楊杭 王思嘉 何修遠(yuǎn) 木扎拜爾·卡日 宋潔 薄雅坤 張玲

大鼠作為生命科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)等學(xué)科研究中都有非常重要的作用[1-2]。盡管目前有一些清醒狀態(tài)下大鼠心電圖的報(bào)道，但記錄時(shí)間均不超過(guò)半小時(shí)[3-4]，因此大鼠長(zhǎng)程自然狀態(tài)的心率和心律特點(diǎn)及晝夜節(jié)律變化尚不清楚，尤其對(duì)于疾病模型或干預(yù)情況下的心臟的影響，在自然狀態(tài)下的長(zhǎng)程心電監(jiān)測(cè)，一直尚未有簡(jiǎn)單易行無(wú)創(chuàng)且價(jià)格低廉的監(jiān)測(cè)工具。

人體貼片式TER010 心電記錄儀因其價(jià)格低廉，可將貼片貼于皮膚表面，無(wú)損傷，長(zhǎng)程記錄5 天所有的心電事件等優(yōu)點(diǎn)，已在臨床有比較廣泛的應(yīng)用[5-8]，對(duì)于大鼠自然狀態(tài)正常心電圖及模型情況下心律失常的檢出及分析帶來(lái)了可能?；谝陨峡紤]，筆者探討人體貼片式TER010心電記錄儀在大鼠自然狀態(tài)長(zhǎng)程心電監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用的可行性。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象和實(shí)驗(yàn)材料 實(shí)驗(yàn)對(duì)象：成年SPF級(jí)Sprague-Dawley(SD)大鼠10 只，雌雄不限，體重(250±23.23)g，購(gòu)自新疆醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心，飼養(yǎng)于新疆醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物飼養(yǎng)基地，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行于新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心電生理與心臟重塑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，動(dòng)物可自由飲水、進(jìn)食，環(huán)境室溫20～23 ℃，空氣濕度40%～60%，喂養(yǎng)采用大鼠普通顆粒飼料和普通飲用水，控制明暗光照各12 小時(shí)/天。心電監(jiān)測(cè)期間不限制其活動(dòng)，單鼠單籠，正常進(jìn)食水。實(shí)驗(yàn)材料：小動(dòng)物麻醉機(jī)-基礎(chǔ)型(R500IE，深圳市瑞沃德生命科技有限公司，中國(guó))；麻醉藥異氟烷(深圳市瑞沃德生命科技有限公司，中國(guó))；長(zhǎng)程貼片式動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)產(chǎn)品(索思醫(yī)療，TER010)。

1.2 麻醉方式 麻醉誘導(dǎo)過(guò)程中空氣速率為3 L/min，異氟烷濃度為3.0%，麻醉氣體輸入誘導(dǎo)盒中，將大鼠放入誘導(dǎo)盒，進(jìn)行麻醉誘導(dǎo)。麻醉維持過(guò)程中空氣速率為0.7 L/min，異氟烷濃度為1.5%，麻醉氣體以面罩吸入方式給藥。

1.3 人體貼片式TER010 心電記錄儀 由貼片式心電傳感器(圖1a)，貼片式動(dòng)態(tài)心電記錄儀主機(jī)(圖1b)及無(wú)限數(shù)據(jù)終端(圖1c)組成，可實(shí)時(shí)采集與傳輸動(dòng)態(tài)的心電數(shù)據(jù)(圖1)，可持續(xù)記錄120 h，并可實(shí)時(shí)傳輸，為保障心電圖記錄過(guò)程中心電情況，可通過(guò)手機(jī)/電腦實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心電圖情況(圖2)。

圖1 人體貼片式TER010心電記錄儀(索思醫(yī)療，TER0101)產(chǎn)品組成

該產(chǎn)品監(jiān)測(cè)可分為兩種工作模式：①藍(lán)牙-專用網(wǎng)關(guān)/手機(jī)APP-云服務(wù)器：可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，記錄儀通過(guò)藍(lán)牙與網(wǎng)關(guān)/手機(jī)APP 連接再由網(wǎng)關(guān)/手機(jī)通過(guò)4G 或者WiFi傳輸?shù)皆品?wù)器，最后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)端，可通過(guò)電腦監(jiān)測(cè)或手機(jī)APP看到心電波形，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。②記錄儀主機(jī)-應(yīng)急數(shù)據(jù)連接線：與傳統(tǒng)Holter的模式類似，將設(shè)備貼在實(shí)驗(yàn)對(duì)象身上，經(jīng)過(guò)20 h的檢查后取出主機(jī)，再通過(guò)數(shù)據(jù)線將主機(jī)里的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X，最后出具完整報(bào)告。

