高速心脏电压成像

　　图1：使用电压敏感指示剂di-8-ANEPPS标记的灌注小鼠心脏荧光记录，以900帧/秒(fps)采集图像(左上)。心尖部电刺激引发心室心外膜快速传播的激活波，传播时间<20毫秒(中上)。动作电位持续时间呈基底部到心尖部的区域性差异(右上)。通过组织去极化时染料荧光变化，以像素级分析光学动作电位(中图)。采用相位映射技术识别心室心律失常期间的转子样再入模式(下图)。数据使用Kinetix22 sCMOS相机和MicroManager软件采集，通过ElectroMap分析。

　　背景

　　伊万·福勒博士是卡迪夫大学英国心脏基金会基础科学中级研究员，致力于研究心脏病，特别是心律失常以及钙处理对心脏电生理学的作用。福勒博士告诉我们：“我目前正在研究一种名为儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速(CVPT)的遗传性心脏病模型，该疾病被认为是由自发性钙释放增加引发心脏异位活动引起的。”

　　“我们主要使用成像技术，通过光学映射完整离体心脏中的钙和电压敏感染料，试图了解心律失常的起源和传播机制，以及新型疗法是否有效抑制这些心律失常。”

　　挑战

　　福勒博士还介绍了该技术应用面临的挑战："我们需要一个活体心脏样本，并加载电压或钙敏感染料，然后对左心室心外膜进行成像。心脏需要灌注和供氧，同时必须停跳以避免运动伪影。"

　　"成像时需在时间分辨率和空间分辨率之间权衡。记录小鼠心脏动作电位需要约1千赫兹[1000帧/秒]的采样率，但为了解心室激活的复杂动力学细节，又需要足够高的空间分辨率。"

　　"电压敏感染料激活时荧光变化幅度很小，因此获得的动态信号非常微弱。对于房颤等随机事件，无法进行信号平均处理，这意味着我们必须尽可能降低噪声。"

　　"Kinetix22相机表现优异，能立即获取图像并轻松调整所有参数，完全没有问题。"——伊万·福勒博士

　　解决方案

　　Kinetix22 CMOS相机是电压成像的理想解决方案，具有高灵敏度、高速度和大传感器特性。福勒博士描述其使用体验："我们在12位灵敏度模式下以4x4像素合并进行高速成像，足以覆盖整个心脏表面。"

　　"下一步计划通过图像分光器实现钙信号与电压信号同步成像，将Kinetix22的成像区域横向扩展以同时获取两种信号。"