Hjertevest skaber et detaljeret kort over hjertets elektriske aktivitet - Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity-physics-world-4.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity-physics-world-4.jpg" data-caption="Omkostningseffektivt screeningsværktøj ECGI-vesten udviklet på UCL, båret af en medicinstuderende. (Med høflighed: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)”>

En genanvendelig vest, der genererer højopløselige kort over hjertets elektriske aktivitet, kan hjælpe med at identificere personer med risiko for pludselig hjertedød. Udviklet af et team ledet af University College London (UCL), kombinerer vesten elektriske data optaget af dens 256 sensorer med detaljerede MR-billeder af hjertestrukturer for at skabe realtidskort over hjerteaktivering og restitutionsmønstre.

Der er 4-5 millioner tilfælde af pludselig hjertedød hvert år på verdensplan, hovedparten forårsaget af hjerterytmeforstyrrelser. Implanterbare cardioverter-defibrillatorer, der overvåger hjertets rytme og om nødvendigt chokerer det tilbage til en normal rytme, kan redde liv. Men en implanteret enhed har sine egne risici, hvilket gør det vigtigt at identificere, hvordan en bestemt hjertestrukturel abnormitet kan påvirke risikoen for pludselig hjertedød.

Mens detaljeret elektrofysiologisk kortlægning kan kvantificere denne risiko, er sådanne procedurer tidskrævende, dyre og ofte meget invasive. I stedet foreslår forskerne brugen af ​​elektrokardiografisk billeddannelse (ECGI) - en ikke-invasiv teknik, der kombinerer hjerte- og torsogeometri med kropsoverfladepotentialer optaget fra flere elektroder. Da ECGI har høj opløsning og korrigerer for anatomi, kan den registrere informationsrige elektriske fænomener, som ville blive overset af konventionelt 12-aflednings EKG.

"EKG'et opsamler kun signaler fra 12 begrænsede punkter på hjertets overflade - det er ikke nok til at generere et 3D-kort over hele strømmen af ​​elektriske data over hjertet," forklarer vestens udvikler. Gabriella Captur. "For at konstruere sådan et kort har du brug for en tæt og høj opløsning dataindsamlingsmetode som ECGI. Med ECGI har vi 256 afledninger på tværs af forsiden og bagsiden, og vi behandler disse for at give 1000 individuelle noder over hvert hjerte."

"12-aflednings-EKG er som at se på nattehimlen med det blotte øje," fortæller Captur Fysik verden. "ECGI-vesten er som at se ud i det dybe rum ved hjælp af James Webb-teleskopet, når hele universet pludselig vrimler med stjerner."

I modsætning til tidligere ECGI-tilgange, der brugte CT til anatomisk billeddannelse, bruger den nye vest strålingsfri kardiovaskulær magnetisk resonans (CMR) til at give data om hjertets struktur og funktion.

"MRI er 'Rolls Royce' af hjertebilleddannelse. Det fortæller os, hvilke dele af hjertemuskelvæggen, der er døde, ar, betændte, svækkede eller sårede, om nogen,” siger Captur. "For første gang kan vi præcist sige, hvordan disse ændringer i hjertemuskelvæggen påvirker hjertets elektriske forhold, med åbenlyse fordele i forhold til at forudsige sandsynligheden for farlige hjerterytmer eller respons på terapi."

Test vesten

ECGI-vesten, beskrevet i Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, er en bomuldsbeklædningsgenstand broderet med 256 tekstilbaserede tørre elektroder (2 × 2 cm), med et grafitstik i hver elektrode til at forbinde EKG-afledningen. Da den bruger tørre elektroder i stedet for metalliske elektroder, der kræver et gellag ved siden af ​​huden, er vesten (minus EKG-afledningerne) fuldt vaskbar og genanvendelig – hvilket giver et omkostningseffektivt screeningsværktøj.

Til indsamling af EKG-data er elektrodevesten sikret omkring patientens bryst med en oppustelig vest båret over toppen for at maksimere hud-elektrodekontakt. Kropsoverfladepotentialer registreres i 5 min, hvorefter elektrodevesten byttes til en "spejlvest" til CMR-scanning. Denne spejlvest, hvor hver elektrode er erstattet af en CMR-sikker fiducial markør, undgår behovet for at frakoble alle 256 EKG-afledninger efter hver optagelse og strømliner dermed processen. CMR-scanningen udføres derefter ved hjælp af et 3T eller 1.5T MR-system.

Forskerne testede den samme genanvendelige vest på 77 deltagere, herunder 27 unge raske frivillige og 50 ældre personer. Alle ECGI-optagelser blev gennemført uden komplikationer og tog mindre end 10 minutter pr. deltager.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="ECGI team Researchers and staff involved in the development and use of the ECGI vest. (Courtesy: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)” title=”Click to open image in popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg”>

Efter dataindsamling rekonstruerede holdet epikardiale elektrogrammer og brugte disse til at beregne lokale elektrofysiologiske parametre, herunder hjerteaktiveringstid, repolariseringstid og aktiveringsgendannelsesintervaller. Den samlede efterbehandling – inklusive segmentering af hjerte-torso geometrier fra CMR-scanningen, signalgennemsnit og rekonstruktion af epikardiekort – tog cirka 15 minutter pr. deltager.

Forskerne udførte variabilitetsstudier på 20 deltagere, som omfattede gentagelse af alle trin i efterbehandlingspipelinen. CMR-ECGI-arbejdsgangen viste fremragende reproducerbarhed med lav intra- og inter-observatørvariabilitet i målte ECGI-parametre. Holdet undersøgte også scannings/genscanningsvariabiliteten hos otte deltagere ved at gentage ECGI-optagelsen og CMR-scanningen mindst tre måneder efter de oprindelige målinger, idet de observerede høj repeterbarhed.

Vestens målinger afslørede forskelle mellem unge og ældre deltagere, med elektrofysiologiske parametre som repolariseringstid og aktiveringsrestitutionsinterval forlænget hos de ældre sammenlignet med den yngre gruppe. Holdet foreslår, at dette kan skyldes aldersrelaterede ændringer i hjerte-ionkanaler og calciumhåndtering, der ville ændre aktionspotentialets varighed og genopretning.

Bærbart EKG giver kontinuerlig hjerteovervågning

ECGI-vesten er nu blevet brugt hos 800 patienter, og holdet bruger den i øjeblikket hos mennesker med hjertemuskellidelser. "Vi bruger denne vest til at studere hjerterne hos patienter med hypertrofisk kardiomyopati (fortykket hjertemuskel) for at forstå, om ECGI-signaturen kan identificere dem, der bærer genmutationen, før fortykkelsen starter, og for at se, om ECGI-signaturen kan forudsige risikoen for pludselig død,” siger Captur.

"Vi bruger også vesten i hvile og under træning til at studere hjerterne hos patienter med svagt hjerte (dilateret kardiomyopati), for at forstå, om ar i en bestemt del af hjertemuskelvæggen øger ens risiko for at få et hjertestop."

Captur har patenteret vesten i USA og arbejder med g.tec medicinsk teknik, som skabte prototypen og nu fremstiller vesten, som andre forskningscentre kan købe og bruge.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/