Unterstützte teilweise durch NHLBI Grants P01-HL039707 und P01-HL087226 und der Leducq Foundation (JJ und OB), von einer spanischen Gesellschaft für Kardiologie Fellowship, Fundación Pedro Barrie de la Maza und Fundación Alfonso Martín Escudero (DFR), der Fédération Française de Kardiologie (RPM), von einem Heart Rhythm Society Fellowship Award, The Fellowship of Japan Heart Foundation / der Japanischen Gesellschaft für Electrocardiology (MY).

1. Herz Entfernung und Langendorff Perfusion Schafe mit einem Gewicht von 35-40 kg werden anästhesiert mit 4-6 mg / kg Propofol und 60-100 mg / kg Natrium-Pentobarbital. Herzen sind via Thorakotomie entfernt und mit einem Langendorff-Perfusion mit zirkulierenden Sauerstoff (95% O2, 5% CO2) Tyrode-Lösung bei einem konstanten Durchfluss von 240-270 ml / min, pH 7,4 und 35,5 bis 37,5 ° C. Die Tyrode-Zusammensetzung (in mM) lautet: NaCl 130, KCl 4.0, MgCl2 1, CaCl2 1,8, NaHCO3 24, NaH2PO4 1,2, Glucose 5,6 und Albumin 0,04 g / L. Blebbistatin 10 uM (Enzo Life Science International, Inc. Plymouth Meeting, PA, USA) wird verwendet, um die kontraktile Kraft zu reduzieren. 2. Stretch-induzierte Vorhofflimmern in der Langendorff-perfundierten Schafe Herzen Die isolierte, koronare perfundierten Herzen erfährt eine atriale transseptalen Punktion ausgeglichen intrakavitäre Druck in beiden Vorhöfen zu ermöglichen. Alle Vene Öffnungen sind versiegelt, mit Ausnahme der unteren Hohlvene, die kanülierten und ist verbunden mit einem digitalen Sensor (Biopac Systeme Wandler-TSD104A; Biopac Systems, Inc., Goleta, CA, USA) und zu einem Abfluss Kanüle, deren offene Höhe über die Vorhöfe steuert die intra-atrialen Druck. Der Druck wird dann auf 12 cm H 2 O, was zu einer ca. 30% Anstieg der Vorhof-Volumen bezogen auf das Volumen bei 6 cm H 2 O. führt erhöht Der Druck ist stabil gehalten während des gesamten Experiments. Vor der Versiegelung der Venen vierpolige Elektrodenkatheter (Torq, Medtronic Inc. / Minneapolis / MN / USA) sind in jedem der Lungenvenen platziert, um bipolare Signale aus den beiden distalen Elektroden (Abtastrate, 1,0 kHz) mit einem Biopac Systeme Verstärker Rekord (DA100C; Biopac Systems, Inc., Goleta, CA, USA). Zwei weitere Custum-made bipolaren Elektroden sind auf dem Dach des linken Herzohr (LAA) und die Spitze des rechten Herzohr platziert. 3. Optical-Mapping einrichten <ol><li> Epikardialen Kartierung der linke Herzohr. Ein Bolus-Injektion von 5 bis 10 ml Di-4-ANEPPS (10 mg / mL) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) und eine Belastungsdauer von 10 min sind zu erhalten Spannungs-sensitive Fluoreszenz nach Laseranregung benötigt (532 nm) der epikardialen Oberfläche. Die emittierte Fluoreszenz wird dann durch einen 600 nm übertragen langen Pass-Filter und projiziert LittleJoe CCD-Videokamera (80x80 Pixel, SciMeasure Analytical Systems, Inc. Decatur, GA, USA) und erwarb mit einer Rate von 800 Bildern pro Sekunde (siehe schematische Darstellung auf Abbildung 1A). Fünf-Sekunden-Filme sind in 2 min Intervallen während AF erhalten. Die Fläche des zugeordneten epikardialen Oberfläche ist ~ 14 cm 2. </li><li> Endocardial optische Abbildung der PLA des intakten Herzens. Eine zweite LittleJoe CCD-Kamera (80x80 Pixel) ist mit der epikardialen Kamera synchronisiert. Ein 10 mm Durchmesser Dual-Channel-starren Endoskop (Everest VIT, Inc. Flanders, NJ, USA) mit einem 90-Grad-Sichtfeld ist durch die vordere Wand des linken Ventrikels eingeführt, über die Mitralklappe und konzentrierte sich auf die endokardiale Oberfläche der PLA. Die optisch abgebildet Bereich auf der PLA ist ~ 4 cm 2, die bei der Visualisierung der vier Lungenvenen und dem Vorhof septo-Lungen-Bündel (Abbildung 1A, B) ermöglicht. Das Endoskop wird die CCD-Kamera durch ein maßgeschneidertes Okularadapter c-montiert. Laser 532 nm Licht wird dann auf die Anregung Kanal des Endoskop durch eine Flüssigkeit Lichtleiter (0,2 in Kern) geliefert. </li></ol> 4. Vorhofflimmern Protokoll Unter ständiger atrial Strecke AF wird über Burst-Stimulation (12 Hz, 5 ms Pulse, 2x diastolischen Schwelle) durch eine Stimulationselektrode auf der Oberseite des LAA befindet induziert. AF darf für 50 Minuten und 5-sec optische Filme sind in zwei Minuten-Intervallen erworben fortsetzen. Bipolar-Aufnahmen werden kontinuierlich gesammelt. Übernahme der optischen Filmen löst die gleichzeitige Erfassung der 5-Sekunden-Segmente der bipolaren Aufnahmen. 