Optyczne mapowanie wsierdzia i nasierdzia w wysokiej rozdzielczości w owczym modelu migotania przedsionków wywołanego rozciąganiem

Protokół ten wykorzystuje mapowanie optyczne o wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej w celu zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw migotania przedsionków wywołanego rozciąganiem. Osiąga się to poprzez uprzednie eksplanowanie serca owcy i połączenie go przez aortę z systemem obfitości LAN endorf z krążącym natlenionym roztworem tyro. Nakłucie przegrodowe przedsionków służy do uszczelnienia wszystkich ujść żył z wyjątkiem żyły głównej dolnej, która służy do kontrolowania ciśnienia wewnątrzprzedsionkowego.

Następnie, w ramach ciągłego rozciągania przedsionków, stosuje się trwałe migotanie przedsionków za pomocą stymulacji impulsowej z elektrody umieszczonej na górze uszka lewego przedsionka. Ostatnim krokiem jest optyczne i elektryczne odwzorowanie powierzchni nasierdzia i wsierdzia uszka lewego przedsionka i tylnego lewego przedsionka za pomocą oświetlenia laserowego, kamer CCD i elektrod bipolarnych. Wyniki wskazują na dominujące gradienty częstości od tylnego lewego przedsionka do uszka lewego przedsionka i do prawego przedsionka.

Dodatkowo identyfikowane są sporadyczne długotrwałe wirniki ze środkami obrotu w domenie najwyższych częstotliwości. Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak konwencjonalne mapowanie elektryczne, które jest tradycyjnie stosowane w badaniach elektrofizjologicznych u ludzi, jest to, że optyczne mapowanie nasierdzia i wsierdzia lewego przedsionka zapewnia wysoką rozdzielczość czasową i przestrzenną na dużym obszarze, co umożliwia śledzenie fal migotania przedsionków w różnych regionach, w tym w regionach o wysokiej częstotliwości wirnika, które utrzymują migotanie przedsionków. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie elektrofizjologii serca i złożonych zaburzeń rytmu serca, takie jak to, jakie są szczególne czasowe wzorce aktywacji leżące u podstaw utrzymania najczęstszej trwałej arytmii w praktyce klinicznej.

Implikacje stosowania tej techniki rozciągają się w kierunku możliwości terapeutycznych w celu zapobiegania lub zakończenia migotania przedsionków w oparciu o lepsze zrozumienie jego mechanizmów. Ogólnie rzecz biorąc, osoby początkujące w tej technice będą miały trudności z bezproblemowym wykonaniem wszystkich kroków w rozsądnym czasie. Należy zauważyć, że istnieje tylko ograniczony czas, około czterech godzin, przez który się izolują.

Serce przypomina w warunkach odpowiednich do optycznego mapowania arytmii. Wymaga to pewnych umiejętności chirurgicznych, aby skonfigurować model rozciągania przedsionków, w połączeniu z umiejętnościami technicznymi w celu skonfigurowania elektrycznego i optycznego systemu mapowania. Po podaniu heparyny i znieczuleniu owcy o wadze od 35 do 40 kilogramów propofolem i pentobarbitalem, należy wykonać torakotomię, aby usunąć jej serce.

Podłącz wypreparowane serce do systemu perfuzyjnego LAN z krążącym natlenionym roztworem tyro o pH 7,4, ustaw stałe natężenie przepływu na od 240 do 270 mililitrów na minutę i utrzymuj temperaturę między 35,5 a 37,5 stopni Celsjusza. Zacznij od wyrównania ciśnienia wewnątrzjamowego w obu przedsionkach perfundowanego serca. Za pomocą nakłucia przegrodowego przedsionków kanuluj żyłę główną dolną za pomocą rurki odpływowej.

Następnie wyreguluj ciśnienie wewnątrzprzedsionkowe, zmieniając wysokość otwartej kaniuli odpływowej powyżej przedsionków. Teraz uszczelnij wszystkie otwory żył, w tym zatokę wieńcową, żyłę górną i cztery żyły płucne. Podczas uszczelniania żył płucnych umieść cewniki w każdej z nich, aby rejestrować sygnały bipolarne z dwóch dystalnych elektrod przez wzmacniacz różnicowy.

Następnie, aby zmniejszyć ruch tkanek spowodowany kurczliwością miocytów serca, dodaj 10 mikromolowych statyn BLE do perfuzji. Monitoruj ciśnienie za pomocą czujnika cyfrowego u podstawy kaniuli. Stale reguluj wysokość odpływu, aby utrzymać stabilne ciśnienie 12 centymetrów wody przez cały czas trwania eksperymentu.

Na koniec elektrody bipolarne umieszcza się na dachu wyrostka lewego przedsionka i na górze uszka prawego przedsionka. Teraz przygotuj się do mapowania optycznego. Zacznij od ustawienia ostrości szybkiej kamery CCD o wysokiej rozdzielczości na około 14 centymetrach kwadratowych wolnej powierzchni ściany lewego przedsionka.

