Sydämen liivi luo yksityiskohtaisen kartan sydämen sähköisestä toiminnasta - 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="Kustannustehokas seulontatyökalu UCL:ssä kehitetty ECGI-liivi, jota käytti lääketieteen opiskelija. (Luettelo: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)”>

Uudelleenkäytettävä liivi, joka luo korkearesoluutioisia karttoja sydämen sähköisestä toiminnasta, voisi auttaa tunnistamaan ihmiset, joilla on äkillisen sydänkuoleman riski. Sen on kehittänyt University College Londonin johtama tiimi (UCL), liivi yhdistää sen 256 anturin tallentamat sähköiset tiedot sydämen rakenteiden yksityiskohtaisiin MR-kuviin luodakseen reaaliaikaisia ​​karttoja sydämen aktivoitumis- ja palautumiskuvioista.

Maailmassa tapahtuu vuosittain 4–5 miljoonaa äkillistä sydänkuolemaa, joista suurin osa johtuu sydämen rytmihäiriöistä. Istutettavat kardiovertteridefibrillaattorit, jotka valvovat sydämen rytmiä ja tarvittaessa iskevät sen takaisin normaaliin rytmiin, voivat pelastaa ihmishenkiä. Implantoituun laitteeseen liittyy kuitenkin omat riskinsä, minkä vuoksi on välttämätöntä tunnistaa, kuinka tietty sydämen rakenteellinen poikkeavuus voi vaikuttaa äkillisen sydänkuoleman riskiin.

Vaikka yksityiskohtainen sähköfysiologinen kartoitus voi kvantifioida tämän riskin, tällaiset toimenpiteet ovat aikaa vieviä, kalliita ja usein erittäin invasiivisia. Sen sijaan tutkijat ehdottavat elektrokardiografisen kuvantamisen (ECGI) käyttöä - ei-invasiivista tekniikkaa, joka yhdistää sydämen ja vartalon geometrian kehon pintapotentiaaliin, jotka on tallennettu useilta elektrodeilta. Koska ECGI on korkearesoluutioinen ja korjaa anatomian, se voi havaita runsaasti tietoa sisältäviä sähköilmiöitä, jotka jäävät huomaamatta perinteisessä 12-kytkentäisessä EKG:ssä.

"EKG kerää signaaleja vain 12 rajatusta pisteestä sydämen pinnalla - se ei riitä luomaan 3D-kartan kaikesta sähkötiedosta sydämen poikki", selittää liivin kehittäjä. Gabriella Captur. "Tällaisen kartan rakentamiseen tarvitaan tiheä ja korkearesoluutioinen tiedonkeruumenetelmä, kuten ECGI. ECGI:ssä meillä on 256 johtoa edessä ja takana, ja käsittelemme ne tuottamaan 1000 yksittäistä solmua jokaisen sydämen yli."

"12-kytkentäinen EKG on kuin katsoisi yötaivaalle paljaalla silmällä", Captur kertoo. Fysiikan maailma. "ECGI-liivi on kuin katsoisi syvään avaruuteen James Webb -teleskoopilla, kun yhtäkkiä koko maailmankaikkeus on täynnä tähtiä."

Toisin kuin aikaisemmissa ECGI-lähestymistavissa, joissa käytettiin CT:tä anatomiseen kuvantamiseen, uusi liivi käyttää säteilytöntä kardiovaskulaarista magneettiresonanssia (CMR) antamaan tietoja sydämen rakenteesta ja toiminnasta.

”MRI on sydämen kuvantamisen Rolls Royce. Se kertoo meille, mitkä sydänlihaksen seinämän osat ovat kuolleita, arpeutuneet, tulehtuneet, heikentyneet tai loukkaantuneet", Captur sanoo. "Ensimmäistä kertaa voimme sanoa tarkasti, kuinka nämä muutokset sydänlihaksen seinämässä vaikuttavat sydämen sähköisyyteen, ja niillä on ilmeisiä etuja vaarallisten sydämen rytmien todennäköisyyden tai hoitovasteen ennustamisessa."

Testaa liivi

ECGI-liivi, joka on kuvattu julkaisussa Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, on puuvillainen vaate, joka on brodeerattu 256 tekstiilipohjaisella kuivaelektrodilla (2 × 2 cm), ja jokaisessa elektrodissa on grafiittinapsautusliitin EKG-johdon yhdistämistä varten. Koska se käyttää kuivia elektrodeja metallisten elektrodien sijaan, jotka vaativat geelikerroksen ihon viereen, liivi (ilman EKG-johdot) on täysin pestävä ja uudelleenkäytettävä – se tarjoaa kustannustehokkaan seulontatyökalun.

