في فيفو سطح الكهربائي لحمار وحشي الكبار

Summary

هنا، نقدم طريقة موثوقة، طفيفة التوغل، وفعالة من حيث التكلفة لتسجيل وتفسير تخطيط القلب في أسماك الحمار الوحشي الكبار الحية التخدير.

Abstract

أشكال الموجات الكهربائي من حمار وحشي الكبار وتلك من البشر متشابهة بشكل ملحوظ. هذه التشابهات تخطيط القلب تعزيز قيمة حمار وحشي ليس فقط كنموذج بحثي للفيزيولوجيا الكهربائية القلبية البشرية واعتلال عضلة القلب ولكن أيضا كنموذج بديل في ارتفاع الإنتاجية الفحص الصيدلاني للسمية القلبية المحتملة ل البشر، مثل إطالة QT. على هذا النحو، في التصوير الكهربائي الجسم الحي لحمار وحشي الكبار هو أداة الفينول الكهربائية التي هي ضرورية، إن لم يكن لا غنى عنها، لعبر التيكون أو الطولية في الخصائص الكهرولوجية الحية. ومع ذلك، في كثير من الأحيان، لا يزال الافتقار إلى طريقة تسجيل موثوقة وعملية وفعالة من حيث التكلفة يشكل تحديا رئيسيا يحول دون أن يصبح ذلك في أداة التشخيص في الجسم الحي أيسر من المنال. هنا، نقوم بوصف نهج عملي ومباشر في التصوير الكهربائي للسمك الوحشي للبالغين باستخدام نظام منخفض الصيانة وفعال من حيث التكلفة وشامل ينتج عنه تسجيلات متسقة وموثوق بها. نحن نوضح بروتوكولنا باستخدام سمك حمار وحشي ذكر بالغ صحي من 12-18 شهرا من العمر. كما نقدم استراتيجية تفسير سريعة في الوقت الحقيقي للتحقق من الجودة لضمان دقة البيانات وقوتها في وقت مبكر من عملية تسجيل تخطيط القلب.

Introduction

يقع قلب حمار وحشي(دانيوريو) anteroventrally إلى تجويف الصدر بين operculum وحزام الصدرية. يتم إغلاق القلب بشكل فضفاض إلى حد ما داخل كيس التامور ذو اللون الفضي. من الناحية التشريحية، يختلف قلب سمك الحمار الوحشي عن قلوب الإنسان والثدييات الأخرى ذات الحجرات الأربع بسبب مقياسه الضئيل (100 ضعف أصغر من قلب الإنسان) وبنيته المكونة من غرفتين والتي تتكون من أتريوم واحد والبطين الواحد فقط. ومع ذلك، فإن الموجي تخطيط القلب الكهربائي (ECG) ومدة الفاصل الزمني QTمن كلا النوعين متشابهة بشكل ملحوظ (الشكل 1). وبناء على ذلك، ظهرت حمار وحشي كنموذج شعبية لدراسةعدم انتظام ضربات القلب البشرية الموروثة 1،^2،3 ولفحص المخدرات عالية الإنتاجية من السمية القلبية البشرية المحتملة^4،5 ، مثل إطالة QT.

في التقييم الروتيني لأمراض القلب البشرية، أصبح تخطيط القلب على سطح الجسم الأداة التشخيصية غير الغازية الأكثر استخداماً للخط الأول منذ اختراعه من قبل إينثوفن في عام 1903. وعلى النقيض من ذلك، منذ أول تكييف لطريقة تسجيل تخطيط القلب على سطح الجسم لسمك الحمار الوحشي البالغ في عام 2006⁶ والعديد من التعديلات بعد ذلك⁷، ظلت هذه التقنية إلى حد كبير غير قابلة للوصول إلى العديد من الباحثين في هذا المجال على الرغم من شعبية هذا النموذج الحيواني. بالنسبة للباحثين الآخرين الذين أجروا في استجواب تخطيط القلب في الجسم الحي لسمك الحمار الوحشي الكبار، أدت الاختلافات الواسعة بين المشغلين إلى عدم الاتساق في نتائج تخطيط القلب من دراسات مختلفة. وتشمل الأسباب الشائعة الأجهزة والبرامج المتخصصة المرهقة والمكلفة، وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، والارتباك فيما يتعلق بوضع القطب الكهربائي، وتفاقمت جميعها بسبب الفهم غير الكامل لميزات تخطيط القلب من حمار وحشي للكبار و آليات الأنسجة الكامنة. وبالنظر إلى أن تخطيط القلب في الجسم الحي هو الأداة التشخيصية الوحيدة لسمك الحمار الوحشي الحي النمط الظاهري كهربائياً، فإن هناك حاجة واضحة إلى طريقة موحدة لتحسين الحساسية والخصوصية، وإمكانية التكرار وإمكانية الوصول.

هنا، نقدم نهجا عمليا وموثوقا به، والتحقق من صحة لتسجيل وتفسيرحمار وحشي في تخطيط القلب الحي (الشكل 2). باستخدام الرصاص ثنائي القطب واحد في الطائرة الأمامية، قمنا بالتحقيق في التغيرات في أشكال الموجات ECG وفترات الفاصل الزمني للأسماك الوحشية الكبار AB صحية من النوع البري.

Protocol

وقد أجريت جميع التجارب في هذه الدراسة وفقا للمعهد الوطني الأمريكي للدليل الصحي لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية. تمت الموافقة على جميع البروتوكولات الحيوانية في هذه الدراسة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة كاليفورنيا.

