1. optik haritalama veri toplama Bozulmamış ve yalıtılmış tüm kalpler dahil olmak üzere çok çeşitli deneysel modellerin birini kullanarak kardiyak optik haritalama gerçekleştirin6,18, izole Atria14,19, ventriküler takozlar20, kardiyak Slice ‘lar 21 , 22, ve hücresel monolayers23. Bu preparatlardan RAW optik haritalama verilerini toplamak için Deneysel tasarımlar için ilişkili referansları görün. Elde edilen verilerin bir Tiff yığınına dönüştürülebildiği veya bir. MAT dosya, bu Elektromap kullanılarak çözümlenebilir olmalıdır. Bu değişen Boyutlar (kare/dikdörtgen) ve çözünürlükler verileri içerir (maksimum test edilen Şu anda 2048 piksel x 2048 piksel). 2. yazılım kurulumu ve başlatma Not: aşağıda Elektromap yüklemek ve çalıştırmak için iki yöntem ayrıntılı olarak – ya MATLAB içinde kaynak (. m) kodu veya tek başına çalıştırılabilir dosya (Windows için. exe) çalıştırın. Son yazılım ve işlevselliği iki kurulum seçenekleri (Dizin Navigasyondaki birkaç farklılık dışında) arasında değişmez. Bu nedenle, yüklemek için sürüm seçmek için ana hususlar MATLAB ve gerekli araç kutuları ve kaynak koduna erişim isteyip istemediğinizi erişmektir. Mümkünse, daha hızlı başlangıç süreleri, daha kısa işlem süreleri ve daha kolay hata bildirimi için MATLAB sürümünü kullanmanız önerilir. Kurulum 1: MATLAB içinde elektromap koşma MATLAB yükleyin. Elektromap MATLAB 2017a yılında tasarlanan, ancak, yazılım MATLAB tüm sonraki sürümlerinde kullanım için test edilmiştir (kadar 2018b yazma zamanında). Aşağıdaki araç kutuları gereklidir: görüntü Işleme, sinyal Işleme, Istatistik ve makine öğrenimi ve eğri sığdırma. Download/kopya Tüm dosyaları en son ‘ kaynak kodu ‘ Electromap sürümünden GitHub deposundan (https://github.com/CXO531/ElectroMap). İndirilen içerikleri istediğiniz bir konuma açın. MATLAB ‘i açın ve ElectroMap kaynak kodunu barındıran klasör konumuna gidin. Sonra, dosya electromap. m açın ve Editör çalıştırmak veya alternatif olarak komut penceresinde Electromap yazın ve Returntuşuna basın. Bu, Elektromap kullanıcı arayüzünü, Şekil 1a’yı başlatacaktır. Kurulum 2: standalone. exe dosyası Yükleyici dosyasını indirin: https://drive.google.com/open?id=1nJyI07w9WIt5zWcit0aEyIbtg31tANxI. ElectroMap yazılımı ile birlikte Web ‘den MATLAB çalışma zamanı gerekli indirecek yükleyici yönergeleri izleyin. Electromap. exeçalıştırın.Not: tek başına sürüm için başlangıç zamanı birkaç dakika olabilir. 3. görüntü yükleme ve ön işlem Klasör Seç ‘e basın ve analiz edilecek veri dosyasının (s) konumuna gidin. Bu, soldaki liste kutusunu, doğru dosya türündeki (. tif veya, bu dizindeki tüm dosyalarla dolduracaktır. MAT). . MAT dosyalarının yalnızca görüntü yığını değişkenini içermesi gerekir.Not: Dizin seçicide gezinirken yalnızca klasörler ve ayrı dosyalar görüntülenmez. Arayüz içinden yüklenecek dosyayı seçin ve görüntüleri yükle’ye basın. Yüklendikten sonra, ilk çerçeve görünür ve kırmızı anahat görüntünün otomatik eşlemesini gösterecektir. Gerekirse, YG ‘Yi kaydet/yükleseçeneğini belirleyerek daha önce kullanılan ROI ‘ları yeniden yükleyin. Bu durumda, adım 