Kamizelka kardiologiczna tworzy szczegółową mapę aktywności elektrycznej serca – Świat Fizyki

<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="Ekonomiczne narzędzie do badań przesiewowych Kamizelka ECGI opracowana na UCL, noszona przez studenta medycyny. (Dzięki uprzejmości: Instytut Nauk o Układu Sercowo-Naczyniowym UCL/James Tye)”>

Kamizelka wielokrotnego użytku generująca mapy aktywności elektrycznej serca o wysokiej rozdzielczości może pomóc w identyfikacji osób zagrożonych nagłą śmiercią sercową. Opracowany przez zespół kierowany przez University College London (UCL) kamizelka łączy dane elektryczne zarejestrowane przez 256 czujników ze szczegółowymi obrazami MR struktur serca, aby stworzyć w czasie rzeczywistym mapy wzorców aktywacji i regeneracji serca.

Każdego roku na całym świecie odnotowuje się 4–5 milionów przypadków nagłej śmierci sercowej, z których większość jest spowodowana zaburzeniami rytmu serca. Wszczepialne kardiowertery-defibrylatory, które monitorują rytm serca i w razie potrzeby przywracają go do normalnego rytmu, mogą uratować życie. Jednak wszczepione urządzenie wiąże się z pewnym ryzykiem, dlatego istotne jest określenie, w jaki sposób konkretna nieprawidłowość w budowie serca może wpłynąć na ryzyko nagłej śmierci sercowej.

Chociaż szczegółowe mapowanie elektrofizjologiczne może określić ilościowo to ryzyko, procedury takie są czasochłonne, kosztowne i często wysoce inwazyjne. Zamiast tego naukowcy proponują zastosowanie obrazowania elektrokardiograficznego (ECGI) – nieinwazyjnej techniki, która łączy geometrię serca i tułowia z potencjałami powierzchni ciała zarejestrowanymi za pomocą wielu elektrod. Ponieważ EKGI ma wysoką rozdzielczość i koryguje anatomię, może wykryć bogate w informacje zjawiska elektryczne, które zostałyby przeoczone w konwencjonalnym 12-odprowadzeniowym EKG.

„EKG zbiera sygnały jedynie z 12 ograniczonych punktów na powierzchni serca – to nie wystarczy, aby wygenerować trójwymiarową mapę całego przepływu danych elektrycznych przez serce” – wyjaśnia twórca kamizelki Gabriela Captur. „Aby skonstruować taką mapę, potrzebna jest gęsta metoda gromadzenia danych o wysokiej rozdzielczości, taka jak ECGI. Dzięki ECGI mamy 256 odprowadzeń z przodu i z tyłu i przetwarzamy je, aby uzyskać 1000 pojedynczych węzłów nad każdym sercem.

„12-odprowadzeniowe EKG przypomina patrzenie na nocne niebo gołym okiem” – mówi Captur Świat Fizyki. „Kamizelka ECGI jest jak patrzenie w przestrzeń kosmiczną za pomocą teleskopu Jamesa Webba, gdy nagle cały wszechświat jest pełen gwiazd”.

W przeciwieństwie do poprzednich metod ECGI, w których do obrazowania anatomicznego wykorzystywano tomografię komputerową, nowa kamizelka wykorzystuje pozbawiony promieniowania rezonans magnetyczny układu sercowo-naczyniowego (CMR) w celu uzyskania danych na temat struktury i funkcji serca.

„MRI to „Rolls Royce” w obrazowaniu serca. Mówi nam, które (jeśli w ogóle) fragmenty ściany mięśnia sercowego są martwe, pokryte bliznami, objęte stanem zapalnym, osłabione lub uszkodzone” – mówi Captur. „Po raz pierwszy możemy dokładnie określić, jak te zmiany w ścianie mięśnia sercowego wpływają na elektrykę serca, co ma oczywiste zalety w zakresie przewidywania prawdopodobieństwa wystąpienia niebezpiecznych rytmów serca lub reakcji na terapię”.

Przetestuj kamizelkę

Kamizelka ECGI opisana w pkt Journal of układu rezonansu magnetycznego układu krążenia, to bawełniany strój, w którym znajduje się 256 suchych elektrod tekstylnych (2 × 2 cm) z grafitowym złączem zatrzaskowym w każdej elektrodzie do podłączenia przewodu EKG. Ponieważ wykorzystuje elektrody suche zamiast elektrod metalowych, które wymagają warstwy żelu przy skórze, kamizelka (bez przewodów EKG) jest w pełni zmywalna i nadaje się do wielokrotnego użytku, co stanowi ekonomiczne narzędzie do badań przesiewowych.

