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Center for Arrhythmia Research. Internal Medicine, University of Michigan
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Filgueiras-Rama, D., Martins, R. P., Ennis, S. R., Mironov, S., Jiang, J., Yamazaki, M., et al. High-Resolution Endocardial and Epicardial Optical Mapping in a Sheep Model of Stretch-Induced Atrial Fibrillation. J. Vis. Exp. (53), e3103, doi:10.3791/3103 (2011).
1. हार्ट हटाने और Langendorff छिड़काव
35-40 किलोग्राम वजन भेड़ anesthetized 4-6 मिलीग्राम / किलोग्राम propofol और 60-100 मिलीग्राम / pentobarbital सोडियम की किलोग्राम का उपयोग. दिल thoracotomy के माध्यम से हटा रहे हैं और परिसंचारी (95% O2, 5% सीओ 2) 240-270 मिलीलीटर / मिनट, 7.4 पीएच और 35.5-37.5 डिग्री सेल्सियस के एक निरंतर प्रवाह दर पर Tyrode समाधान oxygenated के साथ एक Langendorff - छिड़काव प्रणाली से जुड़े Tyrode संरचना (मिमी में) है: NaCl 130, KCl 4.0, MgCl2 1, CaCl2 1.8, NaHCO3 24, NaH2PO4 1.2, 5.6 ग्लूकोज, और albumin 0.04 छ / एल Blebbistatin 10 सुक्ष्ममापी (Enzo लाइफ साइंस इंटरनेशनल, इंक Plymouth Meeting, फिलीस्तीनी अथॉरिटी, संयुक्त राज्य अमरीका) सिकुड़ा बल को कम करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
2. खींचो प्रेरित भेड़ Langendorff perfused दिल में atrial fibrillation
पृथक, कोरोनरी perfused दिल एक आलिंद पार septal पंचर करने के लिए दोनों atria में बराबरी intracavitary दबाव सक्षम आए. और एक बहिर्वाह प्रवेशनी ओपन एंडेड जिसका सभी नस orifices तो अवर रग Cava, जो cannulated है और एक डिजिटल सेंसर (Biopac सिस्टम्स, इंक, Goleta, सीए, अमरीका Biopac सिस्टम - TSD104A transducer) से जुड़ा के अलावा सील कर रहे हैं, atria ऊपर ऊंचाई अंतर - आलिंद दबाव को नियंत्रित करता है. दबाव फिर से 12 सेमी एच 2 हे, जो एक ~ 30% आलिंद मात्रा के सापेक्ष में 6 सेमी एच 2 ओ की मात्रा को बढ़ाने की ओर जाता है तक बढ़ जाती है दबाव प्रयोग भर में स्थिर बनाए रखा है. नसों सील करने से पहले tetrapolar इलेक्ट्रोड कैथेटर (Torq, Medtronic इंक Minneapolis / / / MN संयुक्त राज्य अमेरिका) फुफ्फुसीय नसों में से प्रत्येक में दो डिस्टल (नमूना दर, 1.0 kHz) इलेक्ट्रोड एक Biopac सिस्टम प्रवर्धक का उपयोग से द्विध्रुवी संकेत रिकॉर्ड रखा जाता है (DA100C, Biopac सिस्टम्स, इंक, Goleta, सीए, संयुक्त राज्य अमेरिका). दो अतिरिक्त CUSTUM बनाया द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड बाएं आलिंद (LAA) उपांग और सही atrial उपांग के ऊपर की छत पर रखा जाता है.
3. ऑप्टिकल मानचित्रण सेट
4. Atrial fibrillation प्रोटोकॉल
निरंतर आलिंद खिंचाव के तहत वायुसेना एक पेसिंग LAA के शीर्ष पर स्थित इलेक्ट्रोड के द्वारा फट पेसिंग (12 हर्ट्ज, 5 ms दालों, 2x डायस्टोलिक दहलीज) के माध्यम से प्रेरित है. वायुसेना के लिए 50 मिनट और 5 सेकंड ऑप्टिकल फिल्में दो मिनट के अंतराल पर प्राप्त कर रहे हैं के लिए जारी रखने के लिए अनुमति दी है. द्विध्रुवी रिकॉर्डिंग लगातार एकत्र कर रहे हैं. ऑप्टिकल फिल्मों के अधिग्रहण द्विध्रुवी रिकॉर्डिंग के 5 सेकंड क्षेत्रों के युगपत अधिग्रहण से चलाता है.