5. Frequenzanalyse Frequenzanalyse ermöglicht die Identifizierung von Regionen mit hoher Aktivierung Rate während AF, zusammen mit Frequenz-gradienten zwischen dem linken und rechten Vorhof. Dominant-Frequenz (DF) Karten von jeder optischen Films sind nach der Anwendung einer schnellen Fourier-Transformation-Algorithmus (FFT), um die Zeit-Serie Fluoreszenzsignal bei jedem Pixel aufgezeichnet erhalten. 7 FFT wird auch auf die 5 Sekunden bipolare Signale (High-pass gefiltert angewendet bei 3 Hz und tiefpassgefiltert bei 35 Hz) synchronisiert mit dem optischen Filmen. 6. Vorhofflimmern Dynamik <ol><li> Generierung von Phase-Karten. Die Analyse der AF Dynamik nutzt Phase Filme über Hilbert-Transformation generiert. 14 Kurz gesagt, ist die momentane Phase des Aktionspotentials an jedem Pixel aufgezeichnet durch die Umwandlung der ursprünglichen Zeitreihen-Signale, so dass jede spektrale Komponente durch die entsprechenden Quartal Zyklus verschoben wird ermittelt . 15 Afterwards, die momentane Phase des Signals wird von der Arcustangens des Verhältnisses der transformierten Signal an das ursprüngliche Signal erhalten. Der Phasenwinkel, mit Werten zwischen-π und π Bogenmaß ist als kontinuierlicher Farbschema dargestellt, um eine Phase Karte, in der die kontinuierliche räumliche Phase Change spiegelt den Prozess der Anregung, Repolarisation und Erholung zu konstruieren. 14 </li><li> Charakterisierung der Aktivierungsmuster. Verschiedene Klassen von Aktivierungsmuster können unter Verwendung Phase Filme (Abbildung 2), einschließlich der folgenden sein: <ul><li> Ein Rotor wird durch das Vorhandensein aller Phasen konvergierenden auf eine Singularität Punkt Dauer von mehr als einer Umdrehung (Abbildung 2A) identifiziert. </li><li> Ein Durchbruch wird als Wellenfront, die in der Sichtfeld und propagieren nach außen (Abb. 2B) in einem Ziel-Muster definiert. </li><li> Raumzeitlich organisiert periodischen Wellen sind ein Minimum von vier aufeinanderfolgenden periodischen Wellen, die aus dem gleichen Ort in das Blickfeld, mit ähnlichen Richtung und inter-wave-Intervall (Abbildung 2C) definiert. </li></ul></li></ol> Weitere Quantifizierung ermöglicht räumliche Korrelation der höchsten Frequenz-Domains mit den gängigsten Muster der Aktivierung aus dieser Region erhalten. Letzteres unterstreicht die zentrale Rolle der Kartierung der endokardialen Oberfläche der PLA, da er stellt häufig die Region, wo die höchste Frequenz Domänen während der akuten AF befinden. 7. Repräsentative Ergebnisse: Dominant-Frequenz (DF) Gradienten aus PLA zu LAA und RAA vorhanden sind während der akuten stretch-induzierten AF. Die höchste DF Region ist entweder an oder nahe einer der Lungenvenen oder irgendwo in der PLA lokalisiert. 11 Ein Vertreter AF Folge in Abbildung 3 gezeigt wird, (rechte untere Lungenvene) in die höchste DF auf der PLA lokalisiert ist. Die Ergebnisse unterstützen die Präsenz von Hochfrequenz-Quellen in der PLA treibende AF im Einklang mit dem von links nach rechts DF Gradienten während ablative Verfahren in paroxysmaler menschlichen AF beobachtet. 16 Die Quantifizierung der Muster der Aktivierung mit Phase Karte Filme zeigt, dass die höchste Anzahl von Rotoren an der PLA und der Verbindung zwischen der PLA und der LAA gefunden wird. 8 Gelegentlich ist es möglich, langlebige Rotoren, deren Drehpunkt (Singularity Punkt) zu identifizieren lokalisiert mit der höchsten Frequenz-Domäne. 10 Da Vorhofgewebe stellt eine dreidimensionale Struktur, die Identifizierung Rotoren auf dem zugeordneten endokardiale Oberfläche des PLA lässt vermuten, dass der Drehpunkt dieser Rotoren (Filament) schließlich senkrecht auf die Oberfläche des Mapping-Bereich ist . Abbildung 4 zeigt einen solchen Rotor aus dem Endokard des PLA mit gleichzeitiger fibrillatory Wärmeleitung in Richtung der LAA, die auch korreliert mit einer Frequenz Gefälle zwischen den PLA und der LAA (9 und 6,4 Hz bzw.) zu verzeichnen. Die Anzahl der Rotoren ist durchweg höher an der PLA als die LAA, die eine wesentliche Rolle des Wiedereintritts auf dem PLA schlägt, um die Arrhythmie in