Ad alta risoluzione Mappatura endocardica e epicardici ottico in un modello di pecora Stretch indotta fibrillazione atriale

Questo protocollo utilizza una mappatura ottica ad alta risoluzione spaziale e temporale per comprendere i meccanismi alla base della fibrillazione atriale indotta da stiramento. Ciò viene ottenuto innanzitutto espiantando un cuore di pecora e collegandolo attraverso l’aorta a un sistema di perfusione retrogrado LAN con soluzione di Tyro ossigenata e circolante. Viene eseguita una puntura transsettopiana atriale per sigillare tutti gli orifizi venosi tranne quella della vena cava inferiore, utilizzata per controllare la pressione intra-atriale.

Successivamente, sotto un allungamento atriale continuo, viene indotta una fibrillazione atriale persistente mediante stimolazione a raffica da un elettrodo posizionato sulla sommità dell'auricola atriale sinistra. L'ultimo passaggio consiste nel mappare otticamente ed elettricamente le superfici epicardiche ed endocardiche dell'auricola atriale sinistra e della parete posteriore dell'atrio sinistro, utilizzando telecamere CCD con illuminazione laser e elettrodi bipolari. I risultati mostrano gradienti di frequenza dominante dall'atrio sinistro posteriore verso l'auricola atriale sinistra e fino all'atrio destro.

Inoltre, vengono identificati occasionali rotori a lunga durata con centri di rotazione nel dominio di frequenza più elevato. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come la mappatura elettrica convenzionale tradizionalmente utilizzata negli studi elettrofisiologici umani, è che la mappatura ottica epimetrica ed endocardica dell'atrio sinistro fornisce un'elevata risoluzione temporale e spaziale su un'ampia area, consentendo il tracciamento delle onde della fibrillazione atriale in diverse regioni, inclusi i settori con elevata frequenza del rotore che mantengono la fibrillazione atriale. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo dell'elettrofisiologia cardiaca e delle aritmie cardiache complesse, ad esempio quali siano i particolari schemi temporali di attivazione alla base del mantenimento dell'aritmia sostenuta più comune nella pratica clinica.

Le implicazioni dell'uso di questa tecnica si estendono alle possibilità terapeutiche per prevenire o interrompere la fibrillazione atriale, grazie a una migliore comprensione dei suoi meccanismi. In generale, le persone nuove a questa tecnica avranno difficoltà a eseguire in modo fluido tutti i passaggi in un periodo di tempo ragionevole. Va osservato che il tempo disponibile per l'isolamento è limitato a circa quattro ore.

Il cuore rimane in condizioni adatte per la mappatura ottica delle aritmie. Questo richiede competenze chirurgiche specifiche per impostare correttamente il modello di stiramento atriale, unite a competenze tecniche per configurare il sistema di mappatura elettrica e ottica. Dopo aver somministrato eparina e aver anestetizzato una pecora del peso di 35-40 chilogrammi con propofol e pentobarbital, utilizzare una toracotomia per rimuovere il cuore.

Collegare il cuore dissezionato a un sistema di perfusione LAN con soluzione di Tyro ossigenata in circolazione a un pH di 7,4, impostare una portata costante compresa tra 240 e 270 millilitri al minuto e mantenere la temperatura tra 35,5 e 37,5 gradi Celsius. Iniziare equalizzando la pressione intracavitaria in entrambi gli atri del cuore perfuso. Utilizzando una puntura transsettale atriale, canulare la vena cava inferiore con un tubo di efflusso.

Quindi regolare la pressione intra-atriale modificando l'altezza della cannula di efflusso aperta rispetto agli atri. Ora sigillare tutte le aperture venose, compreso il seno coronarico, la vena cava superiore e le quattro vene polmonari. Quando si sigillano le vene polmonari, inserire un catetere in ciascuna di esse per registrare segnali bipolari dai due elettrodi distali attraverso un amplificatore differenziale.

Successivamente, per ridurre il movimento del tessuto causato dalla contrattilità dei miociti cardiaci, aggiungere 10 micromolar di BLEs statina alla perfusione. Monitorare la pressione utilizzando un sensore digitale alla base della cannula. Regolare continuamente l'altezza del deflusso per mantenere una pressione stabile di 12 centimetri di acqua per tutta la durata dell'esperimento.

Infine, vengono posizionati degli elettrodi bipolari sul tetto dell'appendice atriale sinistra e sulla sommità dell'appendice atriale destra. Prepararsi ora per la mappatura ottica. Iniziare focalizzando una telecamera CCD ad alta risoluzione e ad alta velocità su una superficie di circa 14 centimetri quadrati della parete libera dell'atrio sinistro.

