High-Resolution Endocardial und Epikardiale Optical Mapping in ein Schaf Modell Stretch-Induced Vorhofflimmern

Dieses Protokoll verwendet eine optische Kartierung mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung, um die Mechanismen zu verstehen, die dem dehnungsinduzierten Vorhofflimmern zugrunde liegen. Dies wird erreicht, indem zunächst ein Schafsherz erklärt und durch die Aorta mit einem LAN endorf Profusionssystem mit zirkulierender sauerstoffhaltiger Tyrolösung verbunden wird. Eine atriale transseptale Punktion wird verwendet, um alle Venenöffnungen mit Ausnahme der unteren Hohlvene abzudichten, die zur Kontrolle des intraatrialen Drucks verwendet wird.

Unter der kontinuierlichen Vorhofdehnung wird dann ein persistierendes Vorhofflimmern mittels Burst-Pacing von einer Elektrode angewendet, die sich auf dem linken Vorhofohr befindet. Der letzte Schritt besteht darin, die epikardialen und endokardialen Oberflächen des linken Vorhofohrs und des hinteren linken Vorhofs mit Hilfe von Laserbeleuchtung, CCD-Kameras und bipolaren Elektroden optisch und elektrisch zu kartieren. Die Ergebnisse zeigen dominante Frequenzgradienten vom hinteren linken Vorhof zum linken Vorhofohr und zum rechten Vorhof.

Zusätzlich werden vereinzelt langlebige Rotoren mit Drehschwerpunkten im höchsten Frequenzbereich identifiziert. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie einer herkömmlichen elektrischen Kartierung, die traditionell in elektrophysiologischen Studien am Menschen verwendet wird, besteht darin, dass die optische epikardiale und endokardiale Kartierung des linken Vorhofs eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung über einen weiten Bereich bietet, was die Verfolgung von Vorhofflimmerwellen in verschiedenen Regionen ermöglicht, einschließlich Regionen mit der hohen Rotorfrequenz, die Vorhofflimmern aufrechterhalten. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der kardialen Elektrophysiologie und komplexer Herzrhythmusstörungen zu beantworten, z. B. welche speziellen zeitlichen Aktivierungsmuster der Aufrechterhaltung der häufigsten anhaltenden Arrhythmien in der klinischen Praxis zugrunde liegen.

Die Implikationen der Anwendung dieser Technik erstrecken sich auf therapeutische Möglichkeiten, Vorhofflimmern entweder zu verhindern oder zu beenden, basierend auf einem besseren Verständnis ihrer Mechanismen. Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Technik noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, alle Schritte in einem angemessenen Zeitraum nahtlos auszuführen. Es ist zu beachten, dass es nur eine begrenzte Zeit von etwa vier Stunden gibt, für die sie isoliert werden.

Das Herz erinnert unter Bedingungen, die für die optische Kartierung von Herzrhythmusstörungen geeignet sind. Dies erfordert bestimmte chirurgische Fähigkeiten zur Einrichtung des atrialen Dehnungsmodells in Kombination mit technischen Fähigkeiten zur Einrichtung des elektrischen und optischen Kartierungssystems. Nach der Verabreichung von Heparin und der Betäubung eines 35 bis 40 Kilogramm schweren Schafs mit Propofol und Pentobarbital ist eine Thorakotomie durchzuführen, um das Herz zu entfernen.

Schließen Sie das präparierte Herz an ein LAN-Perfusionssystem mit zirkulierender sauerstoffhaltiger Tyrolösung bei einem pH-Wert von 7,4 an, stellen Sie die konstante Flussrate auf 240 bis 270 Milliliter pro Minute ein und halten Sie die Temperatur zwischen 35,5 und 37,5 Grad Celsius. Beginnen Sie damit, den intrakavitären Druck in beiden Vorhöfen des durchbluteten Herzens auszugleichen. Mit einer vorhofalen transseptalen Punktion wird die Vena cavo inferior mit einem Abflussschlauch kanüliert.

Passen Sie dann den intraatrialen Druck an, indem Sie die Höhe der offenen Abflusskanüle über den Vorhöfen ändern. Verschließen Sie nun alle Venenöffnungen, einschließlich des Koronarsinus, der Vena Kava superior und der vier Lungenvenen. Wenn Sie die Lungenvenen verschließen, legen Sie in jede von ihnen Katheter, um bipolare Signale von den beiden distalen Elektroden über einen Differenzverstärker aufzuzeichnen.

Um die durch die Kontraktilität der Herzmyozyten verursachte Gewebebewegung zu reduzieren, fügen Sie der Perfusion 10 Mikromolare BLEs Statin hinzu. Überwachen Sie den Druck mit einem digitalen Sensor an der Basis der Kanüle. Passen Sie die Höhe des Abflusses kontinuierlich an, um während des gesamten Experiments einen stabilen Druck von 12 Zentimetern Wasser aufrechtzuerhalten.

Schließlich werden bipolare Elektroden auf dem Dach des linken Vorhofohrs und auf der Oberseite des rechten Vorhofohrs platziert. Bereiten Sie nun das optische Mapping vor. Fokussieren Sie zunächst eine hochauflösende Hochgeschwindigkeits-CCD-Kamera auf etwa 14 Quadratzentimeter der freien Wandfläche des linken Vorhofs.

