一种动物心衰模型制备方法与流程

本发明涉及动物实验领域，特别涉及一种动物心衰模型制备方法。

背景技术：

心力衰竭(心衰)是临床上常见的引起成人住院率升高、死亡率增加并且高花费的疾病。据流行病学资料统计，发达国家心衰发病率为1-2％，年龄大于70岁的人群中发病率可升高到10％以上。随着我国老龄化的不断进展，心力衰竭已经严重威胁到我国老年人群的健康和生存治疗。心衰的病理机制尚未完全明确，心衰动物模型的建立是研究该疾病病理生理特征的有效手段。对于模拟心衰疾病的发生发展过程，了解心衰的病理生理机制，探究心衰的有效治疗手段提供了良好的研究模式。

目前动物实验研究中常见的心衰动物模型建立方法主要包括冠状动脉结扎/区域性心肌梗死法、动脉缩窄法，二尖瓣关闭不全模型制备法以及超速起搏法等。不同心衰模型的制备方法对应着临床不同的心衰致病机理，成功的模型制备对于探究不同病因心衰的发生发展有着巨大的作用。在所有的模型制备方法中，利用超速起搏模型实现心动过速性心肌病的建立并导致心衰的发生是较常见的一类心衰模型方法，其方法安全有效，动物死亡率低，对于心动过速性心肌病的研究亦有帮助。目前市面上常见的超速起搏特制起搏器为乐普公司出品的超速起搏模型：qinmingsn000038ssi，它使用单导线心室起搏，可发放快速脉冲刺激制备超速起搏模型。尽管这一技术已经十分成熟，但超速起搏模型在制备过程中仍存在许多问题。特殊的超速起搏器价格昂贵，需定制，不易获得，而普通临床人使用的起搏器无法达到动物需要的起搏上限频率(因为动物基础心率较快)。在临床实际工作中，出于保证病人安全等原因，更换下的起搏器大多仍带有一定剩余电量，但目前尚未发现有任何回收利用价值。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明通过植入适当的起搏电极，设定合适的起搏间期和起搏参数，调整合适的起搏模式，将回收的双腔起搏器代替价格昂贵超速起搏器用于制备超速起搏的动物模型。本发明提供一种动物心衰模型制备方法，包括对实验动物安装心脏起搏器，所安装的心脏起搏器为再回收利用双腔起搏器。双腔起搏器有两根电极导线，在人体通常分别植入在右心房和右心室内合适的部位。一般来说，双腔起搏器所产生的效果更符合人体需要，特别适合房室传导阻滞和病态窦房结综合征的患者。

优选的是，所述双腔起搏器回收自临床起搏器植入病人。

一种动物心衰模型制备方法，包括如下步骤：

a.对回收的双腔起搏器进行消毒；

b.使用程控仪对双腔起搏器行无线程控，用程控仪调整起搏器脉冲发生器的起搏脉冲发放频率和参数；

c.监测术前实验动物体表心电图和超声心动图；

d.安装双腔起搏器和电极，将实验动物进行全麻后，仰卧于手术台上，右侧颈外静脉周围皮肤，常规消毒、铺巾，在无菌操作下沿右侧颈外静脉垂直方向做一长约5cm手术切口，仔细分离皮下组织，暴露出颈外静脉，行颈外静脉切开，插入心室电极，结扎颈外静脉远心端，于手术切口外下方做起搏器囊袋，置入纱布压迫止血，透视下将心室电极2根分别植入右心尖及右室间隔部，其中间隔部植入主动电极；

e.术中于囊袋内放入青霉素160万单位预防感染；

f.术后高蛋白饮食喂养，密切观察动物的症状及体征，常规应用青霉素80单位一日两次肌注七天预防感染；

g.起搏器植入术后6周分别描记体表心电图和超声心动图。

在上述任一方案中优选的是，所述回收的双腔起搏器采用环氧乙烷进行消毒。

在上述任一方案中优选的是，所述回收的双腔起搏器为美敦力双腔起搏器medtronickappakd701。

在上述任一方案中优选的是，所述回收的双腔起搏器为美敦力双腔起搏器enpulsee2d01。

在上述任一方案中优选的是，所述可用程控仪为美敦力medtronic2090双腔起搏系统分析仪。

在上述任一方案中优选的是，所述电极包括心室主动电极和心室被动电极。

在上述任一方案中优选的是，所述实验动物为比格犬11-13kg。

在上述任一方案中优选的是，所述实验动物为实验用猪。

在上述任一方案中优选的是，所述实验动物为实验用牛。

在上述任一方案中优选的是，所述实验动物为实验用羊。

在上述任一方案中优选的是，所述实验动物用3％戊巴必妥钠(30mg/kg，iv)进行麻醉。

在上述任一方案中优选的是，所述回收的双腔起搏器起搏模式设置为doo。双腔起搏有多种模式，包括房室顺序起搏(ddi)、房室顺序心室按需型起搏(dvi)、房室双腔顺序起搏(ddd)、双腔非同步起搏(doo)、心房同步心室抑制型起搏(vdd)、心房感知心室起搏(vat)等。