3,3 atlayın. Varsayılan olarak, eşik ilk karede piksel yoğunlukları dayanır. İstenirse, eşik açılır menüsü Için görüntüde seçeneği değiştirerek bunu sinyal saati kurs genliği temelinde bir eşiğe değiştirin. Lütfen eşik seçildikten sonra tüm görüntü yığını için uygulanır. İstenirse, Eşik seçeneğini elile değiştirin, böylece görüntü eşiğini el ile ayarlamak için kaydırıcıyı etkinleştirecektir. Ayrıca, kırpma görüntüleri (resim kırpma) ve/veya eşik seçeneklerinin altındaki uygun onay kutusunu (ler) seçerek analiz için özel bir ilgi bölgesi (özel YG) çizin. Bölge sayısı gibi ilgi alanı seçimi için gelişmiş seçeneklerin, üst menüden YG seçimi ‘nden kullanılabilir olduğunu unutmayın. Uygun bir eşik uygulandıktan sonra, işleme uygulamak için Işlem görüntüleri ‘ne basın. İşleme ayarları aşağıda ayrıntılı olarak görülmektedir (adım 3.4.1-3.4.5). Bu noktada, doğru kamera ayarlarının girildiğinden emin olun. Bunlar μm cinsinden piksel boyutu (önemli: Bu görüntü piksel boyutu, görüntüleme cihazında çip veya eşdeğer donanımı yapan piksellerin boyutu değil) ve kHz ‘de framerate ‘dir. Sinyal inversion için, etkinleştirmek için verileri ters çevir onay kutusunu işaretleyin. Bildirilen floresan sinyali, faiz parametresiyle (yaygın olarak kullanılan Potansiyometrik boyalar gibi) ters orantılıdır, sinyal ters çevrilebilir. Uzamsal filtreleme için çekirdek menüsünden Gauss veya Average öğesini seçin. Dağınık ortalama alanın boyutu, çekirdek açılır menüsünün bitişiğindeki Boyut girişi tarafından kontrol edilir (örn. 3 piksel x 3 piksel filtre çekirdeği). Bir Gauss filtresi uygularken, standart sapma Sigma girdisinden de ayarlanabilir. Temel düzeltme Için, taban çizgisi menüsünden üst-hat24 veya polinom (4 . veya 11. derece) Düzeltme25 ‘ i seçin. Düzeltme her piksele ayrı olarak (uzun işlem süresi) veya tüm görüntünün ortalama olarak uygulanabilir (daha hızlı ancak homojen temel değişiklikler varsayar). Üst şapka düzeltmesi, temel seçim açılır menüsünün bitişiğinde milisaniye cinsinden üst hat uzunluğu ayarlayarak da değiştirilebilir. Top-şapka çekirdeğinin uzunluğu, bireysel eylem potansiyelleri/kalsiyum geçişler zaman ölçeğinde daha büyük olmalıdır. Geçici filtreleme için, filtreleme menüsünden Savitzky-goaly veya sonsuz impuls (IIR) filtreleme ‘yi seçin.Not: sol alt kısmında görünen doku ortalamasına göre başka, geçici filtreleme her piksele, topluluk ortalaması alan görüntü aralığından parametre ölçüsünün zaman içinde ayrı olarak uygulanır. Bu, tüm dosyaları yerine gerektiğinde verilerin küçük bölümlerini süzerek işlem süresini azaltmak için uygulandı. Çerçeve kaldırma için, çerçeveleri kaldır seçeneği işaretlenmişse, ilgi sinyalinden daha büyük amplitüle sahip büyük zirveler görüntü küdiğinden kaldırılabilir. Bu, depolarizasyon channelrhodopsin 211,12gibi opgünahların optik aktivasyonu tarafından başlatılan optogenetic pacing gibi optik tempolu veri kümeleri yararlı olabilir.Not: çerçeve kaldırma potansiyel olarak görüntü sinyallerine fizyolojik olmayan adım değişiklikleri sunacak şekilde, geçici filtreleme yapıları verilere tanıtabilir ve böylece burada önerilmez. Işlem görüntüleri segmentasyon seçeneklerialtındaki seçeneklere göre seçildikten sonra sinyal segmentlere ayrılır, ancak bu hızlı bir şekilde tüm veri kümesini yeniden işleme olmadan değiştirilebilir unutmayın (Bölüm 4 bakın). 