1. إعداد الإعداد التجريبي

1. الحفاظ على حمار وحشي في تدفق من خلال نظم حوض السمك على ضوء 14 ح، 10 ح فترة ضوئية داكنة في 28 درجة مئوية ± 0.5 درجة مئوية. تتغذى مع رقائق الطعام يوميا والروبيان المالح الحي(Artemia nauplii)مرتين يوميا. تم الحفاظ على حمار وحشي في هذه الدراسة وتغذية من قبل جوهر حمار وحشي UCLA.
2. في يوم التجربة، نقل حمار وحشي من حوض السمك إلى المختبر.
3. إعداد في الجسم الحي ECG نظام التسجيل عن طريق ربط القطع الأساسية من المعدات وإدراج ثلاثة رموز الفولاذ المقاوم للصدأ مشفرةبالألوان في بوابات الوصول الثلاثة المتطابقة اللون من مكبر للصوت (الشكل 3). بدء تشغيل النظام في بداية جلسة تسجيل و/أو تحليل تخطيط القلب.
4. شراء الأدوات اللازمة، مثل جهاز ضبط الوقت / ساعة توقيت، والإسفنج الرطب مع شق لعقد الأسماك، ملقط، مقص، الماصات باستور، وأطباق الثقافة (100 مم × 20 مم).

2. التخدير التعريفي

1. إعداد التخدير الغمر للسيطرة على الألم وشل الأسماك لتجنب القطع الأثرية الحركة أثناء الحصول على بيانات تخطيط القلب. تستخدم معظم المختبرات ثلاثي الكوكايين الغمر (إيثيل 3-أمينوبنزوات ميثانسولفونات، MS-222).
   1. لجعل حل الأوراق المالية tricaine 0.4٪، والجمع بين العناصر التالية في زجاجة زجاجية داكنة المسمار متوج: 400 ملغ من مسحوق tricaine، 98 مل من الماء المقطر مزدوجة، و 2 مل من 1 M تريس (درجة الحموضة 9). ضبط لpH 7.0 باستخدام 1 N هيدروكسيدالصوديوم أو 1 N حمض الهيدروكلوريك حسب الحاجة 8.
   2. لجعل حل الغمر النهائي tricaine، وتحديد الحد الأدنى من التركيز الذي هو مناسب لعمر حمار وحشي⁹، وحجم ، والدولة الأيضية ، والإجهاد ، ونموذج المرض ، والأهداف العلمية ، والمدة الإجرائية.
   3. إجراء دراسة تركز ثلاثي الكوكايين والاستجابة، معايرة صعودا أو أسفل من التركيز الموصى به من 168 ملغ / لتر (أو 0.0168٪)⁹ إذا لزم الأمر، لتحقيق المستوى 4 من التخدير في غضون 3 دقائق مع أقل قدر ممكن من السمية القلب والجهاز التنفسي. على سبيل المثال، في هذه الدراسة، فإن غمر سمك الحمار الوحشي AB من النوع البري من 12-18 شهرا من العمر إلى حل ثلاثي الكوكايين 0.02-0.04٪ سوف تحفز المستوى 4 من التخدير في غضون 3 دقائق.
      ملاحظة: في المستوى 4 من التخدير، يتم فقدان التوازن والعضلات لهجة تماما ويتم تخفيض معدل الحركة opercular⁸.
   4. إذا لزم الأمر، استشر الطبيب البيطري في اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC) للحصول على إرشادات إضافية حول مدى ملاءمة اختيار التخدير (التخدير) ومسار الإدارة.
2. تزج حمار وحشي الكبار في طبق يحتوي على حل ثلاثي الكوكايين من أدنى تركيز محدد مسبقا وIACUC المعتمدة (على سبيل المثال، 0.02-0.04٪ في هذه الدراسة) للحث على مستوى 4 من التخدير في غضون 3 دقائق (الشكل2).
   1. للبقاء على قيد الحياة بروتوكول تخطيط القلب، والحفاظ على جلسة تسجيل تخطيط القلب قصيرة قدر الإمكان (أقل من 10 دقيقة). لجلسات تسجيل تخطيط القلب القصيرة التي تستمر أقل من 15 دقيقة، لا يلزم صيانة التخدير.
   2. لجلسات تسجيل تخطيط القلب طويلة ساعات دائمة، استخدم محفز العضلات طويل المفعول ونظام التسريب عن طريق الفم لتوفير ترطيب وافر والأوكسجين^6.

3. تخطيط القلب وضع الرصاص

1. مرة واحدة في حمار وحشي يحافظ على مستوى 4 من التخدير لمدة 3 ق، واستخدام زوج من الملقط حادة لنقل الأسماك علىالفور على شق الإسفنج رطبة مع سطحه البطني العلوي لوضع أقطاب الرصاص تخطيط القلب (الشكل 4).
2. أدخل بلطف أقطاب الرصاص الثلاثة ECG في عضلات السمك إلى ما يقرب من 1 ملم في العمق لإنشاء الرصاص ثنائي القطب في المستوى الأمامي الذي يوازي الاتجاه القحفي الأيمن الأيمن الأيسر للمحور الرئيسي للقلب.
3. ضع القطب الكهربائي الإيجابي (الأحمر) في خط الوسط البطني على مستوى اللابتوس أرتيريوسوس، أي عند 1-2 مم فوق خط وهمي يربط بين الحواف السفليتين للأوبرسكولوم (الشكل4A).
4. وضع القطب السلبي (الأسود) caudally و 0.5-1.0 ملم اليسار أفقيا إلى القطب الإيجابي، على مسافة أكبر من طول البيكوباسال القصوى من البطين حمار وحشي الكبار (الشكل4A).
5. وضع القطب المرجعي (الأخضر) caudally، بالقرب من منطقة الشرج.
   ملاحظة: بما أن المحور الرئيسي للقلب يختلف إلى حد ما من الأسماك إلى الأسماك، لتحقيق أقصى قدر من السعة الموجة R و T، ضبط مواقف الرصاص عن طريق إجراء تغييرات صغيرة ومنهجية فقط من خلال التجربة والخطأ. على سبيل المثال، قم بتغيير قطب كهربائي واحد (إيجابي أو سلبي)، بدلاً من كلا القطبين، في كل مرة وإجراء تغييرات تدريجية في اتجاه محدد واحد قبل التغيير إلى اتجاه آخر بدلاً من إجراء تغييرات غير منتظمة في اتجاهات عشوائية.