5. आवृत्ति विश्लेषण
आवृत्ति विश्लेषण वायुसेना के दौरान छोड़ दिया और सही atrium के बीच आवृत्ति gradients के साथ साथ उच्च सक्रियण दर के साथ क्षेत्रों की पहचान की अनुमति देता है. प्रमुख आवृत्ति नक्शे (लोमो) प्रत्येक ऑप्टिकल फिल्म से समय श्रृंखला प्रतिदीप्ति संकेत प्रत्येक पिक्सेल में दर्ज करने के लिए एक तेजी से फूरियर एल्गोरिथ्म (FFT) लागू करने के बाद प्राप्त कर रहे हैं FFT 7. भी 5 सेकंड द्विध्रुवी संकेतों (फ़िल्टर्ड उच्च पास करने के लिए लागू किया जाता है 3 हर्ट्ज और कम से गुजारें 35 हर्ट्ज पर फ़िल्टर) ऑप्टिकल फिल्मों के साथ सिंक्रनाइज़.
6. Atrial fibrillation की गतिशीलता
इसके अलावा मात्रा का ठहराव सक्रियण का सबसे आम पैटर्न है कि विशेष क्षेत्र से प्राप्त के साथ सबसे अधिक आवृत्ति डोमेन स्थानिक सहसंबंध की अनुमति देता है. बाद पीएलए के endocardial सतह मानचित्रण की महत्वपूर्ण भूमिका पर प्रकाश डाला गया है, के बाद से यह आमतौर पर क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है जहां सर्वोच्च आवृत्ति डोमेन तीव्र वायुसेना के दौरान स्थित हैं.
7. प्रतिनिधि परिणाम:
प्रमुख आवृत्ति पीएलए से LAA और रा (लोमो) gradients तीव्र खिंचाव प्रेरित वायुसेना के दौरान मौजूद हैं. उच्चतम लोमो क्षेत्र या तो पर या एक फुफ्फुसीय नसों या पीएलए में कहीं के पास स्थानीय 11 एक प्रतिनिधि वायुसेना प्रकरण 3 चित्र में दिखाया गया है, जिसमें उच्चतम लोमो पीएलए पर स्थानीय है (अधिकार अवर फुफ्फुसीय शिरा). परिणाम पीएलए ड्राइविंग वायुसेना में उच्च आवृत्ति स्रोतों की उपस्थिति सही लोमो कंपकंपी मानव वायुसेना में पंचमी विभक्ति प्रक्रिया के दौरान मनाया gradients के लिए छोड़ दिया के साथ संगत का समर्थन 16.
सक्रियण के पैटर्न चरण नक्शा फिल्मों का उपयोग की मात्रा का ठहराव से पता चलता है कि रोटार की संख्या सबसे ज्यादा पीएलए और पीएलए और LAA के बीच जंक्शन पर पाया जाता है 8 कभी कभी यह करने के लिए लंबे समय से स्थायी रोटार रोटेशन के केंद्र (अपूर्वता बिंदु) जिसका की पहचान संभव है. उच्चतम आवृत्ति डोमेन के साथ localizes 10. आलिंद ऊतक के बाद से एक तीन आयामी संरचना का प्रतिनिधित्व करता है, पीएलए के मैप्ड endocardial सतह पर रोटार की पहचान पता चलता है कि उन रोटार के रोटेशन के केंद्र (रेशा) अंततः मानचित्रण क्षेत्र की सतह के लिए सीधा है . चित्रा 4 एक ऐसी LAA, जो भी पीएलए और LAA (9 और 6.4 हर्ट्ज क्रमशः) के बीच एक आवृत्ति ढाल के साथ संबद्ध की ओर एक साथ fibrillatory चालन के साथ पीएलए के endocardium से दर्ज रोटर से पता चलता है. रोटार की संख्या लगातार LAA, जो पीएलए पर एक reentry आवश्यक भूमिका का पता चलता है इस मॉडल में अतालता बनाए रखने की तुलना में पीएलए में उच्च है.
कुल मिलाकर, परिणाम सिद्धांत है कि बाएं आलिंद में स्थिर और तेजी से रोटार तीव्र खिंचाव प्रेरित वायुसेना और उत्पन्न तरंगों ड्राइव कर सकते हैं समर्थन सही atrium की ओर से वे सिर के रूप में जटिल, spatially वितरित प्रवाहकत्त्व ब्लॉक पैटर्न से गुजरना, fibrillatory चालन के रूप में प्रकट और उत्तरोत्तर प्रमुख घटते आवृत्ति.