4. veri segmentasyon ve topluluk ortalamasını Not: dosya işlendikten sonra, doku ortalamasi sinyalinde zirveler (sağ alt iz, Şekil 1a) tespit edilmiş ve kırmızı çevrelerle etiketlenmiştir. Yalnızca bir küme eşik ( tepe eşiktarafından ayarlanan izleme mavi çizgi) üzerinde doruklarına sayılır. Ayrıca, zirveler sadece Minimum tepe mesafesi girişi tarafından ayarlanan önceki doruklara kıyasla yeterince gecikirse sayılır. Sinyal daha sonra algılanan doruklarına göre segmentlere ayrılır. İlk olarak, her zirvede etkili döngü uzunluğu (CL), bir sonraki zirve arasındaki süreyi ölçerek hesaplanır. Bir dizi zirveler (en az sayı zirveleri giriş tarafından ayarlanmış) benzer CLs (eşik minimum sınır girişi tarafından ayarlanır) varsa, sonra bunlar gruplandırılmış ve ortalama CL hesaplanan bu tepe noktaları için. Verilerin daha fazla segmentasyonu için segment sinyali’ne basın. Alt segmentasyon seçenekleri şunlardır: none – aynı CL ile birlikte gruplandırılmış tüm zirveler; Tüm – kesitleri nZIRVELERI sabit CL süreleri içinde (ndoruklarına segment boyutu giriş tarafından ayarlanır) tanımlanır; Son – son ndoruklarına önce bir CL değişikliği tanımlanır ve gruplandırılır ve diğer tüm analiz edilmez; ve tek Beat – bu, Tüm segmentasyon nPeaks = 1 ile uygulanması için eşdeğerdir ve bu nedenle gruplandırma veya topluluk ortalaması yok (bkz. 4,5) uygulanır. Bu, tek Beat düğmesini seçerek uygulanabilir. Bir ilgi süresini yakınlaştırarak ve segment sinyaliseçerek sinyalin özel segmentasyonunu uygulayın. Bu, seçilen zaman noktalarıyla ilgili olarak bölüm liste kutusuna yakınlaştırılmış bölüm başlıklı ek bir seçenek ekleyecektir. Segmentasyon sonuçları liste kutusunda doku ortalamalı sinyal bitişik görünecektir ve bölüm numarası ve tahmini CL gösterecektir. Tüm segmentlenmiş zaman bölümleri farklı renklerle belirtilir. Bu bölümü kırmızı renkte vurgulamak için liste kutusundan bir segment seçin. Bu da otomatik olarak bu bölümün analizlerini tetikleyecek, örneğin harita üret düğmesi seçilmişse (bkz. Bölüm 5). Gruplandırılmış zirvelerin analizleri ‘ topluluk ortalaması ‘ verilerinde yapılacaktır. Bu, adım 4,2 ‘ de tanımlanan zirveler başvuru süreleri ile birlikte bir segmentteki zirveleri ortalamasını içerir. Önce ve sonra girişleri değiştirerek ve segment sinyalituşuna basarak zaman penceresini ortalama olarak güncelleştirin. 5. eylem potansiyeli/kalsiyum geçici süresi ve iletim hızı Analizi Görüntüler işlendikten sonra, harita üret düğmesi etkin hale gelir. Eylem olası süresini (APD), aktivasyon süresini, iletim hızını ve SNR analizini uygulamak için haritalar üret ‘e basın. Varsayılan olarak, analiz ilk sinyal segmentine uygulanır. Liste kutusundan diğer segmentleri seçtikten sonra seçilen segmentte analiz uygulanacaktır.Not: analiz sonuçları Ortalama, standart sapma, standart hata, varyans ve 5 ila 