Multiparametrische Optical Mapping der Langendorff-perfundierten Rabbit Heart

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die kardialen elektrophysiologischen Eigenschaften wie Leitung, Repolarisation, Arrhythmogenese und Kalziumhandhabung mit optischen Kartierungstechniken im langorperfundierten Kaninchenherz zu untersuchen. Dies wird erreicht, indem zunächst ein intaktes Kaninchenherz über die Aorta isoliert und retrograd perfundiert wird. Der nächste Schritt des Verfahrens besteht darin, die Oberfläche des Herzens freizulegen, die Kontraktionen des Herzens aufzuheben, die Erregungskontraktion auf Coler BLEs Statin anzuwenden und das Myokard mit spannungsempfindlichen und Kalziumfluoreszenzindikatoren richtig zu färben.

Dann werden Aufzeichnungen von optischen Aktionspotentialen von einem Großteil des ventrikulären Epikards mit dem optischen Panorama-Kartierungssystem gemacht. Die optischen Signale werden dann auf eine rekonstruierte 3D-Geometrie der Epikardoberfläche des Herzens abgebildet. Während dieses Schritts können das optische Aktionspotential und die Calciumtransiente gleichzeitig mit dem nicht-panoramischen Dual-Imaging-System aufgezeichnet werden.

Dieses Verfahren liefert quantitative Daten des räumlichen und temporalen Myokards, der Erregung und Repolarisation sowie kongruente Eigenschaften des Calciumhandlings, die sowohl im regulären Rhythmus als auch bei atrialen und ventrikulären Arrhythmien analysiert werden können. Hallo, mein Name ist Dr.Iger Eov. Ich bin Professor für Biomedizintechnik an der Washington University in St. Louis.

Die optische Technik, die wir heute vorstellen, ist eine einzigartige Technologie, die eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Mikro- und Mikroelektrogrammen hat, da sie in der Lage ist, Zehntausende von Aktionspotentialen und Kalziumtransienten gleichzeitig aufzuzeichnen. Darüber hinaus ist diese Technologie immun gegen Artefakte durch elektrische Stimulation und Defibrillation, die die von Elektrogrammen aufgezeichneten Aktionspotentiale stark verzerren. Darüber hinaus konnten Kalziumtransienten nur mit dieser Technik aufgezeichnet werden.

Es gibt einfach keine Alternative. Diese Methode kann helfen, die Schlüsselfragen auf dem Gebiet der kardialen Elektrophysiologie zu beantworten, wie z.B. die Mechanismen der Induktion, Aufrechterhaltung und Beendigung lebensbedrohlicher atrialer und ventrikulärer Arrhythmien sowie die Funktionsmodellierung bei der Leitungs- und Erregungs- und Konstruktionskopplung bei Krankheiten wie angeborenen Herzfehlern, Stoffwechselerkrankungen und Herzinsuffizienz. Sobald Sie für die Operation vorbereitet sind, euthanasieren Sie ein Kaninchen mit einem Cocktail aus Natrium-Pentobarbital und Heparin.

Sobald das Kaninchen nicht auf einen Schmerzreflex reagiert, öffnen Sie seine Brust und entfernen Sie Herz und Lunge. Machen Sie einen Schnitt am oberen Ende der aufsteigenden Aorta, bevor sich alle Äste des Aortenbogens an der Pumpe drehen, um den Fluss der Tyro-Lösung im nicht rezirkulierenden LRF-Perfusionssystem zu starten. Befestigen Sie das Herz schnell an der 16-Gauge-Aortenkanüle, die mit dem LOR-Perfusionssystem verbunden ist.

Spülen Sie die Luft aus der Aorta und binden Sie die Aortenkanüle ab, sobald sie vollständig durchblutet ist. Verschwenden Sie keine Zeit mit dem Aufschneiden des Perikards. Entfernen Sie dann die Lungenröhre, das Fett, das das Herz und das Bindegewebe umgibt.

Es ist sehr wichtig, Flüssigkeitsansammlungen im linken Ventrikel zu verhindern, die eine Ischämie hervorrufen würden. Führen Sie also einen Silikondrainageschlauch durch eine Lungenvene und eine Mitralklappe in die linke Herzkammer ein. Bewegen Sie nun das Herz mit der Kanüle in das rezirkulierende Lang Andorf Perfusionssystem, das mit optischem Mapping-System ausgestattet ist.

Legen Sie das Herz in eine speziell angefertigte sechseckige Kammer und verbinden Sie die Kanüle mit dem Perfusionssystem. Überwachen Sie den Aortendruck mit einem Druckmessumformer und halten Sie ihn bei etwa 60 plus oder minus fünf Millimeter Quecksilbersäule, indem Sie die Durchflussmenge der Perfusionspumpe anpassen. Halten Sie den pH-Wert bei etwa 7,35 plus oder minus 0,05.

Schalten Sie das Raumlicht aus und injizieren Sie die lichtempfindliche BLEs-Statin-Stammlösung langsam durch die Injektionsöffnung im Luftblasenfänger, der sich über der Kanüle befindet. Um eine Konzentration von 10 mikromolaren BLEs Statin zu erreichen, injizieren Sie langsam 0,1 Milliliter BLEs Statin. Warten Sie bei jeder Bolusinjektion, bis sich der Druck stabilisiert hat, bevor Sie die nächste Injektion durchführen.

Positionieren Sie die Fotodioden-Arrays oder PDAs in drei gleichmäßig verteilten Winkeln um das Herz. Fokussieren Sie dann auf jedem PDA das Bild des Herzens auf das Milchglas der Bildebene. Passen Sie die Position der Kanüle in der Sechskantkammer und jedem PDA an, bis das Herz in das Sichtfeld aller drei PDAs passt.

