Cardiac vest ustvari podroben zemljevid električne aktivnosti srca – 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="Stroškovno učinkovito orodje za pregledovanje Telovnik ECGI, razvit na UCL, nosi ga študent medicine. (Z dovoljenjem: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)”>

Telovnik za večkratno uporabo, ki ustvarja zemljevide električne aktivnosti srca z visoko ločljivostjo, bi lahko pomagal prepoznati ljudi, ki jim grozi nenadna srčna smrt. Razvila ekipa, ki jo je vodila University College London (UCL), telovnik združuje električne podatke, ki jih zabeleži njegovih 256 senzorjev, s podrobnimi slikami MR srčnih struktur, da ustvari zemljevide srčne aktivacije in vzorcev okrevanja v realnem času.

Vsako leto je po svetu 4–5 milijonov primerov nenadne srčne smrti, večinoma zaradi motenj srčnega ritma. Implantabilni kardioverter defibrilatorji, ki spremljajo srčni ritem in ga po potrebi s šokom vrnejo v normalen ritem, lahko rešijo življenja. Toda vsajena naprava prinaša lastna tveganja, zaradi česar je bistveno ugotoviti, kako lahko določena srčna strukturna nepravilnost vpliva na tveganje nenadne srčne smrti.

Čeprav lahko podrobno elektrofiziološko kartiranje kvantificira to tveganje, so takšni postopki dolgotrajni, dragi in pogosto zelo invazivni. Namesto tega raziskovalci predlagajo uporabo elektrokardiografskega slikanja (ECGI) – neinvazivne tehnike, ki združuje geometrijo srca in trupa s potenciali površine telesa, posnetimi z več elektrod. Ker ima ECGI visoko ločljivost in popravlja anatomijo, lahko zazna z informacijami bogate električne pojave, ki bi jih običajni 12-kanalni EKG spregledal.

»EKG zbira samo signale iz 12 omejenih točk na površini srca – to ni dovolj za ustvarjanje 3D zemljevida vseh tokov električnih podatkov skozi srce,« pojasnjuje razvijalec jopiča. Gabriella Captur. »Za izdelavo takšnega zemljevida potrebujete metodo zbiranja podatkov z visoko ločljivostjo, kot je ECGI. Z ECGI imamo 256 vodnikov spredaj in zadaj in jih obdelamo, da dobimo 1000 posameznih vozlišč nad vsakim srcem.«

"12-kanalni EKG je kot gledanje nočnega neba s prostim očesom," pravi Captur Svet fizike. "Telovnik ECGI je kot gledanje v globoko vesolje s teleskopom James Webb, ko nenadoma celotno vesolje mrgoli zvezd."

Za razliko od prejšnjih pristopov ECGI, ki so za anatomsko slikanje uporabljali CT, novi jopič uporablja kardiovaskularno magnetno resonanco (CMR) brez sevanja za zagotavljanje podatkov o strukturi in delovanju srca.

»MRI je 'Rolls Royce' slikanja srca. Pove nam, kateri deli stene srčne mišice so mrtvi, brazgotinasti, vneti, oslabljeni ali poškodovani, če sploh,« pravi Captur. "Prvič lahko natančno povemo, kako te spremembe v steni srčne mišice vplivajo na elektriko srca, z očitnimi prednostmi v smislu napovedovanja verjetnosti nevarnih srčnih ritmov ali odziva na terapijo."

Preizkusite telovnik

Telovnik ECGI, opisan v Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, je bombažno oblačilo, izvezeno s 256 tekstilnimi suhimi elektrodami (2 × 2 cm), z grafitnim zaskočnim konektorjem v vsaki elektrodi za povezavo elektrode EKG. Ker uporablja suhe elektrode namesto kovinskih elektrod, ki zahtevajo plast gela poleg kože, je jopič (brez EKG odvodov) v celoti pralen in ponovno uporaben – zagotavlja stroškovno učinkovito orodje za pregledovanje.

Za zbiranje podatkov EKG je jopič z elektrodami pritrjen okoli bolnikovega prsnega koša, na vrhu pa je nadet napihljiv jopič, da se poveča stik med kožo in elektrodo. Potenciali na površini telesa se beležijo 5 minut, nato pa se elektrodni jopič zamenja z "zrcalnim jopičem" za skeniranje CMR. Ta zrcalni jopič, v katerem je vsaka elektroda nadomeščena s CMR varnim fiducialnim markerjem, se izogne ​​potrebi po odklopu vseh 256 EKG odvodov po vsakem snemanju in tako poenostavi postopek. Skeniranje CMR se nato izvede s sistemom MRI 3T ali 1.5T.

Raziskovalci so testirali isti telovnik za večkratno uporabo na 77 udeležencih, vključno s 27 mladimi zdravimi prostovoljci in 50 starejšimi osebami. Vsi posnetki ECGI so bili zaključeni brez zapletov in so trajali manj kot 10 minut na udeleženca.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="ekipa 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”>

Po zbiranju podatkov je ekipa rekonstruirala epikardialne elektrograme in jih uporabila za izračun lokalnih elektrofizioloških parametrov, vključno s časom srčne aktivacije, časom repolarizacije in intervali obnovitve aktivacije. Celotna naknadna obdelava – vključno s segmentacijo geometrij srca in trupa iz skeniranja CMR, povprečenjem signala in rekonstrukcijo epikardialnih zemljevidov – je trajala približno 15 minut na udeleženca.

Raziskovalci so izvedli študije variabilnosti na 20 udeležencih, ki so vključevale ponavljanje vseh korakov v cevovodu za naknadno obdelavo. Potek dela CMR-ECGI je pokazal odlično ponovljivost z nizko variabilnostjo izmerjenih parametrov ECGI znotraj in med opazovalci. Skupina je preučila tudi variabilnost skeniranja/ponovnega skeniranja pri osmih udeležencih, tako da je ponovila snemanje ECGI in skeniranje CMR vsaj tri mesece po prvotnih meritvah, pri čemer je opazila visoko ponovljivost.

Meritve telovnika so pokazale razlike med mladimi in starejšimi udeleženci, pri čemer so bili elektrofiziološki parametri, kot sta čas repolarizacije in interval obnovitve aktivacije, podaljšani pri starejši v primerjavi z mlajšo skupino. Ekipa nakazuje, da je to lahko posledica s starostjo povezanih sprememb v srčnih ionskih kanalih in ravnanju s kalcijem, ki bi spremenilo trajanje akcijskega potenciala in okrevanje.

Nosljivi EKG zagotavlja stalno spremljanje srca

Telovnik ECGI je bil zdaj uporabljen pri 800 bolnikih, ekipa pa ga trenutno uporablja pri ljudeh z motnjami srčne mišice. »Ta jopič uporabljamo za preučevanje src bolnikov s hipertrofično kardiomiopatijo (zadebeljeno srčno mišico), da bi razumeli, ali lahko podpis ECGI identificira tiste, ki nosijo gensko mutacijo, preden se zadebelitev začne, in ugotovili, ali lahko podpis ECGI napove tveganje nenadnega smrt,« pravi Captur.

"Telovnik uporabljamo tudi v mirovanju in med vadbo, da preučujemo srca bolnikov s šibkim srcem (dilatirana kardiomiopatija), da razumemo, ali brazgotina v določenem delu stene srčne mišice poveča tveganje za srčni zastoj."

Captur je jopič patentiral v ZDA in sodeluje z njim g.tec medicinski inženiring, ki je ustvarilo prototip in zdaj izdeluje jopič za druge raziskovalne centre, ki ga lahko kupijo in uporabljajo.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/