Alta Resolução Mapeamento endocárdico e epicárdico óptico em um modelo de Ovinos de Stretch Induzida por Fibrilação Atrial

Este protocolo utiliza mapeamento óptico de alta resolução espacial e temporal para compreender os mecanismos subjacentes à fibrilação atrial induzida por distensão. Isso é realizado primeiramente explicando um coração de ovelha e conectando-o através da aorta a um sistema de perfusão Langendorff com solução de Tyrode oxigenada em circulação. Uma punção transseptal atrial é utilizada para selar todas as aberturas venosas, exceto a veia cava inferior, que é usada para controlar a pressão intra-atrial.

Em seguida, sob distensão atrial contínua, uma fibrilação atrial persistente é induzida por estimulação em rajada a partir de um eletrodo localizado no topo da aurícula atrial esquerda. O passo final consiste em mapear opticalmente e eletricamente as superfícies epicárdica e endocárdica da aurícula atrial esquerda e da parede posterior do átrio esquerdo, utilizando câmeras CCD com iluminação a laser e eletrodos bipolares. Os resultados mostram gradientes de frequência dominante desde a parede posterior do átrio esquerdo até a aurícula atrial esquerda e até o átrio direito.

Além disso, são identificados ocasionais rotores de longa duração com centros de rotação no domínio de maior frequência. A principal vantagem desta técnica em relação aos métodos existentes, como o mapeamento elétrico convencional tradicionalmente utilizado em estudos eletrofisiológicos humanos, é que o mapeamento óptico epicárdico e endocárdico do átrio esquerdo oferece alta resolução temporal e espacial em uma ampla área, o que permite o rastreamento das ondas de fibrilação atrial em diversas regiões, incluindo aquelas com alta frequência de rotor que mantêm a fibrilação atrial. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área da eletrofisiologia cardíaca e das arritmias cardíacas complexas, tais como quais são os padrões temporais especiais de ativação subjacentes à manutenção da arritmia sustentada mais comum na prática clínica.

As implicações do uso desta técnica estendem-se às possibilidades terapêuticas, seja para prevenir ou interromper a fibrilação atrial, com base em uma melhor compreensão de seus mecanismos. Geralmente, indivíduos novos nesta técnica terão dificuldade em executar de forma contínua todos os passos em um período razoável de tempo. Deve-se observar que há apenas um tempo limitado, em torno de quatro horas, durante o qual eles isolam.

O coração permanece em condições adequadas para o mapeamento óptico de arritmias. Isso exige certas habilidades cirúrgicas para configurar corretamente o modelo de distensão atrial, combinadas com competências técnicas para montar o sistema de mapeamento elétrico e óptico. Após administrar heparina e anestesiar uma ovelha de 35 a 40 quilogramas com propofol e pentobarbital, utilize uma toracotomia para remover seu coração.

Conecte o coração dissecado a um sistema de perfusão LAN com solução de Tyro oxigenada em circulação a um pH de 7,4, ajuste a taxa de fluxo constante entre 240 e 270 mililitros por minuto e mantenha a temperatura entre 35,5 e 37,5 graus Celsius. Comece equalizando a pressão intracavitária em ambos os átrios do coração perfundido. Utilizando uma punção transseptal atrial, canule a veia cava inferior com um tubo de saída.

Em seguida, ajuste a pressão intra-atrial alterando a altura da cânula de saída aberta acima dos átrios. Agora, feche todas as orifícios venosos, incluindo o seio coronário, a veia cava superior e as quatro veias pulmonares. Ao fechar as veias pulmonares, posicione cateteres em cada uma delas para registrar sinais bipolares a partir dos dois eletrodos distais por meio de um amplificador diferencial.

Em seguida, para reduzir o movimento do tecido causado pela contratilidade dos miócitos cardíacos, adicione 10 micromolar de estatina BLE à perfusão. Monitore a pressão usando um sensor digital na base da cânula. Ajuste continuamente a altura do fluxo de saída para manter uma pressão estável de 12 centímetros de água durante todo o experimento.

Por último, eletrodos bipolares são posicionados no teto da aurícula atrial esquerda e no topo da aurícula atrial direita. Agora, prepare-se para o mapeamento óptico. Comece focando uma câmera CCD de alta resolução e alta velocidade em cerca de 14 centímetros quadrados da superfície da parede livre do átrio esquerdo.