W celu gromadzenia danych EKG kamizelkę z elektrodami zakłada się na klatkę piersiową pacjenta, a na górę zakłada się nadmuchiwaną kamizelkę, aby maksymalnie zwiększyć kontakt skóry z elektrodą. Potencjały powierzchni ciała rejestrowane są przez 5 min, po czym kamizelka elektrodowa zostaje wymieniona na „kamizelkę lustrzaną” do badania CMR. Ta kamizelka lustrzana, w której każda elektroda jest zastąpiona znacznikiem odniesienia bezpiecznym dla CMR, pozwala uniknąć konieczności odłączania wszystkich 256 odprowadzeń EKG po każdym zapisie, co usprawnia proces. Następnie przeprowadza się skanowanie CMR przy użyciu systemu MRI 3T lub 1.5T.

Naukowcy przetestowali tę samą kamizelkę wielokrotnego użytku na 77 uczestnikach, w tym 27 młodych, zdrowych ochotnikach i 50 osobach starszych. Wszystkie zapisy ECGI przeprowadzono bez powikłań i trwały mniej niż 10 minut na uczestnika.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="Zespół ECGI Naukowcy i personel zaangażowany w rozwój i użytkowanie kamizelki ECGI. (Dzięki uprzejmości: Instytut Nauk o Układu Sercowo-Naczyniowym UCL/James Tye)” title=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team. jpg”>

Po zebraniu danych zespół zrekonstruował elektrogramy nasierdziowe i wykorzystał je do obliczenia lokalnych parametrów elektrofizjologicznych, w tym czasu aktywacji serca, czasu repolaryzacji i okresów odzyskiwania aktywacji. Całkowite przetwarzanie końcowe – obejmujące segmentację geometrii serca i tułowia na podstawie skanu CMR, uśrednianie sygnału i rekonstrukcja map nasierdziowych – trwało około 15 minut na uczestnika.

Naukowcy przeprowadzili badania zmienności na 20 uczestnikach, które obejmowały powtórzenie wszystkich etapów przetwarzania końcowego. Przebieg pracy CMR-ECGI wykazał doskonałą powtarzalność, przy niskiej zmienności wewnątrz i między obserwatorami mierzonych parametrów ECGI. Zespół zbadał także zmienność skanu/ponownego skanowania u ośmiu uczestników, powtarzając zapis EKGI i skan CMR co najmniej trzy miesiące po pierwotnych pomiarach, obserwując wysoką powtarzalność.

Pomiary kamizelki wykazały różnice między młodszymi i starszymi uczestnikami, przy czym parametry elektrofizjologiczne, takie jak czas repolaryzacji i okres regeneracji po aktywacji, były dłuższe w grupie starszej w porównaniu z młodszą. Zespół sugeruje, że może to być spowodowane związanymi z wiekiem zmianami w kanałach jonowych serca i gospodarką wapniem, które wpływają na czas trwania potencjału czynnościowego i regenerację.

Poręczny EKG zapewnia ciągłe monitorowanie pracy serca

Kamizelki ECGI zastosowano już u 800 pacjentów, a zespół obecnie wykorzystuje ją u osób z chorobami mięśnia sercowego. „Używamy tej kamizelki do badania serc pacjentów z kardiomiopatią przerostową (pogrubieniem mięśnia sercowego), aby zrozumieć, czy podpis ECGI może zidentyfikować osoby będące nosicielami mutacji genu przed rozpoczęciem pogrubienia oraz czy podpis ECGI może przewidzieć ryzyko nagłego śmierć” – mówi Captur.

„Kamizelki używamy również w spoczynku i podczas ćwiczeń, aby badać serca pacjentów ze słabym sercem (kardiomiopatia rozstrzeniowa), aby zrozumieć, czy blizna w określonym odcinku ściany mięśnia sercowego zwiększa ryzyko zatrzymania akcji serca”.

Firma Captur opatentowała kamizelkę w USA i z nią współpracuje inżynieria medyczna g.tec, która stworzyła prototyp, a obecnie produkuje kamizelkę do zakupu i użytkowania dla innych ośrodków badawczych.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/