चित्रा 1 प्रयोगात्मक प्रतिनिधित्व के ढांचे के रूप में स्थापित है . एक: एक कठोर borescope बाएं वेंट्रिकल और mitral वाल्व छिद्र के पूर्वकाल दीवार के माध्यम से पेश किया है और पीछे बाएं आलिंद (पीएलए) के endocardial सतह पर ध्यान केंद्रित किया. एक सीसीडी कैमरा borescope करने के लिए युग्मित है और लेजर रोशनी एक लेजर तरल borescope के अवर भाग से जुड़ा गाइड के माध्यम से प्रदान की जाती है. Epicardial मानचित्रण LAA पर किया जाता है. द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड के सही और बाएं आलिंद के आलिंद छत पर रखा जाता है. अतिरिक्त द्विध्रुवी संकेतों फुफ्फुसीय नसों से प्राप्त कर रहे हैं. बाएं आलिंद निम्नलिखित चित्रण प्रयोजनों के लिए पार्श्व दीवार खोलने के पार्श्व दृश्य: बी. borescope की नोक पीएलए के endocardial सतह illuminates. एक द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड बाएं आलिंद की छत पर स्थित है. LAA: आलिंद उपांग छोड़ दिया है. एल.वी. बाएं वेंट्रिकल:. आरए: सही atrium. आर.वी.: सही वेंट्रिकल.

चित्रा 2 चरण फिल्मों की पीढ़ी के बाद की पहचान सक्रियण के विभिन्न पैटर्न. एक: बाएं आलिंद उपांग (LAA) के अनुक्रमिक तस्वीर शॉट रोटेशन के केंद्र (अपूर्वता बिंदु) के चारों ओर एक रोटर के pivoting दिखा. बाएँ से सही करने के लिए, एक पूर्ण रोटेशन पूरा हो गया है. बी: LAA पर एक नमूना सफलता सक्रियण पैटर्न. लहर ऊपर पर दिखाई देता हैदृश्य और जावक propagates के क्षेत्र के दाएँ कोने के प्रति. सी: चार spatiotemporally का आयोजन आवधिक तरंगों (0, 182, 352, और 512 एमएस, क्रमशः से कम) LAA की ओर पीएलए क्षेत्र से आ रही है. Isochrones 10 एमएस अंतराल पर प्लॉट किए जाते हैं. नीचे, संभावित कार्रवाई के विभिन्न चरणों के लिए कुंजी रंग कोडित है.

चित्रा 3 तीव्र खिंचाव प्रेरित वायुसेना के दौरान एक Langendorff perfused पृथक भेड़ दिल में सर्वोच्च आवृत्ति गतिविधि के साथ क्षेत्रों की पहचान . एक: बाएं आलिंद उपांग (LAA), सही आलिंद उपांग (रा) और पीछे बाएं आलिंद (पीएलए) के शारीरिक दृश्य. पीएलए छवि मैप किए गए क्षेत्र के चार फुफ्फुसीय नसों (पीवी) के साथ एक endoscopic दृश्य है. बी: लोमो LAA और पीएलए पर ऑप्टिकल मानचित्रण द्वारा प्राप्त नक्शे. रा में आवृत्ति मूल्य द्विध्रुवी electrograms से प्राप्त किया गया था. पीएलए सर्वोच्च आवृत्ति क्षेत्र में स्थित है. सी प्रतिनिधि सत्ता स्पेक्ट्रा, जिसमें अधिकतम लोमो सही पीवी के पीएलए क्षेत्र में 12.4 हर्ट्ज मेल खाती है:. LSPV: बाईं बेहतर फुफ्फुसीय शिरा. LIPV: बाएं अवर फुफ्फुसीय शिरा. RSPV: सही बेहतर फुफ्फुसीय शिरा. RIPV: सही अवर फुफ्फुसीय शिरा. Reproduced संदर्भ 11 (डेविड Filgueiras राम और जोस Jalife 141-156 अंतर्निहित atrial fibrillation क्लीनिकल electrophysiologist में बेसिक साइंस के लिए तंत्र, वॉल्यूम. 3 (एड. चार्ल्स Antzelevitch). (Saunders, 2011) से .

