Hjertevest lager detaljert kart 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="Kostnadseffektivt screeningsverktøy ECGI-vesten utviklet ved UCL, båret av en medisinstudent. (Med tillatelse: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)”>

En gjenbrukbar vest som genererer høyoppløselige kart over hjertets elektriske aktivitet kan bidra til å identifisere personer med risiko for plutselig hjertedød. Utviklet av et team ledet ved University College London (UCL), kombinerer vesten elektriske data registrert av sine 256 sensorer med detaljerte MR-bilder av hjertestrukturer for å lage sanntidskart over hjerteaktivering og restitusjonsmønstre.

Det er 4–5 millioner tilfeller av plutselig hjertedød hvert år over hele verden, de fleste forårsaket av hjerterytmeforstyrrelser. Implanterbare cardioverter-defibrillatorer som overvåker hjertets rytme og, om nødvendig, sjokkerer det tilbake til en normal rytme, kan redde liv. Men en implantert enhet kommer med sine egne risikoer, noe som gjør det viktig å identifisere hvordan en bestemt hjertestrukturell abnormitet kan påvirke risikoen for plutselig hjertedød.

Selv om detaljert elektrofysiologisk kartlegging kan kvantifisere denne risikoen, er slike prosedyrer tidkrevende, kostbare og ofte svært invasive. I stedet foreslår forskerne bruk av elektrokardiografisk avbildning (ECGI) - en ikke-invasiv teknikk som kombinerer hjerte- og overkroppsgeometri med kroppsoverflatepotensialer registrert fra flere elektroder. Siden ECGI har høy oppløsning og korrigerer for anatomi, kan den oppdage informasjonsrike elektriske fenomener som ville bli savnet av konvensjonelt 12-avlednings-EKG.

"EKG samler bare signaler fra 12 begrensede punkter på hjertets overflate - det er ikke nok til å generere et 3D-kart over all strøm av elektriske data over hjertet," forklarer vestens utvikler Gabriella Captur. "For å konstruere et slikt kart trenger du en tett og høyoppløselig datainnsamlingsmetode som ECGI. Med ECGI har vi 256 avledninger foran og bak, og vi behandler disse for å gi 1000 individuelle noder over hvert hjerte."

"12-avlednings-EKG er som å se på nattehimmelen med det blotte øye," forteller Captur Fysikkens verden. "ECGI-vesten er som å se ut i verdensrommet ved hjelp av James Webb-teleskopet når plutselig hele universet vrimler av stjerner."

I motsetning til tidligere ECGI-tilnærminger som brukte CT for anatomisk avbildning, bruker den nye vesten strålingsfri kardiovaskulær magnetisk resonans (CMR) for å gi data om hjertestruktur og funksjon.

"MR er 'Rolls Royce' for hjerteavbildning. Den forteller oss hvilke, om noen, deler av hjertemuskelveggen som er døde, arr, betent, svekket eller skadet, sier Captur. "For første gang kan vi si nøyaktig hvordan disse endringene i hjertemuskelveggen påvirker hjertets elektriske komponenter, med åpenbare fordeler når det gjelder å forutsi sannsynligheten for farlige hjerterytmer eller respons på terapi."

Test vesten

ECGI-vesten, beskrevet i Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, er et bomullsplagg brodert med 256 tekstilbaserte tørre elektroder (2 × 2 cm), med en grafittkontakt i hver elektrode for å koble til EKG-avledningen. Siden den bruker tørre elektroder, i stedet for metalliske elektroder som krever et gellag ved siden av huden, er vesten (minus EKG-avledningene) fullt vaskbar og gjenbrukbar – og gir et kostnadseffektivt screeningsverktøy.

For innsamling av EKG-data er elektrodevesten festet rundt pasientens bryst, med en oppblåsbar strikk som bæres over toppen for å maksimere kontakten mellom hud og elektrode. Kroppsoverflatepotensialer registreres i 5 minutter, hvoretter elektrodevesten byttes ut med en "speilvest" for CMR-skanning. Denne speilvesten, der hver elektrode er erstattet av en CMR-sikker fiducial markør, unngår behovet for å koble fra alle 256 EKG-avledninger etter hvert opptak og effektiviserer dermed prosessen. CMR-skanningen utføres deretter ved hjelp av et 3T eller 1.5T MR-system.

Forskerne testet den samme gjenbrukbare vesten på 77 deltakere, inkludert 27 unge friske frivillige og 50 eldre personer. Alle ECGI-opptak ble gjennomført uten komplikasjoner og tok mindre enn 10 minutter per deltaker.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="ECGI-teamet Forskere og ansatte involvert i utvikling og bruk av ECGI-vesten. (Courtesy: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)” title=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team. jpg">

Etter datainnsamling rekonstruerte teamet epikardiale elektrogrammer og brukte disse til å beregne lokale elektrofysiologiske parametere, inkludert hjerteaktiveringstid, repolariseringstid og gjenopprettingsintervaller for aktivering. Den totale etterbehandlingen – inkludert segmentering av hjerte-torso-geometrier fra CMR-skanningen, signalgjennomsnitt og rekonstruksjon av epikardiale kart – tok omtrent 15 minutter per deltaker.

Forskerne utførte variasjonsstudier på 20 deltakere, som inkluderte å gjenta alle trinn i etterbehandlingspipelinen. CMR-ECGI-arbeidsflyten viste utmerket reproduserbarhet, med lav intra- og inter-observatørvariabilitet i målte ECGI-parametere. Teamet undersøkte også scan/rescan-variabiliteten hos åtte deltakere, ved å gjenta ECGI-opptaket og CMR-skanningen minst tre måneder etter de opprinnelige målingene, og observerte høy repeterbarhet.

Vestmålingene avdekket forskjeller mellom unge og eldre deltakere, med elektrofysiologiske parametere som repolariseringstid og aktiveringsrestitusjonsintervall forlenget hos de eldre sammenlignet med den yngre gruppen. Teamet antyder at dette kan skyldes aldersrelaterte endringer i hjerteionekanaler og kalsiumhåndtering som vil endre aksjonspotensialets varighet og utvinning.

Bærbart EKG gir kontinuerlig hjerteovervåking

ECGI-vesten har nå blitt brukt hos 800 pasienter, og teamet bruker den for tiden hos personer med hjertemuskellidelser. "Vi bruker denne vesten til å studere hjertene til pasienter med hypertrofisk kardiomyopati (fortykket hjertemuskel) for å forstå om ECGI-signaturen kan identifisere de som bærer genmutasjonen før fortykkelsen starter og for å se om ECGI-signaturen kan forutsi risikoen for plutselig død, sier Captur.

"Vi bruker også vesten i hvile og under trening for å studere hjertet til pasienter med svakt hjerte (dilatert kardiomyopati), for å forstå om arr i en bestemt del av hjertemuskelveggen øker risikoen for å få hjertestans."

Captur har patentert vesten i USA og jobber med g.tec medisinsk ingeniørfag, som skapte prototypen og produserer nå vesten som andre forskningssentre kan kjøpe og bruke.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/