In vivo Kan Basıncı Ölçüm Yöntemleri

Transkript

1 In vivo Kan Basıncı Ölçüm Yöntemleri Prof.Dr.A.Tanju.A.Tanju ÖZÇELİKAY Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Farmakoloji Anabilim Dalı TFD Farmakoloji Eğitim Sempozyumları Programı Erzurum, 30 Mayıs Hipertansiyon ile ilgili araştırmalarda kullanılan en temel yöntemlerden biri arteriyel kan basıncı ölçümüdür. Yıllar içinde bilimsel teknolojinin gelişmesine bağlı olarak öteki araştırma tekniklerinde olduğu gibi kan basıncı ölçümü konusunda da ilerlemeler kaydedilmiştir. 2 1

2 1.Direkt (doğrudan veya invazif) Radyotelemetri Fluid-filled kateter-transdüser sistemi Transdüser uçlu kateterler 2. İndirekt (dolaylı veya noninvazif) Tail-Cuff 3 Her iki yöntemin avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Seçilecek yöntemin uygunluğu büyük ölçüde çalışmanın konusuna bağlıdır. Araştırmacı açısından önemli olan nokta, deney tasarımına göre en kesin ve en güvenilir veriyi sağlayabilecek yöntemin seçilmesidir. 4 2

3 Direkt ölçüm yöntemleri Deney hayvanlarında arteriyel kan basıncı, radyotelemetri tekniğiyle veya farklı tipte kateterler kullanılarak doğrudan ölçülebilmektedir. Kateter yönteminde kan basıncı, ya dışardan basınç transdüserına bağlı içi sıvı dolu (fluid-filled) bir kanülün ya da ucunda minyatür bir basınç transdüser bulunan kateterin uygun bir artere yerleştirilmesiyle kaydedilmektedir. Bu amaçla çoğunlukla karotid ya da femoral arter kullanılmaktadır. 5 Direkt ölçüm yöntemleri Uygun araştırma konuları Kan basıncındaki değişimlerin ve hipertansiyonun şiddetinin belirlenmesi Kan basıncı ve diğer değişkenler (hedef organ hasarı gibi) arasındaki ilişkinin araştırılması İlaçlar, diyet, genotip gibi uygulamalar ve değişkenlerin kan basıncı üzerindeki etkilerinin incelenmesi Sürekli olarak kan basıncının takibinin gerektiği kronik çalışmalar Hareket kısıtlaması yapılmayan hayvanlarda kan basıncı ölçümü (özellikle telemetri) 6 3

4 Ortalama Arteriyel Basınç = Diyastolik Basınç + Pulse Basıncı 3 Pulse basıncı = Sistolik basınç - Diyastolik basınç 7 Radyotelemetri Avantajları Anestezi ve hareket kısıtlamasına gerek yoktur. Büyük (maymun, köpek) ve küçük (sıçan, fare) deney hayvanlarına uygulanabilir. Radyotelemetrik transmitterler aracılığıyla kan basıncını sürekli olarak kaydetmek mümkündür. Noktürnal hayvanlarda hem ortalama kan basıncı hem de kan basıncındaki gece-gündüz farklılıkları daha doğru bir şekilde ölçülebilmektedir. Küçük basınç farklılıklarının fizyolojik ya da patofizyolojik açıdan önemli olduğu araştırmalar açısından daha uygundur. 8 4

5 J Pharmacol and Toxicol. Meth. 44: , Radyotelemetri Dezavantajları Pahalı bir sistemdir. Özellikle küçük deney hayvanları üzerinde cerrahi işlem yapabilecek düzeyde eğitim ve yetenek gerektirir. Deney sırasında sistemi kalibre etmek mümkün değildir. Enfeksiyon görülme riski nedeniyle uygun aseptik şartlarda çalışılmalıdır. Karotid arter içine kateter yerleştirilmesi damar tıkanıklığına neden olarak kardiyovasküler fonksiyonu olumsuz olarak etkileyebilir. Çok küçük hayvanlarda (beden ağırlığı <25 g ) büyük transmitterler (>2g) stres oluşturabilir. Gereğinden fazla veri toplanması daha sonra analiz problemlerine 10 neden olabilmektedir. 5