4. تخطيط القلب تسجيل

1. افتح برنامج الحصول على بيانات تخطيط القلب. حدد إعدادًا مطلوبًا من القوائم المنسدلة للنطاق والمرور المنخفض والمرور العالي. على سبيل المثال، ينتج عن الإعداد التالي في نظام تسجيل تخطيط القلب في الجسم الحي المستخدم في هذه التجربة نسبة متسقة ومرضية للإشارة إلى الضوضاء لسمكة حمار وحشي بالغة عادية: نطاق "2 mV"، وتمرير منخفض "120 هرتز"، وتمرير عالي "0.03 ثانية".
2. اضغط على البدء في تسجيل تخطيط القلب المستمر الخالي من الفجوات بمعدل أخذ عينات قدره kHz 1.
3. لتحسين تحديد موضع الرصاص لنسبة الإشارة إلى الضوضاء القصوى، اضغط على Stop لإيقاف تسجيل تخطيط القلب ومراجعة تتبع تخطيط القلب بعد وقت قصير من أول محاولة تسجيل لكل قلب.  لتشخيص أن تخطيط القلب الحمار الوحشي البالغ أمر طبيعي، تأكد من أن جميعمعايير التحقق من صحة الأربعة التالية مستوفاة (الشكل 1):
   1. المعيار 1: التأكد من أن جميع أشكال الموجة ECG (P وQRS وT) متميزة ومرئية بسهولة.
   2. المعيار 2: التأكد من أن موجة P إيجابية.
   3. المعيار 3: التأكد من أن صافي مجمع QRS إيجابي (أي أن سعة موجة R أكبر من مجموع سعة الموجة Q وS).
   4. المعيار 4: التأكد من أن موجة T إيجابية.
4. إذا كان من المتوقع تخطيط كهربية القلب العادية، تغيير موضع الأقطاب الكهربائية (حاول القطب السلبي أولا) إذا لزم الأمر، حتى يتم استيفاء جميع معايير التحقق من صحة جميع.
5. إذا كان من المتوقع موجة T العادية، ولكن موجة T صغيرة جدا، وإعادة وضع الأقطاب الكهربائية لتحقيق أقصى قدر من السعة موجة T.
6. استئناف تسجيل تخطيط القلب بعد تحسين موضع الرصاص. حفظ عمليات مسح تخطيط القلب للتحليل اللاحق.

5. التعافي من التخدير

1. في نهاية جلسة تسجيل تخطيط القلب، قم بإزالة الأقطاب الكهربائية بعناية دون إصابة الأسماك. نقل الأسماك إلى الطازجة، والمياه الأسماك المؤكّضة خالية من التريكوين.
2. لتسهيل التعافي من التخدير، بخ الماء على الخياشيم بقوة مع ماصة باستور حتى تستأنف الأسماك حركة الخياشيم العادية أو السباحة.
3. مراقبة الأسماك للشفاء الكامل من التخدير (عادة 1-2 دقيقة)، كما هو مبين من قبل قدرة الأسماك على السباحة تستقيم لمدة 5 ق على الأقل.