diesem Modell zu erhalten. Insgesamt stützen die Ergebnisse die Theorie, dass stabile und schnelle Rotoren in den linken Vorhof kann eine akute stretch-induzierten AF und ausgehenden Wellen fahren unterziehen komplexen, räumlich verteilten Leitungsblock Muster, wie sie den Kopf zur rechten Vorhof, die sich als fibrillatory Wärmeleitung und progressiv abnehmende dominant Frequenz. <img src="/files/ftp_upload/3103/3103fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Schematische Darstellung des experimentellen Aufbau. A: Ein starres Endoskop wird durch die vordere Wand des linken Ventrikels und der Mitralklappe Öffnung eingeführt und konzentrierte sich auf die endokardiale Oberfläche der hinteren linken Vorhof (PLA). Eine CCD-Kamera ist mit dem Endoskop gekoppelt und Laser-Beleuchtung wird durch einen Laser Flüssigkeit Führung mit dem unteren Teil des Endoskop zur Verfügung gestellt. Epikardialen Mapping basiert auf dem LAA durchgeführt. Bipolare Elektroden werden auf der rechten Vorhof und das Dach des linken Vorhof platziert. Zusätzliche bipolare Signale aus den Lungenvenen erhalten. B: Seitenansicht des linken Vorhof nach dem Öffnen der Seitenwand zur Illustration. Die Spitze des Endoskop beleuchtet die endokardiale Oberfläche der PLA. Eine bipolare Elektrode wird auf dem Dach des linken Atriums befindet. LAA: linke Herzohr. LV: linke Herzkammer. RA: rechten Vorhof. RV: rechte Herzkammer. <img src="/files/ftp_upload/3103/3103fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Unterschiedliche Muster der Aktivierung nach der Generation der Phase Filmen identifiziert. A: Sequential Schnappschüsse von der linken Herzohr (LAA) zeigen das Schwenken eines Rotors um seine Drehpunkt (Singularity Punkt). Von links nach rechts, ist eine volle Umdrehung vollendet. B: Eine Probe Durchbruch Aktivierungsmuster auf dem LAA. Die Welle wird auf der bispro rechten Ecke des Sichtfeldes und breitet sich nach außen. C: Vier raumzeitlich organisiert periodische Wellen (bei 0, 182, 352 und 512 ms, jeweils) aus dem PLA Region zur LAA. Isochronen sind bei 10 ms Intervallen aufgetragen. Unten, Schlüssel für die verschiedenen Phasen des Aktionspotentials ist farblich gekennzeichnet. <img src="/files/ftp_upload/3103/3103fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Identifizierung der Regionen mit der höchsten Frequenz Aktivität während der akuten stretch-induzierten AF in einer Langendorff-perfundierten isolierten Schafe Herzen. A: Anatomische Ansicht des linken Herzohr (LAA), rechts Herzohr (RAA) und posterioren linken Vorhof (PLA). PLA Bild ist eine endoskopische Blick auf das zugeordnete Region mit den vier Lungenvenen (PV). B: DF-Karten durch optische Abbildung auf der LAA und PLA erhalten. Frequency-Wert in der RAA wurde von bipolaren Elektrogramme erhalten. Die höchste Frequenz Region ist in der PLA entfernt. C: Repräsentative Leistungsspektren, in dem die maximale DF entspricht auf 12,4 Hz auf der PLA Bereich der rechten PVs. LSPV: linke obere Lungenvene. LIPV: linke untere Lungenvene. RSPV: rechts obere Lungenvene. RIPV: rechte untere Lungenvene. Wiedergabe aus Lit. 11 (David Filgueiras Rama &amp; José Jalife. Mechanismen Vorhofflimmern. In Basic Science for Clinical Electrophysiologist, vol. 3 (ed. Charles Antzelevitch) 141-156 (Saunders, 2011). <img src="/files/ftp_upload/3103/3103fig4.jpg" alt="Abbildung 4" /> Abbildung 4. Simultaneousphase Karten (A, B) und dominanten Frequenz Karten (C) von posterior linken Vorhof (PLA) und linke Herzohr (LAA). A: Sequential Schnappschüsse aus dem PLA zeigt einen Rotor und das Abdriften seiner Einmaligkeit zeigen. B: Gleichzeitige Phase Schnappschüsse aus dem LAA. Muster der Aktivierung zeigen Ausbreitung Wellen mit fibrillatory Leitung. Singularity Punkte sind auch in Korrelation mit wavebreaks in der fibrillatory Leitung Region. (Siehe auch Video-4) C: Gleichzeitige dominanten Frequenz Karten aus der PLA und der LAA. Der schnellste Region ist an der PLA (9 Hz), die mit der Anwesenheit eines Rotors in der Phase map Analyse korreliert entfernt. Die höchste Frequenz, bei der LAA ist 6 Hz, die mit fibrillatory Wärmeleitung korreliert. Auf der rechten Seite der Platte C sind einzelne Pixel optische Aktivierungen aus PLA und LAA gezeigt.

