Методическая статья

Высокого разрешения эндокарда и эпикарда Оптический отображения в Овцы модели из стрейч-индуцированной фибрилляции предсердий

DOI:

10.3791/3103

⸱

29 июля 2011 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Center for Arrhythmia Research. Internal Medicine, University of Michigan

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В настоящем докладе содержится подробное описание методологии и результатов одновременных эндокарда и эпикарда оптических отображение электрического возбуждения в интактном левое предсердие из Langendorff-перфузии овец сердца во время стретч-индуцированной фибрилляции предсердий.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Фибрилляция предсердий (ФП) - это сложная сердечная аритмия с высокой заболеваемостью и смертностью. 1,2 Это наиболее распространенное устойчивое нарушение сердечного ритма, наблюдаемое в клинической практике, и ожидается, что в ближайшие годы его распространенность возрастет. 3 Давно признано, что повышенное внутрипредсердное давление и дилатация приводят к развитию ФП,1,4 что подчеркивает актуальность использования животных моделей и растяжения для изучения динамики ФП. Понимание механизмов, лежащих в основе ФП, требует визуализации сердечных электрических волн с высоким пространственным и временным разрешением. В то время как высокое временное разрешение может быть достигнуто с помощью обычного электрического картирования, традиционно используемого в электрофизиологических исследованиях человека, небольшое количество внутрипредсердных электродов, которые могут использоваться одновременно, ограничивает пространственное разрешение и исключает любое детальное отслеживание электрических волн во время аритмии. Внедрение оптического картирования в начале 90-х годов позволило охарактеризовать фибрилляторную активность в широком поле вместе с субмиллиметровым пространственным разрешением в животных моделях5,6 и привело к идентификации быстро вращающихся электрических волновых паттернов (роторов) в качестве источников фибрилляторной активности, которая может возникать в желудочках или предсердиях. 7-9 Используя комбинированный анализ оптического картирования во временной и частотной областях, можно продемонстрировать дискретные участки высокочастотной периодической активности во время ФП, а также частотные градиенты между левым и правым предсердиями. Область с самыми быстрыми роторами активируется на самой высокой частоте и приводит к общей аритмии. 10,11 Волны, исходящие от такого ротора, взаимодействуют либо с функциональными, либо с анатомическими препятствиями на своем пути, что приводит к явлению фибрилляторной проводимости. 12 Картирование эндокардиальной поверхности заднего левого предсердия (PLA) позволяет отслеживать динамику волн AF в области с самой высокой частотой ротора. Важно отметить, что PLA является областью, в которой абляционные процедуры на основе внутриполостных катетеров наиболее успешны для прекращения ФП у пациентов,13 что подчеркивает актуальность изучения динамики ФП изнутри левого предсердия. Здесь мы описываем модель острой ФП, вызванной растяжением, у овец, которая напоминает некоторые характеристики пароксизмальной ФП у человека. Эпикардиальное картирование на левом предсердии дополняется эндокардиальным картированием PLA с использованием двухканального жесткого бороскопа, смонтированного на ПЗС-камере, что представляет собой наиболее прямой подход к визуализации паттернов активации в наиболее подходящей области для поддержания ФП.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Удаление сердца и Langendorff перфузии

Овцы весом 35-40 кг анестезируют использованием 4-6 мг / кг пропофола и 60-100 мг / кг натрия фенобарбитала. Сердца удаляются через торакотомии и подключен к Langendorff-перфузионной системе с циркулирующим кислородом (95% O2, 5% CO2) решение Тирода с постоянной скоростью потока 240-270 мл / мин, рН 7,4 и 35.5-37.5 ° C. Состав Тирода (в мМ): NaCl 130, 4,0 KCl, MgCl2 1, CaCl2 1.8, NaHCO3 24, NaH2PO4 1,2, глюкоза 5,6, и альбумин 0,04 г / л Blebbistatin 10 мкМ (Энцо Life Science International, Inc Плимут Митинг, штат Пенсильвания, США) используется для уменьшения сократительной силы.

