เสื้อกล้ามหัวใจสร้างแผนที่โดยละเอียดของกิจกรรมทางไฟฟ้าของหัวใจ – 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="เครื่องมือคัดกรองที่คุ้มค่า เสื้อกั๊ก ECGI พัฒนาขึ้นที่ UCL ซึ่งสวมใส่โดยนักศึกษาแพทย์ (เอื้อเฟื้อโดย: สถาบันวิทยาศาสตร์หัวใจและหลอดเลือด UCL/James Tye)”>

เสื้อกั๊กแบบใช้ซ้ำได้ที่สร้างแผนที่ความละเอียดสูงของกิจกรรมทางไฟฟ้าของหัวใจสามารถช่วยระบุบุคคลที่มีความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตด้วยโรคหัวใจกะทันหัน พัฒนาโดยทีมงานที่ University College London (ยูซีแอล) เสื้อกั๊กจะรวมข้อมูลทางไฟฟ้าที่บันทึกโดยเซ็นเซอร์ 256 ตัวเข้ากับภาพ MR โดยละเอียดของโครงสร้างหัวใจ เพื่อสร้างแผนที่แบบเรียลไทม์ของรูปแบบการกระตุ้นและการฟื้นตัวของหัวใจ

ในแต่ละปีทั่วโลกมีกรณีการเสียชีวิตด้วยโรคหัวใจกะทันหันประมาณ 4-5 ล้านราย ส่วนใหญ่เกิดจากความผิดปกติของจังหวะการเต้นของหัวใจ เครื่องกระตุ้นหัวใจแบบคาร์ดิโอเวอร์เตอร์แบบฝังที่คอยติดตามจังหวะการเต้นของหัวใจ และหากจำเป็น ให้ช็อกกลับเป็นจังหวะปกติสามารถช่วยชีวิตคนได้ แต่อุปกรณ์ที่ฝังไว้นั้นมีความเสี่ยงในตัวมันเอง ทำให้จำเป็นต้องระบุว่าความผิดปกติของโครงสร้างของหัวใจโดยเฉพาะสามารถส่งผลต่อความเสี่ยงของการเสียชีวิตด้วยโรคหัวใจกะทันหันได้อย่างไร

แม้ว่าการทำแผนที่ทางอิเล็กโตรฟิสิกส์วิทยาโดยละเอียดสามารถระบุปริมาณความเสี่ยงนี้ได้ แต่ขั้นตอนดังกล่าวใช้เวลานาน มีค่าใช้จ่ายสูงและมักจะรุกรานอย่างมาก นักวิจัยเสนอให้ใช้การถ่ายภาพคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECGI) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ไม่รุกรานซึ่งรวมเรขาคณิตของหัวใจและลำตัวเข้ากับศักยภาพของพื้นผิวร่างกายที่บันทึกจากอิเล็กโทรดหลายอัน เนื่องจาก ECGI มีความละเอียดสูงและแก้ไขกายวิภาคศาสตร์ จึงสามารถตรวจจับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่มีข้อมูลมากมาย ซึ่งคลื่นไฟฟ้าหัวใจ 12 ลีดแบบทั่วไปจะพลาดไป

“คลื่นไฟฟ้าหัวใจจะรวบรวมสัญญาณจากจุดจำกัด 12 จุดบนพื้นผิวของหัวใจ ซึ่งไม่เพียงพอที่จะสร้างแผนที่ 3 มิติของการไหลของข้อมูลไฟฟ้าทั้งหมดผ่านหัวใจ” นักพัฒนาของเสื้อกั๊กอธิบาย กาเบรียลลา แคปเตอร์. “ในการสร้างแผนที่ คุณต้องใช้วิธีการรวบรวมข้อมูลที่มีความหนาแน่นและมีความละเอียดสูง เช่น ECGI ด้วย ECGI เรามีลีด 256 เส้นที่ด้านหน้าและด้านหลัง และเราประมวลผลสิ่งเหล่านี้เพื่อให้ได้โหนด 1000 โหนดในแต่ละหัวใจ”

“คลื่นไฟฟ้าหัวใจ 12-lead เปรียบเสมือนการมองท้องฟ้ายามค่ำคืนด้วยตาเปล่า” Captur กล่าว โลกฟิสิกส์. “เสื้อกั๊ก ECGI เปรียบเสมือนการมองเข้าไปในห้วงอวกาศโดยใช้กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ แต่ทันใดนั้นทั้งจักรวาลก็เต็มไปด้วยดวงดาว”

