心臓ベストは心臓の電気活動の詳細なマップを作成 – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity-physics-world-7.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-7.jpg" data-caption="費用対効果の高いスクリーニングツール UCLで開発されたECGIベスト、医学生が着用。 (提供: UCL 心血管科学研究所/ジェームズ・タイ)>

心臓の電気活動の高解像度マップを生成する再利用可能なベストは、心臓突然死の危険にさらされている人々を特定するのに役立つ可能性があります。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンを率いるチームによって開発されました (UCL）、このベストは、256 個のセンサーによって記録された電気データと心臓構造の詳細な MR 画像を組み合わせて、心臓の活性化と回復のパターンのリアルタイム マップを作成します。

世界中で毎年 4 ～ 5 万人の心臓突然死が発生しており、その大半は心拍リズム障害が原因です。心臓のリズムを監視し、必要に応じてショックを与えて正常なリズムに戻す植込み型除細動器は、命を救うことができます。しかし、埋め込み型デバイスにはそれ自体のリスクが伴うため、特定の心臓の構造異常が心臓突然死のリスクにどのような影響を与えるかを特定することが不可欠です。

詳細な電気生理学的マッピングによりこのリスクを定量化できますが、そのような手順は時間と費用がかかり、多くの場合非常に侵襲的です。代わりに研究者らは、心電図画像法（ECGI）の使用を提案している。これは、心臓と胴体の形状と複数の電極から記録された体表面電位を組み合わせる非侵襲的技術である。 ECGI は高分解能で解剖学的構造を補正するため、従来の 12 誘導 ECG では見逃してしまう情報豊富な電気現象を検出できます。

「ECG は心臓の表面上の 12 の限られた点から信号を収集するだけです。それだけでは、心臓全体のすべての電気データの流れの 3D マップを生成するには十分ではありません」とベストの開発者は説明します。 ガブリエラ・キャプチャー。 「このような地図を構築するには、ECGI のような高密度で高解像度のデータ収集方法が必要です。 ECGI を使用すると、前面と背面に 256 個のリード線があり、これらを処理して各心臓上に 1000 個の個別のノードを生成します。」

「12誘導心電図は肉眼で夜空を見るようなものです」とキャプチャー氏は語る 物理学の世界。 「ECGI ベストは、突然宇宙全体が星で満ち溢れているときに、ジェームズ ウェッブ望遠鏡を使って深宇宙を覗いているようなものです。」

解剖学的イメージングに CT を使用した以前の ECGI アプローチとは異なり、新しいベストは放射線を使用しない心血管磁気共鳴 (CMR) を使用して心臓の構造と機能に関するデータを提供します。

「MRI は心臓画像検査の「ロールスロイス」です。それは、心筋壁のどの部分が死んでいるのか、傷跡があるのか​​、炎症を起こしているのか、弱くなっているのか、損傷しているのかを教えてくれます」とキャプチャー氏は言う。 「心筋壁の変化が心臓の電気にどのような影響を与えているかを初めて正確に知ることができ、危険な心拍リズムや治療への反応の可能性を予測するという点で明らかな利点があります。」

ベストをテストする

ECGI ベストについては、 心血管磁気共鳴ジャーナルは、256 個の繊維ベースの乾燥電極 (2 × 2 cm) が刺繍された綿の衣服で、各電極には ECG リード線に接続するためのグラファイト スナップ コネクタが付いています。皮膚の隣にゲル層を必要とする金属製の電極ではなく、乾燥した電極を使用するため、ベスト (ECG リード線を除く) は完全に洗って再利用可能で、費用対効果の高いスクリーニング ツールを提供します。

ECG データ収集の場合、電極ベストは患者の胸の周りに固定され、皮膚と電極の接触を最大限にするために膨張可能なジレを上から着用します。体表面電位を 5 分間記録し、その後、電極ベストを CMR スキャン用の「ミラー ベスト」と交換します。このミラーベストでは、各電極が CMR に安全な基準マーカーに置き換えられるため、各記録後に 256 本の ECG リードをすべて切断する必要がなくなり、プロセスが合理化されます。次に、3T または 1.5T MRI システムを使用して CMR スキャンが実行されます。

研究者らは、77人の健康な若者と27人の高齢者を含む50人の参加者に対して同じ再利用可能なベストをテストした。すべての ECGI 記録は合併症なく完了し、参加者あたり 10 分もかかりませんでした。

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity-physics-world-3.jpg" data-caption="ECGIチーム ECGI ベストの開発と使用に携わる研究者とスタッフ。 (提供: UCL 心臓血管科学研究所/James Tye)" title="クリックするとポップアップで画像が開きます" href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates-詳細な心の地図電気活動物理世界 3.jpg”>

データ収集後、チームは心外膜電位図を再構築し、これらを使用して心臓の活性化時間、再分極時間、活性化回復間隔などの局所電気生理学的パラメータを計算しました。 CMR スキャンからの心臓 - 胴体の形状のセグメンテーション、信号の平均化、心外膜マップの再構築を含む後処理全体には、参加者 15 人あたり約 XNUMX 分かかりました。

研究者らは、後処理パイプラインのすべてのステップを繰り返すことを含む、20 人の参加者に対して変動性研究を実施しました。 CMR-ECGI ワークフローは、測定された ECGI パラメータの観察者内および観察者間の変動が低く、優れた再現性を示しました。チームはまた、最初の測定から少なくともXNUMXか月後にECGI記録とCMRスキャンを繰り返すことにより、XNUMX人の参加者におけるスキャン/再スキャンのばらつきを調べ、高い再現性を観察しました。

ベストの測定により、若年者と高齢者の参加者間の差異が明らかになり、再分極時間や活性化回復間隔などの電気生理学的パラメータは、若年者グループに比べて高齢者の方が延長していました。研究チームは、これは心臓のイオンチャネルとカルシウムの取り扱いにおける加齢に伴う変化によるもので、活動電位の持続時間と回復が変化する可能性があると示唆している。

ウェアラブル ECG は継続的な心臓モニタリングを提供します

ECGI ベストは現在 800 人の患者に使用されており、チームは現在心筋障害のある人々にも使用しています。 「私たちはこのベストを使用して肥大型心筋症（心筋が肥厚している）患者の心臓を研究し、ECGIサインが肥厚が始まる前に遺伝子変異を持つ患者を特定できるかどうかを理解し、ECGIサインが突然の心臓のリスクを予測できるかどうかを確認しています。死だ」とキャプチャーは言う。

「私たちはまた、心臓の弱い患者（拡張型心筋症）の心臓を研究するために、安静時および運動中にベストを使用し、心筋壁の特定の部分の傷跡が心停止のリスクを高めるかどうかを理解しています。」

キャプチャーは米国でこのベストの特許を取得しており、 g.tecメディカルエンジニアリング、プロトタイプを作成し、現在、他の研究センターが購入して使用できるようにベストを製造しています。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/