95 yüzdelik analiz gibi sonuçlar tablosunda görüntülenir. Süre haritaları ‘ APD ‘ haritaları olarak adlandırılır, ancak aynı ayarları kullanarak işlenen kalsiyum sinyalleri kalsiyum geçici süresini ölçecektir. Görüntünün içindeki herhangi bir pikselden sinyalin ayrıntılı bir görüntüsünü görmek için piksel bilgisi al ‘ı seçin ve piksel karşılaştırması yaparak sinyalleri 6 yerden aynı anda çizin. Süre analizinin ayarlarını yapmak için sinyal işleme panelini kullanın. Bunlar: süre – yüzde repolarizasyon zamanı/çürüme zirvede ölçmek için; ‘ APD ‘ temel – genlik ölçümleri için referans taban çizgisi olarak tanımlanan sinyalin zaman aralığı; ve ‘ APD ‘ başlangıç saati – süre ölçümleri için başlangıç zamanı. Bunlar, sabit haritalar için etkinleştirme süresini karar vermek için aynı seçeneklerdir (aşağıda ele alınmıştır) ve termed: Başlat (d2F/DT2Max), upstroke (DF/DTMaks), depolarisation orta nokta (% 50 genlik süresi), tepe (maksimum genlik zamanı). Fare ve kobay eylem potansiyelleri uygulanan bu tanımları Şekil 2agösterilir.Not: Bu seçeneklerden herhangi birini değiştirme otomatik olarak süre eşlemesi ve sonuçlar tablosunu güncelleştirir. Harita ölçeği ve outlier kaldırma seçenekleri de mevcuttur. İletim hızı da ana yazılım arayüzü içinde otomatik olarak ölçülür. Bu, seçilen aktivasyon önlemi (5,4 adımda tartışılan) tarafından tanımlanan isochronal haritasındaki Bayly ve Al26 ‘ nın Multi-vector yöntemini kullanarak elde edilir. Aktivasyon haritasındaki 3B gösterimini işlemek için aktivasyon noktaları ‘na basın. Multi-vector iletim hızı ölçüm yöntemi, ısochronal haritasını n x n pikselli bölgelere dağınık şekilde parçalara ayrılır. Yerel pencere boyutu giriş kullanarak n değerini ayarlayın ve montaj etkinleştirme süreleri girişleri kullanarak çözümleme uygulamak için etkinleştirme süreleri aralığını ayarlayın.Not: her yerel bölge Için, bir polinom yüzeyi olan f, etkinleştirme süresi ile uzamsal konum arasındaki ilişkiyi en iyi açıklayan (x,y). Degrade vektörü, CVLocal, bu yüzeyin ardından aşağıdaki gibi hesaplanır:1Burada iki boyutlu Kartezyen uzamsal diferansiyel işleç26gösterir. İsochronal haritasındaki her piksel için, hız ve iletim yönünü temsil eden yerel bir vektör hesaplanır. Bu analizini görüntülemek için ekran açılır menüsünden vektörler Içeren ısochronal Map ‘i seçin. SNR, sinyal temel olarak standart sapmaya kıyasla maksimum genlik oranı olarak hesaplanır. Bu analiz, tüm işlem adımlarının sonrası gerçekleştirilir. Temel olarak tanımlanan sinyal döneminin ayarlarını düzenlemek için üst menüde SNR hesaplaması tuşuna basın. 6. iletim analizi modülü İletim hızının daha ayrıntılı analizine erişmek için basın iletimli . Bu, ana arayüz, tek vektör yöntemleri ve bir aktivasyon eğrisi olarak Bayly Multi-vector yöntemi kullanılarak iletim niceleyilebilir ayrı bir modül açılır. Tek vektör tuşuna basarak, CV ‘nin iki nokta arasındaki aktivasyon zamanında gecikmeden hesaplanacağı tek vektör yöntemini kullanarak iletimi analiz edin. Bu, tek vektör düğmesinin altında seçilebilir Otomatik veya manuel yöntemler kullanılarak