Multiparametric رسم الخرائط البصرية للقلب الأرنب Langendorff - perfused

الهدف العام من هذا الإجراء هو دراسة الخصائص الفيزيولوجية الكهربائية للقلب، مثل التوصيل، وإعادة الاستقطاب، وتكون اضطرابات النظم، والتعامل مع الكالسيوم، وذلك باستخدام تقنيات المسح الضوئي في قلب أرنب يتم ترويته بنظام لانجور. ويتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق عزل قلب أرنب سليم وترويته تراجعياً عبر الشريان الأورطي. وتتمثل الخطوة التالية في الإجراء في كشف سطح القلب، وإيقاف انقباضات القلب باستخدام مادة Coler BLEs statin لتعطيل الاقتران بين الاستثارة والانقباض، وصبغ عضلة القلب بشكل مناسب باستخدام مؤشرات الفلورسنت الحساسة للجهد والكالسيوم.

بعد ذلك، يتم تسجيل جهود الفعل الضوئية من جزء كبير من شغاف البطين باستخدام نظام المسح الضوئي البانورامي. ثم يتم إسقاط الإشارات الضوئية على هندسة ثلاثية الأبعاد مُعاد بناؤها لسطح شغاف القلب. وخلال هذه الخطوة، يمكن تسجيل جهد الفعل الضوئي والعابر الكالسيومي بشكل متزامن باستخدام نظام التصوير المزدوج غير البانورامي.

يوفر هذا الإجراء بيانات كمية حول عضلة القلب من الناحية المكانية والزمانية، وعمليتي الاستثارة وإعادة الاستقطاب، بالإضافة إلى الخصائص المتوافقة للتعامل مع الكالسيوم، والتي يمكن تحليلها أثناء النظم القلبي المنتظم وكذلك أثناء عدم انتظام ضربات القلب الأذيني والبطيني. مرحباً، اسمي د. إيجر إيوف، وأنا أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة واشنطن في سانت لويس.

إن التقنية البصرية التي نعرضها اليوم هي تكنولوجيا فريدة تملك عدداً من المزايا مقارنةً بتخطيطات الكهربائية الدقيقة والتقليدية، وذلك لقدرتها على تسجيل عشرات، بل عشرات الآلاف من جهود الفعل وعمليات انتقال الكالسيوم في آن واحد. علاوة على ذلك، فإن هذه التكنولوجيا محصنة ضد التشوهات الناتجة عن التحفيز الكهربائي وإزالة الرجفان، والتي تسبب تشويشاً قوياً في جهود الفعل المسجلة بواسطة أي تخطيط كهربائي. فضلاً عن ذلك، لا يمكن تسجيل عمليات انتقال الكالسيوم إلا من خلال هذه التقنية.

لا يوجد بديل آخر؛ إذ يمكن أن تساهم هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الجوهرية في مجال الفيزيولوجيا الكهربائية للقلب، مثل آليات تحفيز واختلال وانتهاء اضطرابات النظم الأذينية والبطينية المهددة للحياة، بالإضافة إلى نمذجة الوظائف في التوصيل والإثارة والاقتران البنائي في أمراض مثل أمراض القلب الخلقية، والأمراض الاستقلابية، وفشل القلب. وبمجرد التحضير للجراحة، يتم القتل الرحيم للأرنب باستخدام مزيج من sodium pentobarbital وheparin.

بمجرد أن يتوقف الأرنب عن الاستجابة لمنعكس الألم، قم بفتح الصدر واستئصال القلب والرئتين. اجعل القطع عند الطرف العلوي للشريان الأبهر الصاعد قبل جميع تفرعات قوس الأبهر، ثم قم بتشغيل المضخة لبدء تدفق محلول Tyro في نظام تروية LRF غير الدوار. قم بتثبيت القلب بسرعة في قنولة الأبهر عيار 16 المتصلة بنظام تروية LOR.

قم بتفريغ الهواء من الشريان الأبهر واربط كانيولا الشريان الأبهر بمجرد إتمام التروية بالكامل. لا تضيع الوقت وقم بفتح التأمور. بعد ذلك، قم بإزالة الدهون المحيطة بالرئة والرغاميس والمحيطة بالقلب والأنسجة الضامة.

من المهم جداً منع تراكم السوائل في البطين الأيسر، الأمر الذي قد يؤدي إلى حدوث نقص تروية. لذا، قم بإدخال أنبوب تصريف من السيليكون عبر وريد رئوي والصمام المترالي وصولاً إلى البطين الأيسر. الآن، انقل القلب مع القنية إلى نظام لاندورف (Langendorff) لإعادة التروية المجهز بنظام رسم خرائط بصري.

ضع القلب في غرفة سداسية مصنوعة خصيصاً لهذا الغرض، وقم بتوصيل القنية بنظام التروية. راقب الضغط الأبهر باستخدام محول ضغط، وحافظ عليه عند حوالي 60 ± 5 mmHg من خلال ضبط معدل تدفق مضخة التروية. حافظ على قيمة pH عند حوالي 7.35 ± 0.05.

أطفئ ضوء الغرفة واحقن ببطء المحلول المخزون من BLEs statin الحساس للضوء من خلال منفذ الحقن في مصيدة فقاعات الهواء الموجودة فوق الكانيولا. للوصول إلى تركيز 10 micromolar من BLEs statin، احقن 0.1 milliliters من BLEs statin ببطء. عند كل حقنة دفعية، انتظر حتى يستقر الضغط قبل القيام بالحقنة التالية.

ضع مصفوفات الثنائيات الضوئية (PDAs) في ثلاث زوايا متباعدة بالتساوي حول القلب. بعد ذلك، قم بتركيز صورة القلب على الزجاج المصنفر لمستوى الصورة في كل مصفوفة PDA. اضبط موضع الكانيولا في الغرفة السداسية وموضع كل مصفوفة PDA حتى يصبح القلب ضمن مجال الرؤية لجميع مصفوفات PDA الثلاث.

