Vesta cardiacă creează o hartă detaliată a activității electrice a inimii – 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="Instrument de screening rentabil Vesta ECGI dezvoltată la UCL, purtată de un student la medicină. (Cu amabilitatea: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)”>

O vestă reutilizabilă care generează hărți de înaltă rezoluție ale activității electrice a inimii ar putea ajuta la identificarea persoanelor cu risc de moarte subită cardiacă. Dezvoltat de o echipă condusă de University College London (UCL), vesta combină datele electrice înregistrate de cei 256 de senzori ai săi cu imagini RM detaliate ale structurilor inimii pentru a crea hărți în timp real ale modelelor de activare și recuperare cardiacă.

Există 4-5 milioane de cazuri de moarte subită cardiacă în fiecare an în întreaga lume, majoritatea cauzate de tulburări de ritm cardiac. Defibrilatoarele cardioverter implantabile care monitorizează ritmul inimii și, dacă este necesar, o șochează înapoi într-un ritm normal, pot salva vieți. Dar un dispozitiv implantat vine cu propriile sale riscuri, ceea ce face esențială identificarea modului în care o anumită anomalie structurală cardiacă poate afecta riscul de moarte subită cardiacă.

În timp ce cartografierea electrofiziologică detaliată poate cuantifica acest risc, astfel de proceduri sunt consumatoare de timp, costisitoare și adesea extrem de invazive. În schimb, cercetătorii propun utilizarea imaginilor electrocardiografice (ECGI) - o tehnică non-invazivă care combină geometria cardiacă și a trunchiului cu potențialele suprafeței corpului înregistrate de la mai mulți electrozi. Deoarece ECGI este de înaltă rezoluție și corectează pentru anatomie, poate detecta fenomene electrice bogate în informații care ar fi omise de ECG convențional cu 12 derivații.

„ECG-ul colectează doar semnale din 12 puncte limitate de pe suprafața inimii – asta nu este suficient pentru a genera o hartă 3D a întregului flux de date electrice de-a lungul inimii”, explică dezvoltatorul vestei. Gabriella Captur. „Pentru a construi o astfel de hartă aveți nevoie de o metodă densă și de înaltă rezoluție de colectare a datelor precum ECGI. Cu ECGI avem 256 de derivații în față și în spate și le procesăm pentru a produce 1000 de noduri individuale peste fiecare inimă.”

„ECG cu 12 derivații este ca și cum ar fi privit cerul nopții cu ochiul liber”, spune Captur Lumea fizicii. „Vesta ECGI este ca și cum ar fi privit în spațiul adânc folosind telescopul James Webb, când, dintr-o dată, întregul univers plin de stele.”

Spre deosebire de abordările anterioare ECGI care au folosit CT pentru imagistica anatomică, noua vestă folosește rezonanța magnetică cardiovasculară (CMR) fără radiații pentru a furniza date despre structura și funcția cardiacă.

„IRM-ul este „Rolls Royce” al imagisticii cardiace. Ne spune care, dacă există, secțiuni ale peretelui mușchiului inimii sunt moarte, cicatrici, inflamate, slăbite sau rănite”, spune Captur. „Pentru prima dată, putem spune exact cum aceste modificări ale peretelui mușchiului inimii au un impact asupra electricității inimii, cu avantaje evidente în ceea ce privește prezicerea probabilității de apariție a ritmurilor cardiace periculoase sau a răspunsului la terapie.”

Testează vesta

Vesta ECGI, descrisă în Jurnalul de rezonanță magnetică cardiovasculară, este un articol de îmbrăcăminte din bumbac brodat cu 256 de electrozi uscați pe bază de material textil (2 × 2 cm), cu un conector grafit-snap în fiecare electrod pentru a conecta derivația ECG. Deoarece folosește electrozi uscați, mai degrabă decât electrozi metalici care necesită un strat de gel lângă piele, vesta (mai puțin derivațiile ECG) este complet lavabilă și reutilizabilă - oferind un instrument de screening rentabil.

Pentru colectarea datelor ECG, vesta cu electrozi este fixată în jurul pieptului pacientului, cu un gilet gonflabil purtat deasupra pentru a maximiza contactul piele-electrod. Potențialele suprafeței corpului sunt înregistrate timp de 5 minute, după care vesta cu electrod este schimbată cu o „vestă oglindă” pentru scanarea CMR. Această vestă cu oglindă, în care fiecare electrod este înlocuit cu un marker de referință sigur pentru CMR, evită nevoia de a deconecta toate cele 256 de derivații ECG după fiecare înregistrare și astfel eficientizează procesul. Scanarea CMR este apoi efectuată folosind un sistem RMN 3T sau 1.5T.

Cercetătorii au testat aceeași vestă reutilizabilă pe 77 de participanți, inclusiv 27 de tineri voluntari sănătoși și 50 de persoane în vârstă. Toate înregistrările ECGI au fost finalizate fără complicații și au durat mai puțin de 10 minute per participant.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="echipa ECGI Researchers and staff involved in the development and use of the ECGI vest. (Courtesy: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)” title=”Click to open image in popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg”>

După colectarea datelor, echipa a reconstruit electrogramele epicardice și le-a folosit pentru a calcula parametrii electrofiziologici locali, inclusiv timpul de activare cardiacă, timpul de repolarizare și intervalele de recuperare a activării. Post-procesarea totală - inclusiv segmentarea geometriilor inimii-tors din scanarea CMR, medierea semnalului și reconstrucția hărților epicardice - a durat aproximativ 15 minute per participant.

Cercetătorii au efectuat studii de variabilitate pe 20 de participanți, care au inclus repetarea tuturor pașilor din conducta de post-procesare. Fluxul de lucru CMR-ECGI a arătat o reproductibilitate excelentă, cu variabilitate scăzută intra- și inter-observator în parametrii ECGI măsurați. Echipa a examinat, de asemenea, variabilitatea scanării/rescanării la opt participanți, repetând înregistrarea ECGI și scanarea CMR la cel puțin trei luni după măsurătorile originale, observând o repetabilitate ridicată.

Măsurătorile vestelor au evidențiat diferențe între participanții tineri și cei mai în vârstă, parametrii electrofiziologici, cum ar fi timpul de repolarizare și intervalul de recuperare la activare, prelungit la cei mai în vârstă față de grupul mai tânăr. Echipa sugerează că acest lucru se poate datora modificărilor legate de vârstă în canalele ionice cardiace și manipularea calciului, care ar modifica durata potențialului de acțiune și recuperarea.

ECG purtabil asigură monitorizarea cardiacă continuă

Vesta ECGI a fost folosită acum la 800 de pacienți, iar echipa o folosește în prezent la persoanele cu tulburări ale mușchilor inimii. „Folosim această vestă pentru a studia inimile pacienților cu cardiomiopatie hipertrofică (mușchiul inimii îngroșat) pentru a înțelege dacă semnătura ECGI îi poate identifica pe cei care poartă mutația genei înainte de începerea îngroșării și pentru a vedea dacă semnătura ECGI poate prezice riscul de apariție bruscă. moarte”, spune Captur.

„De asemenea, folosim vesta în repaus și în timpul exercițiilor pentru a studia inimile pacienților cu inimi slabe (cardiomiopatie dilatată), pentru a înțelege dacă cicatricea într-o anumită secțiune a peretelui mușchiului inimii crește riscul unui stop cardiac.”

Captur a brevetat vesta în SUA și lucrează cu aceasta g.tec inginerie medicală, care a creat prototipul și acum fabrică vesta pentru a fi cumpărată și utilizată de alte centre de cercetare.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/