แตกต่างจากวิธี ECGI ก่อนหน้านี้ที่ใช้ CT สำหรับการถ่ายภาพทางกายวิภาค เสื้อกั๊กใหม่ใช้เรโซแนนซ์แม่เหล็กหัวใจและหลอดเลือด (CMR) ที่ปราศจากรังสีเพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานของหัวใจ

“MRI คือ 'โรลส์ รอยซ์' แห่งการถ่ายภาพหัวใจ มันบอกเราว่าส่วนใดของผนังกล้ามเนื้อหัวใจที่ตาย มีแผลเป็น อักเสบ อ่อนแรง หรือได้รับบาดเจ็บ” แคปตูร์กล่าว “เป็นครั้งแรกที่เราสามารถพูดได้อย่างแม่นยำว่าการเปลี่ยนแปลงในผนังกล้ามเนื้อหัวใจส่งผลต่อกระแสไฟฟ้าของหัวใจอย่างไร โดยมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในแง่ของการทำนายแนวโน้มของจังหวะการเต้นของหัวใจที่เป็นอันตรายหรือการตอบสนองต่อการบำบัด”

ทดสอบเสื้อกั๊ก

เสื้อกั๊ก ECGI ตามที่อธิบายไว้ใน วารสารหัวใจและหลอดเลือดด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กเป็นชุดผ้าฝ้ายที่ปักด้วยอิเล็กโทรดแห้งที่ทำจากสิ่งทอ 256 ชิ้น (2 × 2 ซม.) โดยมีขั้วต่อแบบ snap กราไฟท์ในอิเล็กโทรดแต่ละตัวเพื่อเชื่อมต่อกับสาย ECG เนื่องจากใช้อิเล็กโทรดแบบแห้ง แทนที่จะใช้อิเล็กโทรดโลหะที่ต้องมีชั้นเจลติดกับผิวหนัง เสื้อกั๊ก (ลบด้วยสาย ECG) จึงสามารถล้างทำความสะอาดและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ทั้งหมด ซึ่งเป็นเครื่องมือคัดกรองที่คุ้มค่า

สำหรับการรวบรวมข้อมูล ECG เสื้อกั๊กอิเล็กโทรดจะยึดไว้รอบหน้าอกของผู้ป่วย โดยมีเสื้อกั๊กแบบเป่าลมสวมอยู่ด้านบนเพื่อเพิ่มการสัมผัสทางผิวหนังและอิเล็กโทรด ศักย์ไฟฟ้าของพื้นผิวร่างกายจะถูกบันทึกเป็นเวลา 5 นาที หลังจากนั้นเสื้อกั๊กอิเล็กโทรดจะถูกสลับเป็น "เสื้อกั๊กกระจก" สำหรับการสแกน CMR เสื้อสะท้อนแสงนี้ ซึ่งอิเล็กโทรดแต่ละตัวจะถูกแทนที่ด้วยเครื่องหมายไว้วางใจที่ปลอดภัยของ CMR ช่วยหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการถอดสาย ECG ทั้ง 256 เส้นหลังจากการบันทึกแต่ละครั้ง และทำให้กระบวนการคล่องตัวขึ้น จากนั้นการสแกน CMR จะดำเนินการโดยใช้ระบบ MRI 3T หรือ 1.5T

นักวิจัยได้ทดสอบเสื้อกั๊กแบบเดียวกันนี้กับผู้เข้าร่วม 77 คน ซึ่งรวมถึงอาสาสมัครรุ่นเยาว์ที่มีสุขภาพดี 27 คน และผู้สูงอายุ 50 คน การบันทึก ECGI ทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์โดยไม่มีภาวะแทรกซ้อน และใช้เวลาน้อยกว่า 10 นาทีต่อผู้เข้าร่วมหนึ่งคน

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team.jpg" data-caption="ทีมงานอีซีจี นักวิจัยและเจ้าหน้าที่ที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาและใช้งานเสื้อกั๊ก ECGI (เอื้อเฟื้อโดย: สถาบันวิทยาศาสตร์โรคหัวใจและหลอดเลือด UCL/James Tye)” title=”คลิกเพื่อเปิดภาพในป๊อปอัป” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-team JPG”>