चित्रा 4 Simultaneousphase (ए, बी) नक्शे और पीछे छोड़ दिया (पीएलए) atrium और बाएं आलिंद उपांग (LAA) से प्रभावी आवृत्ति नक्शे (सी). एक: पीएलए से अनुक्रमिक तस्वीर शॉट्स एक रोटर और अपनी अपूर्वता बिंदु की बहती दिखा. बी: LAA से साथ - साथ चरण तस्वीर शॉट. सक्रियण के पैटर्न प्रचार fibrillatory चालन के साथ संगत तरंगों दिखा. अपूर्वता अंक भी fibrillatory चालन क्षेत्र में wavebreaks के साथ संबंध में मौजूद हैं. (4 वीडियो देखें) सी: पीएलए और LAA से साथ - साथ प्रमुख आवृत्ति नक्शे. सबसे तेजी से पीएलए (9 हर्ट्ज), जो चरण नक्शा विश्लेषण में एक रोटर की उपस्थिति के साथ संबद्ध क्षेत्र में स्थित है. LAA पर सर्वोच्च आवृत्ति 6 हर्ट्ज, जो fibrillatory चालन के साथ संबद्ध है. पैनल सी की सही तरफ, एकल पिक्सेल ऑप्टिकल सक्रियकरण पीएलए और LAA से दिखाए जाते हैं.
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पृथक भेड़ दिल में तीव्र खिंचाव प्रेरित वायुसेना की विशेषताओं मानव कंपकंपी वायुसेना के गुणों में से कुछ के समान है. अंतर आलिंद भेड़ दिल में दबाव में एक तीव्र वृद्धि के समय की लंबी अवधि, वायु सेना के एक उच्च जोखिम atrial फैलने के साथ रोगियों में मनाया समान के लिए वायुसेना के रखरखाव 1 में बाएँ से दाएँ लोमो gradients की उपस्थिति की अनुमति देता है. भेड़ atria मानव electrophysiological अध्ययन में पंजीकृत उन लोगों के लिए इसी तरह की 16 इसलिए, समझ इस तीव्र मॉडल में वायुसेना बनाए रखने तंत्र चिकित्सकीय वर्तमान में मानव कंपकंपी वायुसेना में इस्तेमाल किया रणनीति में सुधार हो सकता है. वर्तमान दृष्टिकोण की सीमाओं में से कुछ हैं: पहला, fibrillation पर पृथक दिल, जो vivo में स्थितियों में परिणामों के एक्सट्रपलेशन precludes में autonomic तंत्रिका तंत्र के प्रभाव reproducing की कठिनाई . और दूसरा, मॉडल तीव्र खिंचाव प्रेरित वायुसेना पर केंद्रित है, और इसलिए निष्कर्ष संरचनात्मक remodeled दिल, जिसमें तंतुमयता और बिजली के गुणों में परिवर्तन पीएलए और LAA पर सक्रियण के पैटर्न को प्रभावित कर सकता है के लिए नहीं बढ़ाया जाना चाहिए. अंत में, यह उल्लेखनीय है कि ऑप्टिकल के रूप में के रूप में अच्छी तरह से वोल्टेज के प्रति संवेदनशील रंगों और गति uncoupling यौगिकों, ऑप्टिकल मानचित्रण तकनीक की विषाक्तता की कमी के कारण वर्तमान में रहने वाले विषयों में संभव नहीं चाहिए.
होते हुए भी, ऑप्टिकल मानचित्रण और विशेष रूप से पीएलए की endocardial मानचित्रण का उपयोग के रूप में तेजी से आवृत्ति डोमेन में रोटार की सबसे बड़ी संख्या की पहचान के द्वारा इस प्रोटोकॉल हमारे वायुसेना के यंत्रवत समझ अग्रिम में प्रदर्शन किया. बाद बताते हैं कि reentry आवश्यक हो अतालता सहन कर सकते हैं. इस प्रकार, विभिन्न औषधीय रणनीतियों reentry समाप्त पर ध्यान केंद्रित इस मॉडल है, जो यह प्रासंगिक translational अध्ययन के लिए उपयुक्त बनाता है का उपयोग कर अध्ययन किया जा सकता है.