vat模式：感知心房电活动后，触发心室起搏，心室起搏的频率随窦性频率的改变而改变。适用于窦房结功能正常的房室传导阻滞的患者。因不能感知心室的电活动，会与室性期前收缩发生竞争，有引起室性心律失常的危险。

dvi模式：dvi模式只感知心室的电活动，一旦感知到心室电活动，便会抑制心室的电脉冲发放。无心室自身电活动时即引起起搏心室，开始房室顺序起搏。

vdd模式：能感知心房和心室的电活动，感知到自身心室电活动后会抑制心室电脉冲发放，感知到自身心房电活动后会发放一个电脉冲激动心房。

ddd模式：具有房室双重感知，及触发和抑制双重反应功能，又称全能型起搏。ddd模式可以程控为不同的起搏模式，也可以自动以aai、dvi、vdd等模式工作。

在上述任一方案中优选的是，所述回收的心房心室电极均设置为125次/分起搏，房室电极延迟(avdelay)设置为250ms。

在上述任一方案中优选的是，体表心电图和超声心动图的检测方法为：实验动物以丙泊酚麻醉后，取左侧卧位，在胸骨旁左室长轴及心尖四腔切面，应用m型超声及二维超声技术，测量各房室内径，用m型超声心动图tiech公式计算左室射血分数(lvef)；取心尖四腔切面，清晰显示二尖瓣、，三尖瓣后启动彩色多普勒模式，观察二尖瓣、三尖瓣有无返流及返流程度，同时同步记录肢体导联心电图。

本发明提供的动物心衰模型制备方法，所需周期较短，可操作性较高，对于手术的技术难度要求同传统超速起搏房室，并可依据研究需要对起搏频率和起搏部位进行调整，可在较短时间实现心衰模型的制备，且效果与市面上购买的特制超速起搏器制备的心衰模型无明显差异。该方法既能节约动物实验成本，又能保证心衰模型的有效性和可行性，在未来动物实验中具有推广价值。

附图说明

图1为按照本发明一优选实施例模型组与回收组动物模型制备方法流程图；

图2为按照本发明的图1所示实施例的x线透视下回收组心室电极位置及起搏器植入图；

图3为按照本发明的图1所示实施例起搏前心电图；

图4为按照本发明的图1所示实施例的标准模型组超速起搏心电图；

图5为按照本发明的图1所示实施例回收起搏器组超速起搏心电图；

图6为按照本发明的图1所示实施例的起搏前后模型组与回收组超声心动图指标对比图。

具体实施方式

材料与方法

实验动物：选取10只成年比格犬，体重在11-13kg，雌雄比例不限，均购自动物中心。

实验器材：由乐普公司提供房颤模型超速起搏器，起搏模式aoo，起搏脉冲可调频率：60-800次/分，步长为10次/分，起搏脉冲幅度：0.1-8.1v可调，起搏脉冲宽度0.06-1.53ms可调，起搏极性单双极均可调。可用程控仪(qm2352a型双腔起搏系统分析仪，乐普公司)控制起搏脉冲发放。回收起搏器组均使用回收的美敦力双腔起搏器(medtronickappakd701和enpulsee2d01两款，美敦力公司)，可用程控仪(medtronic2090双腔起搏系统分析仪，美敦力公司)控制起搏脉冲发放。由动物中心经环氧乙烷再次消毒后回收利用。心室电极导线选用心室主动电极(7211，乐普公司)和心室被动电极(7231，乐普公司)。

标准模型组(模型组)：采用乐普公司提供房颤模型超速起搏器。

回收起搏器组(回收组)：采用回收的美敦力双腔起搏器。回收起搏器的电池电量：本组实验使用的回收起搏器电量均在6个月以上，即使是更改起搏模式后电量仍提示大于3个月，因此心动过速模型至6周时仍可以实现超速起搏模式的程控。

动物模型制备的基本流程：选取成年比格犬，雌雄不限；称取比格犬体重，检测术前体表心电图以及超声心动图；对比格犬随机分为两组进行，标准模型组(模型组)采用乐普公司提供房颤模型超速起搏器，模型组右心室植入两根导线，分别连接心房、心室起搏器端口，术后一周起搏，基础频率100bpm，av周期300ms，心率200bpm，回收起搏器组(回收组)采用回收的美敦力双腔起搏器，右心室植入一根导线，连接超速起搏器，术后一周起搏，基础频率200bpm；起搏四周后，关闭起搏器30min，测量超声心动图(如图1所示)。

