Il giubbotto cardiaco crea una mappa dettagliata dell'attività elettrica del cuore - 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="Strumento di screening conveniente Il giubbotto ECGI sviluppato all'UCL, indossato da uno studente di medicina. (Per gentile concessione: Istituto di Scienze Cardiovascolari dell'UCL/James Tye)”>

Un giubbotto riutilizzabile che genera mappe ad alta risoluzione dell'attività elettrica del cuore potrebbe aiutare a identificare le persone a rischio di morte cardiaca improvvisa. Sviluppato da un team guidato dall'University College di Londra (UCL), il giubbotto combina i dati elettrici registrati dai suoi 256 sensori con immagini RM dettagliate delle strutture cardiache per creare mappe in tempo reale dell'attivazione cardiaca e dei modelli di recupero.

Ogni anno nel mondo si verificano 4-5 milioni di casi di morte cardiaca improvvisa, la maggior parte causata da disturbi del ritmo cardiaco. I defibrillatori cardioverter impiantabili che monitorano il ritmo cardiaco e, se necessario, lo riportano a un ritmo normale possono salvare vite umane. Ma un dispositivo impiantato comporta dei rischi, rendendo essenziale identificare in che modo una particolare anomalia strutturale cardiaca può influenzare il rischio di morte cardiaca improvvisa.

Sebbene una mappatura elettrofisiologica dettagliata possa quantificare questo rischio, tali procedure richiedono molto tempo, sono costose e spesso altamente invasive. I ricercatori propongono invece l’uso dell’imaging elettrocardiografico (ECGI), una tecnica non invasiva che combina la geometria cardiaca e del tronco con i potenziali della superficie corporea registrati da più elettrodi. Poiché l'ECGI è ad alta risoluzione e corregge l'anatomia, è in grado di rilevare fenomeni elettrici ricchi di informazioni che sfuggirebbero all'ECG convenzionale a 12 derivazioni.

"L'ECG raccoglie segnali solo da 12 punti limitati sulla superficie del cuore: questo non è sufficiente per generare una mappa 3D di tutto il flusso di dati elettrici attraverso il cuore", spiega lo sviluppatore del giubbotto Gabriella Captur. “Per costruire una mappa del genere è necessario un metodo di raccolta dati denso e ad alta risoluzione come l’ECGI. Con l’ECGI abbiamo 256 derivazioni nella parte anteriore e posteriore e le elaboriamo per produrre 1000 nodi individuali su ciascun cuore”.

"L'ECG a 12 derivazioni è come guardare il cielo notturno ad occhio nudo", spiega Captur Mondo della fisica. “Il giubbotto ECGI è come guardare nello spazio profondo usando il telescopio James Webb quando all’improvviso l’intero universo brulica di stelle.”

A differenza dei precedenti approcci ECGI che utilizzavano la TC per l’imaging anatomico, il nuovo giubbotto utilizza la risonanza magnetica cardiovascolare (CMR) priva di radiazioni per fornire dati sulla struttura e sulla funzione cardiaca.

“La risonanza magnetica è la 'Rolls Royce' dell'imaging cardiaco. Ci dice quali, se ce ne sono, sezioni della parete del muscolo cardiaco sono morte, cicatrizzate, infiammate, indebolite o ferite”, afferma Captur. “Per la prima volta possiamo dire con precisione come questi cambiamenti nella parete del muscolo cardiaco influiscono sull’elettricità del cuore, con evidenti vantaggi in termini di previsione della probabilità di ritmi cardiaci pericolosi o di risposta alla terapia”.

Prova il giubbotto

Il giubbotto ECGI, descritto nel Giornale di risonanza magnetica cardiovascolare, è un indumento di cotone ricamato con 256 elettrodi asciutti a base tessile (2 × 2 cm), con un connettore a scatto in grafite in ciascun elettrodo per collegare la derivazione ECG. Poiché utilizza elettrodi asciutti, anziché elettrodi metallici che richiedono uno strato di gel vicino alla pelle, il giubbotto (escluse le derivazioni ECG) è completamente lavabile e riutilizzabile, fornendo uno strumento di screening conveniente.