yapılabilir. Otomatik tek vektör yöntemi için, iletim ölçmek için bir mesafe ve başlangıç noktası seçin. Yazılım daha sonra seçilen noktadan 360 derecelik bir süpürme gerçekleştirecek, gecikme süresini ölçerek ve ilişkili iletim hızını 1 derecelik artışlarla tüm yönlerde hesaplıyor. Bu analizin sonuçları haritaya bitişik grafikte görüntülenir ve en yavaş iletim yönü kırmızı renkte gösterilir. Manuel tek vektör yöntemi için, iletim hızını hesaplamak için ısochronal haritasındaki bir başlangıç ve bitiş noktasını seçin. Yeni bir başlangıç noktası seçmek için Başlangıç noktasını temizle’ye basın. Ana arabirimden olanlar ile eşleşen ayarlarla Multi vector yöntemini uygulamak için Local vector tuşuna basın. İletim modülünde, iletim hızlarının dağılımının yanı sıra hesaplanan vektörler ve iletim hızı açısal bağımlılığı açısal dağılımı görüntülenebilir. Zaman fonksiyonu olarak aktif doku yüzdesini çizmek için aktivasyon eğrisini basın. % 100 aktivasyonu süresi otomatik olarak görüntülenir, ancak minimum (mavi) ve maksimum (kırmızı) etkinleştirme yüzdeleri arasında ölçmek için özel değerler de seçilebilir. 7. ek analizler ve modüller Otomatik olarak gerçekleştirilen süre ve iletim hızı analizlerinin yanı sıra, Elektromap kullanılarak diğer çeşitli parametreler de ölçülebilir. Bu analizler, ekran haritasındaki açılır menüden seçilebilir. Analiz gerçekleştirmek için bu seçeneklerden birini seçin ve sonuçları Tablo 4TH satırında görünür: 1) Diastolic aralık – saat 90% repolarizasyon sonraki eylem potansiyelinin aktivasyon zamanı; 2) dominant frekans – her pikselin frekans spektrum hızlı Fourier dönüşümü kullanılarak hesaplanır ve en güçlü frekans baskın frekans olarak tanımlanır. Baskın frekans analizi için gelişmiş Aralık ve pencere ayarları frekans haritalamaseçerek kullanılabilir; 3) zirve zamanı -iki kullanıcı tarafından seçilen yüzdeler arasındaki artış süresi (varsayılan 10 ila 90%) potansiyel veya kalsiyum salınımı depolarizasyon aşaması. Yüzde değerleri, TTP ayarlarıseçilerek değiştirilebilir; ve 4) gevşeme sabiti (τ) – gevşeme sabiti, formun formunun mono-üstel çürümesini sığdırarak hesaplanır:2zaman t ‘de floresan seviyesinin tepe floresans, F0ve sonraki çürüme (C Sabit)27’ ye bağlı olduğu yerdir. Denklemi 2 sığdırmak için değer ana Elektromap Kullanıcı arabirimleri içinde seçilebilir, hem de r2 değerine dayalı uygun dışlama kriterleri bir iyilik. Bir dosyadaki her bir segmentin yüksek verimlilik süresi ve iletim analizi için özel bir modül açmak için tek Dosya Analizi tuşuna basın. Analiz, tüm görüntüde (süre, iletim ve etkinleştirme süresi) veya seçilen bölgelerde veya ilgi çekici noktalarda (Şu anda yalnızca süre) gerçekleştirilebilir. Sonuçlar bir. csv dosyası için hedeflediğinden emin olabilirsiniz.Not: tüm görüntüden APD değerleri Için. csv dosyasındaki ilk sütun ortalama, ikinci sütun standart sapma iken. Özel analiz ve Beat-to-yendi değişkenlik haritalama için tek başına bir modül başlatmak için alternans tuşuna basın. Alternans işleme ve analiz seçenekleri hakkında ayrıntılı bilgi için o ‘Shea ve al. 201913 ‘ e bakın. Özellikle, bu