ثم التقط صورة لكل صورة مركزة على الزجاج المصنفر. قم بحقن 10 إلى 20 µL من المحلول المخزني لـ D four Anep ببطء في محلول التروية عبر منفذ الحقن الموجود في مصيدة الفقاعات الهوائية. وانتظر لمدة ثلاث دقائق.

بعد ذلك، ضع قطب التخطيط الكهربائي برفق في الموقع المطلوب. هنا، يتم وضعه في مركز المنظر الأمامي للقلب. ابدأ بإجراء التسجيل البصري المتزامن من أجهزة PDA.

تأكد من عدم وجود تداخلات حركية في الإشارة الضوئية وأن نسبة الإشارة إلى الضجيج كافية لتحليل البيانات اللاحق. عند الانتهاء، قم بتشغيل أضواء الغرفة وسجّل القلب فوتوغرافياً من خلال التقاط صورة واحدة لكل 10 درجات من الدوران بواسطة كاميرا مثبتة في موقع أحد أجهزة PDA. ثم ابدأ في تنظيف نظام التروية.

ضع القلب المـُقنّت في غرفة زجاجية مخصصة وقم بتوصيل القُنّة بنظام التروية. ثبّت القلب بدبابيس في القاع السيليكوني للغرفة عند قمة البطين والأذينين. ولتثبيت القلب، أطفئ إضاءة الغرفة واحقن محلول BLEs statin ببطء عبر منفذ الحقن لتقليل حركة سطح المحلول.

ضع غطاءً زجاجياً للنوافذ فوق السطح النخابي. يتم تنفيذ هذا الجزء من الإجراء عادةً في الظلام، ولكن يتم تنفيذه هنا في الضوء. ولتحسين صورة الفيديو، قم بتحريك نظام التصوير المزدوج فوق القلب.

الآن، قم بتركيز كاميرتي CMO على نفس مجال الرؤية. بعد ذلك، قم بوضع موجهات الضوء لمصباحي الهالوجين المزودين بمرشح استثارة. قم بصبغ القلب بإضافة 10 إلى 20 µL من صبغة RH 2 37 الحساسة للجهد عبر منفذ الحقن.

ثم أضف 200 µL من road 2:00 AM مع onic F1 27 في خليط بنسبة واحد إلى واحد من خلال منفذ مصائد الفقاعات. انتظر لمدة 20 دقيقة تقريبًا للسماح بعملية DS ification لـ road 2:00 AM قبل بدء عملية المسح. الآن، قم بإجراء تسجيل تجريبي.

أوقف تشغيل مضخة الإفراط في التروية (superfusion pump) لتجنب حدوث أي حركة على سطح المحلول. قم بتشغيل مصابيح الهالوجين وخذ تسجيلاً بصرياً من كلتا الكاميرتين، ثم أوقف تشغيل ضوء الإثارة.

قم بتشغيل مضخة التروية الفائقة (superfusion pump) وتحقق من جودة الإشارات الضوئية. إذا كانت الإشارة ضعيفة، أعد صبغ القلب باستخدام كمية إضافية من RH 2 37 و road 2:00 AM. وفي حال وجود تداخلات حركية (motion artifact)، أضف المزيد من BLEs statin لإزالة الحركة. بمجرد التأكد من أن كل شيء على ما يرام، ابدأ التجربة المخطط لها ثم قم بتنظيف النظام.

عند الانتهاء، استُخدم نظام التصوير الضوئي البانورامي لإظهار هذا المنظر الأمامي لقلب أرنب تم ترويته بطريقة Lang Endorf. وبالمقارنة، يُظهر إعادة بناء لهندسة القلب ذات المنظر الأمامي. أما سطح نخاب القلب المفرود الموضح هنا، فقد تم ترميزه بالألوان حسب الطور.

كان القلب يمر بنوبة من تسرع القلب الناجم عن إعادة الدخول من خمسة مواقع حول الدوار. وقد عُرضت جهود الفعل البصرية. يظهر هنا باللون الأحمر جبهة تنشيط تنتشر خلال دورة من تسرع القلب الناجم عن إعادة الدخول المستقرة.

تدور جبهة الموجة باتجاه عقارب الساعة حول تفرد طوري عند السطح الأمامي للقلب. تظهر إعادة الاستقطاب باللون الأزرق الشفاف للسماح برؤية جبهات الموجة على السطح الخلفي. تم تحليل القلب باستخدام نظام رسم الخرائط المزدوج لإظهار رسم خرائط متزامن لجهود الفعل وعبريات الكالسيوم.

يظهر عرض مقرب للتسجيلات من موقع واحد أن جهود الفعل باللون الأزرق والعبور الكالسيومي باللون الأحمر. وتظهر مجموعة من آثار العينات من مصفوفة من المواقع المتباعدة بالتساوي كما هو موضح بالنقاط في هذا العرض الأمامي. جُمعت هذه البيانات بدقة بصرية تبلغ 200 microns by 200 microns لكل بكسل.

تمتد آثار هذا العلاج لتشمل علاج إزالة الرجفان لاضطرابات النظم الأذينية والبطينية 10 K لأننا نستطيع تصور تأثير المحفزات الكهربائية القوية بشكل مباشر أثناء العلاج الكهربائي. ولا توجد طريقة بديلة قادرة على القيام بذلك. وباستخدام هذه الطريقة، قمنا بتطوير والتحقق من صحة علاج جديد لإزالة الرجفان منخفض الجهد وغير مؤلم للرجفان الأذيني وتسرع القلب البطيني.