮頻率。
三、動(dòng)物飼養(yǎng)與應(yīng)激管控
減少環(huán)境應(yīng)激
噪音、頻繁抓取、更換籠盒都會(huì)激活交感神經(jīng),抑制或異常興奮子宮平滑肌。正式實(shí)驗(yàn)期間,盡量不觸摸實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。
避免妊娠應(yīng)激流產(chǎn)
孕鼠單獨(dú)分籠飼養(yǎng),防止打斗擠壓子宮;保證充足飲水飼料,便秘會(huì)升高腹內(nèi)壓,干擾宮腔壓力測(cè)量結(jié)果。
防止探頭破損
不要讓動(dòng)物啃咬傷口,防止皮下發(fā)射裝置外露、進(jìn)水,造成傳感器失靈。
四、數(shù)據(jù)質(zhì)控要點(diǎn)
壓力零點(diǎn)校準(zhǔn)
每次實(shí)驗(yàn)前后對(duì)遙測(cè)壓力植入子進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn),避免長(zhǎng)時(shí)間埋植出現(xiàn)基線漂移;若靜息壓突然異常升高,大概率是探頭移位、局部水腫,該動(dòng)物數(shù)據(jù)應(yīng)剔除。
區(qū)分靜息壓與收縮壓
嚴(yán)格區(qū)分基礎(chǔ)靜息宮腔壓力和陣發(fā)性宮縮峰值,腹壓升高產(chǎn)生的瞬時(shí)尖峰不能算作子宮有效收縮。
個(gè)體剔除標(biāo)準(zhǔn)
出現(xiàn)子宮感染、陰道流血、流產(chǎn)、探頭移位、基線持續(xù)異常的動(dòng)物,全部舍棄,不納入統(tǒng)計(jì)。
五、給藥干預(yù)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)注意事項(xiàng)
給藥操作要輕柔,腹腔/靜脈注射動(dòng)作迅速,縮短應(yīng)激時(shí)間,最好固定給藥時(shí)長(zhǎng),保證各組動(dòng)物應(yīng)激一致。
催產(chǎn)素、前列腺素等宮縮誘導(dǎo)藥物給藥劑量、速度保持統(tǒng)一,給藥后立即連續(xù)不間斷記錄壓力曲線。
不同組別動(dòng)物保持相同的監(jiān)測(cè)時(shí)間段,消除晝夜激素節(jié)律帶來(lái)的數(shù)據(jù)偏差。
六、設(shè)備維護(hù)
植入式動(dòng)物生理無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)嚴(yán)格做好防水,防止組織液滲入植入子及探頭,否則會(huì)導(dǎo)致壓力讀數(shù)失真。
長(zhǎng)期埋植實(shí)驗(yàn),要提前評(píng)估電池續(xù)航,避免實(shí)驗(yàn)中途發(fā)射模塊斷電,可選擇充電植入子,充電期間不影響記錄,
一、實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備
1. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物準(zhǔn)備
選取適齡雌性孕鼠,確認(rèn)妊娠天數(shù)(孕14~16 d用于早產(chǎn)模型,孕19~20 d用于足月分娩研究)。
動(dòng)物分籠飼養(yǎng),適應(yīng)環(huán)境3 d,保持12h光暗循環(huán),室溫22~24 ℃,減少噪音應(yīng)激。
術(shù)前禁食12 h、不禁水。
2.儀器與耗材準(zhǔn)備
植入式動(dòng)物生理無(wú)線壓力遙測(cè)系統(tǒng):宮腔壓力探頭+植入子采集器+HDI-TES遙測(cè)主機(jī)+數(shù)據(jù)采集軟件。
術(shù)前對(duì)植入子進(jìn)行壓力零點(diǎn)校準(zhǔn),檢測(cè)信號(hào)傳輸是否正常。
無(wú)菌手術(shù)器械、麻醉劑、碘伏、縫合線、無(wú)菌抗生素。