modül, alternans olarak bilinen iki dönem osilasyonları tanımlamak için tasarlanmıştır. Hem süre hem de genlik alternans hesaplanır ve outputted.Not: süreli alternans, süre ölçümünü bir zirvede diğerine karşılaştırarak ölçülür; Örneğin, sırasıyla bir ve iki ve APD1 ve APD2 ise, ardından alternan (δapd) süresi3Süre ölçümü ana arabirimdeki ayarlar kullanılarak gerçekleştirilir. Bu arada, genlik alternans nicelik ve mutlak değişiklik olarak Multi-Cellular preparatlar arasında eşleştirilebilir (yüzde olarak tanımlanan nerede 0% = bir beat ve sonraki arasında aynı genlik). Dahası, kalsiyum yükü gibi fenomen etkileri daha önce28bildirilen olarak, Yük ve serbest çıkış alternans ölçüm ve karşılaştırma ile daha fazla incelenebilir. Eğer L büyük Beats (yani genlik önceki Beat daha büyüktür), S küçük Beats genlik veD küçük Beats diyastolik yük, sürüm alternans (en yüksek genlik olarak tanımlanır ) olarak tanımlanır:4Buna karşılık, yük alternans () olarak tanımlanır:5Alternans ölçümleri tüm doku boyunca yapılabilir ve analiz sonuçları modülün sağ alt kısmında görüntülenir. Modülü ilk kullanırken, analiz tüm deneysel dosya boyunca gerçekleştirilir ve görüntülenen sonuçlar tüm dosya boyunca ortalama bir beat-Beat farkıdır. Ancak, çözümleme, basılı tut yakınlaştırma, belirli bir zaman diliminde yakınlaştırma ve seçerek yakınlaştırılmış bölümü analizederek dosyadaki belirli zamanları ile kısıtlanabilir. Bu, seçilen zaman diliminden analiz göstermek için sonuçlar panelini güncelleyecektir. Alternans analizinin yendi-to-beat videosunu göstermek için Oynat ‘ı seçin. Ayrıca, bu özelliği kullanırken açılır menüde ayarlanan seçme zaman noktalarıyla ilgili olarak bir alternans davranışının haritasını vermek için Ortalama harita oluştur ‘u seçin. Faz eşleme modülünü başlatmak için faz Haritası ‘na basın. Bir Hilbert dönüşümü anlık faz hesaplamak için gerçekleştirilir (arasında-π ve + π) sinyalleri her zaman noktasında. Zaman içinde faz davranışını görselleştirmek ve faz diyagramı oluşturmak için bir pikseli tıklatarak oynatma veya sürükleme kaydırıcıyı tuşuna basın. 8. veri verme Veriler, çeşitli biçimlerde Elektromap ‘den ihraç edilir. Şu anda görüntülenen haritanın değerlerini ana kullanılan arabirimde kaydetmek için verme değerleri ‘ne basın. Ölçülen değerler, bir harita (piksel konumları koruma) olarak kaydedilebilir veya tek bir listeye yoğunlaşabilir ve. csv,. txt veya olarak kaydedilebilir. MAT dosyaları. Daha sonra görüntü formatları çeşitli kaydedilebilir Şu anda görüntülenen harita içeren bir pop-up getirmek için harita ihracat basın. Harita için görüntü seçenekleri harita ayarları seçildiğinde denetlenir, ancak dışa aktarma Haritası seçildikten sonra da düzenlenebilir. Örneğin, bir renk çubuğu üst menüden bu simgeyi seçerek eklenebilir ve ölçek seçerek ayarlanabilir > ColorMap Düzenle . Bir animasyonlu. gif dosyası olarak kaydedilebilir aktivasyon sırası, bir animasyon işlemek için aktivasyon video basın. Belirtilen her segmentin Şu anda görüntülenen parametresinin. avi video dosyasını kaydetmek için segment video tuşuna basın.