Em seguida, posicione uma fonte de luz a laser para iluminar a região. Agora, introduza um boroscópio rígido de duplo canal com diâmetro de 10 milímetros através da valva mitral para obter um campo de visão direto pela parede anterior do ventrículo esquerdo. Foque o boroscópio na superfície endocárdica da átrio esquerdo posterior para visualizar as quatro veias pulmonares e o feixe septal atrial pulmonar.

Agora, acople o boroscópio a uma segunda câmera CCD por meio de um adaptador de ocular, utilizando um guia de luz líquida com diâmetro do núcleo de 0,2 polegadas. Configure um laser no canal de excitação do boroscópio. Sincronize a gravação de ambas as câmeras CCD e configure-as para fornecer um pulso TTL quadrado que acionará posteriormente gravações bipolares simultâneas.

Para preparar o sistema para a gravação óptica, injete de cinco a 10 mililitros de dif four e ANEP no coração e aguarde 10 minutos antes de iniciar as gravações de mapeamento óptico. O PS D four ANEP emite fluorescência sensível à voltagem mediante excitação com laser de 532 nanômetros. Assim, após sua adição, prossiga imediatamente com as gravações de fibrilação atrial para induzir fibrilação atrial sob alongamento atrial contínuo, posicionando o eletrodo superior na aurícula atrial esquerda para estimulação em rajada durante a fibrilação atrial.

Registre vídeos de cinco segundos em intervalos de dois minutos simultaneamente a partir de ambas as câmeras. Continue o registro da fibrilação atrial durante um período de 50 minutos com os dados brutos coletados, aplique um filtro passa-alta aos sinais bipolares em três hertz e um filtro passa-baixa em 35 hertz. Agora, para analisar os sinais elétrico e óptico, transforme ambos utilizando um algoritmo de FFT.

Por fim, para identificar regiões com altas taxas de ativação e produzir gradientes de frequência, gere mapas de frequência dominante de cada filme óptico utilizando filmes de fase gerados com a transformação de Hilbert, podendo-se identificar três classes de padrões de ativação. Um padrão de rotor é identificado pela presença de fases convergindo em direção a um ponto de singularidade que persiste por mais de uma rotação. Um padrão de ruptura é definido como um frente de onda que surge no campo de visão e se propaga para fora em um padrão semelhante a um alvo.

Ondas periódicas organizadas espaciotemporalmente são definidas como um mínimo de quatro ondas periódicas sequenciais emergindo do mesmo local, com direção e intervalo inter-ondas semelhantes. Durante este episódio representativo de fibrilação atrial, a frequência dominante mais alta foi localizada na veia pulmonar inferior direita da parede posterior do átrio esquerdo. A presença de fontes de alta frequência na APE é consistente com os gradientes de frequência dominante da esquerda para a direita observados durante procedimentos ablativos na fibrilação atrial humana paroxística proximal.

A quantificação adicional permite a correlação espacial das frequências dominantes mais altas com o padrão de ativação mais comum. Ocasionalmente, é possível identificar rotores de longa duração localizados dentro do domínio de maior frequência. Em alguns casos, uma onda helicoidal, o equivalente tridimensional de um rotor, é identificada porque o centro estável de rotação da onda helicoidal permanece perpendicular à superfície da área de mapeamento.

Este rotor foi registrado a partir do endocárdio do APD com condução fibrilar simultânea em direção ao AAE. Os dados correlacionam-se com um gradiente de frequência entre o APD e o AAE de nove e 6,4 hertz, respectivamente. Os rotores são geralmente mais frequentes no APD do que no AAE, sugerindo que a reentrada no APD tem um papel essencial na manutenção da arritmia.

Uma vez dominados os métodos cirúrgicos e técnicos, este experimento pode ser concluído em duas ou três horas. Existem vários pontos-chave para um experimento bem-sucedido.

Primeiro, é fundamental impedir a entrada de ar no sistema coronariano rígido. Segundo, é importante identificar todas as veias, artifícios e selá-los adequadamente. E terceiro, é essencial utilizar as menores quantidades possíveis de corante fluorescente e acoplador, além de reduzir ao máximo a exposição à luz de excitação.

O desenvolvimento da abordagem de mapeamento endocárdio-epicárdio mostrada aqui abre caminho para que pesquisadores explorem a dinâmica da propagação de ondas com maior detalhe do que antes, e em modelos animais altamente relevantes de arritmias cardíacas complexas.