Кардиальный жилет создает подробную карту электрической активности сердца

<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="Экономичный инструмент проверки Жилет ECGI, разработанный в UCL, который носил студент-медик. (Фото любезно предоставлено: Институт сердечно-сосудистых наук UCL/Джеймс Тай)»>

Жилет многоразового использования, генерирующий карты электрической активности сердца в высоком разрешении, может помочь идентифицировать людей, подверженных риску внезапной сердечной смерти. Разработано командой, возглавляемой Университетским колледжем Лондона (UCL), жилет объединяет электрические данные, записанные 256 датчиками, с подробными МР-изображениями структур сердца для создания в реальном времени карт сердечной активации и восстановления.

Ежегодно в мире регистрируется 4–5 миллионов случаев внезапной сердечной смерти, большинство из которых вызвано нарушениями сердечного ритма. Имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы, которые контролируют ритм сердца и, при необходимости, возвращают его в нормальный ритм, могут спасти жизни. Но имплантированное устройство сопряжено с собственными рисками, поэтому крайне важно определить, как конкретное структурное отклонение сердца может повлиять на риск внезапной сердечной смерти.

Хотя детальное электрофизиологическое картирование может дать количественную оценку этого риска, такие процедуры отнимают много времени, являются дорогостоящими и часто весьма инвазивными. Вместо этого исследователи предлагают использовать электрокардиографическую визуализацию (ЭКГ) – неинвазивный метод, который сочетает в себе геометрию сердца и туловища с потенциалами поверхности тела, регистрируемыми с нескольких электродов. Поскольку ЭКГ имеет высокое разрешение и корректирует анатомию, она может обнаруживать богатые информацией электрические явления, которые были бы пропущены при обычной ЭКГ с 12 отведениями.

«ЭКГ собирает сигналы только из 12 ограниченных точек на поверхности сердца — этого недостаточно для создания трехмерной карты всего потока электрических данных через сердце», — объясняет разработчик жилета. Габриэлла Каптур. «Чтобы построить такую ​​карту, вам понадобится метод сбора плотных данных с высоким разрешением, такой как ECGI. С помощью ЭКГИ мы имеем 256 отведений спереди и сзади, и мы обрабатываем их, чтобы получить 1000 отдельных узлов на каждом сердце».

«ЭКГ в 12 отведениях — это все равно, что смотреть на ночное небо невооруженным глазом», — говорит Captur. Мир физики. «Жилет ECGI похож на взгляд в глубокий космос с помощью телескопа Джеймса Уэбба, когда внезапно вся Вселенная кишит звездами».

В отличие от предыдущих подходов ЭКГИ, в которых для анатомической визуализации использовалась КТ, новый жилет использует безрадиационный сердечно-сосудистый магнитный резонанс (CMR) для получения данных о структуре и функции сердца.

«МРТ — это «Роллс-Ройс» в области визуализации сердца. Он сообщает нам, какие участки стенки сердечной мышцы мертвы, покрыты рубцами, воспалены, ослаблены или повреждены, если таковые имеются», — говорит Каптур. «Впервые мы можем точно сказать, как эти изменения в стенке сердечной мышцы влияют на электрическую систему сердца, имея очевидные преимущества с точки зрения прогнозирования вероятности возникновения опасных сердечных ритмов или реакции на терапию».

Протестируйте жилет

Жилет ECGI, описанный в Журнал сердечно-сосудистого магнитного резонанса, представляет собой хлопчатобумажную одежду, расшитую 256 сухими электродами на текстильной основе (2 × 2 см) с графитовым разъемом на каждом электроде для подключения отведения ЭКГ. Поскольку в нем используются сухие электроды, а не металлические электроды, для которых требуется слой геля рядом с кожей, жилет (за исключением отведений ЭКГ) можно полностью стирать и использовать повторно, что представляет собой экономичный инструмент для скрининга.

Для сбора данных ЭКГ жилет с электродами закрепляется вокруг груди пациента, а поверх него надевается надувной жилет, чтобы обеспечить максимальный контакт кожи с электродом. Потенциалы поверхности тела регистрируются в течение 5 мин, после чего электродный жилет заменяется на «зеркальный жилет» для МРТ-сканирования. Этот зеркальный жилет, в котором каждый электрод заменен безопасным для CMR реперным маркером, позволяет избежать необходимости отсоединять все 256 отведений ЭКГ после каждой записи и, таким образом, упрощает процесс. Затем выполняется CMR-сканирование с использованием системы МРТ 3T или 1.5T.

Исследователи протестировали один и тот же жилет многоразового использования на 77 участниках, включая 27 молодых здоровых добровольцев и 50 пожилых людей. Все записи ЭКГИ были выполнены без осложнений и заняли менее 10 минут на каждого участника.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="команда ЭКГИ Исследователи и сотрудники, участвовавшие в разработке и использовании жилета ECGI. (Любезно предоставлено: Институт сердечно-сосудистых наук UCL/Джеймс Тай)» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://physicalworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team. jpg»>

После сбора данных команда реконструировала эпикардиальные электрограммы и использовала их для расчета локальных электрофизиологических параметров, включая время активации сердца, время реполяризации и интервалы восстановления активации. Общая постобработка, включая сегментацию геометрии сердца и туловища на основе CMR-сканирования, усреднение сигнала и реконструкцию эпикардиальных карт, заняла примерно  15 минут на каждого участника.

Исследователи провели исследования изменчивости на 20 участниках, включая повторение всех этапов постобработки. Рабочий процесс CMR-ECGI показал превосходную воспроизводимость с низкой вариабельностью измеренных параметров ECGI внутри и между наблюдателями. Команда также изучила вариабельность сканирования/повторного сканирования у восьми участников, повторив запись ЭКГИ и сканирование CMR по крайней мере через три месяца после первоначальных измерений, наблюдая высокую повторяемость.

Измерения с помощью жилета выявили различия между молодыми и старшими участниками: электрофизиологические параметры, такие как время реполяризации и интервал восстановления активации, удлинились у старшей группы по сравнению с младшей. Команда предполагает, что это может быть связано с возрастными изменениями в сердечных ионных каналах и обращении с кальцием, которые могут изменить продолжительность потенциала действия и восстановление.

Носимая ЭКГ обеспечивает непрерывный мониторинг сердечной деятельности

Жилет ECGI уже использовался у 800 пациентов, и в настоящее время команда использует его у людей с заболеваниями сердечной мышцы. «Мы используем этот жилет для изучения сердца пациентов с гипертрофической кардиомиопатией (утолщением сердечной мышцы), чтобы понять, может ли сигнатура ЭКГИ идентифицировать носителей генной мутации до того, как начнется утолщение, и посмотреть, может ли сигнатура ЭКГИ предсказать риск внезапного смерть», — говорит Каптур.

«Мы также используем жилет в состоянии покоя и во время упражнений для изучения сердца пациентов со слабым сердцем (дилатационная кардиомиопатия), чтобы понять, увеличивает ли рубец в определенном участке стенки сердечной мышцы риск остановки сердца».

Captur запатентовала жилет в США и сотрудничает с g.tec медицинская инженерия, которая создала прототип и теперь производит жилет для покупки и использования другими исследовательскими центрами.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/