一種用於測定組織間隙壓力動態變化的監測系統和測試方法

2023-05-07 00:36:56 3

專利名稱：一種用於測定組織間隙壓力動態變化的監測系統和測試方法
技術領域：
本發明涉及藥物製劑、藥理學和生理學領域，特別涉及一種用於測定組織間隙壓力動態變化的監測系統和測試方法。
背景技術：
在設計和研發組織間隙給藥的淋巴靶向給藥系統評價中，組織間隙壓力是一項重要參數，它是組織間隙流體靜壓和淋巴液/血液/膠體滲透壓的綜合體現，反映了組織間隙液通過毛細淋巴管壁和毛細血管壁的動力。尤其對於目前研究者頗為關注和極具應用前景的納米微粒給藥系統，組織間隙給藥後淋巴吸收動力來源於組織間隙液與淋巴液之間的壓力差。本發明前期工作「一種促進脂質體淋巴吸收和減少正常淋巴結蓄積的方法」已申請專利(CN 200510024046)，涉及促進局部注射脂質體淋巴吸收和減少脂質體在注射部位殘留量及減少脂質體在正常淋巴結中蓄積量的方法。其中，採用「壓力補償」策略，通過大粒徑空白脂質體、中性或荷電高分子物質以維持注射部位的靜壓力，顯著促進脂質體淋巴吸收和減少局部殘留量。故組織間隙壓力是藥物研發中給藥系統吸收情況、效果評價、臨床上判斷淋巴回流是否順暢等的重要依據。通常，對人體或動物生理壓力的測定多為測定血壓，一般通過無創血壓檢測法或侵入法進行。無創血壓檢測法又稱為間接法，包括聽診法、示波法等，往往通過血流來反映血壓。其以脈搏波技術和血流量為基礎，從原理上而言，並不適用於組織間隙壓力測定。此外，聽診法和示波法都需要將封套環繞在待測動脈周圍，並充氣膨脹，較難進行多次測量， 從方法實施角度而言，亦不適用於局部組織間隙壓力測定。侵入法又稱直接法或有損檢測，需將導管插入血管，通過壓力傳感器來獲得血壓值。該方法的測量結果最為準確，結合現代壓力傳感技術和電子測量技術，可以將導管直接插人待測動脈中實現動脈壓的直接測量。在臨床應用中，需在測量過程中通過清洗等手段來防止感染問題，因此除危重患者及大手術的血壓測量等特殊需要外，一般不採用該方法。測定人體或動物生理壓力的現有相關技術有CN 95197644. 3中公開了一種計算動脈脈搏血壓的方法和裝置，該方法包括對動脈施加變化的壓力，可通過得到的參數確定血壓值。CN 200610122501. 2涉及一種醫用電子血壓計，利用電子線路檢測壓力和脈搏音， 解決目前柯氏音原理測量血壓要是用汞的問題。CN96192366.0公開了一種血管刺入指示器，當血管針的針頭進入靜脈或動脈血管後，能感測並指示針頭位置。CN 98807337. 4涉及一種壓力傳感器和檢測方法，根據一個光學空腔或其它同化球中的多次散射光或其它波傳播能而檢測壓力，也可採用聲波作為散射波能源。亦有文獻報導，用蝴蝶型靜脈留置針代替胸內導管可以測量豚鼠胸內壓(中國比較醫學雜誌2006，16(12) =755-759)；通過導管內泵入氣體的方法，利用自製換能器測量出膽囊和腸胃道中靜態壓強(中國醫學工程2002， 10(6) :94-98)。而對於組織間隙壓力的測定鮮有報導，現有相關技術均不能用於本發明所述技術領域。該技術領域迫切需要新的技術，從而為設計和研發組織間隙給藥淋巴靶向給藥系統評價中，提供切實可行、直觀準確的組織間隙壓力監測系統和方法。本發明在一定程度上借鑑血壓測定方法，根據組織間隙壓力測定的生理特殊性進行了創造性的組合和改進，能夠實時監測多種動物或人體組織間隙給藥時和藥物吸收過程中局部壓力變化，並詳實記錄壓力-時間曲線圖，可得到組織間隙注射壓力動力學參數，滿足該技術領域所需。