2. Стретч-индуцированной фибрилляции предсердий в Langendorff-перфузии овец сердце

Изолированные, коронарная перфузия сердца проходит предсердий транс-перегородки прокол чтобы уравниваются внутриполостного давления в обоих предсердий. Все вены отверстия затем опечатаны, кроме нижней полой вены, что является канюлированные и подключен к цифровой датчик (Biopac системы датчик-TSD104A; Biopac Systems, Inc, Goleta, Калифорния, США), а также отток канюля которого открытого состава высота над предсердиями управления внутри-предсердного давления. Затем давление увеличено до 12 см H 2 O, что приводит к ~ 30%-ное увеличение предсердий относительного объема к объему в 6 см H 2 O. Давление сохраняется стабильным на протяжении всего эксперимента. До уплотнение вен тетраполярная катетеры электрода (Torq, Medtronic Инк / Миннеаполис / MN / США) размещаются в каждой из легочных вен для записи биполярных сигналов от двух дистальных электродов (частота дискретизации, 1,0 кГц) с использованием усилителя Biopac системы (DA100C; Biopac Systems, Inc, Goleta, Калифорния, США). Два дополнительных custum производства биполярных электродов расположены на крыше левого предсердия придатка (LAA) и верхней части правого предсердия придаток.

3. Оптическое отображение создана

  1. Эпикардиальных отображение в левом предсердии придаток. Болюсной инъекции от 5 до 10 мл ди-4-ANEPPS (10 мг / мл) (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, штат Миссури, США) и загрузки течение 10 минут необходимо для получен напряжение чувствительных к флуоресценции при возбуждении лазерным (532 нм) эпикардиальных поверхности. Излучаемого флуоресценции затем передается через 600 нм фильтра и спроецированы LittleJoe CCD видеокамеры (80x80 пикселей, SciMeasure Аналитический Systems, Inc Декатур, штат Джорджия, США) и приобретенных на скорости 800 кадров в секунду (см. схематическое изображение на рисунке 1а). Пять второй фильмы получаются при 2 минутные интервалы во время автофокусировки. Области отображается эпикардиальных поверхность ~ 14 см 2.
  2. Эндокарда оптическим отображением НОАК интактного сердца. Второй LittleJoe CCD камера (80x80 пикселей) синхронизируется с эпикарда камеры. Диаметром 10 мм двухканальной жесткой бороскоп (Everest VIT, Inc Фландрии, штат Нью-Джерси, США) с 90-градусный угол обзора вводится через переднюю стенку левого желудочка, через митральный клапан и сосредоточился на поверхности эндокарда Народно-освободительной армии. Оптически отображается область НОАК ~ 4 см 2, что позволяет визуализировать четыре легочные вены и предсердий септо-легочной расслоения (рис. 1А, Б). Бороскоп с-смонтирован на ПЗС-камеры через заказные окуляр адаптер. Лазерный свет 532 нм, затем доставлены в возбуждении канал бороскоп через жидкость светло-гид (0,2 в ядро).

4. Предсердной фибрилляции протокола

При непрерывном предсердий растянуть AF индуцирована с помощью взрыва стимуляции (12 Гц, 5 мс импульсов, 2x диастолический порог) путем стимуляции электрод расположен в верхней части LAA. АФ будет продолжаться в течение 50 минут и 5-ти секунд оптические фильмы приобретаются на двух отрезках мин. Биполярное записи собираются непрерывно. Приобретение оптических фильмов вызывает одновременное приобретение 5-сек сегментов записи биполярным.

5. Частотный анализ

Частотный анализ позволяет идентифицировать регионы с высокой скоростью при активации AF, наряду с частотой градиенты между левым и правым предсердием. Доминирующие частоты (DF) карты получаются друг из оптических фильм после применения алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) для временных рядов сигнала флуоресценции регистрироваться при каждом пикселе. 7 БПФ применяется также к 5 секунд сигналы биполярные (ВЧ-фильтром с частотой 3 Гц и низкочастотный фильтруется при 35 Гц) синхронизированы с оптическим фильмов.

6. Предсердной фибрилляции динамики

  1. Генерация фазы карт. Анализ динамики AF использует фазы фильмов, создаваемой при помощи преобразования Гильберта 14. Короче говоря, мгновенная фаза потенциала действия отражаются по каждому пикселю определяется путем преобразования оригинального временного ряда сигналов, таких, что каждая спектральная компонента смещается на соответствующий цикл квартале 15. послевоенныеDS, мгновенная фаза сигнала получается из арктангенс отношения преобразованный сигнал к оригинальному сигналу. Фазового угла в диапазоне от-π и π радиан представлена ​​как непрерывный цветовой схемы для построения карты фазы, в которой непрерывное пространственное изменение фазы отражает процесс возбуждения, реполяризации и восстановление 14.
  2. Характеристика активации узоры. Различные классы активации шаблоны могут быть определены с помощью фазы фильмов (рис. 2), в том числе следующие:
    • Ротора определяется наличие всех этапах сходящихся в точке сингулярности продолжительностью более одного оборота (рис. 2А).
    • Прорыв определяется как волновой фронт появляться в поле зрения и распространяющихся наружу (рис. 2Б) в целевой узор.
    • Spatiotemporally организованы периодические волны определяются как минимум четыре последовательных периодических волн, выходящих из того же пункта в поле зрения, с аналогичными направлении, и среди волн интервал (рис. 2С).