Następnie ustaw laserowe źródło światła, aby oświetlić obszar. Teraz wprowadź dwukanałowy sztywny boroskop o średnicy 10 milimetrów w poprzek zastawki mitralnej, aby uzyskać bezpośrednie pole widzenia przez przednią ścianę lewej komory. Ustaw ostroskop na powierzchni wsierdzia tylnego lewego przedsionka, aby uwidocznić cztery żyły płucne i pęczek płucny przegrody międzyprzedsionkowej.

Teraz zamontuj boroskop na morzu do drugiej kamery CCD za pomocą adaptera okularu za pomocą płynnego światłowodu o średnicy rdzenia 0,2 cala. Ustaw laser na kanale wzbudzenia boroskopu. Zsynchronizuj zapis z obu kamer CCD i skonfiguruj je tak, aby zapewniały kwadratowy impuls TTL, który dodatkowo wyzwala jednoczesne nagrania bipolarne.

Aby przygotować system do zapisu optycznego, wstrzyknij od pięciu do 10 mililitrów dif four andep do serca i odczekaj 10 minut przed rozpoczęciem zapisów mapowania optycznego. D four ANEP PS emituje fluorescencję wrażliwą na napięcie przy wzbudzeniu laserowym o długości 532 nanometrów. Tak więc po jego dodaniu natychmiast przystąp do zapisów migotania przedsionków, aby wywołać migotanie przedsionków pod ciągłym rozciąganiem przedsionków, ustaw elektrodę na górze, LAA dla stymulacji impulsu podczas migotania przedsionków.

Nagrywaj pięciosekundowe filmy w odstępach dwuminutowych jednocześnie z obu aparatów. Kontynuuj rejestrację migotania przedsionków przez okres 50 minut z zebranymi surowymi danymi, zastosuj filtr górnoprzepustowy do sygnałów bipolarnych przy trzech hercach i filtr dolnoprzepustowy przy 35 hercach. Teraz, aby przeanalizować zarówno sygnały elektryczne, jak i optyczne, przekształć je za pomocą algorytmu FFT.

Wreszcie, aby zidentyfikować obszary o wysokich wskaźnikach aktywacji i wytworzyć gradienty częstotliwości, wygeneruj dominujące mapy częstotliwości z każdego filmu optycznego za pomocą wygenerowanych filmów fazowych Dzięki transformacji Hilberta można zidentyfikować trzy klasy wzorców aktywacji. Wzór wirnika jest identyfikowany przez obecność faz zbiegających się w kierunku punktu osobliwości, który trwa dłużej niż jeden obrót. Wzór przełomu definiuje się jako czoło fali pojawiające się w polu widzenia i rozchodzące się na zewnątrz w kształcie celu.

Czasoprzestrzennie zorganizowane fale okresowe definiuje się jako minimum cztery sekwencyjne fale okresowe wyłaniające się z tego samego miejsca o podobnym kierunku i interwale między falami. Podczas tego reprezentatywnego epizodu migotania przedsionków największa dominująca częstość była zlokalizowana w prawej dolnej żyle płucnej tylnego lewego przedsionka. Obecność źródeł wysokiej częstotliwości w PLA jest zgodna z dominującymi gradientami częstotliwości od lewej do prawej obserwowanymi podczas zabiegów ablacyjnych w proksymalnym migotaniu ludzkich przedsionków.

Dalsza kwantyfikacja pozwala na przestrzenną korelację najwyższych dominujących częstotliwości z najczęstszym wzorcem aktywacji. Czasami możliwe jest zidentyfikowanie długotrwałych wirników zlokalizowanych w domenie najwyższych częstotliwości. W niektórych przypadkach fala przewijania, odpowiednik 3D wirnika, jest identyfikowana, ponieważ stabilny środek obrotu fali przewijania pozostaje prostopadły do powierzchni obszaru mapowania.

Wirnik ten zarejestrowano z wsierdzia PLA z jednoczesnym przewodzeniem fibrylarnym w kierunku LAA. Dane korelują z gradientem częstotliwości między PLA a LAA wynoszącym odpowiednio 9 i 6,4 HZ. Wirniki są na ogół częstsze w PLA niż w LAA, co sugeruje, że ponowne wejście do PLA odgrywa zasadniczą rolę w utrzymaniu arytmii.

Po opanowaniu metod chirurgicznych i technicznych. Ten eksperyment można zakończyć w dwie, trzy godziny. Istnieje kilka kluczowych punktów dla udanego eksperymentu.

Po pierwsze, bardzo ważne jest, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do twardego układu wieńcowego. Po drugie, ważne jest, aby zidentyfikować wszystkie żyły, sztuczne elementy, a następnie odpowiednio je uszczelnić. I po trzecie, ważne jest, aby zastosować jak najmniejsze ilości ruchu i matrycy fluorescencyjnej sprzęgającej oraz maksymalnie zmniejszyć ekspozycję na światło wzbudzenia.

Pokazany tutaj rozwój podejścia do mapowania nasierdzia wsierdzia toruje naukowcom drogę do zbadania dynamiki propagacji fal w bardziej szczegółowych niż wcześniej i w wysoce istotnych modelach zwierzęcych złożonych arytmii serca.