Positionieren Sie dann eine Laserlichtquelle, um den Bereich zu beleuchten. Führen Sie nun ein starres Zweikanal-Endoskop mit einem Durchmesser von 10 Millimetern über die Mitralklappe ein, um ein direktes Sichtfeld durch die Vorderwand des linken Ventrikels zu erhalten. Fokussieren Sie das Endoskop auf die endokardiale Oberfläche des hinteren linken Vorhofs, um die vier Lungenvenen und das Vorhofseptum-Lungenbündel sichtbar zu machen.

Montieren Sie nun das Endoskop über einen Okularadapter mit einem Flüssigkeitslichtleiter mit einem Kerndurchmesser von 0,2 Zoll an eine zweite CCD-Kamera. Stellen Sie einen Laser auf dem Anregungskanal des Endoskops auf. Synchronisieren Sie die Aufzeichnung von beiden CCD-Kameras und konfigurieren Sie sie so, dass sie einen quadratischen TTL-Impuls liefern, der weitere gleichzeitige bipolare Aufnahmen auslöst.

Um das System für die optische Aufzeichnung vorzubereiten, injizieren Sie fünf bis 10 Milliliter dif four andep in das Herz und warten Sie 10 Minuten, bevor Sie mit den optischen Mapping-Aufzeichnungen beginnen. Der D four ANEP PS emittiert spannungsempfindliche Fluoreszenz bei 532 Nanometer Laseranregung. Fahren Sie also sofort nach der Zugabe mit Vorhofflimmeraufzeichnungen fort, um Vorhofflimmern unter der kontinuierlichen Vorhofdehnung zu induzieren, setzen Sie die Elektrode darauf, die LAA für die Burst-Stimulation während des Vorhofflimmerns

Nehmen Sie Fünf-Sekunden-Filme im Zwei-Minuten-Intervall gleichzeitig von beiden Kameras auf. Setzen Sie die Aufzeichnung von Vorhofflimmern über einen Zeitraum von 50 Minuten mit den gesammelten Rohdaten fort, wenden Sie einen Hochpassfilter auf die bipolaren Signale bei drei Hertz und einen Tiefpassfilter bei 35 Hertz an. Um nun sowohl die elektrischen als auch die optischen Signale zu analysieren, transformieren Sie beide mit einem FFT-Algorithmus.

Um schließlich Regionen mit hohen Aktivierungsraten zu identifizieren und Frequenzgradienten zu erzeugen, werden dominante Frequenzkarten von jedem optischen Film unter Verwendung von Phasenfilmen erstellt. Mit der Hilbert-Transformation können drei Klassen von Aktivierungsmustern identifiziert werden. Ein Rotormuster wird durch das Vorhandensein von Phasen identifiziert, die in Richtung eines Singularitätspunkts konvergieren, der mehr als eine Umdrehung andauert. Ein Durchbruchsmuster ist definiert als eine Wellenfront, die im Sichtfeld erscheint und sich in einem zielähnlichen Muster nach außen ausbreitet.

Raumzeitlich organisierte periodische Wellen sind definiert als mindestens vier aufeinanderfolgende periodische Wellen, die von derselben Stelle mit ähnlicher Richtung und ähnlichem Wellenintervall ausgehen. Während dieser repräsentativen Vorhofflimmerepisode war die höchste dominante Häufigkeit an der rechten unteren Lungenvene des hinteren linken Vorhofs lokalisiert. Das Vorhandensein von hochfrequenten Quellen in der PLA stimmt mit den von links nach rechts dominanten Frequenzgradienten überein, die bei ablativen Eingriffen bei proximalem humanem Vorhofflimmern beobachtet werden.

Eine weitere Quantifizierung ermöglicht die räumliche Korrelation der höchsten dominanten Frequenzen mit dem häufigsten Aktivierungsmuster. Gelegentlich ist es möglich, langlebige Rotoren zu identifizieren, die im höchsten Frequenzbereich lokalisiert sind. In einigen Fällen wird eine Bildlaufwelle, das 3D-Äquivalent eines Rotors, identifiziert, da das stabile Rotationszentrum der Bildlaufwelle senkrecht zur Oberfläche des Abbildungsbereichs bleibt.

Dieser Rotor wurde aus dem Endokard des PLA mit gleichzeitiger fibrillärer Leitung zum LAA aufgenommen. Die Daten korrelieren mit einem Frequenzgradienten zwischen dem PLA und dem LAA bei neun bzw. 6,4 Hertz. Rotoren sind in der PLA im Allgemeinen häufiger als in der LAA, was darauf hindeutet, dass der Wiedereintritt in die PLA eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Arrhythmie spielt.

Sobald die chirurgischen und technischen Methoden gemeistert sind. Dieses Experiment kann in zwei, drei Stunden abgeschlossen sein. Für ein erfolgreiches Experiment gibt es mehrere wichtige Punkte.

Zunächst ist es wichtig, zu verhindern, dass Luft in das harte Koronarsystem eindringt. Zweitens ist es wichtig, alle Adern und Kunstgriffe zu identifizieren und diese richtig abzudichten. Und drittens ist es wichtig, so wenig Bewegungs- und Kopplerfluoreszenz-Chip zu verwenden und die Exposition gegenüber Anregungslicht so weit wie möglich zu reduzieren.

Die Entwicklung des hier gezeigten endokardialen epikardialen Kartierungsansatzes ebnet den Forschern den Weg, die Dynamik der Wellenausbreitung detaillierter als bisher und in hochrelevanten Tiermodellen komplexer Herzrhythmusstörungen zu untersuchen.