Cartografía de alta resolución óptica endocárdicos y epicárdicos en un modelo de ovejas inducidas por el estiramiento de la fibrilación auricular

Este protocolo utiliza mapeo óptico de alta resolución espacial y temporal para comprender los mecanismos subyacentes a la fibrilación auricular inducida por estiramiento. Esto se logra primero explicando un corazón de oveja y conectándolo a través de la aorta a un sistema de perfusión LAN endorf con solución de Tyro que circula oxigenada. Se realiza una punción transseptal auricular para sellar todas las orifices venosos excepto la vena cava inferior, que se utiliza para controlar la presión intraauricular.

Luego, bajo un estiramiento auricular continuo, se induce una fibrilación auricular persistente mediante estimulación en ráfaga desde un electrodo ubicado en la orejuela auricular izquierda. El paso final consiste en mapear ópticamente y eléctricamente las superficies epicárdica y endocárdica de la orejuela auricular izquierda y la región posterior de la aurícula izquierda, utilizando cámaras CCD con iluminación láser y electrodos bipolares. Los resultados muestran gradientes de frecuencia dominante desde la región posterior de la aurícula izquierda hacia la orejuela auricular izquierda y hacia la aurícula derecha.

Además, se identifican ocasionales rotores de larga duración con centros de rotación en el dominio de frecuencia más alta. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes, como el mapeo eléctrico convencional tradicionalmente utilizado en estudios electrofisiológicos humanos, es que el mapeo óptico epicárdico y endocárdico de la aurícula izquierda proporciona una alta resolución temporal y espacial en un amplio área, lo que permite el seguimiento de las ondas de fibrilación auricular en diversas regiones, incluidas aquellas con alta frecuencia de rotor que mantienen la fibrilación auricular. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la electrofisiología cardíaca y las arritmias cardíacas complejas, como cuáles son los patrones temporales especiales de activación subyacentes al mantenimiento de la arritmia sostenida más común en la práctica clínica.

Las implicaciones del uso de esta técnica se extienden hacia posibilidades terapéuticas para prevenir o terminar la fibrilación auricular, basadas en una mejor comprensión de sus mecanismos. En general, las personas nuevas en esta técnica tendrán dificultades para realizar sin interrupciones todos los pasos en un período razonable de tiempo. Debe tenerse en cuenta que existe solo un tiempo limitado de aproximadamente cuatro horas durante el cual se aíslan.

El corazón se mantiene en condiciones adecuadas para la asignación óptica de arritmias. Esto requiere ciertas habilidades quirúrgicas para establecer correctamente el modelo de estiramiento auricular, combinadas con destrezas técnicas para configurar el sistema de mapeo eléctrico y óptico. Tras administrar heparina y anestesiar una oveja de 35 a 40 kilogramos con propofol y pentobarbital, use una toracotomía para extraer su corazón.

Conecte el corazón diseccionado a un sistema de perfusión LAN con solución Tyro oxigenada en circulación a un pH de 7,4, establezca un caudal constante entre 240 y 270 mililitros por minuto y mantenga la temperatura entre 35,5 y 37,5 grados Celsius. Comience igualando la presión intracavitaria en ambas aurículas del corazón perfundido. Mediante una punción transéptica auricular, canule la vena cava inferior con un tubo de salida.

Luego, ajuste la presión intraauricular modificando la altura de la cánula de flujo saliente de extremo abierto por encima de las aurículas. Ahora, obture todas las aberturas venosas, incluyendo el seno coronario, la vena cava superior y las cuatro venas pulmonares. Al ocluir las venas pulmonares, coloque catéteres en cada una de ellas para registrar señales bipolares a partir de los dos electrodos distales mediante un amplificador diferencial.

A continuación, para reducir el movimiento del tejido causado por la contractilidad de los miocitos cardíacos, agregue 10 micromolar de la estatina BLE a la perfusión. Monitoree la presión mediante un sensor digital en la base de la cánula. Ajuste continuamente la altura del flujo de salida para mantener una presión estable de 12 centímetros de agua durante todo el experimento.

Por último, se colocan electrodos bipolares en el techo de la orejuela auricular izquierda y en la parte superior de la orejuela auricular derecha. Ahora prepárese para la cartografía óptica. Comience enfocando una cámara CCD de alta resolución y alta velocidad en aproximadamente 14 centímetros cuadrados de la superficie de la pared libre de la aurícula izquierda.