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於測定組織間隙壓力動態變化的監測系統，尤其是一種用於多種動物或人體組織間隙壓力的監測系統。本發明的另一個目的是提供所述用於組織間隙壓力檢測系統的測試方法。本發明的目的通過下述方案來實現一種用於測定組織間隙壓力動態變化的監測系統，由微量注射泵(A)、同時連接輸液頭皮針和壓力換能器(C)的注射器(B)、生理信號處理系統(D)和帶功能科學實驗軟體包的計算機(E)組成。所述監測系統所含輸液頭皮針、壓力換能器(C)和注射器(B)之間有三通活塞控制，可根據不同情況和目的使三者同時連通或者兩兩連通；所含微量注射泵可精確定時、定量、恆速地注射藥物進入動物或人體組織間隙內。所述的監測系統能夠實時監測多種動物或人體組織間隙給藥時和藥物吸收過程中局部壓力變化，並詳實記錄壓力-時間曲線圖，可用於壓力相關的動力學研究。所述的監測系統可間斷或不間斷地實時記錄組織間隙壓力變化，帶功能科學實驗軟體包的計算機可保存並提供壓力-時間數據，數據可精確到每1秒時的壓力大小。本發明的另一方面涉及所述監測系統進行測定組織間隙壓力動態變化的方法，其包括步驟(1)通過三通開關向連接輸液頭皮針的導管內注入注射液，排除導管、三通內氣泡；(2)打開三通使給藥部位、頭皮針與壓力換能器完全相通；(3)啟動生理信號處理系統和電腦記錄系統，調零並啟動；(4)開啟微量注射泵，恆速推註定量體積的注射液，記錄實時壓力數據和壓力-時間曲線。本發明的測試方法，還包括應保證所連接的頭皮針、導管、三通以及壓力換能內空腔都統一充滿注射液，排除氣泡，其特徵在於基於以液體為壓力傳導媒介的同時，保證體系內液體統一，避免不同性質的給藥系統或液體之間混合後出現的體積壓縮，最終導致測量誤差。在一個實施方案中，所述檢測系統和測試方法可以實時記錄得到組織間隙注射脂質體時和脂質體在聽吸收過程中局部壓力-時間曲線圖，數據詳實，壓力變化直觀清晰。在另一個實施方案中，分別以不同的推注速度和時間，對麻醉後不同動物的後肢足墊注射脂質體，可得到不同的壓力變化曲線，並可記錄多次推注藥物時的壓力變化情況。因此在評價給藥系統時，可根據具體的動物模型、給藥體積、推注速度和時間確定實驗方案。本發明的測試方法，還包括一個或多個的推注注射液-停止推注的過程，該過程可基於測試目的而設定不同的推注時間、速度以及停止推注間歇長短。
本發明所述的測試方法，可得到每時刻的壓力原始數據、注射後壓力最大值 (Pmax)、壓力下降到一半的時間(τ1/2)以及壓力恢復至正常生理狀態所需時間；能夠真實、準確地記錄組織間隙注射帶來的較大的局部壓力差以及注射後給藥系統從局部消除伴隨的壓力變化，為壓力動力學和與之相關的藥物吸收動力學研究提供依據；可用於評價壓力變化與藥物吸收的關係以及給藥系統的優劣。在一個實施方案中，通過所述檢測系統和測試方法，可測得生理鹽水、脂質體和注射用大豆油這幾種不同性質給藥系統組織間隙注射後壓力下降到一半的時間(Tv2)，即組織間隙壓力半衰期，可比較其在局部消除速度和體內吸收速度。較好的是，本發明所述的「藥物」和「注射液」均指液體狀態的給藥系統，其包括 單純的油、水、鹽溶液；含有高分子聚合物材料油、水、鹽溶液；含藥物的油、水、鹽溶液；同時含高分子聚合物材料和藥物的油、水、鹽溶液；脂質體、微乳、納米粒、納米複合物等微粒給藥系統及其與高分子聚合物材料混合的系統。本發明所述用於多種動物或人體組織間隙壓力的監測系統和測試方法可客觀評價上述給藥系統在體內給藥以及給藥後動力學行為的差異。在一個實施方案中，含不同高分子聚合物材料(僅為分子量或表面電荷的差異) 的給藥系統組織間隙注射後，利用本發明所述檢測系統和方法得到的壓力-時間數據，擬合動力學方程並根據所得參數可比較給藥系統在體內壓力動力學行為的差異，評價壓力變化與藥物吸收的關係以及給藥系統的優劣。