Дальнейшее количественное позволяет пространственной корреляции высоких частот областей с наиболее распространенными картина активации полученных из данного региона. Последний подчеркивает ключевую роль картирования поверхности эндокарда НОАК, так как он обычно представляет регион, где высокая частота областей расположены во время острой AF.

7. Представитель Результаты:

Доминирующие частоты (DF) градиенты от НОАК в САР LAA и присутствуют во время острой стретч-индуцированной ФП. Высокий DF области локализован либо в или около одного из легочных вен или где-то в НОАК. 11 эпизод представитель AF показано на рисунке 3, в котором высокая DF локализуется на PLA (правой нижней легочной вены). Результаты подтверждают наличие высокой частоты источников в НОАК вождения AF соответствуют слева направо градиенты DF наблюдается в абляционного процедур при пароксизмальной человека Ф. 16.

Количественная оценка структуры активации с применением фильмы фазы карта показывает, что наибольшее число роторов находится на НОАК и соединения между НОАК и LAA. 8 Время от времени можно выделить длительный роторов, центр вращения (Singularity точки) локализует с самой высокой частотной области. С 10 предсердной ткани представляет собой трехмерную структуру, выявляя роторов на отображается эндокарда поверхности НОАК предполагает, что центр вращения роторов те (нити) в конечном счете, перпендикулярной к поверхности отображение области . Рисунок 4 показывает такие ротора записан с эндокарда Народно-освободительной армии с одновременным фибриллирующий проводимости к LAA, которая также коррелирует с частотой градиент между НОАК и LAA (9 и 6,4 Гц соответственно). Число роторов всегда выше на НОАК, чем LAA, что свидетельствует о существенной роли спускаемого на НОАК для поддержания аритмии в этой модели.

В целом, результаты подтверждают теорию, что стабильный и быстрый роторов в левом предсердии могут приводить острый стретч-индуцированной ФП и исходящие волны испытывают сложные, пространственно распределенных моделей проводниковая анестезия, как они голову в сторону правого предсердия, проявляющиеся как фибриллирующий проводимости и постепенного снижения доминирующей частоты.

figure-protocol-1
Рисунок 1. Схематическое изображение экспериментальной установки. : Жесткие бороскоп вводится через переднюю стенку левого желудочка и митрального отверстия клапана и сосредоточился на эндокарда поверхность заднего левого предсердия (НОАК). ПЗС-камера соединяется с бороскоп и лазерной подсветки осуществляется через руководство лазерной жидкости подключен к нижней части бороскоп. Эпикардиальных отображение производится по LAA. Биполярные электроды расположены на правом предсердии и крыша левого предсердия. Дополнительные сигналы биполярной получаются из легочных вен. B: Боковой вид налево, следуя атриум открытия боковой стенке для иллюстрации. Кончик бороскоп освещает поверхность эндокарда НОАК. Электрод биполярный расположен на крыше левого предсердия. LAA: в левом предсердии придаток. Л. В.: левый желудочек. RA: правое предсердие. Р. В.: правый желудочек.

figure-protocol-2
Рисунок 2. Различные виды активации определены после поколение фазы фильмов. : Последовательная выстрелов оснастки левого предсердия придатка (LAA) показывают, поворотными ротора вокруг центра вращения (Singularity точки). Слева направо, один полный оборот будет завершена. B: активация образцов прорыв узор на LAA. Волна появляется на дов правом углу поля зрения и распространяется вовне. C: Четыре spatiotemporally организованы периодические волны (при 0, 182, 352 и 512 мс соответственно), идущие от региона НОАК к LAA. Изохроны построены в 10 интервалах мс. Снизу, ключ для различных фаз потенциала действия цветом.