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F., Jalife, J., Antzelevitch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+Underlying+Atrial+Fibrillation.">Mechanisms Underlying Atrial Fibrillation.</a> Basic Science for Clinical Electrophysiologist. 3, 141-156 (2011).</li><li>Berenfeld, O., Zaitsev, A. V., Mironov, S. F., Pertsov, A. 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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die Merkmale der akuten stretch-induzierten AF in der isolierten Schafe Herzen ähneln einige der Eigenschaften der menschlichen paroxysmalen AF. Ein akuter Anstieg der intra-atrialen Druck in die Schafe Herzen ermöglicht die Pflege von AF für lange Zeit, ähnlich wie ein höheres Risiko für Vorhofflimmern bei Patienten mit Vorhofflimmern Dilatation beobachtet. 1 Das Vorhandensein von links nach rechts DF Gradienten in der Schafe Atrien ist auch ähnlich wie in der menschlichen elektrophysiologische Unters...

<table border="1"><tbody><tr><td> Material Name </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Sterbehilfe </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Heparin </td><td> Sigma </td><td> H3393 </td></tr><tr><td> Propofol </td><td> Abbott </td><td> 5206-04-03 </td></tr><tr><td> Pentobarbital </td><td> Lundbeck Inc </td><td> NDC 67386-501-55 </td></tr><tr><td> Introducer 18 Gauge </td><td> Terumo </td><td> SS * FF1832 </td></tr><tr><td> Endotrachealtubus mit Manschette (9 mm) </td><td> DRE Veterinary </td><td> # 9440 </td></tr><tr><td> Fiber Optik Laryngoskop Gehäuse </td><td> DRE Veterinary </td><td> # 991 </td></tr><tr><td> Fiber Optic-Blade </td><td> DRE Veterinary </td><td> # 984 </td></tr><tr><td> Operating Schere </td><td> DRE Veterinary </td><td> # 9702 # 1944 </td></tr><tr><td> Skalpellgriff Nr. 3 Solid 4 &quot; </td><td> Roboz Surgical Instrument Co., Inc. </td><td> RS-9843 </td></tr><tr><td> Sterile Skalpellklingen </td><td> Roboz Surgical Instrument Co., Inc. </td><td> RS-9801 bis 10 </td></tr><tr><td> Beatmungsbeutel </td><td> Westmed </td><td> 562013 </td></tr><tr><td> Sims Schere gebogen spitz / stumpf </td><td> Roboz Surgical Instrument Co., Inc. </td><td> RS-7035 </td></tr><tr><td> Tissue Zange (× 2) </td><td> DRE Veterinary </td><td> # 1895 </td></tr><tr><td> Kantrowitz Thoracic Pinzetten, 11 &quot; </td><td> Biomedical Research Instruments, Inc. </td><td> 34-1980 </td></tr><tr><td> Finochietto Large Chest Spreader </td><td> Kapp Surgical Instrument Inc. </td><td> KS-7301 </td></tr><tr><td> Thorakotomie Schere </td><td> Rostfrei Solingen </td><td></td></tr><tr><td> Kunststoffschale </td><td> Nalgene </td><td> Fischer </td></tr><tr><td> Optical-Mapping </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Bonn Scissors (× 2) </td><td> Roboz Surgical Instrument Co., Inc </td><td> RS-5840SC </td></tr><tr><td> Chirurgische Seide </td><td> Fischer </td><td> 50-900-04214 </td></tr><tr><td> Micro Präparierklemmen </td><td> Roboz Surgical Instrument Co., Inc </td><td> RS-5130 </td></tr><tr><td> Vierpolige Elektrodenkatheter (Torq) (× 4) </td><td> Medtronic Inc. </td><td> 05580SP </td></tr><tr><td> Digitaler Sensor. Biopac Systeme Wandler </td><td> Biopac Systems, Inc. </td><td> RX104A </td></tr><tr><td> Biopac Systeme Verstärker </td><td> Biopac Systems, Inc. </td><td> DA-100C </td></tr><tr><td> Di-4-ANEPPS </td><td> Sigma-Aldrich, St. </td><td> D8604-5mg </td></tr><tr><td> Blebbistatin </td><td> Enzo Life Science International, Inc. </td><td> BML-E1315-0025 </td></tr><tr><td> LittleJoe CCD-Videokamera (× 2) </td><td> SciMeasure Analytical Systems, Inc. </td><td></td></tr><tr><td> Dual-Channel starren Endoskop </td><td> Everest VIT, Inc. </td><td> R10-25-0-90 </td></tr><tr><td> Perfusion Pumpen (× 2) </td><td> Cole Parmer </td><td> GK-77920-30 </td></tr><tr><td> Temperaturfühler </td><td> Cole Parmer </td><td> R-08491-02 </td></tr><tr><td> pH-Meter </td><td> Fischer </td><td> 01-913-806 </td></tr><tr><td> Digitale Temperaturanzeige </td><td> Cole Parmer </td><td> GK89000-10 </td></tr><tr><td> Oxygenator Filter </td><td> Sorin </td><td> 05318 </td></tr><tr><td> Silicon Perfusionsschläuche (L / S 15) </td><td> Masterflex </td><td> 96410-15 </td></tr><tr><td> Laser-Lichtleiter (x 6) </td><td> Oriel Inc. </td><td> 77536 </td></tr><tr><td> Flüssige Lichtleiter (0,2 in Kern) </td><td> Newport Corporation </td><td> 77556 </td></tr><tr><td> Laser-Generator (1 Watt) (× 1) </td><td> Shanghai Traum Lsaer Tecchnology </td><td> SDL-532-1000T </td></tr><tr><td> Laser-Generator (5 Watt) (× 1) </td><td> Spectra Physics Lasers </td><td> MILL 5sJ </td></tr></tbody></table>

high-resolution endocardial and epicardial optical mapping in a sheep model of stretch-induced atrial fibrillation

Vorhofflimmern (VHF) ist eine komplexe Herzrhythmusstörungen mit einer hohen Morbidität und Mortalität. 1,2 Es ist die häufigste anhaltende Herzrhythmus Störungen in der klinischen Praxis zu sehen und die Prävalenz wird voraussichtlich in den kommenden Jahren zunehmen. 3 Erhöhte intra-atrialen Druck und Dilatation wurden vor langer Zeit erkannt, um AF, 1,4, die die Relevanz von Tiermodellen Highlights und strecken, um AF Dynamik der Studie führte. Das Verständnis der Mechanismen, die AF erfordert Visualisierung der kardialen elektrischen Wellen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Während hoher zeitlicher Auflösung durch konventionelle elektrische Mapping traditionell in der menschlichen elektrophysiologischen Studien erreicht werden kann, begrenzt die geringe Anzahl von intra-atrialen Elektroden, die gleichzeitig genutzt werden kann die räumliche Auflösung und schließt jegliche detaillierte Verfolgung der elektrischen Wellen während der Arrhythmie. Die Einführung der optischen Abbildung in den frühen 90-er aktiviert wide-field Charakterisierung von fibrillatory Aktivität zusammen mit Sub-Millimeter räumliche Auflösung in Tiermodellen 5,6 und führte zur Identifizierung von schnell drehenden elektrischen Wellenmuster (Rotoren) als die Quellen der fibrillatory Aktivität, die in den Herzkammern oder den Vorhöfen auftreten können. 7-9 Mit kombinierten Zeit-und Frequenz-Domain-Analysen der optischen Abbildung ist es möglich, unterschiedliche Standorte mit hoher Frequenz in regelmäßigen Abständen während der AF zeigen, zusammen mit Frequenz-gradienten zwischen dem linken und rechten Vorhof . Die Region mit dem schnellsten Läufer aktiviert bei der höchsten Frequenz und treibt die gesamte Arrhythmie. 10,11 Die Wellen, die aus solchen Rotor Interaktion mit entweder funktional oder anatomische Hindernisse in den Weg, was das Phänomen der fibrillatory Wärmeleitung. 12 Mapping der endokardialen Oberfläche der hinteren linken Vorhof (PLA) ermöglicht die Verfolgung von AF-Welle Dynamik in der Region mit der höchsten Rotorfrequenz. Wichtig ist, dass die PLA die Region, wo intrakavitäre Katheter-ablative Verfahren sind die meisten erfolgreichen Beendigung AF bei Patienten, 13, die die Relevanz des Studiums AF Dynamik aus dem Inneren des linken Atriums unterstreicht. Hier beschreiben wir ein Schaf Modell der akuten stretch-induzierten AF, die einige der Merkmale der menschlichen paroxysmalen AF ähnelt. Epikardialen Mapping auf den linken Vorhof ist mit endokardiale Kartierung der PLA mit einem Dual-Channel-starren Endoskop, eine CCD-Kamera, die den direktesten Weg, um die Muster der Aktivierung in der jeweiligen Region zu visualisieren für AF Wartung stellt c-montiert ergänzt.