Machen Sie dann ein Foto von jedem fokussierten Bild auf dem Milchglas. Injizieren Sie langsam 10 bis 20 Mikroliter D vier Anep-Stammlösung durch die Injektionsöffnung in der Luftblasenfalle in die Perfusionslösung. Und warten Sie drei Minuten.

Platzieren Sie anschließend die Stimulationselektrode vorsichtig an der gewünschten Stelle. Hier wird es in der Mitte der vorderen Ansicht des Herzens platziert. Beginnen Sie mit der gleichzeitigen optischen Aufzeichnung von den PDAs.

Stellen Sie sicher, dass das optische Signal keine Bewegungsartefakte enthält und dass das Signal-Rausch-Verhältnis für die nachfolgende Datenanalyse ausreicht. Wenn Sie fertig sind, schalten Sie die Raumbeleuchtung ein und machen Sie eine fotografische Aufzeichnung des Herzens, indem Sie alle 10 Grad Drehung ein Foto von einer Kamera aufnehmen, die an der Position eines der PDAs positioniert ist. Fahren Sie dann mit der Reinigung des Perfusionssystems fort.

Lege das kanülierte Herz in eine krasse Glaskammer und verbinde die Kanüle mit dem Perfusionssystem. Stecken Sie das Herz an den Silikonboden der Kammer an der ventrikulären Spitze und den Vorhöfen. Um das Herz ruhigzustellen, schalten Sie das Raumlicht aus und injizieren Sie langsam BLEs Statin durch die Injektionsöffnung, um die Bewegung der Lösungsoberfläche zu reduzieren.

Platzieren Sie eine Glasfensterabdeckung über der Epikardoberfläche. Dieser Teil des Eingriffs wird normalerweise im Dunkeln durchgeführt, wird aber im Licht durchgeführt. Um das Videobild zu verbessern, bewegen Sie das duale Bildgebungssystem auf das Herz.

Fokussieren Sie nun die beiden CMO-Kameras auf das gleiche Sichtfeld. Positionieren Sie anschließend die Lichtleiter für zwei Halogenlampen mit Anregungsfilter. Färben Sie das Herz, indem Sie 10 bis 20 Mikroliter des spannungsempfindlichen Farbstoffs RH 2 37 durch die Injektionsöffnung hinzufügen.

Geben Sie dann 2:00 Uhr morgens 200 Mikroliter Straße mit onic F1 27 in einer Eins-zu-Eins-Mischung durch den Anschluss der Blasenfallen. Warten Sie ca. 20 Minuten, bis die DS ifizierung der Straße um 2:00 Uhr morgens möglich ist, bevor die Kartierung beginnt. Machen Sie nun eine Testaufnahme.

Schalten Sie die Superfusionspumpe aus, um Bewegungen an der Oberfläche der Lösung zu vermeiden. Schalten Sie die Halogenlampen ein und machen Sie eine optische Aufnahme von beiden Kameras. Schalten Sie dann das Erregungslicht aus.

Schalten Sie die Superfusionspumpe ein und überprüfen Sie die Qualität der optischen Signale. Wenn das Signal schwach ist, erholen Sie das Herz mit zusätzlichen RH 2 37 und Straße 2:00 AM. Wenn es ein Bewegungsartefakt gibt, fügen Sie zusätzliches BLEs-Statin hinzu, um die Bewegung in Ordnung zu entfernen. Fahren Sie mit dem geplanten Experiment fort und bereinigen Sie das System.

Als die Fertigstellung fertig war, wurde das optische Panorama-Mapping-System verwendet, um diese Vorderansicht eines perfundierten Kaninchenherzens in Lang Endorf zu zeigen. Zum Vergleich: Eine Rekonstruktion der Herzgeometrie zeigt die gleiche Frontansicht. Die hier gezeigte unverpackte Epikardoberfläche ist nach Phasen farbcodiert.

Das Herz erlitt eine Episode von klebrigen Herzrhythmusstörungen an fünf Stellen um den Rotor herum. Optische Aktionspotentiale wurden vorgestellt. Hier in Rot ist eine Aktivierungswellenfront, die sich während eines Zyklus stabiler reraner Arrhythmie ausbreitet.

Die Wellenfront dreht sich im Uhrzeigersinn um eine Phasensingularität an der vorderen Oberfläche des Herzens. Die Repolarisation ist in transparentem Blau gehalten, um die Darstellung von Wellenfronten auf der hinteren Oberfläche zu ermöglichen. Das Herz wurde mit dem dualen Mapping-System analysiert, um eine gleichzeitige Kartierung von Aktionspotentialen und Kalziumtransienten zu zeigen.

Eine Nahaufnahme der Aufzeichnungen von einer Stelle zeigt, dass die Aktionspotentiale blau und die Kalzium-Transienten rot sind. Ein Array von Beispielspuren wird von einem Array gleichmäßig verteilter Stellen angezeigt, wie durch die Punkte in dieser vorderen Ansicht dargestellt. Diese Daten wurden mit einer optischen Auflösung von 200 Mikrometern x 200 Mikrometern pro Pixel gesammelt.

Die Implikationen der Therapie verlängern die Defibrillationstherapie bei atrialen und ventrikulären 10-K-Arrhythmien, da wir die Wirkung starker elektrischer Reize während der Elektrotherapie direkt visualisieren können. Keine alternative Methode ist dazu in der Lage. Mit dieser Methode entwickeln und validieren wir eine neuartige schmerzfreie Niederspannungs-Deflationstherapie bei Vorhofflimmern und ventrikulärer Tachykardie.