Hjärtväst skapar en detaljerad karta över hjärtats elektriska 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-7.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-7.jpg" data-caption="Kostnadseffektivt screeningverktyg ECGI-västen utvecklad vid UCL, bärs av en läkarstudent. (Med tillstånd: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)”>

En återanvändbar väst som genererar högupplösta kartor över hjärtats elektriska aktivitet kan hjälpa till att identifiera personer med risk för plötslig hjärtdöd. Utvecklad av ett team som leds av University College London (UCL), kombinerar västen elektriska data som registrerats av dess 256 sensorer med detaljerade MR-bilder av hjärtstrukturer för att skapa realtidskartor över hjärtaktivering och återhämtningsmönster.

Det finns 4–5 miljoner fall av plötslig hjärtdöd varje år över hela världen, de flesta orsakade av hjärtrytmrubbningar. Implanterbara cardioverter-defibrillatorer som övervakar hjärtats rytm och vid behov chockerar det tillbaka till en normal rytm kan rädda liv. Men en implanterad enhet kommer med sina egna risker, vilket gör det viktigt att identifiera hur en viss strukturell avvikelse i hjärtat kan påverka risken för plötslig hjärtdöd.

Även om detaljerad elektrofysiologisk kartläggning kan kvantifiera denna risk, är sådana procedurer tidskrävande, kostsamma och ofta mycket invasiva. Istället föreslår forskarna användning av elektrokardiografisk avbildning (ECGI) - en icke-invasiv teknik som kombinerar hjärt- och bålgeometri med kroppsytpotentialer inspelade från flera elektroder. Eftersom ECGI har hög upplösning och korrigerar för anatomi, kan den upptäcka informationsrika elektriska fenomen som skulle missas av konventionellt 12-avlednings-EKG.

"EKG:t samlar bara in signaler från 12 begränsade punkter på hjärtats yta - det räcker inte för att generera en 3D-karta över allt flöde av elektrisk data över hjärtat", förklarar västens utvecklare Gabriella Captur. "För att konstruera en sådan karta behöver du en tät och högupplöst datainsamlingsmetod som ECGI. Med ECGI har vi 256 avledningar över fram- och baksidan och vi bearbetar dessa för att ge 1000 individuella noder över varje hjärta."

"12-avlednings-EKG är som att titta på natthimlen med blotta ögat", berättar Captur Fysikvärlden. "ECGI-västen är som att titta ut i rymden med James Webb-teleskopet när plötsligt hela universum vimlar av stjärnor."

Till skillnad från tidigare ECGI-metoder som använde CT för anatomisk avbildning, använder den nya västen strålningsfri kardiovaskulär magnetisk resonans (CMR) för att tillhandahålla data om hjärtats struktur och funktion.

"MRT är "Rolls Royce" för hjärtavbildning. Den talar om för oss vilka, om några, delar av hjärtmuskelväggen som är döda, ärrade, inflammerade, försvagade eller skadade, säger Captur. "För första gången kan vi säga exakt hur dessa förändringar i hjärtmuskelväggen påverkar hjärtats elektriska egenskaper, med uppenbara fördelar när det gäller att förutsäga sannolikheten för farliga hjärtrytmer eller svar på terapi."

Testa västen

ECGI-västen, som beskrivs i Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, är ett bomullsplagg broderat med 256 textilbaserade torra elektroder (2 × 2 cm), med en grafit-snäppkontakt i varje elektrod för att ansluta EKG-avledningen. Eftersom den använder torra elektroder, snarare än metalliska elektroder som kräver ett gelskikt intill huden, är västen (minus EKG-avledningarna) helt tvättbar och återanvändbar – vilket ger ett kostnadseffektivt screeningverktyg.

För insamling av EKG-data fästs elektrodvästen runt patientens bröst, med en uppblåsbar byxa som bärs ovanpå för att maximera kontakten mellan hud och elektrod. Kroppsytepotentialer registreras i 5 min, varefter elektrodvästen byts ut mot en "spegelväst" för CMR-skanning. Denna spegelväst, där varje elektrod är ersatt av en CMR-säker referensmarkör, undviker behovet av att koppla bort alla 256 EKG-avledningar efter varje inspelning och effektiviserar på så sätt processen. CMR-skanningen utförs sedan med ett 3T eller 1.5T MRI-system.

Forskarna testade samma återanvändbara väst på 77 deltagare, inklusive 27 unga friska frivilliga och 50 äldre personer. Alla ECGI-inspelningar genomfördes utan komplikationer och tog mindre än 10 minuter per deltagare.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity-physics-world-3.jpg" data-caption="ECGI-teamet Forskare och personal involverade i utvecklingen och användningen av ECGI-västen. (Med tillstånd: UCL Institute of Cardiovascular Science/James Tye)” title=”Klicka för att öppna bilden i popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates- detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity-physics-world-3.jpg”>

Efter datainsamling rekonstruerade teamet epikardiella elektrogram och använde dessa för att beräkna lokala elektrofysiologiska parametrar, inklusive hjärtaktiveringstid, repolariseringstid och återhämtningsintervall för aktivering. Den totala efterbearbetningen – inklusive segmentering av hjärt-bålgeometrier från CMR-skanningen, signalmedelvärde och rekonstruktion av epikardiella kartor – tog cirka 15 minuter per deltagare.

Forskarna utförde variabilitetsstudier på 20 deltagare, som inkluderade att upprepa alla steg i efterbearbetningspipelinen. CMR-ECGI-arbetsflödet visade utmärkt reproducerbarhet, med låg intra- och inter-observatörsvariabilitet i uppmätta ECGI-parametrar. Teamet undersökte också scan/rescan-variabiliteten hos åtta deltagare genom att upprepa ECGI-inspelningen och CMR-skanningen minst tre månader efter de ursprungliga mätningarna, och observera hög repeterbarhet.

Västmätningarna avslöjade skillnader mellan unga och äldre deltagare, med elektrofysiologiska parametrar som repolariseringstid och aktiveringsåterhämtningsintervall förlängt hos de äldre jämfört med den yngre gruppen. Teamet föreslår att detta kan bero på åldersrelaterade förändringar i hjärtjonkanaler och kalciumhantering som skulle förändra aktionspotentialens varaktighet och återhämtning.

Bärbart EKG ger kontinuerlig hjärtövervakning

ECGI-västen har nu använts på 800 patienter, och teamet använder den för närvarande på personer med hjärtmuskelsjukdomar. "Vi använder den här västen för att studera hjärtan hos patienter med hypertrofisk kardiomyopati (förtjockad hjärtmuskel) för att förstå om ECGI-signaturen kan identifiera dem som bär på genmutationen innan förtjockningen börjar och för att se om ECGI-signaturen kan förutsäga risken för plötslig döden, säger Captur.

"Vi använder även västen i vila och under träning för att studera hjärtan hos patienter med svaga hjärtan (dilaterad kardiomyopati), för att förstå om ärr i en specifik del av hjärtmuskelväggen ökar risken att få hjärtstopp."

Captur har patenterat västen i USA och arbetar med g.tec medicinteknik, som skapade prototypen och som nu tillverkar västen för andra forskningscentra att köpa och använda.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/