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High-Resolution Endocardial and Epicardial Optical Mapping in a Sheep Model of Stretch-Induced Atrial Fibrillation

Dieser Bericht enthält eine detaillierte Beschreibung der Methodik und Ergebnisse der gleichzeitigen endokardiale und epikardialen optische Abbildung der elektrischen Erregung in der intakten linken Vorhof eines Langendorff-perfundierten Schafe Herzen während stretch-induzierten Vorhofflimmern.

High-Resolution Endocardial und Epikardiale Optical Mapping in ein Schaf Modell Stretch-Induced Vorhofflimmern

 Atrial fibrillation (AF) is a complex cardiac arrhythmia with high morbidity and mortality.1,2 It is the most common sustained cardiac rhythm disturbance ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

14.7K Aufrufe.  University of Michigan. Dieser Bericht enthält eine detaillierte Beschreibung der Methodik und Ergebnisse der gleichzeitigen endokardiale und epikardialen optische Abbildung der elektrischen Erregung in der intakten linken Vorhof eines Langendorff-perfundierten Schafe Herzen während stretch-induzierten Vorhofflimmern.

Serie: High-Resolution Endocardial and Epicardial Optical Mapping in a Sheep Model of Stretch-Induced Atrial Fibrillation

The WATCHMAN Left Atrial Appendage Closure Device for Atrial Fibrillation

Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia, affecting an estimated 6 million people in the United States 1. Since AF affects primarily elderly people, its prevalence increases parallel with age. As such, it is expected that 15.9 million Americans will be affected by the year 2050 2. Ischemic stroke occurs in 5% of non-anticoagulated AF patients each year. Current treatments for AF include rate control, rhythm control and prevention of stroke 3.
The American College of Cardiology, American Heart Association, and European Society of Cardiology currently recommended rate control as the first course of therapy for AF 3. Rate control is achieved by administration of pharmacological agents, such as &beta;-blockers, that lower the heart rate until it reaches a less symptomatic state 3. Rhythm control aims to return the heart to its normal sinus rhythm and is typically achieved through administration of antiarrhythmic drugs such as amiodarone, electrical cardioversion or ablation therapy. Rhythm control methods, however, have not been demonstrated to be superior to rate-control methods 4-6. In fact, certain antiarrhythmic drugs have been shown to be associated with higher hospitalization rates, serious adverse effects 3, or even increases in mortality in patients with structural heart defects 7. Thus, treatment with antiarrhythmics is more often used when rate-control drugs are ineffective or contraindicated. Rate-control and antiarrhythmic agents relieve the symptoms of AF, including palpitations, shortness of breath, and fatigue 8, but don't reliably prevent thromboembolic events 6.
Treatment with the anticoagulant drug warfarin significantly reduces the rate of stroke or embolism 9,10. However, because of problems associated with its use, fewer than 50% of patients are treated with it. The therapeutic dose is affected by drug, dietary, and metabolic interactions, and thus requires detailed monitoring. In addition, warfarin has the potential to cause severe, sometimes lethal, bleeding 2. As an alternative, aspirin is commonly prescribed. While aspirin is typically well tolerated, it is far less effective at preventing stroke 10. Other alternatives to warfarin, such as dabigatran 11 or rivaroxaban 12 demonstrate non-inferiority to warfarin with respect to thromboembolic events (in fact, dabigatran given as a high dose of 150 mg twice a day has shown superiority). While these drugs have the advantage of eliminating dietary concerns and eliminating the need for regular blood monitoring, major bleeding and associated complications, while somewhat less so than with warfarin, remain an issue 13-15.
Since 90% of AF-associated strokes result from emboli that arise from the left atrial appendage (LAA) 2, one alternative approach to warfarin therapy has been to exclude the LAA using an implanted device to trap blood clots before they exit. Here, we demonstrate a procedure for implanting the WATCHMAN Left Atrial Appendage Closure Device. A transseptal cannula is inserted through the femoral vein, and under fluoroscopic guidance, inter-atrial septum is crossed. Once access to the left atrium has been achieved, a guidewire is placed in the upper pulmonary vein and the WATCHMAN Access Sheath and dilator are advanced over the wire into the left atrium. The guidewire is removed, and the access sheath is carefully advanced into the distal portion of the LAA over a pigtail catheter. The WATCHMAN Delivery System is prepped, inserted into the access sheath, and slowly advanced. The WATCHMAN device is then deployed into the LAA. The device release criteria are confirmed via fluoroscopy and transesophageal echocardiography (TEE) and the device is released.

The accompanying video describes a procedure for percutaneous placement of the WATCHMAN Left Atrial Appendage (LAA) Device. The WATCHMAN is a nitinol device designed to be permanently implanted at, or slightly distal to, the opening of the left atrial appendage (LAA) to trap blood clots before they exit the LAA, preventing thromboembolic stroke.

The Watchman linke Herzohr Verschlusseinrichtung für Vorhofflimmern

Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia, affecting an estimated 6 million people in the United States 1. Since AF affects primarily ...

