動物無創(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值的。

有創(chuàng)方法測量血壓

有創(chuàng)血壓是評價無創(chuàng)血壓的金標準。當(dāng)評價無創(chuàng)血壓時，有創(chuàng)血壓的測量是從動物頸動脈測量的。

利用遙測方法測量到血壓也是非?？煽亢?*的，它也被用來評價無創(chuàng)血壓的真實性。這種方法通過在動物體內(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)點是研究者可以在實驗中長時間的監(jiān)測自由動物的血壓。

但遙測方法測量血壓也有他的缺點：1）*初將植入子植入到動物體內(nèi)時，外科手術(shù)對動物身體狀況會產(chǎn)生影響。2)傳感器的電池壽命是比較短的，如果需要長時間的監(jiān)測動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，一個老鼠一個鼠籠，這樣就對老鼠正常的社會活動造成了影響，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成本都是非常昂貴的。7）需要浪費很多的人力和物力。8）在這個領(lǐng)域由于缺乏足夠的競爭，產(chǎn)品和服務(wù)的價格都是非常高的。

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，然后氣囊一點點的放氣，同時放一個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**個和*后一個脈搏。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)血壓是不準確的，因為他是通過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)境種的光線很強很充足，鼠尾的光線容量就會達到飽和。2）動物的活動對光線的變化比較敏感3）特別是對于皮膚比較黑的動物來說，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，動物會有灼燒感。

光電法是無法測量出動物的舒張壓的。因為他只能記錄到**個脈搏，他的舒張壓是通過軟件計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)錯誤或者不穩(wěn)定的一個原因。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值越小。

這些局限性嚴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，因為他是通過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，嚙齒類動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。這個體積壓力傳感器是利用一個經(jīng)過特殊設(shè)計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的測量到動物有關(guān)血壓的6個參數(shù)：收縮壓、舒張壓、平均壓、心率、鼠尾血容量和血流量。

因為體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，移動干擾也會*大程度的減小。并且，體積壓力記錄法不依賴動物的皮膚色素，所以黑皮膚的動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。動物無創(chuàng)血壓測量技術(shù)

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

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年做的一個獨立的臨床檢驗研究報告中顯示，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。它非常的準確、可靠。我們給具有溫度控制的成年大鼠做對比實驗，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)確認了這種方法的準確性、可靠性和穩(wěn)定性。

嚙齒動物束縛器

理想的動物束縛器在限制動物的行為時能夠讓動物感到比較舒適，給動物造成的壓力比較小，并且能使研究者持續(xù)的觀察到動物的行為。經(jīng)驗表明，一個經(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幾個小時。

給動物束縛器加上一個黑色的錐形鼻套是很有用的，它能限制動物的視野，減少動物的壓迫感。錐形鼻套可以使動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物所處的自由空間太小，會對動物自由的呼吸造成限制，動物為了順暢的呼吸會拉伸自己的身體，鼠尾就會擺動，進而影響血壓的測量。

動物身體溫度的控制

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

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

動物在麻醉狀態(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。加熱時讓動物感覺到舒適為*好狀態(tài)，不能過熱。

通過空氣加熱倉、加熱燈、或直接加熱動物足部的加熱平臺來提高動物體溫都是不可取的。這些類型的加熱裝置會使動物局部身體溫度過高，增加動物的呼吸頻率，增大動物的壓力。這些情形會使動物產(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

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

動物的準備

在進行實驗之前應(yīng)該讓動物在合適的束縛器里呆上10到15分鐘。熟悉環(huán)境的動物能夠更快的得到血壓結(jié)果。正確的動物操作對于得到一致的準確的血壓是也很重要的。一個神經(jīng)緊張有很大壓力的動物其尾巴的循環(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驗之前訓(xùn)練動物。每天訓(xùn)練15分鐘，訓(xùn)練三天即可。

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

結(jié)論：

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

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

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)點有：1）無創(chuàng)的。2）比其他血壓測量方法要廉價，比如同遙測相比。3）對于大多數(shù)動物來說，在實驗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、動物血壓。

動物無創(chuàng)血壓測量技術(shù)
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