EKG-tietojen keräämistä varten elektrodiliivi on kiinnitetty potilaan rintakehän ympärille, ja sen päällä on puhallettava liivi, joka maksimoi ihon ja elektrodin kosketuksen. Kehon pintapotentiaalit tallennetaan 5 minuutin ajan, minkä jälkeen elektrodiliivi vaihdetaan "peililiiviin" CMR-skannausta varten. Tämä peililiivi, jossa jokainen elektrodi on korvattu CMR-suojatulla vertailumerkillä, välttää tarpeen irrottaa kaikkia 256 EKG-johtoa jokaisen tallennuksen jälkeen ja virtaviivaistaa siten prosessia. CMR-skannaus suoritetaan sitten käyttämällä 3T tai 1.5T MRI-järjestelmää.

Tutkijat testasivat samaa uudelleenkäytettävää liiviä 77 osallistujalla, mukaan lukien 27 nuorta tervettä vapaaehtoista ja 50 vanhempaa. Kaikki EKGI-tallenteet suoritettiin ilman komplikaatioita ja kesti alle 10 minuuttia osallistujaa kohti.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="ECGI-tiimi ECGI-liivin kehittämiseen ja käyttöön osallistuvat tutkijat ja henkilökunta. (Luettelo: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team. jpg”>

Tiedonkeruun jälkeen ryhmä rekonstruoi epikardiaaliset elektrogrammit ja käytti niitä laskeakseen paikallisia elektrofysiologisia parametreja, mukaan lukien sydämen aktivaatioaika, repolarisaatioaika ja aktivoitumisen palautumisvälit. Kokonaisjälkikäsittely – mukaan lukien sydämen ja vartalon geometrioiden segmentointi CMR-skannauksesta, signaalin keskiarvo ja epikardiaalisten karttojen rekonstruointi – kesti noin 15 minuuttia osallistujaa kohden.

Tutkijat suorittivat vaihtelututkimuksia 20 osallistujalle, jotka sisälsivät kaikkien jälkikäsittelyn vaiheiden toistamisen. CMR-ECGI-työnkulku osoitti erinomaista toistettavuutta, ja mitattujen ECGI-parametrien sisäinen ja tarkkailijan välinen vaihtelu oli vähäistä. Tiimi tutki myös skannauksen/uudelleenskannauksen vaihtelua kahdeksassa osallistujassa toistamalla EKGI-tallennus- ja CMR-skannaus vähintään kolme kuukautta alkuperäisten mittausten jälkeen, ja havaittiin korkea toistettavuus.

Liivimittaukset paljastivat eroja nuorten ja vanhempien osallistujien välillä, ja elektrofysiologiset parametrit, kuten repolarisaatioaika ja aktivoitumisen palautumisaika, pitivät vanhemmilla nuorempaan verrattuna. Tiimi ehdottaa, että tämä voi johtua ikään liittyvistä muutoksista sydämen ionikanavissa ja kalsiumin käsittelyssä, jotka muuttavat toimintapotentiaalin kestoa ja palautumista.

Käytettävä EKG mahdollistaa jatkuvan sydämen seurannan

ECGI-liiviä on nyt käytetty 800 potilaalla, ja tiimi käyttää sitä parhaillaan ihmisillä, joilla on sydänlihassairauksia. "Käytämme tätä liiviä tutkiaksemme hypertrofista kardiomyopatiaa (paksunut sydänlihas) sairastavien potilaiden sydämiä selvittääksemme, pystyykö ECGI-tunniste tunnistamaan geenimutaatiota kantavat ennen paksuuntumisen alkamista ja nähdäksemme, voiko ECGI-tunniste ennustaa äkillisen sairauden riskiä. kuolema", Captur sanoo.

"Käytämme liiveä myös levossa ja harjoituksen aikana potilaiden sydämien tutkimiseen, joilla on heikko sydän (laajentunut kardiomyopatia), jotta voimme ymmärtää, lisääkö sydämenlihaksen seinämän tietyssä osassa oleva arpi sydämenpysähdyksen riskiä."

Captur on patentoinut liivin Yhdysvalloissa ja työskentelee sen kanssa g.tec lääketieteellinen suunnittelu, joka loi prototyypin ja valmistaa nyt liiveä muiden tutkimuskeskusten ostamista ja käyttöä varten.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/