심장 조끼는 심장의 전기 활동에 대한 상세한 지도를 생성합니다.

심장 조끼는 심장의 전기 활동에 대한 상세한 지도를 생성합니다.

타임 스탬프 : 16 년 2024 월 4 일 오전 30:XNUMX

<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="비용 효율적인 선별 도구 UCL에서 개발한 의대생이 착용하는 ECGI 조끼입니다. (제공: UCL 심혈관 과학 연구소/James Tye)”> 심전도 영상 조끼
비용 효율적인 선별 도구 UCL에서 개발한 의대생이 착용하는 ECGI 조끼입니다. (제공: UCL 심혈관 과학 연구소/James Tye)

심장의 전기 활동에 대한 고해상도 지도를 생성하는 재사용 가능한 조끼는 심장 돌연사의 위험이 있는 사람들을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. University College London(University College London)의 팀이 개발했습니다.UCL), 조끼는 256개의 센서로 기록된 전기 데이터와 심장 구조의 상세한 MR 이미지를 결합하여 심장 활성화 및 회복 패턴에 대한 실시간 지도를 생성합니다.

전 세계적으로 매년 4만~5만 건의 심장 돌연사 사례가 발생하며, 대부분은 심장 박동 장애로 인해 발생합니다. 심장 박동을 모니터링하고 필요한 경우 정상적인 박동으로 되돌리는 충격을 가하는 이식형 심장율동전환 제세동기는 생명을 구할 수 있습니다. 그러나 이식된 장치에는 그 자체의 위험이 있으므로 특정 심장 구조적 이상이 심장 돌연사의 위험에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 식별하는 것이 필수적입니다.

상세한 전기 생리학적 매핑을 통해 이러한 위험을 정량화할 수 있지만 이러한 절차는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들며 종종 매우 침습적입니다. 대신, 연구자들은 심장 및 몸통 형상을 여러 전극에서 기록된 신체 표면 전위와 결합하는 비침습적 기술인 심전도 영상(ECGI)의 사용을 제안합니다. ECGI는 고해상도이고 해부학적 구조를 교정하므로 기존 12리드 ECG에서는 놓칠 수 있는 풍부한 정보의 전기 현상을 감지할 수 있습니다.

"ECG는 심장 표면의 제한된 12개 지점에서만 신호를 수집합니다. 이는 심장 전체의 모든 전기 데이터 흐름에 대한 3D 지도를 생성하기에는 충분하지 않습니다."라고 조끼 개발자는 설명합니다. 가브리엘라 캡쳐. “이러한 지도를 구축하려면 ECGI와 같은 조밀하고 고해상도의 데이터 수집 방법이 필요합니다. ECGI를 사용하면 앞면과 뒷면에 256개의 리드가 있고 이를 처리하여 각 심장에 1000개의 개별 노드를 생성합니다."

"12리드 ECG는 육안으로 밤하늘을 보는 것과 같습니다."라고 Captur는 말합니다. 물리 세계. "ECGI 조끼는 갑자기 온 우주가 별들로 가득 차 있을 때 제임스 웹 망원경을 사용하여 깊은 우주를 들여다보는 것과 같습니다."

해부학적 영상 촬영에 CT를 사용했던 이전 ECGI 접근법과 달리, 새로운 조끼는 무방사선 심혈관 자기공명(CMR)을 사용하여 심장 구조와 기능에 대한 데이터를 제공합니다.

“MRI는 심장 영상계의 ‘롤스로이스’입니다. 이는 심장 근육 벽의 어느 부분이 죽었는지, 상처가 났는지, 염증이 생겼는지, 약해졌는지, 부상을 입었는지 알려줍니다.”라고 Captur는 말합니다. "처음으로 우리는 심장 근육 벽의 이러한 변화가 심장 전기에 어떻게 영향을 미치는지 정확하게 말할 수 있으며, 위험한 심장 박동의 가능성이나 치료에 대한 반응을 예측하는 측면에서 분명한 이점을 제공합니다."

조끼 테스트

ECGI 조끼에 설명되어 있습니다. 심혈관 자기 공명 저널는 256개의 직물 기반 건조 전극(2 × 2cm)으로 수놓은 면 의류이며, 각 전극에 ECG 리드를 연결하는 흑연 스냅 커넥터가 있습니다. 피부 옆에 젤 층이 필요한 금속 전극 대신 건식 전극을 사용하므로 조끼(ECG 리드 제외)는 완전히 세척 가능하고 재사용이 가능하여 비용 효율적인 검사 도구를 제공합니다.