圖1顯示了利用所述監測系統和測試方法實時記錄得到的大鼠後肢足墊注射 0. ImL脂質體(平均粒徑為 200nm)後壓力-時間曲線圖。圖2顯示了以不同推注速度和時間對不同動物組織間隙給藥時記錄得到的壓力-時間曲線3顯示了記錄得到的壓力-時間曲線圖，給藥後壓力從最高值消除的後半段曲線可根據表觀消除動力學形式進行參數分析。圖4為本測定組織間隙壓力動態變化的監測系統的結構示意圖，其中，微量注射泵(A)、同時連接輸液頭皮針和壓力換能器(C)的注射器(B)、生理信號處理系統(D)和帶功能科學實驗軟體包的計算機(E)。
具體實施例方式現結合下列具體實施例對本發明作進一步詳盡的闡述，但是，下列實施例僅供闡述用，並非用來限定本發明的保護範圍。實施例1設定監測系統參數如下微量注射泵推注速度為72mL/h ；推注時間為5秒；同時， 設定功能科學實驗軟體包(MFLab 200)參數為增益200 ；時間常數DC ；濾波50KHz ；統計間隔1秒；解析度為滿幅/4096。取Wistar大鼠(雌性)，腹腔注射20%烏拉坦(0. 5mL/100g 體重)麻醉後，分別對後肢足墊注射0. ImL脂質體(平均粒徑為 200nm)，根據本發明所述方法監測組織間隙給藥時和藥物吸收過程中局部壓力變化，可得壓力-時間曲線圖(如圖1所示)。實施例2分別以不同的推注速度和時間，對麻醉後Wistar大鼠及昆明種小鼠後肢足墊注射脂質體，利用所述監測系統和測試方法記錄組織間隙壓力變化情況，可得到不同的壓力變化曲線，並可記錄多次推注藥物時的壓力變化情況(如圖2所示)。在評價給藥系統時， 可根據具體的動物模型、給藥體積、推注速度和時間確定實驗方案。實施例3利用所述監測系統和測試方法，分別對麻醉後Wistar大鼠(雌性，隨機分組，每組 4隻)後肢足墊注射0. ImL生理鹽水、脂質體(平均粒徑為 200nm)和注射用大豆油，得壓力時間曲線圖，根據壓力下降至一半時的時間(Tv2)(如表1所示)比較組間差異，表明三者在局部的消除速度和體內吸收速度為生理鹽水>脂質體>注射用大豆油。表1大鼠後肢足墊注射不同給藥系統後組織間隙壓力半衰期(n = 4)
給藥系統生理鹽水脂質體(Mean size=200 nm)注射用大豆油T1/2 (S)0.5士0.32.0±0.822.0 士 7.6實施例4分別將生理鹽水(Saline)、脂質體(PEG-liposome，平均粒徑為60 70nm)及其與不同高分子聚合物材料(分子量分別為500，000和2000，000的右旋糖酐，即Dx T500和 Dx T2000 ；分子量500，000的二乙胺基乙基-右旋醣酐，即DEAE-Dx ；分子量500，000的聚賴氨酸，即PLL)生理鹽水溶液混合組成不同的給藥系統，即A Saline;B:PEG-liposome ；C:PEG-liposome+Dx T500 ；D:PEG-liposome+Dx T2000 ；E=PEG-Iiposome+DEAE-Dx ；F:PEG-liposome+PLL使高聚物終濃度為25mg/mL，脂質終濃度為8mM。分別將以上給藥系統對麻醉後大鼠足墊注射(n = 6 7)0. ImL以上給藥系統，記錄注射部位壓力變化曲線，記錄時間為10 分鐘。從MFLab 200導出實時壓力變化曲線，將壓力-時間在GraphPad Prism軟體中擬合動力學方程，統計參數並進行比較。將局部組織間隙壓力變化(如圖3所示)按照表觀消除動力學的形式(即從局部通過毛細血管、毛細淋巴管或其它可能情況的所有消除統一為表觀消除相)進行擬合
