植入式遥测技术偶测血压方法探究*

曹开进， 李自强， 贺英菊， 张 智, 3△， 宋相容△

(四川大学 1华西药学院， 2华西医院生物治疗国家重点实验室，四川 成都 610041； 3四川理工学院化学与制药工程学院，四川 自贡 643000)

血压是动物药效学试验研究中的常用检测指标之一。目前，动物血压检测常用方法主要有偶测血压法和24 h动态血压监测法(即植入式遥测技术)。传统的血压偶测方法如尾套法、颈动脉插管法等，易引起动物应激反应，导致血压、心率和体温等生理生化参数的较大波动，致使试验数据离散度大，且重复性差[1-4]。而植入式遥测技术可减少动物因束缚产生的应激反应，能更准确地测定动物真实的血压值，并可实时监测血压，受到广大研究者的青睐[4-5]。

用植入式遥测技术测定血压时，常需24 h连续采集血压的实时数据，再以24 h的血压均值作为动物的当日血压。因此，就需对植入子(植入式传感器)进行连续开机，会严重耗损植入子电池的电量。植入子价格较为昂贵，且其电池寿命短，不能达到长期监测血压的目的[1]。鉴于此，本课题以自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats, SHR)为模型动物，对其24 h血压连续变化规律进行系统分析，旨在建立植入式遥测技术偶测血压方法，以在保证获取数据的准确性和科学性基础上，进一步提高植入子的使用寿命和效率。

材 料 和 方 法

1 动物

8只20周龄雄性SHR，SPF级，体重约300 g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司。大鼠饲养在SPF级动物房，喂以基础饲料，自由饮水，温度(20±3)℃，相对湿度50%～60%。光照周期为昼夜各12 h。

2 主要试剂

戊巴比妥钠(成都市科龙化工试剂厂)；克林霉素磷酸酯注射液(西安利君制药有限责任公司)；纤维贴(DSI)；生物胶(DSI)；替米沙坦(山东平原制药厂)。

3 主要方法

3.1植入子手术和信号采集 本研究所采用的生理参数遥测系统为Data Sciences International(DSI)公司生产，它由植入式传感器(植入子TA11PA-C40)、数据转换器、数据接收器、外界压力监控器、数据处理软件(Dataquest A.R.T. 4.33)，遥感测压监测系统等装置组成。动物体内的传感器以无线的方式将生理信号传送给信号接收装置。植入子TA11PA-C40可以同时监测血压、心率、活动度等生理信号。植入子植入手术按照DSI公司操作说明进行，操作如下：按照5 mL/kg剂量注射 1%戊巴比妥钠麻醉SHR，沿腹中线开口以暴露腹腔内容物，用棉签将肠道拨到旁边推至四周；用棉签分离腹主动脉，在左肾静脉的交叉处下方和腹主动脉尾端的分叉处前方，用弯镊子绕过腹主动脉引入4-0 的缝线，打一个松结后，止血钳夹持末端；准备植入子，取5 mL注射器针尖，将针尖端斜面一侧弯折90°，拉紧缝合线末端的止血钳，用针头在髂动脉分叉前方刺破血管后，立即将植入子压力导管轻轻插入血管，拔出针头，推进导管至4 cm。吸取少量生物胶，然后轻触穿刺点左右和导管下方各1 次，待生物胶凝固约15 s后松开阻断主动脉血液的缝合线，取出用于阻隔内脏的纱棉；将植入子放到肠道的上方，进行腹壁肌肉缝合；术后1～7 d每天给动物腿部肌注克林霉素磷酸酯注射液防止感染，并每天用碘酊对创部进行消毒。手术恢复2周后开始进行血压连续监测，先以每10 s采集1次的方式连续采集4 d 的SHR基础血压；然后以替米沙坦为药物，按照3 mg/kg的药效学剂量对SHR进行连续9 d的治疗，并对治疗期间的血压等生理信号以同样的方式连续采集9 d。

3.2SHR动态血压变化的数据处理 采用数据处理软件Dataquest A.R.T. 4.33对上述连续4 d间隔10 s采集的血压生理信号进行处理，获取相关的血压值，绘制SHR基础血压动态变化曲线，并研究SHR动态血压[包括收缩压(systolic blood pressure， SBP)和舒张压(diastolic blood pressure， DBP)]的变化规律。

3.3不同时段血压均值变化的分析 SHR每天的血压信号进行如下处理：分别以30 min、1 h 和3 h为间隔时段，应用软件计算该时段内的血压平均值，再进一步计算8只SHR连续4 d血压在不同时段内的均值和标准差，并绘制24 h不同间隔时段的血压均值散点图。

3.4不同时段血压均值曲线与24 h血压均值曲线的相似性分析 取前述用植入式遥测技术测过血压的8只SHR，每天早上10时灌胃给予3 mg/kg替米沙坦，连续给药9 d，同时继续用植入式遥测技术连续采集血压等生理信号。计算24 h的血压均值，形成10个数据点(包括治疗前1 d的基础数据)，绘制24 h血压均值曲线；并分别计算每天3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00时间段的血压均值，各形成10个数据点，绘制相应的血压均值曲线。采用“相似因子比较法”对血压均值曲线的相似性进行分析，用公式1计算血压均值曲线的相似因子(f2)，用公式2计算每天血压平均差异，再结合血压平均差异与相应相似因子f2临界值的关系，整体评价上述各时段的血压均值曲线与24 h血压均值曲线的相似性。

