Análisis de alto rendimiento de datos de asignación óptica mediante electromap

El uso de tecnologías de mapeo óptico y multi-array en la investigación cardíaca se está expandiendo. Sin embargo, lo que falta actualmente es un software de código abierto robusto y de alto rendimiento para el análisis de datos de electrofisiología. Es por eso que hemos desarrollado un software novedoso llamado ElectroMap para ayudar a los investigadores con su análisis.

ElectroMap incorpora métodos nuevos y establecidos para analizar datos de mapeo cardíaco que se pueden adquirir de cualquier especie utilizando múltiples cámaras diferentes, múltiples tintes fluorescentes diferentes, y diferentes modalidades de adquisición, incluyendo mapeo óptico y sistemas de matriz de múltiples electrodos. Además de medir los parámetros AP estándar, como la duración potencial de la acción, el ensayo conductor y la morfología, ElectroMap permite el análisis y la cuantificación de la actividad. Comience descargando todos los archivos de la última versión de código fuente de ElectroMap desde el repositorio GitHub.

Descomprima el contenido descargado en la ubicación deseada. Abra MATLAB y vaya a la ubicación de la carpeta que aloja el código fuente de ElectroMap. A continuación, abra el electromapa de archivos.

m y pulse ejecutar en el editor para iniciar la interfaz de usuario de ElectroMap. A continuación, para cargar la imagen, pulse Select folder y desplácese hasta la ubicación del archivo de datos o los archivos que desea analizar. Seleccione el archivo que desea cargar desde la interfaz y pulse Cargar imágenes.

Una vez cargado, aparecerá el primer fotograma y un contorno rojo indicará el umbral automático de la imagen. Si lo desea, modifique este umbral a un umbral basado en la amplitud del curso de tiempo de señal cambiando la opción en la imagen para el menú desplegable de umbral. Tenga en cuenta que una vez seleccionado el umbral, se aplica a toda la pila de imágenes.

Si lo desea, cambie la opción de umbral a manual, que activará el control deslizante para ajustar manualmente el umbral de la imagen. Además, seleccione la región personalizada de interés para el análisis seleccionando las casillas de verificación adecuadas por debajo de las opciones de umbral. Tenga en cuenta que las opciones avanzadas para la selección de la región de interés, como el número de áreas, están disponibles en la selección de ROI en el menú superior.

Una vez que se haya aplicado un umbral adecuado, presione procesar imágenes para aplicar el procesamiento. En este punto, asegúrese de que se han introducido los ajustes de cámara correctos para la velocidad de fotogramas y kilohercios y el tamaño de píxel en micrómetros y opciones de procesamiento de señal, como el marco temporal de la ventana, espacial y el filtrado temporal. Después de que el archivo haya sido procesado, inspeccione los picos en la señal media del tejido etiquetada por círculos rojos.

Segmente la señal en función de los picos detectados. Pulse la señal del segmento. Si lo desea, aplique la segmentación personalizada de la señal haciendo zoom en el tiempo de interés y seleccionando la señal de segmento.

Una vez procesadas las imágenes, el botón Producir mapas se activará. Presione producir mapas para aplicar la duración potencial de acción, el tiempo de activación, la velocidad de conducción y el análisis de la relación señal/ruido. Seleccione los segmentos deseados en el cuadro de lista para aplicar el análisis a cada uno.

A continuación, seleccione Obtener información de píxeles para ver una visualización detallada de la señal desde cualquier píxel dentro de la imagen y comparar píxeles para trazar simultáneamente señales de hasta seis ubicaciones. Para acceder a un análisis más detallado de la velocidad de conducción, pulse conducción. A continuación, presione un solo vector para analizar la conducción utilizando el método vectorial único donde el vector de degradado se calcula a partir del tiempo de inactivación del retardo entre dos puntos.

Por último, presione el vector local para aplicar el método multi-vector con los ajustes que coincidan con los de la interfaz principal. Presione la curva de activación para trazar el porcentaje de tejido activado en función del tiempo. Para cuantificar otros parámetros mediante ElectroMap, seleccione uno de los otros análisis deseados en el menú desplegable situado encima del mapa de visualización.

Presione el análisis de un solo archivo para abrir un módulo dedicado para la duración de alto rendimiento y el análisis de conducción de cada segmento identificado en un archivo. Realice el análisis en toda la imagen o en regiones o puntos de interés seleccionados. Para exportar datos desde ElectroMap, pulse los valores de exportación para guardar los valores del mapa que se muestra actualmente en la interfaz de usuario principal.

A continuación, presione exportar mapa para abrir una ventana emergente que contiene el mapa que se muestra actualmente que luego se puede guardar en una variedad de formatos de imagen. Si lo desea, añada una barra de color seleccionando el icono de la barra de colores. Establezca la escala seleccionando Editar y luego mapa de color.

Por último, pulse el vídeo de activación para renderizar una animación de la secuencia de activación que se puede guardar como un archivo GIF animado. Esto muestra la morfología potencial de acción de las aurículas murinas en comparación con el ventrículo del conejillo de indias registrado utilizando tintes sensibles al voltaje como se informó previamente. A pesar de la forma distintiva del potencial de acción y el uso de dos cámaras de mapeo óptico independientes con diferentes velocidades de fotogramas y tamaños de píxeles, ElectroMap se puede utilizar para analizar con éxito ambos conjuntos de datos seleccionando los parámetros adecuados.

La aplicación de un promedio de conjunto en lugar de otros métodos puede mejorar el SNR de las aurículas aisladas de la izquierda murina. Un cambio de frecuencia de ritmo de tres hercios a 10 hercios no alteró el TPA cuando no se lleva a cabo ningún promedio de conjunto, sin embargo, se observó una disminución esperada en el TPA a 10 hercios de ritmo cuando se midió a partir de los datos promedio del conjunto. Además, las aurículas izquierdas del ratón se alcanzaron con una longitud de ciclo de 120 milisegundos y la duración del ciclo se acortó gradualmente en 10 milisegundos hasta que alcanzó los 50 milisegundos.

ElectroMap identifica automáticamente la longitud del ciclo de ritmo y los picos medios de tejido de grupo en consecuencia. APD y intervalo diastólico acortado. La amplitud de los picos medidos ópticamente disminuyó mientras que el tiempo hasta el pico aumentó.

Este protocolo muestra cómo puede instalar y configurar los ajustes en ElectroMap para analizar rápidamente la duración potencial de la acción, la velocidad de conducción, la variabilidad pico-pico, y también cómo puede establecer el promedio para mejorar la relación señal-ruido. Esperamos que el lanzamiento de este software de libre disposición ayudará a los investigadores con sus necesidades de análisis y conducir a algunos descubrimientos importantes en la investigación cardíaca. Continuaremos construyendo cualquier algoritmo que hayamos desarrollado y animamos a otros a ayudarnos a ampliar aún más las capacidades de ElectroMap.