6- تفسير تخطيط القلب

1. حدد إعدادات التحليل.
   1. تعرف على واجهةالبرنامج (جدول المواد) من خلال قراءة دليل التشغيل لبرنامج تحليل بيانات تخطيط بيانات تخطيط القلب.
      ملاحظة: على الرغم من أن الاتجاهات أدناه خاصة بالبرامج التجارية المستخدمة في مختبرنا، فإن المهام الأساسية التي يجب إنجازها هي نفسها في أي حزمة برامج لتحليل تخطيط القلب.
   2. افتح برنامج تحليل بيانات تخطيط القلب. من القائمة ملف، حدد فتح لفتح ملف ECG ذات الأهمية وعرض تتبع تخطيط القلب الكامل. استخدام الماوس لسحب مقطع من الاهتمام في تتبع تخطيط القلب لتحليل.
   3. من قائمة تحليل تخطيط القلب، حدد إعدادات تخطيط القلب لفتح مربع حوار لتحديد إعدادات المعلمة المختلفة مسبقًا للتحليل التلقائي للبرامج (الشكل5A).
2. تحليل ضربات القلب ومعدل.
   ملاحظة: معدل ضربات القلب يعتمد على عدة عوامل، بما في ذلك عمر حمار وحشي وسلالة، وكلاء التخدير (على سبيلالمثال، ثلاثي الكوكايين، isoflurane، وما إلى ذلك) والتركيز، واستخدام التخدير (عامل واحد 5،⁷ مقابل وكلاء مجتمعة⁵⁾و التعرضالوقت 5. على سبيل المثال، في هذه الدراسة كان معدل ضربات القلب من 12-18 شهرا من العمر البرية من نوع AB حمار وحشي بعد 3-5 دقيقة من الغمر في 0.02-0.04٪ حل tricaine 116 ± 17 يدق في الدقيقة (ن = 9)، بما يتفق مع تقارير الأدب من معدل ضربات القلب لهذه الفئة العمرية و مخدر 5^,7.
   1. تحديد ما إذا كان إيقاع القلب هو الجيوب الأنفية أم لا، العادية أو غير النظامية.
      ملاحظة: يستند وجود (أو غياب) إيقاع الجيوب الأنفية إلى وجود (أو غياب) موجة P مستقيمة تسبق كل QRS بفاصل زمني طبيعي للعلاقات العامة (على سبيل المثال، 60-65 مللي ثانية لليو وآخرون 10-12 شهر من العمر⁷ و 12-18 شهر من العمر البرية AB حمار وحشي من نوع في هذه الدراسة). ويستند انتظام إيقاع الأذيني والبطيني (أو عدم انتظام) على انتظام (أو عدم انتظام) من الفترات المتتالية PP أو RR، على التوالي.
   2. لتحديد معدل ضربات القلب، تأكد من أن البرنامج يحدد بشكل صحيح جميع موجات P و R. استناداً إلى هذه التحديدات التلقائية (أو التصحيحات اليدوية) لموجات P وR، يقيس البرنامج تلقائيًا جميع الفواصل الزمنية لـ PP وRR في اختيار تخطيط القلب، ويحسب متوسطات الفاصل الزمني لتوليد معدل الأذيني والبطيني.
      ملاحظة: معدل الأذيني هو متوسط الفاصل الزمني PP في حين أن معدل البطين هو متوسط الفاصل الزمني RR. لتحديد معدل ضربات القلب، التحديد الصحيح لموجات P و R أمر بالغ الأهمية.
   3. تصحيح أي أخطاء في التعرف التلقائي عن طريق نقل المؤشرات في غير محلها إلى موجات P و R المناسبة (الشكل5B).
      ملاحظة: إذا كان القلب في إيقاع الجيوب الأنفية، ومعدل الأذيني ومعدل البطين هي نفسها بسبب المراسلات واحد إلى واحد بين موجات الجيوب الأنفية P ومجمعات QRS. ومع ذلك، في حالة التفكك الأذيني البطيني (على سبيل المثال، في عدم انتظام دقات القلب البطيني أو كتلة الأذيني البطيني من الدرجة الثالثة)، يتم فقدان هذه المراسلات من واحد إلى واحد بين موجات P ومجمعات QRS؛ لذلك، هناك اثنين من معدلات ضربات القلب لأن معدل الأذين يختلف عن معدل البطين.
   4. تحديد معدل ضربات القلب على أساس ما لا يقل عن خمس دورات القلب كاملة متتالية إذا كان إيقاع القلب منتظما، أو شريط من ست ثوان على الأقل إذا كان إيقاع القلب غير منتظم.
3. حساب الفواصل الزمنية ومدد الموجة.
   1. انتقل إلى تحليل تخطيط القلب > عرض متوسط للسلسلة ن (على سبيل المثال، 5) دورات القلب المتتالية في إشارة متوسط واحد (الشكل5C).
      ملاحظة: إذا كانت أشكال موجة تخطيط القلب من دورة القلب الفردية تختلف إلى حد كبير عن متوسط الإشارة، ودراسة أن دورة القلب بشكل منفصل دون سلسلة.
   2. تأكد من أن البرنامج يحدد بشكل صحيح بداية ونهاية موجة P، مجمع QRS، وموجة T المعروضة في إطار عرض متوسط (الشكل5C). استناداً إلى هذه الهويات التلقائية (أو التصحيحات اليدوية) لهذه الموجات والفواصل الزمنية، يقيس البرنامج تلقائيًا المدد كما هو محدد بشكل تقليدي.
      ملاحظة: يمتد الفاصل الزمني PR من بداية الموجة P إلى بداية مجمع QRS (أو مجمع RS إذا كانت الموجة Q غير مرئية). تمتد مدة QRS من بداية موجة Q (أو موجة R إذا كانت موجة Q غير مرئية) إلى نهاية موجة S (أي نقطة J; الشكل1). يمتد الفاصل الزمني QT من بداية موجة Q (أو موجة R إذا كانت الموجة Q غير مرئية) إلى نهاية الموجة T. لذلك، لحساب الفواصل الزمنية والمدد، التحديد الصحيح لبداية ونهاية موجة P، مجمع QRS، وموجة R أمر بالغ الأهمية.
   3. تصحيح أي أخطاء التعريف التلقائي عن طريق نقل المؤشرات في غير موضعها إلى المواضع المناسبة.
   4. حدد الذروة السلبية للموجة S كنهاية مجمع QRS⁷ لأن نقطة j حمار وحشي أن يشير إلى نهاية موجة S يمكن أن يكون من الصعب بشكل خاص لتحديد بدقة. وهذا سوف يسبب أقل قليلا من مدة QRS الحقيقية.
      ملاحظة: يقوم برنامج تحليل تخطيط القلب تلقائياً بتصحيح الفاصل الزمني QT إلى معدل البطين (أو الفاصل الزمني RR) لإنشاء الفاصل الزمني QT تصحيح QTc باستخدام الأسلوب المحدد مسبقاً من قبل المستخدم في الخطوة 6.1.3، على سبيل المثال، Bazett (الشكل5A). صيغة Bazett (1920) QTc = QT / √RR هي الأكثر شعبية وأول من عدة طرق مقترحة لتصحيح الفاصل الزمني QT الإنسان لمعدل ضربات القلب. لأن دقة صيغة Bazett قد تم التشكيك، والرجوع إلى الطرق الأخرى المقترحة للبشر^10،11 وحمار وحشي⁶ (الشكل5D).
4. تفسير تشوهات تخطيط القلب عن طريق الاعتراف الاستثناءات لمعايير التحقق من صحة أربعة في الخطوة 4.3.
   1. الاعتراف بالاستثناءات للمعيار 1. في غياب أي موجات P (مما يشير إلى عدم وجود إيقاع الجيوب الأنفية)، والاعتماد على فترات RR ومدة QRS لتشخيص إيقاع القلب. على سبيل المثال، إذا كانت فترات RR غير منتظمة بشكل غير منتظم، لتشخيص الرجفان الأذيني؛ إذا كانت الفواصل الزمنية RR منتظمة وQRS عادة ضيقة، تشخيص إيقاع الهروب تقاطعي. من ناحية أخرى، إذا كانت فترات RR منتظمة وQRS هو لفترات طويلة بشكل غير طبيعي، تشخيص إيقاع الهروب البطيني.
   2. الاعتراف بالاستثناءات للمعيار 2. عندما تكون الموجة P سالبة (أو مقلوبة)، يتم تشخيص التنشيط الأذيني الرجعي من جهاز تنظيم ضربات القلب خارج الرحم (مثل موقع الأذيني أسفل العقدة الالجيوب الأنفية، أو العقدة الأذينية البطينية، أو البطين).
   3. الاعتراف بالاستثناءات للمعيار 3. عندما موجات Q طويلة وضيقة موجودة مع موجات P سلبية وسلبية T، تشخيص انعكاس الرصاص بسبب تبديل خاطئ من مواقف القطب الإيجابي والسلبي لأن تلك الموجات Q طويلة وضيقة كانت موجات R صحيح مقلوب عن طريق الخطأ (الشكل6D ). وعلى النقيض من ذلك، عندما موجات Q واسعة موجودة مع موجات P إيجابية بعد إصابة قلبية كبيرة، تشخيص احتشاء عضلة القلب لأن تلك الموجات Q واسعة هي موجات Q المرضية الحقيقية.
   4. الاعتراف بالاستثناءات للمعيار 4. عندما يتم عكس الموجة T، قم بفحص التنشيط البطيني لتحديد ما إذا كان شذوذ إعادة الاستقطاب البطيني أساسيًا أو ثانويًا. الاعتماد على السيناريو السريري لتضييق التشخيص الصحيح من قائمة تفاضلية من شذوذ إعادة الاستقطاب البطيني الأولي (من آثار المخدرات أو نقص تروية عضلة القلب; الشكل 6 جيم) مقابل شذوذ إعادة الاستقطاب البطيني الثانوي (بسبب التنشيط البطيني الشاذ من ما قبل الإثارة أو الاستئصال البطيني أو سرعة البطين).
5. تصدير نتائج تخطيط القلب.
   1. حدد طريقة عرض الجدول لمراجعة كافة قياسات تخطيط القلب. حدد قياسات الاهتمام لنسخها ولصقها في المستند المطلوب (على سبيل المثال، جدول بيانات Excel).
   2. لتصدير تتبع تخطيط القلب، قم بتمييز قسم من الاهتمام بعملية مسح تخطيط القلب باستخدام رمز المكبر. نسخ ولصق في المستند المطلوب (على سبيل المثال، Word أو PowerPoint).