Forschung

Medizin

Catheter Ablation in Combination With Left Atrial Appendage Closure for Atrial Fibrillation

Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia, affecting millions of individuals worldwide 1-3. The rapid, irregular, and disordered electrical activity in the atria gives rise to palpitations, fatigue, dyspnea, chest pain and dizziness with or without syncope 4, 5. Patients with AF have a five-fold higher risk of stroke 6.
Oral anticoagulation (OAC) with warfarin is commonly used for stroke prevention in patients with AF and has been shown to reduce the risk of stroke by 64% 7. Warfarin therapy has several major disadvantages, however, including bleeding, non-tolerance, interactions with other medications and foods, non-compliance and a narrow therapeutic range 8-11. These issues, together with poor appreciation of the risk-benefit ratio, unawareness of guidelines, or absence of an OAC monitoring outpatient clinic may explain why only 30-60% of patients with AF are prescribed this drug 8.
The problems associated with warfarin, combined with the limited efficacy and/or serious side effects associated with other medications used for AF 12,13, highlight the need for effective non-pharmacological approaches to treatment. One such approach is catheter ablation (CA), a procedure in which a radiofrequency electrical current is applied to regions of the heart to create small ablation lesions that electrically isolate potential AF triggers 4. CA is a well-established treatment for AF symptoms 14, 15, that may also decrease the risk of stroke. Recent data showed a significant decrease in the relative risk of stroke and transient ischemic attack events among patients who underwent ablation compared with those undergoing antiarrhythmic drug therapy 16.
Since the left atrial appendage (LAA) is the source of thrombi in more than 90% of patients with non-valvular atrial fibrillation 17, another approach to stroke prevention is to physically block clots from exiting the LAA. One method for occluding the LAA is via percutaneous placement of the WATCHMAN LAA closure device. The WATCHMAN device resembles a small parachute. It consists of a nitinol frame covered by fabric polyethyl terephthalate that prevents emboli, but not blood, from exiting during the healing process. Fixation anchors around the perimeter secure the device in the LAA (Figure 1). To date, the WATCHMAN is the only implanted percutaneous device for which a randomized clinical trial has been reported. In this study, implantation of the WATCHMAN was found to be at least as effective as warfarin in preventing stroke (all-causes) and death (all-causes) 18. This device received the Conformit&eacute; Europ&eacute;enne (CE) mark for use in the European Union for warfarin eligible patients and in those who have a contraindication to anticoagulation therapy 19.
Given the proven effectiveness of CA to alleviate AF symptoms and the promising data with regard to reduction of thromboembolic events with both CA and WATCHMAN implantation, combining the two procedures is hoped to further reduce the incidence of stroke in high-risk patients while simultaneously relieving symptoms. The combined procedure may eventually enable patients to undergo implantation of the WATCHMAN device without subsequent warfarin treatment, since the CA procedure itself reduces thromboembolic events. This would present an avenue of treatment previously unavailable to patients ineligible for warfarin treatment because of recurrent bleeding 20 or other warfarin-associated problems.
The combined procedure is performed under general anesthesia with biplane fluoroscopy and TEE guidance. Catheter ablation is followed by implantation of the WATCHMAN LAA closure device. Data from a non-randomized trial with 10 patients demonstrates that this procedure can be safely performed in patients with a CHADS2 score of greater than 1 21. Further studies to examine the effectiveness of the combined procedure in reducing symptoms from AF and associated stroke are therefore warranted.

Catheter ablation is combined with placement of the WATCHMAN Left Atrial Appendage Closure Device to prevent ischemic stroke in a patient with non-valvular atrial fibrillation.

Katheterablation in Kombination mit linken Herzohr Closure für Vorhofflimmern

Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia, affecting millions of individuals worldwide 1-3. The rapid, irregular, and ...

A Rat Model of Ventricular Fibrillation and Resuscitation by Conventional Closed-chest Technique

A rat model of electrically-induced ventricular fibrillation followed by cardiac resuscitation using a closed chest technique that incorporates the basic components of cardiopulmonary resuscitation in humans is herein described. The model was developed in 1988 and has been used in approximately 70 peer-reviewed publications examining a myriad of resuscitation aspects including its physiology and pathophysiology, determinants of resuscitability, pharmacologic interventions, and even the effects of cell therapies. The model featured in this presentation includes: (1) vascular catheterization to measure aortic and right atrial pressures, to measure cardiac output by thermodilution, and to electrically induce ventricular fibrillation; and (2) tracheal intubation for positive pressure ventilation with oxygen enriched gas and assessment of the end-tidal CO2. A typical sequence of intervention entails: (1) electrical induction of ventricular fibrillation, (2) chest compression using a mechanical piston device concomitantly with positive pressure ventilation delivering oxygen-enriched gas, (3) electrical shocks to terminate ventricular fibrillation and reestablish cardiac activity, (4) assessment of post-resuscitation hemodynamic and metabolic function, and (5) assessment of survival and recovery of organ function. A robust inventory of measurements is available that includes &#8211; but is not limited to &#8211; hemodynamic, metabolic, and tissue measurements. The model has been highly effective in developing new resuscitation concepts and examining novel therapeutic interventions before their testing in larger and translationally more relevant animal models of cardiac arrest and resuscitation.

This article describes a rat model of electrically-induced ventricular fibrillation and resuscitation by chest compression, ventilation, and delivery of electrical shocks that simulates an episode of sudden cardiac arrest and conventional cardiopulmonary resuscitation. The model enables gathering insights on the pathophysiology of cardiac arrest and exploration of new resuscitation strategies.

Ein Rattenmodell von Kammerflimmern und Reanimation durch konventionelle Closed-Brust-Technik

A rat model of electrically-induced ventricular fibrillation followed by cardiac resuscitation using a closed chest technique that incorporates the basic ...