ऑप्टिकल मानचित्रण दृष्टिकोण में प्रौद्योगिकी लगातार सुधार के बाद की मांग की जा रहे हैं. हालांकि देखने के व्यापक क्षेत्र और उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प ऑप्टिकल मानचित्रण के साथ प्राप्त 2D मैप किए गए सतह पर लंबे समय तक चलने रोटार की पहचान की अनुमति देता है, बहुत अक्सर उन रोटार देखने के क्षेत्र से दूर बहाव. इस प्रकार, एक अधिक नयनाभिराम ऑप्टिकल मानचित्रण दृष्टिकोण बहती रोटार के बेहतर ट्रैकिंग और सामान्य में अतालता सक्षम होगा. नई रंजक है कि गहरी मर्मज्ञ संकेतों और नए गणितीय विश्लेषण उपलब्ध कराने के भी पीएलए दीवार के 3D संरचना के अंदर रोटार और उनके filaments ट्रैकिंग की अनुमति हो सकती है. बाद भी सक्रियकरण के पैटर्न का एक बेहतर समझ है पहले से सतह सफलताओं के रूप में वर्णित है, जो अंदर रैत्रांत गतिविधि का प्रतिनिधित्व हो सकता है की अनुमति होगी. ; Intracellular कैल्शियम एकाग्रता के रूप में में आगे शारीरिक मापदंड के लिए ऑप्टिकल जांच, गति में कमी के लिए सुधार यौगिकों और तकनीक वोल्टेज के प्रति संवेदनशील रंगों की कम विषाक्तता: अतिरिक्त की जा रही है सुधार शामिल हैं.
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ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
NHLBI P01-HL039707 अनुदान और P01-HL087226 और Leducq फाउंडेशन (जे जे और ओ), कार्डियोलॉजी फैलोशिप की एक स्पेनिश सोसायटी द्वारा, Fundación पेड्रो Barrie डे ला Maza और Fundación Alfonso मार्टिन Escudero (डीएफआर) फेडरेशन Française डी द्वारा, द्वारा समर्थित में भाग (RPM) एक हार्ट रिदम सोसायटी फैलोशिप पुरस्कार, जापान हार्ट फाउंडेशन / Electrocardiology (मेरा) जापानी सोसायटी की फैलोशिप द्वारा Cardiologie.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Heparin | Sigma-Aldrich | H3393 | |
| Propofol | Abbott Laboratories | 5206-04-03 | |
| Pentobarbital | Lundbeck Inc | NDC 67386-501-55 | |
| Introducer 18 Gauge | Terumo Medical Corp. | SS*FF1832 | |
| Cuffed endotracheal tube (9 mm) | DRE Veterinary | #9440 | |
| Fiber Optic Laryngoscope Case | DRE Veterinary | #991 | |
| Fiber Optic Blade | DRE Veterinary | #984 | |
| Operating Scissors | DRE Veterinary | #9702#1944 | |
| Scalpel Handle #3 Solid 4" | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-9843 | |
| Sterile Scalpel Blades | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-9801-10 | |
| Ventilation bag | Westmed | 562013 | |
| Sims Scissors Curved Sharp/Blunt | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-7035 | |
| Tissue Forceps (×2) | DRE Veterinary | #1895 | |
| KANTROWITZ Thoracic Forceps, 11" | Biomedical Research Instruments | 34-1980 | |
| Finochietto Large Chest Spreader | Kapp Surgical Instrument Inc. | KS-7301 | |
| Thoracotomy shears | Rostfrei Solingen | ||
| Plastic tray | Nalge Nunc international | Fischer | |
| Bonn Scissors (×2) | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5840SC | |
| Surgical silk | Fisher Scientific | 50-900-04214 | |
| Micro Dissecting Forceps | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5130 | |
| Tetrapolar electrode catheters (Torq) (×4) | Medtronic Inc. | 05580SP | |
| Digital sensor. Biopac Systems transducer | Biopac Systems, Inc. | RX104A | |
| Biopac Systems amplifier | Biopac Systems, Inc. | DA-100C | |
| Di-4-ANEPPS | Sigma-Aldrich | D8604-5mg | |
| Blebbistatin | Enzo Life Sciences | BML-E1315-0025 | |
| LittleJoe CCD video camera(×2) | SciMeasure Analytical Systems, Inc. | ||
| Dual-channel rigid borescope | Everest VIT, Inc. | R10-25-0-90 | |
| Perfusion pumps (×2) | Cole-Parmer | GK-77920-30 | |
| Temperature probe | Cole-Parmer | R-08491-02 | |
| pH meter | Fisher Scientific | 01-913-806 | |
| Digital temperature gauge | Cole-Parmer | GK89000-10 | |
| Oxygenator filters | Sorin | 05318 | |
| Silicon perfusion tubes (L/S 15) | Masterflex (Cole Palmer) | 96410-15 | |
| Laser light guides (×6) | Oriel Corp. | 77536 | |
| Liquid light-guide (0.2 in core) | Newport Corp. | 77556 | |
| Laser generator (1 watt) (×1) | Shanghai Dream Lsaer Tecchnology | SDL-532-1000T | |
| Laser generator (5 watt) (×1) | Newport Corp. | MILL 5sJ |