High-Resolution endocardiale en epicardiale Optical Mapping in een Schaap Model van Stretch-Induced atriale fibrillatie

Dit protocol maakt gebruik van optische mapping met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie om de mechanismen achter door stretch geïnduceerde atriumfibrilleren te begrijpen. Dit wordt bereikt door eerst een schapenhart te explanteren en dit via de aorta aan te sluiten op een LAN endorf perfusiesysteem met circulerende geoxygeneerde tyro-oplossing. Een atriale transseptale punctie wordt gebruikt om alle veneuze openingen af te sluiten, behalve de vena cava inferior, die wordt gebruikt om de intra-atriale druk te regelen.

Vervolgens wordt, onder continue atriumrek, een aanhoudende atriumfibrillatie opgewekt door middel van burst-pacing vanaf een elektrode die op het linker atriumoor is geplaatst. De laatste stap is het optisch en elektrisch in kaart brengen van de epicardiale en endocardiale oppervlakken van het linker atriumoor en het posterieure linker atrium met behulp van CCD-camera's met laserverlichting en bipolaire elektroden. De resultaten tonen gradiënten in de dominante frequentie van het posterieure linker atrium naar het linker atriumoor en naar het rechter atrium.

Daarnaast worden incidenteel langdurige rotors geïdentificeerd met rotatiecentra in het hoogste frequentiedomein. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals conventionele elektrische mapping die traditioneel wordt gebruikt in humane elektrofysiologische studies, is dat optische epicardiale en endocardiale mapping van het linker atrium een hoge temporele en spatiële resolutie biedt over een groot gebied. Dit maakt het mogelijk om atriumfibrillatiegolven te volgen in verschillende regio's, inclusief regio's met een hoge rotorfrequentie die de atriumfibrillatie in stand houden. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het veld van de cardiale elektrofysiologie en complexe cardiale aritmieën, zoals wat de specifieke temporele activatiepatronen zijn die ten grondslag liggen aan het in stand houden van de meest voorkomende aanhoudende aritmie in de klinische praktijk.

De implicaties van het gebruik van deze techniek reiken tot therapeutische mogelijkheden om atriumfibrilleren te voorkomen of te beëindigen, gebaseerd op een beter begrip van de mechanismen ervan. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze techniek er moeite mee hebben om alle stappen binnen een redelijke tijd naadloos uit te voeren. Er moet worden opgemerkt dat er slechts een beperkte tijd van ongeveer vier uur beschikbaar is voor de isolatie.

Het hart wordt gebracht in condities die geschikt zijn voor de optische mapping van aritmieën. Dit vereist specifieke chirurgische vaardigheden om het atriumstretchmodel op te zetten, gecombineerd met technische vaardigheden voor de installatie van het elektrische en optische mappingsysteem. Na het toedienen van heparine en het anesthetiseren van een schaap van 35 tot 40 kilogram met propofol en pentobarbital, wordt het hart via een thoracotomie verwijderd.

Sluit het gedisseceerde hart aan op een LAN-perfusiesysteem met circulerende geoxygeneerde tyro-oplossing bij een pH van 7.4, stel de constante stroomsnelheid in op tussen 240 en 270 milliliters per minuut en handhaaf de temperatuur tussen 35.5 and 37.5 graden Celsius. Begin met het gelijkstellen van de intracavitaire druk in beide atria van het geperfuseerde hart. Cannuleer de vena cava inferior met een uitstroombuis via een atriale transseptale punctie.

Pas vervolgens de intra-atriale druk aan door de hoogte van de open outflowcannule boven de atria te wijzigen. Sluit nu alle veneuze openingen af, inclusief de sinus coronarius, de vena cava superior en de vier longaders. Plaats bij het afsluiten van de longaders in elke ader een katheter om bipolaire signalen van de twee distale elektroden via een differentiële versterker te registreren.

Voeg vervolgens 10 micromolar BLEs-statine toe aan de perfusie om de weefselbeweging veroorzaakt door de contractiliteit van de cardiale myocyten te verminderen. Bewaak de druk met behulp van een digitale sensor aan de basis van de canule. Pas de hoogte van de uitstroom continu aan om gedurende het gehele experiment een stabiele druk van 12 centimeters van water te handhaven.

Ten slotte worden bipolaire elektroden geplaatst op het dak van het linker atriumappendage en op de bovenkant van het rechter atriumappendage. Bereid nu de optische mapping voor. Begin met het scherpstellen van een hoge-resolutie high-speed CCD-camera op ongeveer 14 vierkante centimeter van het oppervlak van de vrije wand van het linker atrium.

Positioneer vervolgens een laserlichtbron om het gebied te verlichten. Voer nu een rigide borescoop met twee kanalen en een diameter van 10 millimeter via de mitralisklep in om een direct zicht te krijgen door de voorwand van de linker ventrikel. Focus de borescoop op het endocardiale oppervlak van het posterieure linker atrium om de vier longaders en het atriale septale longbundel te visualiseren.