Quindi posizionare una sorgente luminosa laser per illuminare la regione. Introdurre ora un boroscopio rigido bicanale di 10 millimetri di diametro attraverso la valvola mitrale per ottenere un campo visivo diretto attraverso la parete anteriore del ventricolo sinistro. Mettere a fuoco il boroscopio sulla superficie endocardica dell'atrio sinistro posteriore per visualizzare le quattro vene polmonari e il fascio settale atriale polmonare.

Ora montare il boroscopio su una seconda telecamera CCD tramite un adattatore oculare, utilizzando un guida luminosa liquida con un diametro del nucleo di 0,2 pollici. Configurare un laser sul canale di eccitazione del boroscopio. Sincronizzare la registrazione proveniente da entrambe le telecamere CCD e configurarle in modo da fornire un impulso TTL quadrato che successivamente attiverà registrazioni bipolari simultanee.

Per preparare il sistema per la registrazione ottica, iniettare dal cinque al dieci millilitri di dif four andep nel cuore e attendere 10 minuti prima di iniziare le registrazioni di mappatura ottica. Il D four ANEP PS emette una fluorescenza sensibile al voltaggio in seguito all'eccitazione con laser a 532 nanometri. Pertanto, dopo il suo inserimento, procedere immediatamente con le registrazioni di fibrillazione atriale per indurre fibrillazione atriale sotto stiramento atriale continuo, posizionando l'elettrodo in alto, sull'auricola atriale sinistra (LAA), per la stimolazione a raffica durante la fibrillazione atriale.

Registra filmati di cinque secondi a intervalli di due minuti contemporaneamente da entrambe le telecamere. Continua la registrazione della fibrillazione atriale per un periodo di 50 minuti con i dati grezzi raccolti, applicando un filtro passa-alto ai segnali bipolari a tre hertz e un filtro passa-basso a 35 hertz. Per analizzare sia i segnali elettrici che ottici, trasformali entrambi utilizzando un algoritmo FFT.

Infine, per identificare le regioni con elevate frequenze di attivazione e per produrre gradienti di frequenza, generare mappe di frequenza dominante da ciascun film ottico utilizzando i film di fase ottenuti con la trasformata di Hilbert; in questo modo è possibile identificare tre classi di pattern di attivazione. Un pattern di rotore viene identificato dalla presenza di fasi che convergono verso un punto di singolarità che persiste per più di una rotazione. Un pattern di breakthrough è definito come un fronte d'onda che appare nel campo visivo e si propaga all'esterno in un modello simile a un bersaglio.

Onde periodiche organizzate spaziotemporalmente sono definite come almeno quattro onde periodiche sequenziali che si originano dalla stessa posizione con direzione simile e intervallo inter-onda costante. Durante questo episodio rappresentativo di fibrillazione atriale, la frequenza dominante più elevata era localizzata sulla vena polmonare inferiore destra della parete posteriore dell'atrio sinistro. La presenza di sorgenti ad alta frequenza nella PLS è coerente con i gradienti di frequenza da sinistra a destra osservati durante le procedure ablative nella fibrillazione atriale umana parossistica prossimale.

Un'ulteriore quantificazione consente la correlazione spaziale delle frequenze dominanti più elevate con il modello di attivazione più comune. A volte, è possibile identificare rotori persistenti localizzati all'interno del dominio di frequenza più elevato. In alcuni casi, viene identificata un'onda elicoidale, l'equivalente tridimensionale di un rotore, poiché il centro stabile di rotazione dell'onda elicoidale rimane perpendicolare alla superficie dell'area di mappatura.

Questo rotore è stato registrato dall'endocardio del PLA con conduzione fibrillare simultanea verso il LAA. I dati mostrano una correlazione con un gradiente di frequenza tra il PLA e il LAA di nove e 6,4 hertz rispettivamente. I rotori sono generalmente più frequenti nel PLA rispetto al LAA, suggerendo che il rientro nel PLA abbia un ruolo essenziale nel mantenimento dell'aritmia.

Una volta acquisiti i metodi chirurgici e tecnici, questo esperimento può essere completato in due o tre ore. Esistono diversi punti chiave per un esperimento di successo.

Primo, è fondamentale impedire all'aria di entrare nel sistema coronarico rigido. Secondo, è importante identificare tutte le vene, le protesi e sigillarle correttamente. E terzo, è essenziale utilizzare la minor quantità possibile di colorante fluorescente per il collagene e ridurre al minimo l'esposizione alla luce di eccitazione.

Lo sviluppo dell'approccio di mappatura endocardica ed epicardica qui mostrato apre la strada ai ricercatori per esplorare la dinamica della propagazione delle onde in modo più dettagliato rispetto al passato, e in modelli animali altamente pertinenti di aritmie cardiache complesse.