หลังจากการรวบรวมข้อมูล ทีมงานได้สร้างอิเล็กโทรแกรมอีพิคาร์เดียลขึ้นใหม่ และใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อคำนวณพารามิเตอร์ทางอิเล็กโทรสรีรวิทยาเฉพาะที่ รวมถึงเวลากระตุ้นการเต้นของหัวใจ เวลารีโพลาไรเซชัน และช่วงฟื้นตัวของการกระตุ้น หลังการประมวลผลทั้งหมด รวมถึงการแบ่งส่วนรูปทรงเรขาคณิตของหัวใจและลำตัวจากการสแกน CMR การเฉลี่ยสัญญาณ และการสร้างแผนที่มหากาพย์ขึ้นใหม่ ใช้เวลาประมาณ 15 นาทีต่อผู้เข้าร่วมหนึ่งคน

นักวิจัยได้ทำการศึกษาความแปรปรวนกับผู้เข้าร่วม 20 คน ซึ่งรวมถึงการทำซ้ำทุกขั้นตอนในไปป์ไลน์หลังการประมวลผล ขั้นตอนการทำงานของ CMR-ECGI แสดงให้เห็นความสามารถในการทำซ้ำที่ดีเยี่ยม โดยมีความแปรปรวนภายในและระหว่างผู้สังเกตการณ์ต่ำในพารามิเตอร์ ECGI ที่วัดได้ ทีมงานยังตรวจสอบความแปรปรวนในการสแกน/สแกนซ้ำในผู้เข้าร่วม XNUMX คนด้วยการบันทึก ECGI และการสแกน CMR ซ้ำอย่างน้อยสามเดือนหลังจากการตรวจวัดดั้งเดิม โดยสังเกตจากความสามารถในการทำซ้ำสูง

การวัดขนาดเสื้อกั๊กเผยให้เห็นความแตกต่างระหว่างผู้เข้าร่วมที่อายุน้อยและผู้สูงวัย โดยพารามิเตอร์ทางอิเล็กโทรสรีรวิทยา เช่น เวลาการเปลี่ยนขั้วและช่วงการฟื้นฟูการเปิดใช้งานจะยาวนานขึ้นในผู้สูงอายุเมื่อเทียบกับกลุ่มที่อายุน้อยกว่า ทีมงานแนะนำว่าอาจเป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุในช่องไอออนของหัวใจและการจัดการแคลเซียมซึ่งจะส่งผลต่อระยะเวลาและการฟื้นตัวของการดำเนินการ

ECG ที่สวมใส่ได้ให้การตรวจติดตามการเต้นของหัวใจอย่างต่อเนื่อง

ปัจจุบันมีการใช้เสื้อกั๊ก ECGI ในผู้ป่วย 800 ราย และขณะนี้ทีมงานกำลังใช้เสื้อกั๊ก ECGI ในผู้ที่มีความผิดปกติของกล้ามเนื้อหัวใจ “เรากำลังใช้เสื้อกั๊กนี้เพื่อศึกษาหัวใจของผู้ป่วยที่มีภาวะคาร์ดิโอไมโอแพทีที่มีภาวะกล้ามเนื้อหัวใจหนาเกิน (กล้ามเนื้อหัวใจหนาขึ้น) เพื่อทำความเข้าใจว่าลายเซ็น ECGI สามารถระบุผู้ที่มีการกลายพันธุ์ของยีนก่อนที่จะเริ่มหนาขึ้นได้หรือไม่ และเพื่อดูว่าลายเซ็น ECGI สามารถทำนายความเสี่ยงที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันได้หรือไม่ ความตาย” แคปเตอร์กล่าว

“เรายังใช้เสื้อกล้ามขณะพักและระหว่างออกกำลังกายเพื่อศึกษาหัวใจของผู้ป่วยที่มีหัวใจอ่อนแอ (คาร์ดิโอไมโอแพทีแบบขยาย) เพื่อทำความเข้าใจว่าแผลเป็นในส่วนเฉพาะของผนังกล้ามเนื้อหัวใจจะเพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะหัวใจหยุดเต้นหรือไม่”

Captur ได้จดสิทธิบัตรเสื้อกั๊กในสหรัฐอเมริกาและกำลังทำงานร่วมกับ จี.เทค วิศวกรรมการแพทย์ซึ่งสร้างต้นแบบขึ้นมาและขณะนี้กำลังผลิตเสื้อกั๊กให้ศูนย์วิจัยอื่นๆ ซื้อและใช้งาน

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/