النتائج

يوضح الشكل 1 الأهمية السريرية للطريقة المعروضة هنا. في الجسم الحي السطحي الكهربائي لحمار وحشي الكبار هو أداة أساسية الفينول الكهربائية بسبب أوجه التشابه الملحوظة بين حمار وحشي وECG الإنسان على الرغم من اختلافاتهم التشريحية واسعة. يحتوي قلب سمك الحمار الوحشي على أتريوم واحد فقط وبطين واحد على النقيض من قلب الإنسان مع اثنين من الأذينين والبطينين (الصف العلوي؛ اليمين واليسار، على التوالي). ومع ذلك، على الرغم من بساطته التشريحية الظاهرة، يشارك قلب حمار وحشي العديد من ميزات تخطيط القلب مع القلب البشري (الصف السفلي؛ اليمين واليسار، على التوالي) وبالتالي، ظهر قلب سمك الحمار الوحشي كنموذج بديل للقلب البشري الفيزيولوجيا الكهربائية^5،12،13. يوضح الشكل 1 موجة Q صغيرة ولكنها متميزة من سمكة حمار وحشي حية وصحية عمرها 14 شهرًا. ومع ذلك، في تخطيط القلب حمار وحشي، لا يتم تحسين تحديد المواقع الرصاص عادة لإظهار موجة Q. ولذلك، فإن موجة Q غير مرئية عادة، ومجمع RS هو أكثر شيوعا ينظر إليها من مجمع QRS كامل في ECG حمار وحشي.

ويلخص الشكل 2 خطوات العمل الأساسية الأربع لإجراء التصوير الكهربائي للإصابة بالقلب الحي للسمك الوحشي للبالغين. بعد الحث على التخدير (الخطوة 1) ووضع القطب الكهربائي (الخطوة 2)، سجلنا إشارات تخطيط القلب الأساسية (الخطوة 3) من سمك الحمار الوحشي AB من النوع البري الصحي من 12 إلى 18 شهرا من العمر(ن = 9). كانت تقنية إدخال القطب الكهربائي لدينا فقط طفيفة التوغل لأننا لم نكن بحاجة إلى قشر موازين الأسماك أو إجراء استئصال القلب. بعد الحصول على البيانات، قمنا بمراجعة والتحقق يدويًا من كل تسجيل تخطيط القلب (الخطوة 4) لتجنب سوء التفسير المحتمل عن طريق التحليل التلقائي للبرامج.

ويبين الشكل 3 العناصر الثلاثة التي لا غنى عنها لنظام نموذجي لاقتناء بيانات تخطيط القلب ومعالجته: جهاز لاقتناء البيانات عالية الأداء، ومكبر للصوت التفاضلي عالي الكسب، وحاسوب تم تحميله باستخدام برامج حاسوبية لبيانات تخطيط القلب الاستحواذ والتحليل. في مختبرنا، قمنا بتكييف إعلان قائم في نظام تسجيل تخطيط القلب في الجسم الحي الذي تم تصميمه في الأصل لنماذج الثدييات الصغيرة (مثل الفئران والجرذان والأرانب) لاستيعاب نموذج سمك الحمار الوحشي للبالغين.

ويبين الشكل 4 أن وضع الرصاص السليم يتطلب مواءمة الرصاص مع المحور الرئيسي القلبي المفترض. في حمار وحشي في تسجيل تخطيط القلب، لأنه يتم استخدام الرصاص واحد فقط، وتحديد المواقع الرصاص السليم لتحقيق أقصى قدر من السعة موجة R و T في وقت واحد أمر بالغ الأهمية. لتحقيق أقصى قدر من السعة موجة R و T، ونحن محاذاة أقطاب الرصاص الإيجابية والسلبية مع المحور الرئيسي القلب، ويفترض في اتجاه الجمجمة الصدوفي ة اليسرى إلى اليمين. بعد استئصال الصدر واستئصال القلب لفتح الكيس المحيط يُظهر القلب، يصبح المحور الرئيسي للقلب واضحاً (الشكل4B خط متقطع أبيض). في الواقع، حول القلب لفضح القلب هو استراتيجية شائعة الاستخدام لزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء⁷ على حساب تحويل تسجيل تخطيط القلب من طفيفة التوغل إلى إجراء الغازية للغاية.