figure-protocol-3
Рисунок 3. Определение регионов с самой высокой частотой активность во время острого стретч-индуцированной ФП у Langendorff-перфузии изолированного сердца овец. : Анатомические зрения левого предсердия придатка (LAA), правого предсердия придатка (САР) и заднего левого предсердия (НОАК). НОАК изображение эндоскопического зрения отображается область с четырьмя легочных вен (PV). B: DF карты, полученные оптическим отображением на LAA и НОАК. Частота значение в САР была получена из электрограмм биполярным. Наибольшая частота область расположена в НОАК. C: Представительная власть спектров, в которых максимально соответствует DF до 12,4 Гц на область НОАК права клипов. LSPV: левой верхней легочной вены. LIPV: левой нижней легочной вены. RSPV: правой верхней легочной вены. RIPV: правой нижней легочной вены. Воспроизводится из работы 11 (Дэвид Filgueiras Рама и Хосе Jalife. Механизмов, лежащих фибрилляции предсердий. Фундаментальная наука в клинической электрофизиолога, Vol. 3 (ред. Чарльз Antzelevitch) 141-156 (Saunders, 2011).

figure-protocol-4
Рисунок 4. Simultaneousphase карт (A, B) и доминирующей частоты карты (C) от задних левого предсердия (НОАК) и левого предсердия придатка (LAA). : Последовательная выстрелов оснастки из PLA показывает ротор и дрейфующих его особая точка. B: Одновременное фазы оснастку выстрелов из LAA. Модели показывают, активации распространения волн совместимы с фибриллирующий проводимости. Singularity точках, также присутствуют в корреляции с wavebreaks в фибриллирующий регионе проводимости. (См. также видео 4) C: Одновременное доминирующим карты частотой от НОАК и LAA. Быстрый область расположена в НОАК (9 Гц), что коррелирует с наличием в роторе анализ карту фазы. Высокая частота LAA составляет 6 Гц, что коррелирует с фибриллирующий проводимости. На правой стороне панели C, один пиксель оптическим активаций от НОАК и LAA показаны.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Характеристики острого стретч-индуцированной ФП у изолированного сердца овец напоминают некоторые из свойств человеческой пароксизмальной ФП. Резкое увеличение внутри-предсердного давления в сердце овец позволяет поддерживать А. Ф. в течение длительных периодов времени, похожие на более высокий риск AF наблюдается у больных с мерцательной дилатации. 1 присутствия слева-направо градиенты DF в овец предсердий является также похожие на тех, кто зарегистрирован в человеческой электрофизиологических исследований. ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Нет конфликта интересов объявлены.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

При частичной поддержке грантов NHLBI P01-HL039707 и P01-HL087226 и Leducq Foundation (JJ, О. Б.), по испанским обществом кардиологов стипендий, Фонд Педро Барри де ла Маса и Фонд Альфонсо Мартина Эскудеро (DFR), Федерацией Французским Cardiologie (RPM), от общества ритма сердца общение премии, стипендии Японии Heart Foundation / Японского общества Электрокардиография (МГ).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Материал Имя Компания Номер по каталогу
Эвтаназия
Гепарин Сигма H3393
Пропофол Abbott 5206-04-03
Пентобарбитал Lundbeck Inc НДЦ 67386-501-55
Проводниковая 18 калибра Terumo SS * FF1832
Манжетой интубационной трубки (9 мм) DRE ветеринарной # 9440
Оптоволоконных Ларингоскоп DRE ветеринарной # 991
Волоконно-оптические Клинок DRE ветеринарной # 984
Операционная Ножницы DRE ветеринарной # 9702 # 1944
Скальпель Ручка # 3 Solid 4 " Roboz хирургический инструмент завод, ОАО RS-9843
Стерильные лезвия скальпеля Roboz хирургический инструмент завод, ОАО RS-9801-10
Вентиляция сумки Westmed 562013
Sims Ножницы изогнутые Sharp / Blunt Roboz хирургический инструмент завод, ОАО RS-7035
Ткань Пинцет (× 2) DRE ветеринарной # 1895
KANTROWITZ грудной Пинцет, 11 " Биомедицинских исследований Instruments, Inc 34-1980
Finochietto Большая Грудь Разбрасыватель Капп хирургический инструмент ООО KS-7301
Торакотомия ножницы Rostfrei Золинген
Пластиковые каналы Nalgene Фишер
Оптическое отображение
Бонн Ножницы (× 2) Roboz Хирургическое машиностроительный завод, Inc RS-5840SC
Хирургический шелк Фишер 50-900-04214
Micro Анатомический пинцет Roboz Хирургическое машиностроительный завод, Inc RS-5130
Тетраполярная катетеры электрода (Torq) (× 4) Medtronic ООО 05580SP
Цифровой датчик. Biopac Системы преобразователя Biopac Systems, Inc RX104A
Biopac системы усилителя Biopac Systems, Inc DA-100C
Ди-4-ANEPPS Sigma-Aldrich, Санкт- D8604-5мг
Blebbistatin Энцо Life Science International, Inc BML-E1315-0025
LittleJoe CCD видеокамеры (× 2) SciMeasure Аналитический Systems, Inc
Двухканальная жесткой бороскоп Everest VIT, Inc R10-25-0-90
Перфузии насосов (× 2) Коул Пармер GK-77920-30
Датчик температуры Коул Пармер R-08491-02
измеритель pH Фишер 01-913-806
Цифрового индикатора температуры Коул Пармер GK89000-10
Оксигенатор фильтры Сорин 05318
Кремний перфузии труб (L / S 15) Masterflex 96410-15
Лазерная световодов (× 6) Oriel корпорации 77536
Жидкость светло-гид (0,2 в ядро) Ньюпорт корпорации 77556
Лазерный генератор (1 Вт) (× 1) Шанхай Мечта Lsaer Tecchnology SDL-532-1000T
Лазерный генератор (5 Вт) (× 1) Spectra Physics Lasers MILL 5sJ