动物模型制备：将犬用3％戊巴必妥钠(30mg/kg，iv)进行全麻后，仰卧于手术台上。右侧颈外静脉周围皮肤，常规消毒、铺巾，在无菌操作下沿右侧颈外静脉垂直方向做一长约5cm手术切口，仔细分离皮下组织，暴露出颈外静脉。行颈外静脉切开，插入心室电极，结扎颈外静脉远心端。于手术切口外下方做起搏器囊袋，置入纱布压迫止血。透视下将标准模型组心室被动电极植入右心尖，回收起搏器组心室电极2根分别植入右心尖及右室间隔部，其中间隔部植入主动电极(如图2所示)。

术前心电图均正常，未见心动过缓或传导阻滞(图3)。

术中测试起搏器起搏工作良好，测量电极各参数均符合要求(表1)。房颤超速起搏器模型起搏模式设置为aoo，起搏频率设置为250次/分，输出3.6v，脉宽0.4ms。回收起搏器组起搏器起搏模式设置为doo，心房心室均设置为125次/分起搏，房室延迟(avdelay)设置为250ms。结扎颈外静脉近心端，将电极与起搏器连接，其中回收起搏器组两根电极分别连接心房接口和心室接口，将起搏器埋藏于颈前外侧的囊袋内。缝合囊袋、固定电极后直接缝皮，采取连续锁边缝合方式缝合两遍，无菌纱布包扎切口，绷带缠绕颈部2-3周。术中于囊袋内放入青霉素160万单位预防感染。术后高蛋白饮食喂养，密切观察犬的症状及体征，常规应用青霉素80单位一日两次肌注七天预防感染。

回收组起搏模式的选择：同特制的心动过速起搏器相比，传统人使用的单腔起搏器的上限频率最高可达180次/分，而同类研究显示，比格犬的正常心率均在130-140次以上。本发明所使用的比格犬正常静息心率都在130-150次/分以上，稍活动即超过正常起搏器上限频率，无法实现超速起搏，因此无法将普通单腔起搏器转化为超速起搏器使用。而在使用双腔起搏器进行双心室doo起搏时，则需要关注比格犬自身心室不应期与设置的avdelay之间的关系，将起搏器avdelay拉长并且超过正常比格犬的心室不应期。现有技术中的正常狗的心室不应期范围大约为230-240ms，因此起搏器设置的avdelay需调整至240ms以上，而将avdelay延长至240ms以上仅能在美敦力公司生产的双腔起搏器中程控实现。成功植入后起搏心电图提示qrs主波方向在肢体导联上呈现正负双向的形态，这也符合间隔部起搏和右室心尖部起搏的图形特征。

表1起搏器植入时各主要参数测量值(x±s)

体表心电图及超声心动图检查：于手术前，起搏器植入术后6周分别描记体表心电图及超声心电图，犬以丙泊酚麻醉后，取左侧卧位，在胸骨旁左室长轴及心尖四腔切面，应用m型超声及二维超声技术(飞利浦ie33，飞利浦公司)，测量各房室内径，用m型超声心动图tiech公式计算左室射血分数(lvef)。取心尖四腔切面，清晰显示二尖瓣、，三尖瓣后启动彩色多普勒模式，观察二尖瓣、三尖瓣有无返流及返流程度，同时同步记录肢体导联心电图(心电监护仪：mindray，迈瑞公司)。

结论：

回收起搏器取出后便以碘伏消毒，并于动物中心行环氧乙烷规范化消毒，植入术后犬无一例出现囊袋感染等情况。

与起搏前相比(表2)，快速起搏6周后各心腔均逐渐扩大(左房前后径(lad)：26.89mm±0.60mmvs30.2mm±2.86mm,p＝0.009；左室收缩末期容积(lvesv)8ml±2.26mlvs24.3ml±6.06ml,p<0.001；左室舒张末期容积(lvedv)23.4ml±3.92mlvs38.2ml±7.77ml,p<0.001)，lvef较术前明显下降(65.5±6.91vs37.1±5.03，p<0.001)，达到心力衰竭程度，两组之间各超声指标无明显差异(图6，表3)。

表2超速起搏前后超声心动图指标对比

表3两组超声心动图各指标对比

lad：左房前后径；lvesv:左室收缩末容积；lvedv:左室舒张末容积；lvef:左室射血分数；fs:左室短轴缩短率；ivsd:室间隔舒张末期厚度；lvtwd:左室后壁舒张末期厚度；e/a：e峰比a峰.

术后复查心电图及程控提示起搏器工作正常，体表心电图提示起搏心率达到预设值(图4，图5)。关闭起搏器后均可恢复正常窦性心律。实验期间动物无厌食、烦躁等异常表现。

本领域技术人员不难理解，本发明的一种动物心衰模型制备方法包括上述发明说明书的发明内容和具体实施方式部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。