Per la raccolta dei dati ECG, il giubbotto degli elettrodi viene fissato attorno al torace del paziente, con un giubbotto gonfiabile indossato sopra per massimizzare il contatto pelle-elettrodo. I potenziali della superficie corporea vengono registrati per 5 minuti, dopodiché il giubbotto dell'elettrodo viene sostituito con un “giubbotto a specchio” per la scansione CMR. Questo giubbotto a specchio, in cui ciascun elettrodo è sostituito da un marcatore fiduciale CMR-safe, evita la necessità di scollegare tutte le 256 derivazioni ECG dopo ogni registrazione e quindi semplifica il processo. La scansione CMR viene quindi eseguita utilizzando un sistema MRI 3T o 1.5T.

I ricercatori hanno testato lo stesso giubbotto riutilizzabile su 77 partecipanti, tra cui 27 giovani volontari sani e 50 anziani. Tutte le registrazioni ECGI sono state completate senza complicazioni e hanno richiesto meno di 10 minuti per partecipante.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="Squadra ECGI Ricercatori e personale coinvolti nello sviluppo e nell'utilizzo del giubbotto ECGI. (Per gentile concessione: UCL Institute of Cardiovascolare Science/James Tye)” title=”Fare clic per aprire l'immagine in popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team. jpg”>

Dopo la raccolta dei dati, il team ha ricostruito gli elettrogrammi epicardici e li ha utilizzati per calcolare i parametri elettrofisiologici locali, tra cui il tempo di attivazione cardiaca, il tempo di ripolarizzazione e gli intervalli di recupero dell'attivazione. La post-elaborazione totale – inclusa la segmentazione delle geometrie cuore-tronco dalla scansione CMR, la media del segnale e la ricostruzione delle mappe epicardiche – ha richiesto circa 15 minuti per partecipante.

I ricercatori hanno eseguito studi di variabilità su 20 partecipanti, che includevano la ripetizione di tutti i passaggi nella pipeline di post-elaborazione. Il flusso di lavoro CMR-ECGI ha mostrato un'eccellente riproducibilità, con una bassa variabilità intra e inter-osservatore nei parametri ECGI misurati. Il team ha inoltre esaminato la variabilità della scansione/riscansione in otto partecipanti, ripetendo la registrazione ECGI e la scansione CMR almeno tre mesi dopo le misurazioni originali, osservando un'elevata ripetibilità.

Le misurazioni del gilet hanno rivelato differenze tra i partecipanti giovani e quelli più anziani, con parametri elettrofisiologici come il tempo di ripolarizzazione e l’intervallo di recupero dell’attivazione prolungati nel gruppo più anziano rispetto a quello più giovane. Il team suggerisce che ciò potrebbe essere dovuto a cambiamenti legati all’età nei canali ionici cardiaci e nella gestione del calcio che altererebbero la durata del potenziale d’azione e il recupero.

L'ECG indossabile fornisce un monitoraggio cardiaco continuo

Il giubbotto ECGI è stato ora utilizzato su 800 pazienti e il team lo sta attualmente utilizzando su persone con disturbi del muscolo cardiaco. “Stiamo utilizzando questo giubbotto per studiare i cuori dei pazienti con cardiomiopatia ipertrofica (muscolo cardiaco ispessito) per capire se la firma ECGI può identificare coloro che portano la mutazione genetica prima che inizi l’ispessimento e per vedere se la firma ECGI può predire il rischio di improvvisi morte”, dice Captur.

“Stiamo utilizzando il giubbotto a riposo e durante esercizio anche per studiare il cuore di pazienti con cuore debole (cardiomiopatia dilatativa), per capire se la cicatrice in una sezione specifica della parete del muscolo cardiaco aumenta il rischio di arresto cardiaco”.

Captur ha brevettato il giubbotto negli Stati Uniti e sta collaborando ingegneria medica g.tec, che ha creato il prototipo e ora sta producendo il giubbotto affinché altri centri di ricerca possano acquistarlo e utilizzarlo.

• Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
• PlatoData.Network Generativo verticale Ai. Potenzia te stesso. Accedi qui.
• PlatoAiStream. Intelligenza Web3. Conoscenza amplificata. Accedi qui.
• PlatoneESG. Carbonio, Tecnologia pulita, Energia, Ambiente, Solare, Gestione dei rifiuti. Accedi qui.
• Platone Salute. Intelligence sulle biotecnologie e sulle sperimentazioni cliniche. Accedi qui.
• Fonte: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/