權利要求
1.一種用於測定組織間隙壓力動態變化的監測系統，其特徵在於，該系統由微量注射泵(A)、同時連接輸液頭皮針和壓力換能器(C)的注射器(B)、生理信號處理系統(D)和帶功能科學實驗軟體包的計算機(E)組成。
2.根據權利要求1所述的監測系統，其特徵在於，所述輸液頭皮針和壓力換能器(C)和注射器(B)之間有三通活塞控制，三者同時連通或者兩兩連通。
3.根據權利要求1所述的監測系統，其特徵在於，所述的微量注射泵㈧定時、定量、恆速地注射藥物。
4.根據權利要求1所述的監測系統，其特徵在於，所述的監測系統間斷或不間斷地實時記錄組織間隙壓力變化，帶功能科學實驗軟體包的計算機(E)保存並提供壓力-時間數據，數據精確至每1秒時的壓力大小，單位為mmHg。
5.如權利要求1-5任一所述監測系統進行測定組織間隙壓力動態變化的方法，其特徵在於，其包括步驟1)通過三通開關向連接輸液頭皮針的導管內注入注射液，排除導管、三通內氣泡；2)打開三通使給藥部位、頭皮針與壓力換能器完全相通；3)啟動生理信號處理系統和電腦記錄系統，調零並啟動；4)開啟微量注射泵，恆速推註定量體積的注射液，記錄實時壓力數據和壓力-時間曲線。
6.根據權利要求6所述的測試方法，其特徵在於，所述的連接的頭皮針、導管、三通以及壓力換能內空腔充滿注射液而非單純的水、或生理鹽水，基於以液體為壓力傳導媒介的同時，保證體系內液體統一，避免不同性質的給藥系統或液體之間混合後出現的體積壓縮，最終導致測量誤差。
7.根據權利要求6所述的測試方法，其特徵在於，該方法還包括一個或多個的推注注射液-停止推注的過程，該過程基於測試目的而設定不同的推注時間、速度以及停止推注間歇長短。
8.根據權利要求6所述的測試方法，其特徵在於，該方法測定每時刻的壓力原始數據、 注射後壓力最大值(Pmax)、壓力下降到一半的時間(T1/2)以及壓力恢復至正常生理狀態所需時間。
9.根據權利要求6所述的測試方法，其特徵在於，該方法記錄組織間隙注射產生的局部壓力差以及注射後給藥系統從局部消除伴隨的壓力變化。
10.根據權利要求6所述的測試方法，其特徵在於，該方法通過壓力-時間曲線圖測定組織間隙注射壓力動力學參數，評價壓力變化與藥物吸收的關係以及給藥系統的優劣。
11.根據權利要求2或6所述的測試方法，其特徵在於，所述的「藥物」或所述的「注射液」均為液體狀態的給藥系統，其包括單純的油、水、鹽溶液；含有高分子聚合物材料油、 水、鹽溶液；含藥物的油、水、鹽溶液；同時含高分子聚合物材料和藥物的油、水、鹽溶液；脂質體、微乳、納米粒或納米複合物微粒給藥系統及其與高分子聚合物材料混合的系統。
全文摘要
本發明涉及藥物製劑、藥理學和生理學領域，涉及一種測定組織間隙壓力的檢測系統。該系統由微量注射泵、同時連接輸液頭皮針和壓力換能器的注射器、生理信號處理系統和帶功能科學實驗軟體包的計算機組成。本發明還涉及測定組織間隙壓力的方法。所述監測系統和方法能夠實時監測多種動物或人體組織間隙給藥時和藥物吸收過程中組織間隙壓力變化，並詳實記錄壓力-時間曲線圖，可用於壓力相關的動力學研究，為評價壓力變化與藥物吸收的關係以及給藥系統的優劣提供科學依據。
文檔編號A61B5/03GK102334987SQ20101023691
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者俸靈林, 王晨瑜, 鄭昕, 陸偉躍 申請人:復旦大學