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kannel, W. B., Wolf, P. A., Benjamin, E. J., Levy, D. Prevalence, incidence, prognosis, and predisposing conditions for atrial fibrillation: population-based estimates. Am J Cardiol. 82, (1998).
  2. Wolf, P. A., Abbott, R. D., Kannel, W. B. Atrial fibrillation as an independent risk factor for stroke: the Framingham Study. Stroke. 22, 983-988 (1991).
  3. Miyasaka, Y. Secular trends in incidence of atrial fibrillation in Olmsted County, Minnesota, 1980 to 2000, and implications on the projections for future prevalence. Circulation. 114, 119-125 (1980).
  4. Ravelli, F., Allessie, M. Effects of atrial dilatation on refractory period and vulnerability to atrial fibrillation in the isolated Langendorff-perfused rabbit heart. Circulation. 96, 1686-1695 (1997).
  5. Gray, R. A., Pertsov, A. M., Jalife, J. Spatial and temporal organization during cardiac fibrillation. Nature. 392, 75-78 (1998).
  6. Gray, R. A. Mechanisms of cardiac fibrillation. Science. 270, 1222-1225 (1995).
  7. Samie, F. H. Rectification of the background potassium current: a determinant of rotor dynamics in ventricular fibrillation. Circ Res. 89, 1216-1223 (2001).
  8. Kalifa, J. Intra-atrial pressure increases rate and organization of waves emanating from the superior pulmonary veins during atrial fibrillation. Circulation. 108, 668-671 (2003).
  9. Mandapati, R., Skanes, A., Chen, J., Berenfeld, O., Jalife, J. Stable microreentrant sources as a mechanism of atrial fibrillation in the isolated sheep heart. Circulation. 101, 194-199 (2000).
  10. Yamazaki, M. Mechanisms of stretch-induced atrial fibrillation in the presence and the absence of adrenocholinergic stimulation: interplay between rotors and focal discharges. Heart Rhythm. 6, 1009-1017 (2009).
  11. Rama, D. F., Jalife, J. Mechanisms Underlying Atrial Fibrillation. Basic Science for Clinical Electrophysiologist. Antzelevitch, C. 3, SAUNDERS. 141-156 (2011).
  12. Berenfeld, O., Zaitsev, A. V., Mironov, S. F., Pertsov, A. M., Jalife, J. Frequency-dependent breakdown of wave propagation into fibrillatory conduction across the pectinate muscle network in the isolated sheep right atrium. Circ Res. 90, 1173-1180 (2002).
  13. Haissaguerre, M. Spontaneous initiation of atrial fibrillation by ectopic beats originating in the pulmonary veins. N Engl J Med. 339, 659-666 (1998).
  14. Warren, M. Blockade of the inward rectifying potassium current terminates ventricular fibrillation in the guinea pig heart. J Cardiovasc Electrophysiol. 14, 621-631 (2003).
  15. Claerbout, J. F. Fundamentals of Geophysical Data Processing. , McGraw-Hill. New York. (1976).
  16. Atienza, F. Real-time dominant frequency mapping and ablation of dominant frequency sites in atrial fibrillation with left-to-right frequency gradients predicts long-term maintenance of sinus rhythm. Heart Rhythm. 6, 33-40 (2009).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи