Summary
这份报告提供了并发心内膜和心外膜完整的Langendorff灌注期间拉伸诱发房颤羊心左心房的电激发光的映射的方法和结果的详细说明。
Abstract
心房颤动（AF）是一个复杂的的心律失常，发病率和死亡率高 。1,2它是最常见的持续心脏节律紊乱在临床实践中，其患病率在未来几年内预计将增加3内心房压力增加和扩张早就认识到导致自动对焦，其中强调利用动物模型的相关性和拉伸研究自动对焦动态的1,4。了解底层自动对焦的机制，需要可视化的高时空分辨率的心脏电波。虽然高时空分辨率，可以实现由传统的用于人体电生理研究的常规电气映射，内心房电极的少数，可以同时使用，限制了空间分辨率和排除任何详细的追踪期间心律失常的电波。引进的光映射在90年代初启用宽领域fibrillatory活动的表征与亚毫米级的空间分辨率在动物模型5,6和快速旋转的电波模式（转子）fibrillatory来源识别活动中可能发生的心室或心房。7-9使用相结合的时间和频域的分析，光映射，它是可能的，证明在AF高频率的定期活动的离散网站，沿左，右心房之间的频率梯度。与最快转子的地区，出现频率最高的激活和驱动器整体的心律失常。10,11波这样的转子所产生的交互功能性或解剖上的障碍，在他们的道路fibrillatory传导现象。12测绘内膜表面后左心房（解放军），允许与转子频率最高的自动对焦波在该地区的动态跟踪。重要的是，解放军是腔内导管为基础的烧蚀程序是最成功的终止AF患者中，13，其中强调了学习的左心房室内的自动对焦动态的相关性的地区。在这里，我们描述了一个羊急性牵张诱导AF，它类似于人类阵发性房颤的一些特征模型。补充左心房心外膜标测与心内膜解放军测绘使用的是双通道刚性内窥镜C -安装一个CCD摄像头，它代表了最直接的方法，可视化最相关的区域的激活模式，自动对焦维护。
Protocol
1。摘取心脏Langendorff灌流
羊重达35-40公斤，用4-6毫克/公斤异丙酚和60-100毫克/公斤戊巴比妥钠麻醉。心被删除通过开胸手术和循环含氧（95％O2，5％CO2）台氏在一个恒定流速为240-270毫升/分钟，pH值7.4和35.5-37.5 ° C。的解决方案连接到的Langendorff灌注系统台氏（毫米）的组成是：氯化钠，4.0氯化钾，氯化镁，氯化钙1.8，碳酸氢钠24，磷酸二氢钠1.2，葡萄糖5.6 130，和白蛋白0.04 g / L时Blebbistatin 10微米（恩佐生命科学国际公司普利茅斯会议，PA，美国）是用来降低收缩力。
2。拉伸诱发房颤的Langendorff灌注羊心
隔离，冠状动脉灌注心脏经历了一个心房跨室间隔穿刺，使均衡的两个心房腔内压力。所有静脉窍，然后密封，除下腔静脉，这是空心连接数字传感器（BIOPAC系统的传感器TSD104A; BIOPAC系统公司，Goleta，CA，USA）和流出导管，其不限成员名额心房以上的高度控制内部心房压力。压力增加至12厘米H 2 O，从而导致一个〜30％心房量相对增加，在6厘米H 2 O的体积整个实验过程中，压力是保持稳定。密封静脉之前tetrapolar电极导管（TORQ，美敦力公司/明尼阿波利斯/ MN /美国）被放置在每个肺静脉从远端的两个电极使用BIOPAC系统放大器（采样率，1.0千赫）的双极性信号记录（DA100C; BIOPAC系统公司，Goleta，加利福尼亚，美国）。两个额外的custum双极电极置于左心耳（LAA）和右心耳顶部的屋顶上。
3。光的映射成立
- 心外膜标测左心耳。一个推注5至10毫升的迪4 ANEPPS（10毫克/毫升）（Sigma - Aldrich公司，圣路易斯，密苏里州，美国）和一个10分钟的装载时间，需要获得电压敏感的激光激发后的荧光（532纳米）的外膜表面。发出荧光，然后通过600纳米传输，长通滤波器和投射到LittleJoe CCD摄像机（80x80像素，SciMeasure分析系统，公司迪凯特，GA，美国）和后天在每秒800帧的速度（见示意图图1A）。五秒钟的电影，在2分钟的间隔期间自动对焦。映射的外膜表面的面积是 2〜14厘米。
- 解放军完整的心内膜光映射。第二个LittleJoe CCD相机（80x80像素）与外膜相机同步。一个10毫米直径的双通道刚性内窥镜（珠穆朗玛峰VIT公司弗兰德，新泽西州，美国）与90度领域的观点是通过左心室前壁介绍，跨二尖瓣专注于心内膜表面解放军。解放军光映射区域〜4厘米，这使得可视化的四个肺静脉和心房septo肺包（图1A，B） 。内窥镜是安装在C - CCD摄像头，通过一个特制的目镜适配器。激光532纳米的光，然后传递到内窥镜的激励渠道，通过液体光导（0.2核心）。
4。心房颤动协议
在连续心房舒展，AF是通过爆裂（12赫兹，5毫秒脉冲，2X舒张阈值）由位于左心耳顶部起搏电极起搏诱导。 AF是允许继续为50分钟，5秒光学电影，在两分钟的间隔收购。不断收集双极录音。光电影的收购触发双极录音5秒段的同步采集。
5。频率分析
频率分析，可以在AF识别活化率高的地区，沿左，右心房之间的频率梯度。主频（DF）的地图是从每个光电影获得应用快速傅立叶变换算法（FFT）后的时间序列的荧光信号记录在每个像素。FFT也适用于5秒的双极性信号（高通滤波在3 Hz和低通在35赫兹过滤）与光的电影同步。
6。心房颤动动态
- 相图的生成。自动对焦的动态分析，通过Hilbert变换产生的阶段电影的优势。14简言之，在每个像素中记录的动作电位的瞬时相位是由改造等，每一个频谱分量是其相应的季度周期转向原始时间序列信号15 AfterwarDS，瞬时相位信号是从逆转换的信号，原始信号的比例切线。相位角值之间的π和π弧度，表示为一个连续的配色方案，以构建一个阶段的地图，其中连续的空间相变反映了激励，复极和恢复的过程。14
- 表征的激活模式。各阶层的激活模式可以识别使用阶段的电影（图2），包括下列内容：
- 转子是确定存在一个奇点，持续一个以上的旋转（图2A）趋同的所有阶段。
- 突破定义为波前出现在视野和向外传播在目标模式（图2B）。
- 被定义为至少四个连续周期波，从视野相同的位置，与类似的方向和波间的时间间隔（图2C），新兴Spatiotemporally组织定期波。
进一步量化允许从特定地区所取得的最常见的激活模式的空间相关性最高的频域。后者突出了解放军测绘内膜表面的至关重要的作用，因为它通常代表该地区最高的频域位于在急性房颤。
7。代表性的成果：
主频（DF）的梯度从解放军左心耳和RAA的急性拉伸诱导AF。东风最高的区域是本地化的肺静脉或在解放军某一个或接近 11代表AF情节是在图3所示，其中最高的DF是解放军本地化（右下肺静脉）。研究结果支持在解放军驾驶AF高频率源的存在与左右的DF在阵发性房颤的烧蚀程序观察梯度一致16。
激活使用相图电影模式的定量分析显示，人数最多的转子是在解放军全军和左心耳之间的交界处发现，8偶尔有可能，以确定长期转子的旋转中心（奇异点）定位最高的频域。由于心房组织代表一个三维结构，确定转子上的映射解放军内膜表面表明，这些转子的旋转中心（长丝），最终垂直于表面的映射区域。图4显示了这样一个从解放军的心内膜同时对左心耳，这也与相关性之间的解放军和左心耳（分别为9和6.4赫兹）的频率梯度fibrillatory传导记录转子。转子的数量一直在解放军高于左心耳，这表明解放军折返重要作用，以保持在这个模型中的心律失常。
总的来说，结果支持这一理论，在左心房的稳定和快速的转子驱动急性牵拉诱导的自动对焦和所产生的波，经过他们的头朝着右心房复杂，空间分布的传导阻滞模式，表现为fibrillatory传导，逐级递减的主导频率。
图1的实验图解成立。答：刚性内窥镜介绍，通过左心室和二尖瓣口的前壁，并专注于内膜表面后的左心房（解放军）。耦合的内窥镜CCD相机和激光照射是通过连接内窥镜下激光液体指导。心外膜标测是对左心耳。双极电极置于右心房和左心房的屋顶上。从肺静脉获得额外的双极性信号。乙：左心房开放用于说明目的侧壁以下侧视图。内窥镜的一角，照亮了解放军的心内膜表面。双极电极位于左心房的屋顶上。左心耳，左心耳。 LV：左心室。 RA：右心房。 RV：右心室。
图2不同的图案，确定后一代相电影激活。答：左心耳（LAA）连续快照显示了一个围绕其旋转中心（奇异点）的转子旋转。从左至右，完成一个完整的旋转。乙：一个样本突破LAA，激活模式。波向上每右上角的观点和向外传播领域。 C：四个spatiotemporally举办周期波（0，182，352和512毫秒，分别）来自解放军走向LAA，地区。等时线绘制在10毫秒的间隔。底部，动作电位的不同阶段的关键是颜色编码。
图3：确定急性牵拉诱导AF频率最高的一个孤立的羊心的Langendorff灌注活动的地区。答：解剖视图，左心耳（LAA），右心耳（RAA），左心房后壁（解放军）。解放军的形象是一个四个肺静脉（PV）的映射区域内镜下查看。乙：光映射获得左心耳和解放军的东风地图。在RAA的频率值是由双极电图。频率最高的地区是位于解放军。 C：代表的功率谱，其中最大的DF对应到12.4赫兹在解放军权的PV地区。 LSPV：左上肺静脉。 LIPV：左下肺静脉。 RSPV：右上肺静脉。 RIPV：右下肺静脉。转载自参考11（Filgueiras拉玛大卫何塞Jalife心房颤动的内在机制，在基础科学，临床Electrophysiologist，第3（主编查尔斯Antzelevitch）141-156（桑德斯，2011年）。
图4。Simultaneousphase地图（A，B）和主频地图（三）从后左心房（解放军）和左心耳（LAA）。答：从解放军的连续快照，显示其奇异点的转子和漂流。 B：阶段从LAA，同时快照。激活模式显示兼容fibrillatory传导的传播波。奇异点也是在目前fibrillatory传导地区wavebreaks的相关。 （见视频4）：从解放军和左心耳的同时主频地图。最快的地区是位于解放军（10赫兹），这与转子相图分析存在关联。在左心耳的频率最高的是6赫兹，fibrillatory传导相关。在C组的右侧，从解放军和左心耳的单个像素光学激活所示。
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Discussion
中分离出来的羊心的拉伸引起的急性房颤的特点类似于人类的阵发性房颤的一些属性。 1中的左到右的DF梯度的存在在急性羊心内心房压力的增加使维护长期的时间，观察患者心房扩张的风险较高的AF自动对焦。羊心房也有类似的人体电生理研究注册的 16因此，了解的机制，维持在此急性模型的自动对焦，可改善目前在人类的阵发性房颤的治疗策略。一些当前方法的局限性是：第一，音响就在离体心脏的颤动，这就排除了体内情况的结果推断的自主神经系统的影响的难度。第二，模型着重对急性拉伸引起的AF，因此，结论不应该延伸到结构改造的心，其中纤维化和电气性能的改变，可能会影响解放军和左心耳的激活模式。最后，应该指出，由于光的限制，以及电压敏感染料的毒性和运动解偶联化合物，光学测绘技术目前还没有可行的生活科目。
尽管如此，使用光学测绘和专门解放军内膜映射，证明在本议定书的进步我们的自动对焦的机械理解，找出最快的频域的转子最高。后者表明，再入维持心律失常可能是至关重要的。因此，不同的药理战略重点终止折返，可以采用这种模式，这使得它适合有关翻译研究研究。
在光的映射方法的技术改进，不断受到追捧。虽然宽视场和高时空分辨率与光的映射得到允许的2D映射表面持久转子识别，往往是那些转子渐行渐远的视野。因此，一个更全景的光的映射方法，以便更好地跟踪漂流转子和一般的心律失常。新染料，提供了更深的穿透性的信号和新的数学分析，也可能让解放军墙的三维结构的转子内跟踪和他们的细丝。后者也将允许一个激活的模式，更好地了解以前的表面突破，这可能代表壁间折返活动。正在推行的其他改善措施包括：降低电压敏感染料的毒性;光学探针作进一步的生理参数，如细胞内钙离子浓度，改善化合物和技术，减少议案。
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Disclosures
没有利益冲突的声明。
Acknowledgments
部分支持NHLBI资助HL039707 P01 - P01 - HL087226和Leducq基金会（JJ和OB），由西班牙社会的心脏病奖学金基金会，佩德罗巴里DE LA的Maza和基金会阿方马丁Escudero（DFR）联邦法国， Cardiologie（RPM），心脏节律协会奖学金奖，日本心脏基金会的奖学金/电学（我的）日本社会。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Heparin | Sigma-Aldrich | H3393 | |
| Propofol | Abbott Laboratories | 5206-04-03 | |
| Pentobarbital | Lundbeck Inc | NDC 67386-501-55 | |
| Introducer 18 Gauge | Terumo Medical Corp. | SS*FF1832 | |
| Cuffed endotracheal tube (9 mm) | DRE Veterinary | #9440 | |
| Fiber Optic Laryngoscope Case | DRE Veterinary | #991 | |
| Fiber Optic Blade | DRE Veterinary | #984 | |
| Operating Scissors | DRE Veterinary | #9702#1944 | |
| Scalpel Handle #3 Solid 4" | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-9843 | |
| Sterile Scalpel Blades | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-9801-10 | |
| Ventilation bag | Westmed | 562013 | |
| Sims Scissors Curved Sharp/Blunt | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-7035 | |
| Tissue Forceps (×2) | DRE Veterinary | #1895 | |
| KANTROWITZ Thoracic Forceps, 11" | Biomedical Research Instruments | 34-1980 | |
| Finochietto Large Chest Spreader | Kapp Surgical Instrument Inc. | KS-7301 | |
| Thoracotomy shears | Rostfrei Solingen | ||
| Plastic tray | Nalge Nunc international | Fischer | |
| Bonn Scissors (×2) | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5840SC | |
| Surgical silk | Fisher Scientific | 50-900-04214 | |
| Micro Dissecting Forceps | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5130 | |
| Tetrapolar electrode catheters (Torq) (×4) | Medtronic Inc. | 05580SP | |
| Digital sensor. Biopac Systems transducer | Biopac Systems, Inc. | RX104A | |
| Biopac Systems amplifier | Biopac Systems, Inc. | DA-100C | |
| Di-4-ANEPPS | Sigma-Aldrich | D8604-5mg | |
| Blebbistatin | Enzo Life Sciences | BML-E1315-0025 | |
| LittleJ– CCD video camera(×2) | SciMeasure Analytical Systems, Inc. | ||
| Dual-channel rigid borescope | Everest VIT, Inc. | R10-25-0-90 | |
| Perfusion pumps (×2) | Cole-Parmer | GK-77920-30 | |
| Temperature probe | Cole-Parmer | R-08491-02 | |
| pH meter | Fisher Scientific | 01-913-806 | |
| Digital temperature gauge | Cole-Parmer | GK89000-10 | |
| Oxygenator filters | Sorin | 05318 | |
| Silicon perfusion tubes (L/S 15) | Masterflex (Cole Palmer) | 96410-15 | |
| Laser light guides (×6) | Oriel Corp. | 77536 | |
| Liquid light-guide (0.2 in core) | Newport Corp. | 77556 | |
| Laser generator (1 watt) (×1) | Shanghai Dream Lsaer Tecchnology | SDL-532-1000T | |
| Laser generator (5 watt) (×1) | Newport Corp. | MILL 5sJ |
References
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