1.4 監(jiān)測(cè)設(shè)置及程控 新建監(jiān)護(hù)單，輸入大鼠編號(hào)、年齡、性別等信息，點(diǎn)擊單通道心電，打開(kāi)或關(guān)閉遙測(cè)，指定監(jiān)護(hù)天數(shù)(選擇5 天)。然后主機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接電腦，出現(xiàn)對(duì)勾圖標(biāo)并提示主機(jī)插入成功，開(kāi)始監(jiān)護(hù)。取出傳感器和主機(jī)，將二維碼朝上插入傳感器，藍(lán)燈閃爍顯示主機(jī)正常工作。打開(kāi)APP，點(diǎn)擊藍(lán)牙圖標(biāo)，掃描主機(jī)二維碼，提示連接成功后點(diǎn)擊查看，出現(xiàn)直線后表示設(shè)備正常工作。

1.5 心電監(jiān)測(cè)儀的安裝 氣體麻醉下，前胸后背備皮后用脫毛膏進(jìn)一步脫去殘余毛發(fā)，盡量使粘貼區(qū)域所有毛發(fā)脫去使之易與傳感器接觸(圖3a)，用酒精擦拭大鼠皮膚，將傳感器呈“倒T 型”貼在大鼠后背(圖3b)，先用防過(guò)敏膠帶將傳感器與皮膚緊密纏繞防止電極滑脫，感知良好；再使用膠布再次固定(圖3c)，盡量保持不過(guò)緊抑制大鼠正常呼吸，不過(guò)松由于松動(dòng)導(dǎo)致電極片移位脫落或接觸不良。用手機(jī)APP查看心電監(jiān)測(cè)波形是否正常(圖3d)。每小時(shí)通過(guò)手機(jī)APP查看心電圖波形確定電極是否接觸及固定良好。監(jiān)護(hù)結(jié)束后，取出主機(jī)，主機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接電腦，選擇監(jiān)護(hù)單，并點(diǎn)擊結(jié)束監(jiān)測(cè)(圖3)。

圖3 心電監(jiān)測(cè)儀安裝步驟

1.6 數(shù)據(jù)采集處理及分析 在生理狀態(tài)下連續(xù)記錄5天的動(dòng)態(tài)心電。點(diǎn)擊主界面“待處理報(bào)告”，選擇結(jié)束的監(jiān)測(cè)單，點(diǎn)擊“編制報(bào)告”，跳轉(zhuǎn)至分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以通過(guò)散點(diǎn)圖、心率圖、診斷圖、全覽圖、直方圖、趨勢(shì)掃描圖、事件等模塊進(jìn)行分析(圖4)。雖然可以采集到清晰的信號(hào)，但由于大鼠心電圖QRS波振幅較低，故機(jī)器無(wú)法感知所有心電信號(hào)，僅可感知部分心電信號(hào)，導(dǎo)致一半以上的心率丟失，故所有數(shù)據(jù)采取手動(dòng)分析的方式進(jìn)行。筆者首先對(duì)2只大鼠進(jìn)行每10 min一次心電數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠在短時(shí)間內(nèi)心率無(wú)明顯變化，故選擇每半小時(shí)選擇10 s時(shí)段的心電圖，其中取10個(gè)正常波形，用標(biāo)尺測(cè)量RR 間期，可直接顯示心率，每只大鼠5天共記錄了2 400 個(gè)心率值。

圖4 心電圖條(圖中所示為手動(dòng)測(cè)量心率的方法)

1.7 心律失常的計(jì)數(shù) 室性心律失常的計(jì)數(shù)通過(guò)人工在全覽圖模式下對(duì)5天全部室性心律失常進(jìn)行人工計(jì)數(shù)。首先打開(kāi)全覽圖，在全覽圖上可看到有典型室性早搏(簡(jiǎn)稱室早)圖像(圖5a)，后雙擊心電條圖，放大后再次確認(rèn)是否為室早波形(圖5b)。

圖5 室早診斷圖界面

大鼠由于心率較快且有較多竇性心律不齊，記錄非標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)，且大鼠心電圖p 波不典型，無(wú)PR段，故較難鑒別是竇性心律不齊還是房性早搏，故未進(jìn)行房性心律失常的計(jì)數(shù)。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 所有數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，兩組間定量資料的比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有顯著性。

2 結(jié)果

2.1 監(jiān)測(cè)完成情況 所有大鼠均順利完成了監(jiān)測(cè)，其中2只大鼠由于初期貼片和膠帶固定不牢，有脫落及自行咬壞貼片的情況，無(wú)動(dòng)物死亡。所有大鼠均成功記錄穩(wěn)定的心電圖(圖6)。

圖6 正常模塊的心搏界面典型的心電圖

2.2 心律失常的監(jiān)測(cè) 所有大鼠基礎(chǔ)狀態(tài)體表心電圖均呈竇性心律，均有竇性心律不齊事件，未見(jiàn)竇性停搏事件。監(jiān)測(cè)結(jié)果可見(jiàn)室性早搏事件(圖7)，室早總計(jì)數(shù)見(jiàn)表1。