Luego coloque una fuente de luz láser para iluminar la región. A continuación, introduzca un borroscopio rígido de doble canal con un diámetro de 10 milímetros a través de la válvula mitral para obtener un campo de visión directo a través de la pared anterior del ventrículo izquierdo. Enfoque el borroscopio en la superficie endocárdica de la aurícula izquierda posterior para visualizar las cuatro venas pulmonares y el haz septo pulmonar auricular.

Ahora monte el borroscopio en una segunda cámara CCD mediante un adaptador de ocular, utilizando una guía de luz líquida con un diámetro de núcleo de 0,2 pulgadas. Configure un láser en el canal de excitación del borroscopio. Sincronice la grabación de ambas cámaras CCD y ajústelas para que generen un pulso TTL cuadrado que desencadene posteriormente grabaciones bipolares simultáneas.

Para preparar el sistema para la grabación óptica, inyecte de cinco a 10 mililitros de dif four andep en el corazón y espere 10 minutos antes de comenzar las grabaciones de mapeo óptico. El D four ANEP PS emite fluorescencia sensible al voltaje tras la excitación con láser de 532 nanómetros. Por lo tanto, tras su adición, continúe inmediatamente con las grabaciones de fibrilación auricular para inducir fibrilación auricular bajo estiramiento auricular continuo, coloque el electrodo encima de la orejuela auricular izquierda (LAA) para estimulación rápida durante la fibrilación auricular.

Registre películas de cinco segundos a intervalos de dos minutos simultáneamente desde ambas cámaras. Continúe la grabación de la fibrilación auricular durante un período de 50 minutos con los datos brutos recopilados, aplique un filtro pasaaltos a las señales bipolares en tres hertz y un filtro pasabajas en 35 hertz. Ahora, para analizar las señales eléctricas y ópticas, transforémelas utilizando un algoritmo de FFT.

Finalmente, para identificar regiones con altas tasas de activación y para generar mapas de frecuencia dominante que muestren gradientes de frecuencia, se pueden generar a partir de cada película óptica utilizando películas de fase obtenidas con la transformada de Hilbert. Pueden identificarse tres clases de patrones de activación. Un patrón de rotor se identifica por la presencia de fases que convergen hacia un punto de singularidad que persiste durante más de una rotación. Un patrón de ruptura se define como un frente de onda que aparece en el campo de visión y se propaga hacia afuera en un patrón semejante al de un blanco.

Las ondas periódicas organizadas espaciotemporalmente se definen como un mínimo de cuatro ondas periódicas secuenciales que emergen del mismo lugar con dirección similar e intervalo interondas constante. Durante este episodio representativo de fibrilación auricular, la frecuencia dominante más alta se localizó en la vena pulmonar inferior derecha de la aurícula izquierda posterior. La presencia de fuentes de alta frecuencia en la AIP es consistente con los gradientes de frecuencia dominante de izquierda a derecha observados durante procedimientos ablativos en fibrilación auricular humana paroxística proximal.

Una cuantificación adicional permite la correlación espacial de las frecuencias dominantes más altas con el patrón de activación más común. En ocasiones, es posible identificar rotores de larga duración localizados dentro del dominio de mayor frecuencia. En algunos casos, se identifica una onda helicoidal, el equivalente tridimensional de un rotor, porque el centro estable de rotación de la onda helicoidal permanece perpendicular a la superficie del área de mapeo.

Este rotor se registró desde el endocardio de la PLA con conducción fibrilar simultánea hacia la AAI. Los datos muestran una correlación con un gradiente de frecuencia entre la PLA y la AAI de nueve y 6,4 hercios, respectivamente. Los rotores son generalmente más frecuentes en la PLA que en la AAI, lo que sugiere que la reentrada en la PLA tiene un papel esencial en el mantenimiento de la arritmia.

Una vez dominados los métodos quirúrgicos y técnicos, este experimento puede completarse en dos o tres horas. Existen varios puntos clave para un experimento exitoso.

Primero, es fundamental evitar que el aire entre en el sistema coronario duro. Segundo, es importante identificar todas las venas, artefactos y sellarlos adecuadamente. Y tercero, es fundamental emplear la menor cantidad posible de movimiento y de tinte fluorescente acoplador, y reducir al máximo la exposición a la luz de excitación.

El desarrollo del enfoque de mapeo endocárdico epicárdico mostrado aquí allana el camino para que los investigadores exploren la dinámica de la propagación de ondas con mayor detalle que antes, y en modelos animales altamente relevantes de arritmias cardíacas complejas.