二、手術(shù)埋植流程(核心步驟)
麻醉與固定:
孕鼠吸入麻醉或戊巴-比妥腹腔麻醉,仰臥固定,腹部術(shù)區(qū)剃毛、碘伏反復(fù)消毒3遍。
開(kāi)腹暴露子宮:
下腹部正中縱向切開(kāi)皮膚與腹肌,逐層進(jìn)入腹腔,輕柔牽出一側(cè)子宮角,盡量減少牽拉刺激,避免誘發(fā)提前宮縮。
放置壓力探頭:
在子宮壁做微小切口,將壓力傳感器探頭平穩(wěn)送入子宮宮腔內(nèi),避開(kāi)胎盤(pán)著床位點(diǎn);用可吸收線將探頭根部縫合固定于子宮漿膜層,防止探頭滑脫移位。
包埋植入子:
將無(wú)線發(fā)射器置于腹壁皮下囊袋內(nèi),遠(yuǎn)離腹腔臟器,理順導(dǎo)線,避免張力牽拉子宮。
逐層關(guān)腹:
分層縫合腹膜、肌肉層與皮膚,皮膚切口再次消毒,局部涂抹抗菌藥膏,術(shù)后單次肌注少量抗生素預(yù)防腹腔感染。
術(shù)后恢復(fù)期飼養(yǎng):
單籠飼養(yǎng),保溫防應(yīng)激,靜養(yǎng)3~5 d,等待手術(shù)應(yīng)激消退,待宮腔靜息壓力連續(xù)穩(wěn)定后再開(kāi)展正式檢測(cè)。
三、基線數(shù)據(jù)采集
將飼養(yǎng)籠置于遙測(cè)接收器有效信號(hào)范圍內(nèi),避免金屬阻擋物。
開(kāi)啟采集軟件,連續(xù)24 h不間斷記錄宮腔壓力曲線。
篩選動(dòng)物安靜狀態(tài)下的波形,記錄基礎(chǔ)靜息壓、自發(fā)性宮縮頻率、宮縮峰值、收縮持續(xù)時(shí)間。
剔除探頭移位、基線漂移、頻繁躁動(dòng)產(chǎn)生的腹壓干擾波形。
篩選基線穩(wěn)定合格的動(dòng)物進(jìn)入后續(xù)給藥實(shí)驗(yàn),流產(chǎn)、感染、信號(hào)異常個(gè)體予以剔除。
四、藥物干預(yù)+宮縮遙測(cè)記錄
分組:空白對(duì)照組、模型組、給藥治療組。
統(tǒng)一條件:固定每日同一時(shí)間段給藥,減少晝夜節(jié)律帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差。
給藥前先記錄30 min基線宮縮。
按照實(shí)驗(yàn)方案腹腔注射/靜脈注射縮宮素、前列腺素或受試保胎藥物。
給藥后連續(xù)監(jiān)測(cè)60~180 min,全程不間斷實(shí)時(shí)記錄宮腔壓力變化,保存原始波形文件。
全程盡量減少抓取、刺激動(dòng)物,降低應(yīng)激性腹壓干擾。
五、數(shù)據(jù)離線分析
軟件導(dǎo)出壓力時(shí)域曲線,并導(dǎo)入離線分析軟件(如MATlab,,Igor)。
一般統(tǒng)計(jì)指標(biāo):
- 基礎(chǔ)靜息宮腔壓力(mmHg)
- 宮縮峰值壓力
- 宮縮頻次(次/10 min)
- 單次收縮持續(xù)時(shí)間
- 宮縮曲線下面積(AUC)
組間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
六、實(shí)驗(yàn)收尾
短期實(shí)驗(yàn):監(jiān)測(cè)結(jié)束后可安樂(lè)-死動(dòng)物,取出植入裝置,回收植入子重復(fù)消毒使用。
長(zhǎng)期連續(xù)分娩監(jiān)測(cè):持續(xù)遙測(cè)直至分娩啟動(dòng),記錄分娩發(fā)動(dòng)時(shí)刻的宮縮變化。
清理設(shè)備,做好壓力植入子清潔、干燥、消毒,防止組織液腐蝕元件。
一、先區(qū)分有效信號(hào)(第一步質(zhì)控,重中之重)
1. 波形甄別,剔除干擾
- 無(wú)效波形:動(dòng)物翻身、掙扎、腹壓驟升產(chǎn)生的尖銳一過(guò)性毛刺,無(wú)節(jié)律,不屬于子宮收縮,直接剔除。
- 有效宮縮波形:節(jié)律性、緩慢上升、緩慢回落的平滑壓力波,代表子宮平滑肌自主收縮。
- 靜息壓:兩次宮縮之間平穩(wěn)的基線壓力。