表1 正常大鼠室早總計(jì)數(shù)/次

2.3 大鼠心率節(jié)律變化 正常SD 大鼠自然狀態(tài)下，5天的平均心率為(402.25±54.63)次/分，白天(8：00-20：00)平均心率為(391.21±51.10)次/分，最大心率545次/分，最小心率200次/分，夜間(8：00-20：00)平均心率為(419.61±55.50)次/分，最大心率600次/分，最小心率218次/分(圖8)。

2.4 心電圖指標(biāo)分析 因?yàn)槿梭w貼片式動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)產(chǎn)品主要作為心率及心律失常監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，貼片位置不是標(biāo)準(zhǔn)的肢體導(dǎo)聯(lián)，根據(jù)貼放的位置，考慮為模擬的I導(dǎo)聯(lián)，故在氣體麻醉情況下，給大鼠通過(guò)lead7000電生理儀測(cè)量了心電圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在麻醉狀態(tài)下的心電指標(biāo)如表2所示。

3 討論

如何使得大鼠在自然狀態(tài)自由活動(dòng)，自由進(jìn)食情況下穩(wěn)定而持久地記錄長(zhǎng)程心電是監(jiān)測(cè)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。已報(bào)道的植入式遙測(cè)技術(shù)是一種無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)手段，但要求動(dòng)物麻醉狀態(tài)下植入，且是有創(chuàng)監(jiān)測(cè)，造價(jià)高昂[9-12]。而植入式心電事件監(jiān)測(cè)儀，雖可記錄時(shí)間達(dá)3年，但價(jià)格高昂，不可充電，可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量小，大鼠基礎(chǔ)心率快，誤識(shí)別的心率已占用了所有存儲(chǔ)內(nèi)存，無(wú)法識(shí)別白天夜晚心率情況及變化趨勢(shì)的特點(diǎn)。

在筆者使用人體貼片式TER010 心電記錄儀過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其具有以下優(yōu)點(diǎn)：①安全性良好，無(wú)創(chuàng)，柔性貼片式傳感器，在佩戴過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)對(duì)大鼠造成皮膚刺激過(guò)敏，皮膚潰爛情況，不會(huì)由于皮膚不適造成抓撓帶來(lái)的干擾。適于長(zhǎng)程佩戴，不易出現(xiàn)過(guò)敏、紅腫等現(xiàn)象。②監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性好：數(shù)據(jù)穩(wěn)定，抗干擾力強(qiáng)，信號(hào)清晰，有很好的信噪比，大鼠的日?；顒?dòng)下無(wú)干擾。③操作便捷，一次性貼片。④可重復(fù)性好。⑤記錄時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)120 h。⑥全程實(shí)時(shí)連續(xù)記錄。⑦所有數(shù)據(jù)既可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)又可去掉貼片數(shù)據(jù)導(dǎo)出后分析?？煞治鏊行穆是闆r及節(jié)律，心律失常及心率變異性。⑧準(zhǔn)確性高：可提高心律失常事件的檢出率，并能精確到某一時(shí)間點(diǎn)，更易于發(fā)現(xiàn)隱匿性心律失常及判斷心律失常的自發(fā)情況，并可定量心律失常的數(shù)量。

同時(shí)在使用過(guò)程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了其缺點(diǎn)：①由于貼片設(shè)計(jì)本身是為人設(shè)計(jì)的，故相對(duì)于大鼠而言，貼片偏大，需要脫毛的面積較大，如貼片更小且形狀更適于大鼠則效果更好且操作更簡(jiǎn)便；②由于僅使用了單導(dǎo)聯(lián)功能，故第三個(gè)導(dǎo)聯(lián)的貼片對(duì)于動(dòng)物而言比較多余；③雖然獲得了穩(wěn)定的信號(hào)，但由于軟件感知設(shè)置是適用于人的且無(wú)法調(diào)整到可以感知全部鼠心電信號(hào)的范圍，使得約3/4至2/3的心搏無(wú)法感知，所有數(shù)據(jù)需人工分析，由于數(shù)據(jù)量大造成分析非常耗時(shí)且無(wú)法進(jìn)行心率變異性分析。④由于軟件的心律失常事件設(shè)置為人的參數(shù)且參數(shù)范圍較小，所以所有心律失常事件需要全部人工分析。

綜合其特點(diǎn)，筆者認(rèn)為其不僅適用于正常大鼠，也適用于模型大鼠檢出隱匿性心律失常和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，常規(guī)心電圖易漏診，而長(zhǎng)程動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)可以捕捉到短暫的異常心電變化；了解心律失常的持續(xù)時(shí)間、頻率、發(fā)生與終止規(guī)律與晝夜節(jié)律相互關(guān)系。通過(guò)長(zhǎng)程動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)其發(fā)生頻度與嚴(yán)重程度。評(píng)價(jià)抗心律失常藥物或模型干預(yù)后的療效：長(zhǎng)程動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)是研究評(píng)價(jià)抗心律失常藥物可靠的臨床指標(biāo)。