ويبين الشكل 5 الخطوات الحاسمة في تحليل تخطيط القلب. أولا، نحن قبل تعريف إعدادات المعلمة المختلفة للتحليل التلقائي البرمجيات باستخدام مربع الحوار إعدادات تخطيط القلب (الشكل5A). ولأننا نقوم بإعادة استخدام معدات تسجيل ECG موجودة مصممة لنماذج الثدييات لاستيعاب أسماك الحمار الوحشي البالغة، فإن إعداد الكشف والتحليل لسمك الحمار الوحشي غير متوفر. اخترنا مسبقا الإنسان بدلا من ذلك، نظرا لتشابه ملحوظ من تخطيط القلب حمار وحشي إلى تخطيط القلب البشري (الشكل5A). ثانيا، قمنا بالتحقق يدويا من تعريف ECG التلقائي (باللون الأسود) من قمم موجة R وتصحيح (باللون الأحمر) أي أخطاء R موجة التعرف التلقائي قبل قيادة البرنامج لإعادة حساب متوسط معدل البطين. على سبيل المثال، في الشكل 5B، حولت موجة P كبيرة فيما يتعلق بموجة R البرنامج إلى سوء تحديد موجات R، مما أدى إلى سوء التقدير التلقائي اللاحق لفاصل RR أو معدل البطين. ولذلك، فإن التحقق البشري والتصحيحات المناسبة حسب الحاجة أمر انما حاسم في تحليل تخطيط القلب. ثالثاً، قمنا بتقييم انتظام الإيقاع بسرعة وقمنا بحساب متوسط مدة الأمواج والفواصل الزمنية باستخدام عرض متوسط (الشكل5C)لتسلسل عدة دورات قلبية متتالية (خضراء) في إشارة واحدة متوسطة (أسود). هنا في الشكل 5C، والانحراف لا يذكر بين كل من دورات القلب التسع ومتوسط إشارة يجادل لانتظام إيقاع ممتاز من هذا القلب حمار وحشي. وأخيرا، قمنا بتمكين البرنامج لتصحيح تلقائيا الفاصل الزمني QT لمعدل ضربات القلب باستخدام Bazett، واحدة من الطرق السبعة المختلفة المتاحة (الشكل5D).

الشكل 6 ألف -C يوضح كيف يؤثر عمق وضع القطب الكهربائي على سعة إشارات تخطيط القلب. عندما أدخلنا بشكل غير صحيح الأقطاب الكهربائية بشكل سطحي جدا في الأدمة (الشكل6A)،وكان الرصاص "غير مباشر" مثل (أكثر من قطرين القلب من القلب، على غرار معيار غير مباشر الإنسان تخطيط القلب يؤدي الأول والثاني والثالث) والجهد وكانت إشارات صغيرة. عندما أدخلنا بشكل مناسب الأقطاب الكهربائية 1 ملم أعمق في العضلات الصدرية (الشكل6B)،أصبح الرصاص "شبه مباشر" (على مقربة ولكن ليس في اتصال مباشر مع القلب) وإشارات الجهد زيادة. أصبحت الأشكال الموجية ECG مرئية بسهولة. ومع ذلك، عندما أدخلنا بشكل غير صحيح الأقطاب الكهربائية أعمق في البطين (الشكل6C)،أصبح الرصاص "مباشرة" (في اتصال مباشر مع القلب) وإشارات الجهد زيادة أكثر. وارتفعت سعة موجة R في الشكل 6C بثمانية أضعاف مقارنة بالشكل 6A وأربعة أضعاف مقارنة بالشكل 6B. ومع ذلك، فإن تتبع تخطيط القلب في الشكل 6C كشفت علامات جديدة من الإصابة في عضلة القلب البطيني، مثل الاكتئاب ST جديدة وانعكاس موجة T جديدة.

يوضح الشكل 6D كيف أن الانحرافات غير العادية لجميع أشكال الموجة ECG (P, Q, R, S, and T) يجب أن تشير إلى خطأ عكس الرصاص، حيث تحولت الأقطاب الإيجابية والسلبية مكان. لاحظ أنه حسب التعريف Q و S دائماً سالبة في حين R دائماً إيجابية.

الشكل 6 هاء -F يبين كيف عمق التخدير غير لائق يمكن أن تضعف نوعية في تسجيل تخطيط القلب في الجسم الحي. في الشكل 6E، أدى عدم كفاية التخدير (0.017٪ ثلاثي الكوكايين) إلى الفشل في شل حمار وحشي تماما. وخفضت القطع الأثرية الناتجة عن الحركة نسبة الإشارة إلى الضوضاء عن طريق تلويث الإشارة (العلامة النجمية) وزيادة الضوضاء (الأسهم). في المقابل، في الشكل 6F، جرعة زائدة من التخدير (0.08٪ tricaine) الناجمة عن بطانتظام ضربات القلب الجيوب الأنفية الشديدة، فضلا عن التغيرات في الجزء ST وموجة T.