Bevestig nu de borescoop via een oculairadapter aan een tweede CCD-camera met behulp van een vloeistoflichtgeleider met een kerndiameter van 0,2 inch. Plaats een laser op het excitatiekanaal van de borescoop. Synchroniseer de opname van beide CCD-camera's en configureer deze zo dat ze een vierkante TTL-puls genereren die vervolgens gelijktijdige bipolaire opnames zal triggeren.

Om het systeem voor optische registratie voor te bereiden, injecteert u 5 tot 10 milliliters dif four andep in het hart en wacht u 10 minuten voordat u begint met de optische mapping-registraties. De D four ANEP PS geeft spanningsgevoelige fluorescentie af bij excitatie met een laser van 532 nanometer. Ga daarom direct na toevoeging over tot de registraties van atriumfibrilleren om atriumfibrilleren op te wekken onder continue atriumrekking; plaats de elektrode bovenop de LAA voor burst-pacing tijdens het atriumfibrilleren.

Neem simultaan met beide camera's filmpjes van vijf seconden op met een interval van twee minuten. Ga door met het opnemen van de atriumfibrillatie over een periode van 50 minuten. Pas op de verzamelde ruwe data een hoogdoorlaatfilter van 3 Hz toe op de bipolaire signalen en een laagdoorlaatfilter van 35 Hz. Transformeer vervolgens beide elektrische en optische signalen met een FFT-algoritme om ze te kunnen analyseren.

Ten slotte worden, om regio's met hoge activatiesnelheden te identificeren en frequentiegradiënten te produceren, dominante frequentiekaarten gegenereerd uit elke optische movie met behulp van fasemovies die zijn gemaakt met de Hilbert-transformatie, waarbij drie klassen activatiepatronen kunnen worden geïdentificeerd. Een rotorpatroon wordt geïdentificeerd door de aanwezigheid van fasen die convergeren naar een singulariteitspunt dat langer dan één rotatie aanhoudt. Een breakthrough-patroon wordt gedefinieerd als een golffront dat verschijnt in het gezichtsveld en naar buiten propageert in een schietschijfachtig patroon.

Spatiotemporaal georganiseerde periodieke golven worden gedefinieerd als een minimum van vier opeenvolgende periodieke golven die ontstaan vanuit dezelfde locatie met een vergelijkbare richting en interval tussen de golven. Tijdens deze representatieve episode van atriumfibrilleren was de hoogste dominante frequentie gelokaliseerd op de rechter inferieure longader van het posterieure linker atrium. De aanwezigheid van hoogfrequente bronnen in de PLA is consistent met de links-naar-rechts dominante frequentiegradiënten die werden waargenomen tijdens ablatieprocedures bij proximale menselijke atriumfibrilleren.

Verdere kwantificering maakt een ruimtelijke correlatie mogelijk tussen de hoogste dominante frequenties en het meest voorkomende activatiepatroon. Af en toe is het mogelijk om langdurige rotors te identificeren die gelokaliseerd zijn binnen het domein van de hoogste frequentie. In sommige gevallen wordt een scroll-wave, het 3D-equivalent van een rotor, geïdentificeerd omdat het stabiele rotatiecentrum van de scroll-wave loodrecht op het oppervlak van het mapping-gebied blijft staan.

Deze rotor werd geregistreerd vanuit het endocardium van de PLA met gelijktijdige fibrillaire geleiding naar de LAA. De gegevens correleren met een frequentiegradiënt tussen de PLA en de LAA van respectievelijk 9 en 6,4 hertz. Rotors komen over het algemeen vaker voor in de PLA dan in de LAA, wat suggereert dat reentry naar de PLA een essentiële rol speelt bij het in stand houden van de aritmie.

Zodra de chirurgische en technische methoden onder de knie zijn, kan dit experiment in twee tot drie uur worden voltooid. Er zijn verschillende cruciale punten voor een succesvol experiment.

Ten eerste is het essentieel om te voorkomen dat er lucht in het harde coronair systeem terechtkomt. Ten tweede is het belangrijk om alle aderen en kunstmatige openingen te identificeren en deze vervolgens correct af te dichten. En ten derde is het belangrijk om een minimale hoeveelheid beweging en fluorescentiekleurstof voor de koppeling te gebruiken en de blootstelling aan excitatielicht zoveel mogelijk te beperken.

De ontwikkeling van de hier getoonde methode voor endocardiale en epicardiale mapping baant de weg voor onderzoekers om de dynamiek van golfvoortplanting in meer detail dan voorheen te bestuderen, en dit in zeer relevante diermodellen van complexe hartritmestoornissen.