ストレッチ誘発性心房細動の羊のモデルで高解像度の心内膜と心外膜光学マッピング

このプロトコルは、高空間分解能および時間分解能の光学マッピングを利用して、伸張誘発性心房細動の根底にあるメカニズムを理解します。これは、最初に羊の心臓を説明し、それを大動脈を介して循環酸素化チロ溶液を備えたLANエンドルフ増殖システムに接続することによって達成されます。心房経中隔穿刺は、心房内圧を制御するために使用される下大静脈を除くすべての静脈開口部を密閉するために使用されます。

次に、連続的な心房ストレッチの下で、左心耳の上部にある電極からのバーストペーシングを使用して、持続的な心房細動が適用されます。最後のステップは、レーザー照明CCDカメラとバイポーラ電極を使用して、左心房付属器と後心房の心外膜と心内膜の表面を光学的および電気的にマッピングすることです。結果は、左後心房から左心房、および右心房への支配的な周波数勾配を示しています。

さらに、最高周波数領域に回転中心を持つ長持ちするローターが時折特定されます。この手法の主な利点は、従来の電気生物学的研究で使用されてきた従来の電気マッピングのような既存の方法と比較すると、左心房の光学的心外膜および心内膜マッピングが広い範囲にわたって高い時間的および空間的分解能を提供し、心房細動を維持する高いローター周波数の領域を含むさまざまな領域で心房細動波を追跡できることです。この方法は、臨床診療で最も一般的な持続性不整脈の維持の根底にある活性化の特別な時間的パターンは何かなど、心臓電気生理学および複雑な心不整脈の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。

この技術を使用することの意味は、そのメカニズムのより良い理解に基づいて心房細動を予防または終了するための治療の可能性にまで及びます。一般に、この手法に不慣れな個人は、妥当な期間内にすべてのステップをシームレスに実行するのに苦労します。彼らが隔離する時間は約4時間しかないことに注意する必要があります。

心臓は、不整脈の光学マッピングに適した条件で思い出させます。これには、心房ストレッチモデルを適切にセットアップするための特定の外科的スキルと、電気的および光学的マッピングシステムをセットアップするための技術的スキルが必要です。ヘパリンを投与し、35〜40キログラムの羊にプロポフォールとペントバルビタールを麻酔した後、開胸術を使用して心臓を切除します。

解剖した心臓を、pH 7.4の循環酸素化チロ溶液を備えたLAN灌流システムに接続し、一定流量を毎分240〜270ミリリットルに設定し、温度を摂氏35.5〜37.5度に保ちます。灌流された心臓の両方の心房の腔内圧を均等化することから始めます。心房経中隔穿刺を使用して、流出チューブで下大静脈をカニューレ挿入します。

次に、心房の上にあるオープンエンドの流出カニューレの高さを変更して、心房内圧を調整します。次に、冠状静脈洞、上大静脈、および4つの肺静脈を含むすべての静脈開口部を塞ぎます。肺静脈を密閉するときは、それぞれにカテーテルを挿入して、差動増幅器を介して2つの遠位電極からのバイポーラ信号を記録します。

次に、心筋細胞の収縮性によって引き起こされる組織の動きを減らすために、10マイクロモルのBLEsスタチンを灌流に加えます。カニューレの基部にあるデジタルセンサーを使用して圧力を監視します。実験全体を通して12cmの水の圧力を安定して維持するために、流出の高さを継続的に調整します。

最後に、バイポーラ電極は、左心耳の屋根と右心房付属器の上部に配置されます。次に、光学マッピングの準備をします。まず、高解像度の高速CCDカメラを左のアトリウムフリーウォール面の約14平方センチメートルにピントを合わせます。

次に、レーザー光源を配置して領域を照らします。次に、僧帽弁を横切る直径10ミリメートルのデュアルチャネル硬性ボアスコープを導入して、左心室の前壁から直接視野を捉えます。ボアスコープを左後心房の心内膜表面に焦点を合わせて、4 つの肺静脈と心房中隔肺束を視覚化します。

次に、コア径0.2インチの液体ライトガイドを使用して、接眼レンズアダプターを介してボアスコープを2台目のCCDカメラに海上取り付けます。ボアスコープの励起チャンネルにレーザーをセットします。両方のCCDカメラからの記録を同期し、同時バイポーラ記録をさらにトリガーする方形TTLパルスを提供するようにそれらを設定します。

光学記録用のシステムを準備するには、5〜10ミリリットルのdif4andepを心臓に注入し、10分間待ってから光学マッピング記録を開始します。D four ANEP PSは、532ナノメートルのレーザー励起時に電圧感受性蛍光を発します。したがって、追加後すぐに心房細動の記録を進めて、連続的な心房ストレッチの下で心房細動を誘発し、電極を上に設定し、心房細動中のバーストペーシングのためのLAAを設定します。

2つのカメラから2分間隔で5秒の動画を同時に撮影します。収集した生データで心房細動を50分間にわたって記録し続け、3ヘルツのバイポーラ信号にハイパスフィルターを適用し、35ヘルツのローパスフィルターを適用します。次に、電気信号と光信号の両方を分析するには、FFTアルゴリズムを使用して両方を変換します。

最後に、高い活性化率を有する領域を同定し、周波数勾配を生成するために、生成された位相ムービーを使用して各光学ムービーから支配的な周波数マップを生成するために、ヒルベルト変換により、3つのクラスの活性化パターンを同定することができる。ローターパターンは、1回転以上続く特異点に向かって収束する位相の存在によって識別されます。ブレークスルーパターンは、視野に現れ、ターゲットのようなパターンで外側に伝播する波面として定義されます。

時空間的に組織化された周期波は、同じ位置から同様の方向と波間間隔で出現する、少なくとも4つの連続した周期波として定義されます。この代表的な心房細動エピソードでは、最も高い支配周波数が左後心房の右下肺静脈に局在していました。PLA における高周波源の存在は、近位のヒト心房細動における切除処置中に観察される左から右への支配的な周波数勾配と一致しています。

さらに定量化することで、最も高い支配周波数と最も一般的な活性化パターンとの空間的相関が可能になります。場合によっては、最高周波数領域内に局在する長持ちするローターを特定することができます。場合によっては、回転子の 3D 相当であるスクロール波は、スクロール波の安定した回転中心がマッピング領域の表面に対して垂直に保たれるため、識別されます。

このローターは、PLAの心内膜から記録され、同時にLAAに向かって線維伝導しました。このデータは、PLAとLAAの間の周波数勾配と相関しており、それぞれ9ヘルツと6.4ヘルツです。ローターは一般的にLAAよりもPLAでより頻繁に行われ、PLAへの再突入が不整脈の維持に重要な役割を果たしていることを示唆しています。

外科的および技術的な方法が習得されたら。この実験は2、3時間で完了します。実験を成功させるための重要なポイントがいくつかあります。

まず、硬い冠状動脈系に空気が入らないようにすることが重要です。次に、すべての静脈、人工物を特定し、適切に密封することが重要です。そして第三に、動きとカプラー蛍光ダイの量を最小限に抑え、励起光への曝露をできるだけ減らすことが重要です。

ここに示されている心内膜心外膜マッピングアプローチの開発は、研究者が以前よりも詳細に波動伝播のダイナミクスを探索し、複雑な心不整脈の関連性の高い動物モデルで探求する道を開きます。