الشكل 1: التشريح المتناقض وتخطيط القلب من قلوب الإنسان وسمك الحمار الوحشي. على النقيض من قلب الإنسان مع اثنين من الأذينين والبطينين، وقلب حمار وحشي لديه أتريوم واحد فقط والبطين واحد (الصف العلوي). المختصرات: RA, الحق الأذين; لوس انجليس ، الأذين الأيسر ، و RV، البطين الأيمن. LV: البطين الأيسر. يشارك قلب سمك الحمار الوحشي العديد من ميزات تخطيط القلب الشائعة مع قلب الإنسان (الصف السفلي). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: الحد الأدنى من التدخل في بروتوكول تسجيل تخطيط القلب. يوضح مخطط التدفق التخطيطي أربع خطوات عمل حاسمة في إجراء استجواب تخطيط القلب في الجسم الحي: حث التخدير، ووضع أقطاب الرصاص ECG، وتسجيل تخطيط القلب، وتحليل تسجيلات تخطيط القلب. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: نظام الحصول على بيانات تخطيط القلب ومعالجتها. وتشمل المكونات الرئيسية الثلاثة لنظام تسجيل تخطيط القلب المتكامل في الجسم الحي جهازا ً للحصول على البيانات، ومكبر للصوت، وبرامج حاسوبية للحصول على البيانات وتحليلها. مكبر للصوت يأتي مع ثلاثة جاهزة للاستخدام 29 قياس الأقطاب الدقيقة الفولاذ المقاوم للصدأ. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: وضع الرصاص تخطيط القلب. يتم إدخال ثلاثة أقطاب من الفولاذ المقاوم للصدأ مرمزة بالألوان عيار 29 بشكل آمن في عضلات الأسماك إلى عمق 1 مم تقريبًا. وضع القطب السلبي (الأسود) والقطب الإيجابي (الأحمر) يؤسس الرصاص ثنائي القطب في الطائرة الأمامية، على طول اتجاه الجمجمة الصدوفي الأيسر إلى اليمين. اختصار: المرجع، القطب المرجعي الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: جيم خطوات ritical في تحليل تخطيط القلب. (أ) ما قبل تحديد إعدادات المعلمة المختلفة للتحليل التلقائي للبرامج. (B) تصحيح يدويا (الأحمر) اثنين من الأخطاء التلقائيمن قبل البرنامج (أسود) من موجات P و R لتصحيح سوء حساب البرمجيات من معدل الأذيني والبطيني. (C) سلسلة تسع دورات قلبية متتالية (خضراء) في إشارة واحدة متوسط (أسود) لتقييم بسرعة انتظام الإيقاع / المخالفات وحساب متوسط مدة الأمواج والفواصل. (D) تصحيح الفاصل الزمني QT لمعدل ضربات القلب باستخدام واحدة من الطرق المختلفة، مثل Bazett. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: آثار وضع الرصاص وعمق التخدير على إشارات تخطيط القلب. خطوتين الأكثر أهمية التي تحدد نجاح في تسجيل تخطيط القلب في الجسم الحي هي وضع الرصاص(A-D)وعمق التخدير(E-F). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

عند التسجيل في تخطيط القلب لسمك الحمار الوحشي للبالغين عن طريق الرصاص واحد كما أظهرنا في هذه الدراسة، وهناك عدد من المحاذير المتعلقة بنوعية وصحة نتائج تسجيل تخطيط القلب. أولا، في اختيار التخدير المناسب وتحديد الحد الأدنى اللازم تركيز التخدير، وعمق، والمدة، وتوازن السمية القلبية مخدر ضد الحاجة الحرجة لقمع التحف الحركة وتحديد مسبق ل البقاء على قيد الحياة مقابل تصميم المحطة الطرفية التجريبية. الاستفادة من قوة التآزر من مزيج من التخدير متعددة من مختلف فئات المخدرات^5و14 والشلل^1،6 لخفض جرعة من العوامل الفردية⁵ أو إدارة جرعة صيانة منخفضة بعد جرعة تحريض أعلى هي استراتيجيات نموذجية. ومع ذلك، على الرغم من السمية المحتملة المعروفة القلب والجهاز التنفسي، بما في ذلك الوفاة⁸، لا يزال tricaine الأكثر استخداما على نطاق واسع ، وأفضل المتاحة ، والتخدير الوحيد الذي وافقت عليه إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لحمار وحشي التخدير. وقد استخدم التريكوين شعبيا في تسجيل تخطيط القلب لسمك الحمار الوحشي البالغ إما كعامل واحد أو بالاشتراك مع التخدير أو المحفزات الأخرى.

ثانيا، يمكن ضمان دقة وضع الرصاص على الأقل لحمار وحشي طبيعي صحي باستخدام معايير التحقق من صحة لدينا أربعة لECG حمار وحشي الكبار العادية. من بين المعايير الأربعة للتحقق التي نقترحها هنا، فإن المعيارين الأخيرين معا ً يؤكدان التوافق الأساسي بين قطبية موجة R وموجة T في تخطيط القلب العادي^5و7و15. هذا التوافق موجة R و T هو التشابه الصدفة، ولكن حرجة، بين حمار وحشي والإنسان^16،17 تخطيط القلب العادي الذي يسهم في الأهمية السريرية لنموذج القلب حمار وحشي كبديل للقلب البشري الفيزيولوجيا الكهربائية. ومع ذلك، قد تبطل عدة حالات حميدة أو خبيثة أي من المعايير الأربعة للتحقق من صحتها. على سبيل المثال، يتم فقدان التوافق موجة R و T في نقص تروية عضلة القلب^7،15. هذا فقدان R و T موجة التوافق في نقص تروية عضلة القلب هو تشابه آخر ملفت للنظر بين حمار وحشي وECG الإنسان الذي يساهم في الأهمية السريرية لنموذج احتشاء عضلة القلب حمار وحشي.

وأخيرا، نوصي بممارسة موحدة في تحليل تخطيط القلب. مع ظهور التكنولوجيا، يمكن لبرنامج تحليل تخطيط القلب توليد تفسير تخطيط القلب التلقائي. ومع ذلك، نوصي بشدة بأن البشر المدربين يجب دائماً إعادة تفسير والتحقق من جميع ECGs استناداً إلى السيناريو السريري ة المعنية مما يؤدي إلى تسجيل تخطيط القلب. الاعتماد المفرط الروتيني فقط على التفسير التلقائي من قبل برنامج تحليل تخطيط القلب غير مستحسن، لا سيما في وجود المتغيرات تخطيط القلب العادية المشتركة، وأمراض القلب، أو وضع الرصاص دون الأمثل.

تركز هذه الدراسة على طريقة طفيفة التوغل لجلسات تسجيل تخطيط القلب القصيرة. ومع ذلك، إذا نشأت الحاجة إلى جلسات تسجيل تخطيط القلب طويلة المحطة الطرفية ساعات دائمة، والتعديلات ضرورية لتوفير الأوكسجين الكافي، والترطيب، والتخدير عن طريق التسريب المستمر^6.