ECG 데이터 수집을 위해 전극 조끼를 환자의 가슴 주위에 고정하고 피부-전극 접촉을 최대화하기 위해 상단에 팽창형 조끼를 착용합니다. 신체 표면 전위를 5분간 기록한 후 CMR 스캔을 위해 전극 조끼를 "거울 조끼"로 교체합니다. 각 전극이 CMR 안전 기준 마커로 교체되는 이 미러 조끼는 각 기록 후 ECG 리드 256개를 모두 분리할 필요가 없으므로 프로세스를 간소화합니다. 그런 다음 CMR 스캔은 3T 또는 1.5T MRI 시스템을 사용하여 수행됩니다.

연구자들은 77명의 젊고 건강한 자원봉사자와 27명의 노인을 포함하여 50명의 참가자에게 동일한 재사용 가능한 조끼를 테스트했습니다. 모든 ECGI 기록은 문제 없이 완료되었으며 참가자당  10분 미만이 소요되었습니다.

<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="ECGI팀 ECGI 조끼 개발 및 사용에 관련된 연구원 및 직원. (제공: UCL 심혈관 과학 연구소/James Tye)” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭하세요” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates- 상세-심장 지도-전기 활동-물리-세계-3.jpg”>UCL 연구팀
ECGI팀 ECGI 조끼 개발 및 사용에 관련된 연구원 및 직원. (제공: UCL 심혈관 과학 연구소/James Tye)

데이터 수집 후, 팀은 심외막 심전도를 재구성하고 이를 사용하여 심장 활성화 시간, 재분극 시간 및 활성화 회복 간격을 포함한 국소 전기생리학적 매개변수를 계산했습니다. CMR 스캔의 심장-몸통 형상 분할, 신호 평균화, 심외막 지도 재구성을 포함한 전체 후처리에는 참가자당 약 15분이 걸렸습니다.

연구원들은 후처리 파이프라인의 모든 단계를 반복하는 것을 포함하여 20명의 참가자를 대상으로 가변성 연구를 수행했습니다. CMR-ECGI 작업흐름은 측정된 ECGI 매개변수에서 관찰자 내 및 관찰자 간 변동성이 낮아 탁월한 재현성을 보여주었습니다. 또한 팀은 원래 측정 후 최소 XNUMX개월 동안 ECGI 기록과 CMR 스캔을 반복하여 XNUMX명의 참가자를 대상으로 스캔/재스캔 가변성을 조사했으며 높은 반복성을 관찰했습니다.

조끼 측정 결과, 젊은 그룹에 비해 노년층에서 재분극 시간 및 활성화 회복 간격과 같은 전기생리학적 매개변수가 길어지면서 젊은 참가자와 노년층 참가자 사이의 차이가 나타났습니다. 연구팀은 이것이 활동 전위 기간과 회복을 변화시키는 심장 이온 채널과 칼슘 처리의 연령 관련 변화 때문일 수 있다고 제안합니다.

ECGI 조끼는 현재 800명의 환자에게 사용되었으며, 팀은 현재 심장 근육 장애가 있는 사람들에게 이 조끼를 사용하고 있습니다. “우리는 이 조끼를 사용하여 비후성 심근병증(두꺼워진 심장 근육) 환자의 심장을 연구하여 심근경색이 시작되기 전에 ECGI 시그니처가 유전자 돌연변이를 지닌 사람들을 식별할 수 있는지 이해하고 ECGI 시그니처가 갑작스런 심근병증의 위험을 예측할 수 있는지 확인합니다. 죽음입니다.”라고 Captur는 말합니다.

"우리는 또한 휴식 중이나 운동 중에 조끼를 사용하여 심장이 약한 환자(확장성 심근병증)의 심장을 연구하고, 심장 근육벽의 특정 부분에 있는 흉터가 심장 마비 위험을 증가시키는지 여부를 이해하고 있습니다."

Captur는 미국에서 이 조끼에 대한 특허를 취득했으며, 지텍의료공학, 프로토타입을 제작했으며 현재 다른 연구 센터에서 구매하여 사용할 수 있도록 조끼를 제조하고 있습니다.

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