6 Fluid-filled kateter-transdüser sistemi (1) En eski ve en yaygın olarak kullanılan arteriyel kan basıncı ölçüm yöntemidir. Bu yöntemde heparinlenmiş sıvı ile doldurulmuş bir kateter, arter içine yerleştirilmektedir. Kateterin öteki ucu ise kalibre edilmiş bir basınç trandüserine bağlıdır. Anestezi altındaki deney hayvanlarında akut ölçümler ya da bilinci açık hayvanlarda kan basıncının uzun süreli takibi için kullanılabilir. Kateter yerleştirilmesi sırasında anestezi ve cerrahi uygulama sonucu stres oluşmaktadır. Bu nedenle, cerrahi işlemden sonra ilk 4-7 gün içinde elde edilen kan basıncı değerlerinin dikkate alınmaması önerilmektedir. 11 Fluid-filled kateter-transdüser sistemi (2) Kan basıncının sürekli takip edilmediği kronik çalışmalarda kateterin dışarda kalan bölümü uygun şekilde korunarak transdüserden ayrı tutulabilir ve gerektiğinde bağlanarak ölçümler alınabilir. Uzun süreli ve sürekli kayıt alınması gerektiği durumlarda ise deney hayvanının kafes içinde serbest olarak dolaşımını sağlayacak uygun ekipmanlar (Swivel-tether sistemi) kullanılmaktadır. Köpek gibi büyük hayvanlarda kateter 1 yıl ya da daha fazla tutulabilmektedir. Daha küçük hayvanlar için kateter kullanım süresi genellikle 5-14 gündür. Bununla birlikte az sayıdaki çalışmada bu süre fare ve sıçanlarda 4-6 haftaya kadar uzatılmıştır. 12 6

7 Rodent Tethers Rodent Swivels Swivel connectors 13 Rodent Jackets 14 7

8 a. Rodent Jacket b. Tail cuff g. Silicone Harness c. Rodent Tether d. Swivel tether connector e. Rodent Swivel f. Swivel retainer

9 Fluid-filled kateter-transdüser Sistemi Avantajları Avantajları ve uygulama alanları telemetri için tanımlananlara benzerdir. Her iki yöntem de büyük oranda aynı amaçlar için önerilebilir. Kan basıncı değişikliklerinin ve gün içi farklılıklarının izlenmesine olanak sağlar. Telemetriye göre maliyeti daha düşüktür. Tekniğin en pahalı kısmı data kayıt sistemidir. Uzun süreli çalışmalarda deney sırasında transdüser kalibrasyonu yapılabilir. Swivel-tether sistemi ile damar içine kimyasal madde ya da ilaç infüzyonu yapmak mümkündür. 17 Fluid-filled kateter-transdüser sistemi Dezavantajları Swivel-tether sistemi deney hayvanının tüm yönlere hareketine izin vermiyorsa, stres oluşturabilir. Enfeksiyon ve sepsis riski söz konusudur. Kanülün ucunda pıhtı oluşması basınç sinyalinin azalması ya da kaybolmasına neden olabilir. Gerek kateter gerekse transdüser içindeki sıvıda hava bulunması normalden düşük basınç değerlerine neden olmaktadır. Deney hayvanı üzerinde cerrahi müdahale yapacak kişinin yeterli düzeyde eğitilmesi, özellikle kronik çalışmalarda kateterin yerleştirilmesi açısından önemlidir. Çok sayıdaki hayvanda uzun süreyle (1-2 ay) kan basıncındaki önemli değişikliklerin incelenmesi için pratik bir yol değildir. 18 9

10 Fluid-filled kateterlerin özellikleri (1) Polietilen kateterler daha esnek materyallere (silikon) göre daha iyi frekans cevabına sahiptirler (sıçanlar için PE-50 ve köpekler için PE-190 ile PE-260, uzunluk 60 cm). Köpek gibi daha büyük hayvanların kullanıldığı kronik çalışmalarda öteki materyaller de (Tygon veya silikon) kateter malzemesi olarak tercih edilebilir. Micro-Renathane kanüller (iç çapı 0.6mm, dış çapı 1mm) fare ve sıçanlarda arter kanülasyonu için kullanılabilir. Yeterince esnek olması ise damara zarar vermeksizin yerleştirilmesine ve pıhtı oluşma riskinin azalmasını sağlamaktadır. 19 Fluid-filled kateterlerin özellikleri (2) Kateter çapı ve uzunluğu uygun ölçülerde olmalıdır. Çok küçük çaplı ve/veya çok uzun kateterlerin kullanılması frekans cevabını düşürmekte ve sinyalin yüksek frekanslı bölümünü zayıflatmaktadır. Kateterler genellikle heparinle doldurulmaktadır. Ek olarak antibiyotik ya da proteolitik enzimlerin kullanım süresini uzatmaktdır. Damar tıkanıklığını ve pıhtı oluşumunu önlemek için kateterin hızlı bir şekilde yerleştirilmesi ve abdominal ya da torakik aortaya kadar ilerletilmesi gerekmektedir

11 21 Fluid-filled kateter-transdüser sisteminin kalibrasyonu Kalibrasyon aralığı arteriyel kan basınç değerlerini içine almalıdır (0 ile mmhg). Transdüserin kalp seviyesinin üzerine olduğu durumlarda hidrostatik basınç göz önüne alınmalıdır. Serum fizyolojik (%0.9) ile doldurulmuş bir kateterde, yükseklikteki her 1 cm lik artış basınçta 1.36 mmhg lık bir değişikliğe karşılık gelmektedir. Daha pratik bir çözüm ise cıvalı manometreyi kalp seviyesine yerleştirilmiş olan fluid-filled kateterin açık olan ucuna bağlamaktır. Bu pozisyonda kateterin açık ucundaki basıncı sıfıra ayarlayarak ölçüm sırasında hidrostatik basıncın etkili olması engelenebilir