بالإضافة إلى ذلك، قم بتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء بإحدى الطرق الثلاث على الأقل. اختيار مكبر للصوت أكثر قوة هو في كثير من الأحيان مكلفة، إن لم يكن غير عملي، الخيار. فتح الكيس المحيط يُحدِّد موصل الحجم هو نهج معقول،وإن كان غازياً، تم اعتماده 7. وضع الرصاص الاستراتيجي لمحاذاة محور الرصاص في اتجاه مواز لمحور القلب الرئيسي (الشكل4B)سوف تعظيم إشارات الجهد تخطيط القلب ولكن قد تتطلب التجربة والخطأ، وخاصة في غياب استئصال القلب.

في الجسم الحي ECG طريقة الاستجواب لحمار وحشي الكبار التي قدمناها هنا يقدم أربع مزايا رئيسية. أولاً، يتطلب نهجنا طفيف التوغل فقط إدخال القطب الكهربائي، ولكن لا إزالة نطاق السمك أو استئصال القلب في الصدر. لذلك، من خلال تقليل الألم للأسماك، نهجنا يتيح تكرار استجوابات تخطيط القلب في دراسات البقاء على قيد الحياة الطولية. ثانيا، عندما التخدير قمع حركة الأسماك بشكل كاف، ونظام تسجيل تخطيط القلب في الجسم الحي في دراستنا تنتج باستمرار نسبة إشارة مرضية إلى الضوضاء مع إشارات الخام خالية من الضوضاء. ثالثاً، يضمن التحقق من الجودة المكون من أربعة معايير الذي نقترحه هنا دقة البيانات وقوتها في وقت مبكر من عملية الحصول على بيانات تخطيط القلب ويقلل من الاختلافات المعتمدة على المشغل. وأخيرا، على وجه الخصوص، لدينا معيار التحقق من صحة الماضي (موجة T العادية تستقيم) يغلف التوافق من موجةR وموجة T، وهي سمة هامة مثل الإنسان من zebrafish ECG العادي (الشكل 1).

ومع ذلك، لا تزال هناك أربعة قيود رئيسية على منهجية تخطيط القلب الحالية في الجسم الحي لسمك الحمار الوحشي الكبار من قبل مجموعتنا وغيرها.

أولاً، يتطلب عدم التعاون في مجال الموضوع الحاجة إلى التخدير مع الحد من عواقب هتكى السمية القلبية التنفسية. لأنه في استجواب تخطيط القلب في الجسم الحي، في حين أن المرضى البشر لا تحتاج إلى التخدير، حمار وحشي تتطلب دائما التخدير أو الشلل، وكلها تسبب سمية القلب التنفسي متغير.

ثانيا، الحاجة إلى تأمين تخطيط القلب المرفق يؤدي قليلا يزيد من الغازية من إجراء غير الغازية خلاف ذلك. في حين أن وضع الرصاص في تسجيل تخطيط القلب سطح الجسم من البشر هو تماما غير الغازية لأن الأقطاب الكهربائية تلتزم البشرة البشرية، ووضع الرصاص لتسجيل في الجسم الحي ECG من حمار وحشي هو أكثر الغازية لأنه، على الأقل، يجب أن أقطاب الصلب ثقب جلد السمك للإدخال الآمن في عضلات السمك.

وتنبع القيود الأخيرة من القيود التشريحية لصدر وسمك الحمار الوحشي والقلب. ثالثاً، يتطلب الحجم الضئيل لقلب سمك الحمار الوحشي البالغ تخفيضاً حاداً في عدد خيوط تخطيط القلب. في حين أن البشر استيعاب بسهولة اثني عشر يؤدي في تسجيل تخطيط القلب القياسية، حمار وحشي الكبار يمكن أن تستوعب عادة فقط واحد أحادي القطب أو ثنائي القطب الرصاص. وتتمثل التشعب اتّصال واحد من الرصاص في تخطيط القلب في تحسين السعة في الوقت نفسه لموجات P وR وT الثلاثة جميعها. وبالتالي، لا يمكن المبالغة في أهمية وضع الرصاص الأمثل والدقيق في استجواب تخطيط القلب حمار وحشي. في حمار وحشي، موجة T يمثل تحديا كشف فريدة من نوعها لأنها غالبا ما تكون أصغر من هذه الموجات الثلاث. ولذلك، ينبغي أن تتلقى السعة موجة حمار وحشي T أولوية الأمثل على موجات P و R أكبر عادة.

رابعا، تحديد محور القلب الرئيسي حمار وحشي لتحقيق أقصى قدر من السعة موجة R يمكن أن يكون تحديا. والسبب هو أن قلب حمار وحشي لديه المزيد من حرية الحركة داخل كيس هالة فضفاضة بالمقارنة مع القلب البشري داخل شكل المناسب قفاز مثل التامور.

وعموما، فإن هذه القيود تحفز الابتكار الأسلوب في المستقبل. مع ظهور الطباعة ثلاثية الأبعاد والالكترونيات القابلة للتشوه^18،هناك أمل في زرع الرصاص مباشرة يوم واحد في مستيقظا، والتنبيه، والسباحة حمار وحشي باستخدام "جورب القلب" من أجهزة الاستشعار القطب اللاسلكي.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Culture dishes	Fisher Scientific	FB087571	100 mm x 20 mm
Dumont Forceps	Fine Sciense Tools	11253-20	0.1 x 0.06 mm
FE136 Animal Bio Amp	AD Instruments	FE231
Iris Forceps	Fine Sciense Tools	11064-07	0.6 x 0.5 mm
LabChart 8 Pro	AD Instruments		Software with ECG Module
Needle electrodes for Animal Bio Amp	AD Instruments	MLA1213	29 gauge
Plastic Disposable Transfer Pipets	Fisher Scientific	13-669-12	6 in., 1.2 mL
PowerLab 4/35	AD Instruments	4//35
Scissors	Fine Sciense Tools	15000-08	2.5 mm, 0.075 mm
Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate)	Sigma	E10521-10G	MS-222