公式1：

Rt和Tt分别表示2条曲线在第n天时的血压均值。

公式2：

4 统计学处理

用SPSS 16.0统计软件分析，数据用均数±标准差(mean±SD)表示。

结 果

1 24 h SHR动态血压变化的特点分析

如图1所示，SHR血压变化存在一定节律性，即每天的血压存在相似变化趋势(包括收缩压和舒张压)，血压波形呈现“V”字型变化，上午10时左右血压达到最高后，呈现波动下降，下午血压较低，至次日凌晨血压开始上升。不同天同一时点的血压变化较大，重复性差，不稳定，甚至差异达到20 mmHg以上，提示用某一时点测得血压代表24 h血压均值不可行。

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

2 不同时段动态血压均值变化分析

如图2～4所示，间隔时段越短，SHR不同天同一时段血压均值变化波动越大，偏离24 h血压均值线也越大。随间隔时段的延长，血压均值变化波动显著降低，稳定性和重复性亦显著提高。在3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00时段内(图2～4，箭头标示)，其血压均值与24 h血压均值均比较相似，且变化较小，如连续4 d 20:00～23:00时间段血压均值间的标准差仅为1.21 mmHg(图4)。由此提示，上述4个时段内获取的血压均值能较好代表24 h的血压均值。

3 不同段血压均值曲线与24 h血压均值曲线的相似性分析

采用“相似因子比较法”分析，结果发现在3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00时段分别获取的血压均值曲线，与24 h收缩压均值曲线之间的相似因子f2 分别达到50. 5、55. 8、72. 3和77. 8，血压均值之间的最大差异分别为14. 2%、13. 5%、4. 7%和3. 1%; 而与24 h 舒张压均值曲线之间的相似因子f2 分别达到50. 7、59. 9、70. 6 和78. 0，血压均值之间的最大差异分别为22. 4%、17. 4%、9. 7%和4. 3%，见图5。根据血压均值最大差异与相似因子f2 结果，提示在20: 00 ～ 23: 00 时段获取的血压均值曲线与24 h 血压均值曲线最为相似，可以更好地评估SHR 24 h 的血压均值。

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.

讨 论

尾套法和有创颈动脉法是常用的传统血压测定方法。尾套法在测定血压的时候需要对动物进行限制和加热；同时，该法测定的是外周动脉压，显著高于植入式遥测技术测定的中心动脉压，因此尾套法测得的血压无法准确反映出正常的血压值[2, 6-7]。而有创颈动脉法的监测时间很受限制，通常不宜超过4 h，且易造成伤害，很难实现对SHR的血压等生理参数进行长期有效监测[1]。与传统血压测定方法相比，植入式遥测技术能最大程度地减少对实验动物的人工干预和刺激，在动物自由活动、清醒的情况下进行长时间持续记录血压等生理参数，保证数据的客观性和准确性[7]。目前该技术采集血压等生理信号的方式主要是连续开机采集法，因此对植入子电池使用寿命是一个较大的考验[1,8-9]。本研究提出将植入式遥测技术应用于偶测血压方法，以克服传统偶测血压方法准确性和重复性差以及植入子使用寿命有限等缺陷。然而，将植入式遥测技术应用于偶测血压方法时，如何选择监测时段，选择多长时段，其获取的血压均值能否代表24 h血压均值，这些问题尚缺乏系统研究。

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.

本研究首先对SHR 24 h基础血压原始信号的动态变化进行分析，结果表明虽然SHR血压存在一定的昼夜变化规律和波动特点，但由于不同天同一时点的血压值变化较大，很难直接找到一段变化或波动较为平稳的时段(图1)。因此，我们放弃直接从血压原始信号寻找合适监测时段的方法，改为以30 min、1 h、3 h为间隔时段，应用数据分析软件计算不同时段的血压均值，并通过观察不同时段血压均值的动态变化特征，来寻找能代表24 h血压均值的时段。结果表明，分别以30 min、1 h、3 h为间隔时段时，均能找到一些与24 h血压均值相近且标准差较小的时段，如3:00～3:30、20:00～21:00、2:00～5:00和20:00～23:00(图2～4，箭头标示)。我们采用“相似因子比较法”对这些时段的血压均值进行评估，通过对连续给予替米沙坦治疗9 d SHR在上述时段的血压均值曲线与24 h血压均值曲线的相似度进行比较分析，确定了在20:00～23:00时段获取的血压均值能更好的代表24 h血压均值(图5)。

本研究首次提出将植入式遥测技术应用于偶测血压方法，并证实在20:00～23:00时段进行开机监测血压，能获得准确和科学的血压数据，很好地评估SHR 24 h的血压均值。该方法一方面是对目前植入式遥测技术测定血压方法的有力补充和扩展；另一方面，通过对SHR 24 h的血压均值变化特点的分析，为传统血压偶测方法在血压监测时点或时间段的选择提供了参考。

[参 考 文 献]

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