12 Transdüser uçlu kateterler Avantajları Farklı ölçülerde (1.4Fr-8Fr, Millar Instruments, Houston, TX) bulunmaları nedeniyle farelerde ve daha büyük memelilerde rahatlıkla kullanılabilirler. Fluid-filled kateter-transdüser sistemi ile karşılaştırıldığında daha iyi frekans cevabı sağlarlar. Kateterin ucu kapalı olduğu için özellikle uzun süreli ölçümlerde pıhtı sorunu yaşanmamaktadır. Kateter uçlu transdüserlerde hidrostatik komponent bulunmamaktadır, bu nedenle kalibrasyon sırasında basınç sensörünün pozisyonunun önemi yoktur. 23 Transdüser uçlu kateterler Dezavantajları Maliyetleri yüksektir. Özellikle uzun süreli ölçümlerde sıfır ayarında sapma oluşabilir. Bu nedenle transdüser uçlu kateterlerin kullanımı akut çalışmalarla sınırlıdır

13

14 Basınç kontrol üniteleri 27 İndirekt kan basıncı ölçüm yöntemleri ( Tail-cuff ) Bu yöntemde kan basıncı; kuyruk, ön kol ya da bacağa yerleştirilmiş olan cuff ın şişirilmesi ve boşaltılması sırasında kan akımında değişikliğin olduğu andaki cuff basıncı ölçülerek belirlenmektedir. Kan akımındaki değişiklik photoelectric, oscillometric, doppler, chamber volume, acoustic gibi çeşitli tipteki sensörlerle algılanabilmektedir. Sensör teknolojisinden bağımsız olarak, planlanan araştırmada indirekt kan basıncı ölçüm yönteminin uygunluğu, avantaj ve dezavantajları göz önüne alınarak belirlenmelidir

15 Tail-cuff Avantajları Cerrahi uygulama gerektirmez. Kısa ya da uzun süreli çalışmalarda anestezi yapılmaksızın deney hayvanlarında sistolik kan basıncının tekrarlanarak ölçülmesine olanak sağlar. Telemetri yöntemine göre daha ucuz ekipmanlar kullanılmaktadır. Çok sayıda deney hayvanı üzerinde sistolik hipertansiyon yada sistolik kan basıncındaki önemli değişikliklerin izlenmesi için uygundur. 29 Tail-cuff Dezavantajları Günlük ortalama sistolik kan basıncını ölçmek mümkün değildir. Ölçüm sırasında deney hayvanları üzerinde fiziksel ve ısı stresi oluşturur. Tekrarlanan ölçümlerde önemli farklılıklar görülebilir. Vazokontriktör ilaç uygulanması kuyruktan arteriyel nabzın alınmasını engelleyebilir. Diyastolik kan basıncını ölçümünün uygunluğu konusunda tartışmalar bulunmaktadır

16 Tail-cuff yöntemi, Kan basıncı ve öteki değişkenler (damar hasarı, ateroskleroz, böbrek fonksiyonu gibi) arasındaki ilişkinin değerlendirilmesini, İki veya daha fazla ilacın kan basıncı üzerindeki etkilerinin karşılaştırılmasını, Deney hayvanlarında pulse ve diyastolik basınç değerlerinin ölçümünü, Arteriyel basınçtaki anlık değişimlerin izlenmesini, gerektiren araştırma konularında tercih edilmemelidir. 31 Clin and Exp. Hypertension 28:57-72,

17 Holders

18

19 37 Kan Basıncını Etkileyen Çevresel Faktörler Deney hayvanının barındığı düzeni ve gürültü düzeyi, yerin sıcaklığı, ışık Çalışanların deney hayvanlarıyla temas süresi, Kafes içindeki hayvan sayısı, kafes büyüklüğü ve tipi, Deneye alınmamış hayvanların deneye sokulmuş hayvanlarla aynı ortamda bulunması, Deney hayvanlarının kafes içinde oynayabilecek ekipmanlara (trademill, saklanma yerleri) ulaşabilirliği

20 Ozcelikay AT et al., Pharmacol. Res. 41: , Tay A. et al., Am.J.Hypertension,

21 TEŞEKKÜR A.Ü. Ecz. Fak. Farmakoloji Ab.D Ali Murat İRAT Işıl ÖZAKÇA Tuğçe YILDIZ Gazi Ün. Ecz. Fak. Farmakoloji Ab.D. Bilgen BAŞGUT Aysun ÖZDEMİR Ebru HİÇDURMAZ Sevtap HAN

22