2. 剔除不合格樣本
出現(xiàn)以下情況整只動(dòng)物數(shù)據(jù)作廢:
1)基線壓力持續(xù)漂移;2)探頭移位,靜息壓異常升高;3)子宮炎癥、持續(xù)緊張無(wú)平穩(wěn)基線;4)頻繁躁動(dòng),有效波形不足。
二、常規(guī)定量觀測(cè)指標(biāo)(子宮壓力遙測(cè)通用指標(biāo))
基礎(chǔ)靜息壓力(Baseline pressure)
取無(wú)宮縮平穩(wěn)段的平均壓力(mmHg),反映子宮基礎(chǔ)張力。
宮縮峰值壓力(Peak amplitude)
每一次有效宮縮最高點(diǎn)壓力,計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)所有宮縮的平均值。
宮縮持續(xù)時(shí)間(Duration)
從壓力高于基線開(kāi)始,回落至基線結(jié)束的時(shí)長(zhǎng)。
宮縮頻率(Frequency)
單位時(shí)間內(nèi)有效宮縮次數(shù),常用:次/10 min 或 次/h。
宮縮曲線下面積(AUC)
單次宮縮壓力-時(shí)間曲線下面積,綜合反映收縮強(qiáng)度+持續(xù)時(shí)間,是藥效評(píng)價(jià)最核心指標(biāo)。
宮縮總負(fù)荷
一段時(shí)間內(nèi)所有宮縮AUC之和。
三、分段數(shù)據(jù)提取流程(藥物干預(yù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)做法)
以“給藥前30min + 給藥后120min"為例:
把整條記錄曲線劃分為兩段:
- 基線期(Pre-treatment:給藥前30 min)
- 給藥后觀測(cè)期(Post-treatment:0~120 min,還可進(jìn)一步分成0~30、30~60、60~120 min分段分析)
分別計(jì)算每只動(dòng)物在各時(shí)間段的:平均靜息壓、平均峰壓、收縮頻率、平均AUC。
常用歸一化處理(減少個(gè)體差異,適合藥理實(shí)驗(yàn))
將每只動(dòng)物給藥前基線數(shù)值記為100%,計(jì)算給藥后各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于基線的變化百分比:
變化率(100%)=(給藥后數(shù)值-基線數(shù)值)/基線數(shù)值×100%
優(yōu)點(diǎn):消除動(dòng)物個(gè)體子宮基礎(chǔ)張力差異,組間對(duì)比更穩(wěn)定。
四、數(shù)據(jù)分析軟件選擇
設(shè)備配套軟件(如:環(huán)島生物HDI-TES遙測(cè)系統(tǒng)、DSI數(shù)據(jù)系統(tǒng))
離線分析軟件(matlab,igor,python),離線軟件最好可支持對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)行看編程自動(dòng)處理
統(tǒng)計(jì)繪圖軟件(Igor、GraphPad Prism等)。
以時(shí)間為X軸,宮縮強(qiáng)度(AUC或峰壓相對(duì)值)為Y軸,繪制各組隨時(shí)間變化的折線圖,并標(biāo)注統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性(* P<0.05,** P<0.01)。
五、注意事項(xiàng)
不要把腹壓波動(dòng)算入宮縮;夜間動(dòng)物活動(dòng)量大,盡量選取安靜時(shí)段統(tǒng)計(jì)。
靜息壓只取無(wú)收縮的平穩(wěn)段,不能包含宮縮低谷。
計(jì)算AUC時(shí)必須扣除基線,不能直接對(duì)整條曲線積分。
若基線緩慢漂移,需要對(duì)壓力曲線做基線校正。



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