Robotic Ablation of Atrial Fibrillation

Background: Pulmonary vein isolation (PVI) is an established treatment for atrial fibrillation (AF). During PVI an electrical conduction block between pulmonary vein (PV) and left atrium (LA) is created. This conduction block prevents AF, which is triggered by irregular electric activity originating from the PV. However, transmural atrial lesions are required which can be challenging. Re-conduction and AF recurrence occur in 20 - 40% of the cases. Robotic catheter systems aim to improve catheter steerability. Here, a procedure with a new remote catheter system (RCS), is presented. Objective of this article is to show feasibility of robotic AF ablation with a novel system. Materials and Methods: After interatrial trans-septal puncture is performed using a long sheath and needle under fluoroscopic guidance. The needle is removed and a guide wire is placed in the left superior PV. Then an ablation catheter is positioned in the LA, using the sheath and wire as guide to the LA. LA angiography is performed over the sheath. A circular mapping catheter is positioned via the long sheath into the LA and a three-dimensional (3-D) anatomical reconstruction of the LA is performed. The handle of the ablation catheter is positioned in the robotic arm of the Amigo system and the ablation procedure begins. During the ablation procedure, the operator manipulates the ablation catheter via the robotic arm with the use of a remote control. The ablation is performed by creating point-by-point lesions around the left and right PV ostia. Contact force is measured at the catheter tip to provide feedback of catheter-tissue contact. Conduction block is confirmed by recording the PV potentials on the circular mapping catheter and by pacing maneuvers. The operator stays out of the radiationfield during ablation. Conclusion: The novel catheter system allows ablation with high stability on low operator fluoroscopy exposure.

Pulmonary vein isolation (PVI) with an ablation catheter is a curative treatment for atrial fibrillation (AF). Robotic catheter systems aim to improve catheter steerability. Here, a procedure with a new robotic catheter system is presented. The goal of the procedure is electrical block between pulmonary vein and left atrium.

Robotic Ablation von Vorhofflimmern

Background: Pulmonary vein isolation (PVI) is an established treatment for atrial fibrillation (AF). During PVI an electrical conduction block between ...

Electrophysiological Assessment of Murine Atria with High-Resolution Optical Mapping

Recent genome-wide association studies targeting atrial fibrillation (AF) have indicated a strong association between the genotype and electrophysiological phenotype in the atria. That encourages us to utilize a genetically-engineered mouse model to elucidate the mechanism of AF. However, it is difficult to evaluate the electrophysiological properties in murine atria due to their small size. This protocol describes the electrophysiological evaluation of atria using an optical mapping system with a high temporal and spatial resolution in Langendorff perfused murine hearts. The optical mapping system is assembled with dual high-speed complementary metal oxide semiconductor cameras and high magnification objective lenses, to detect the fluorescence of a voltage-sensitive dye and Ca2+ indicator. To focus on the assessment of murine atria, optical mapping is performed with an area of 2 mm &#215; 2 mm or 10 mm x 10 mm, with a 100 &#215; 100 resolution (20 &#181;m/pixel or 100 &#181;m/pixel) and sampling rate of up to 10 kHz (0.1 ms) at maximum. A 1-French size quadripolar electrode pacing catheter is placed into the right atrium through the superior vena cava avoiding any mechanical damage to the atrium, and pacing stimulation is delivered through the catheter. An electrophysiological study is performed with programmed stimulation including constant pacing, burst pacing, and up to triple extrastimuli pacing. Under a spontaneous or pacing rhythm, the optical mapping recorded the action potential duration, activation map, conduction velocity, and Ca2+ transient individually in the right and left atria. In addition, the programmed stimulation also determines the inducibility of atrial tachyarrhythmias. Precise activation mapping is performed to identify the propagation of the excitation in the atrium during an induced atrial tachyarrhythmia. Optical mapping with a specialized setting enables a thorough electrophysiological evaluation of the atrium in murine pathological models.

This protocol describes the electrophysiological evaluation of murine atria utilizing an optical mapping system with a high temporal and spatial resolution, including dual recordings of the membrane voltage and Ca2+ transient under programmed stimulation through a specialized electrode catheter.

Elektrophysiologische Bewertung der murinen Atria mit hochauflösenden optischen Mapping

Recent genome-wide association studies targeting atrial fibrillation (AF) have indicated a strong association between the genotype and ...

High-Throughput Analysis of Optical Mapping Data Using ElectroMap

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we present, in a step-by-step guide, the use of ElectroMap for analysis, quantification, and mapping of high-resolution voltage and calcium datasets acquired by optical mapping. ElectroMap analysis options cover a wide variety of key electrophysiological parameters, and the graphical user interface allows straightforward modification of pre-processing and parameter definitions, making ElectroMap applicable to a wide range of experimental models. We show how built-in pacing frequency detection and signal segmentation allows high-throughput analysis of entire experimental recordings, acute responses, and single beat-to-beat variability. Additionally, ElectroMap incorporates automated multi-beat averaging to improve signal quality of noisy datasets, and here we demonstrate how this feature can help elucidate electrophysiological changes that might otherwise go undetected when using single beat analysis. Custom modules are included within the software for detailed investigation of conduction, single file analysis, and alternans, as demonstrated here. This software platform can be used to enable and accelerate the processing, analysis, and mapping of complex cardiac electrophysiology.

This protocol describes the setup and use of ElectroMap, a MATLAB-based open-source software platform for analysis of cardiac optical mapping data. ElectroMap provides a versatile high-throughput tool for analysis of optical mapping voltage and calcium datasets across a wide range of cardiac experimental models.

Hochdurchsatzanalyse optischer Mapping-Daten mit ElectroMap

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we ...

Cooling or Warming the Esophagus to Reduce Esophageal Injury During Left Atrial Ablation in the Treatment of Atrial Fibrillation

Ablation of the left atrium using either radiofrequency (RF) or cryothermal energy is an effective treatment for atrial fibrillation (AF) and is the most frequent type of cardiac ablation procedure performed. Although generally safe, collateral injury to surrounding structures, particularly the esophagus, remains a concern. Cooling or warming the esophagus to counteract the heat from RF ablation, or the cold from cryoablation, is a method that is used to reduce thermal esophageal injury, and there are increasing data to support this approach. This protocol describes the use of a commercially available esophageal temperature management device to cool or warm the esophagus to reduce esophageal injury during left atrial ablation. The temperature management device is powered by standard water-blanket heat exchangers, and is shaped like a standard orogastric tube placed for gastric suctioning and decompression. Water circulates through the device in a closed-loop circuit, transferring heat across the silicone walls of the device, through the esophageal wall. Placement of the device is analogous to the placement of a typical orogastric tube, and temperature is adjusted via the external heat-exchanger console.

The goal of this protocol is to describe the use of esophageal temperature modulation to counteract esophageal thermal injury from left atrial ablation for the treatment of atrial fibrillation.

Kühlung oder Erwärmung der Speiseröhre zur Verringerung der Ösophagus-Verletzung während der linken Atrial-Ablation bei der Behandlung von Vorhofflimmern

Ablation of the left atrium using either radiofrequency (RF) or cryothermal energy is an effective treatment for atrial fibrillation (AF) and is the most ...

Sterile Pericarditis in Aachener Minipigs As a Model for Atrial Myopathy and Atrial Fibrillation

Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia caused by structural remodeling of the atria, also called atrial myopathy. Current therapies only target the electrical abnormalities and not the underlying atrial myopathy. For the development of novel therapies, a reproducible large animal model of atrial myopathy is necessary. This paper presents a model of sterile pericarditis-induced atrial myopathy in Aachener minipigs. Sterile pericarditis was induced by spraying sterile talcum and leaving a layer of sterile gauze over the atrial epicardial surface. This led to inflammation and fibrosis, two crucial components of the pathophysiology of atrial myopathy, making the atria susceptible to the induction of AF. Two pacemaker electrodes were positioned epicardially on each atrium and connected to two pacemakers from different manufacturers. This strategy allowed for repeated non-invasive atrial programmed stimulation to determine the inducibility of AF at specified time points after surgery. Different protocols to test AF inducibility were used. The advantages of this model are its clinical relevance, with AF inducibility and the rapid induction of inflammation and fibrosis-both present in atrial myopathy-and its reproducibility. The model will be useful in the development of novel therapies targeting atrial myopathy and AF.

We describe a sterile pericarditis model in minipigs to study atrial myopathy and atrial fibrillation (AF). We present surgical and anesthetic techniques, strategies for vascular access, and a protocol to study the inducibility of AF.

Sterile Perikarditis bei Aachener Minipigs als Modell für Vorhofmyopathie und Vorhofflimmern

Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia caused by structural remodeling of the atria, also called atrial myopathy. Current therapies only ...

High-Resolution Three-Dimensional Imaging of the Footpad Vasculature in a Murine Hindlimb Gangrene Model

Peripheral arterial disease (PAD) is a significant cause of morbidity resulting from chronic exposure to atherosclerotic risk factors. Patients suffering from its most severe form, chronic limb-threatening ischemia (CLTI), face substantial impairments to daily living, including chronic pain, limited walking distance without pain, and nonhealing wounds. Preclinical models have been developed in various animals to study PAD, but mouse hindlimb ischemia remains the most widely used. There can be significant variation in response to ischemic insult in these models depending on the mouse strain used and the site, number, and means of arterial disruption. This protocol describes a unique method combining femoral artery and vein electrocoagulation with the administration of a nitric oxide synthase (NOS) inhibitor to reliably induce footpad gangrene in Friend Virus B (FVB) mice that resembles the tissue loss of CLTI. While traditional means of assessing reperfusion such as laser Doppler perfusion imaging (LDPI) are still recommended, intracardiac perfusion of the lipophilic dye 1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI) is used to label the vasculature. Subsequent whole-mount confocal laser scanning microscopy allows for high-resolution, three-dimensional (3D) reconstruction of footpad vascular networks that complements traditional means of assessing reperfusion in hindlimb ischemia models.

The present protocol describes a unique, clinically relevant model of peripheral arterial disease that combines femoral artery and vein electrocoagulation with the administration of a nitric oxide synthase inhibitor to induce hindlimb gangrene in FVB mice. Intracardiac DiI perfusion is then used for high-resolution, three-dimensional imaging of the footpad vasculature.

Hochauflösende dreidimensionale Abbildung der Fußpolstervaskulatur in einem murinen Hinterbein-Gangränmodell

Peripheral arterial disease (PAD) is a significant cause of morbidity resulting from chronic exposure to atherosclerotic risk factors. Patients suffering ...

Transesophageal Atrial Burst Pacing for Atrial Fibrillation Induction in Rats

Animal studies have brought important insights into our understanding regarding atrial fibrillation (AF) pathophysiology and therapeutic management. Reentry, one of the main mechanisms involved in AF pathogenesis, requires a certain mass of myocardial tissue in order to occur. Due to the small size of the atria, rodents have long been considered 'resistant' to AF. Although spontaneous AF has been shown to occur in rats, long-term follow-up (up to 50 weeks) is required for the arrhythmia to occur in those models. The present work describes an experimental protocol of transesophageal atrial burst pacing for rapid and efficient induction of AF in rats. The protocol can be successfully used in rats with healthy or remodeled hearts, in the presence of a wide variety of risk factors, allowing the study of AF pathophysiology, identification of novel therapeutic targets, and evaluation of novel prophylactic and/or therapeutic strategies.

The present work describes an experimental protocol of transesophageal atrial burst pacing for efficient induction of atrial fibrillation (AF) in rats. The protocol can be used in rats with healthy or remodeled hearts, allowing the study of AF pathophysiology, identification of novel therapeutic targets, and evaluation of new therapeutic strategies.

Transösophagus-Vorhofflimmer-Pacing für die Induktion von Vorhofflimmern bei Ratten

Animal studies have brought important insights into our understanding regarding atrial fibrillation (AF) pathophysiology and therapeutic management. ...