Кардіожилет створює детальну карту електричної активності серця – 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="Економічний інструмент перевірки Жилет ECGI, розроблений в UCL, носить студент-медик. (З дозволу: Інститут серцево-судинних наук UCL/Джеймс Тай)”>

Жилет багаторазового використання, який створює карти електричної активності серця з високою роздільною здатністю, може допомогти ідентифікувати людей із ризиком раптової серцевої смерті. Розроблено командою на чолі з Університетським коледжем Лондона (UCL), жилет поєднує електричні дані, записані його 256 датчиками, з детальними МР-зображеннями серцевих структур для створення карт активації серця та моделей відновлення в реальному часі.

Щорічно у світі реєструється 4–5 мільйонів випадків раптової серцевої смерті, більшість з яких викликана порушеннями серцевого ритму. Імплантовані кардіовертери-дефібрилятори, які контролюють серцевий ритм і, якщо необхідно, повертають його до нормального ритму, можуть врятувати життя. Але імплантований пристрій має свої ризики, тому важливо визначити, як конкретна структурна аномалія серця може вплинути на ризик раптової серцевої смерті.

Хоча детальне електрофізіологічне картування може кількісно визначити цей ризик, такі процедури вимагають багато часу, дорогі та часто дуже інвазивні. Натомість дослідники пропонують використовувати електрокардіографічну візуалізацію (ECGI) – неінвазивну техніку, яка поєднує геометрію серця та тулуба з потенціалами поверхні тіла, записаними з кількох електродів. Оскільки ЕКГІ має високу роздільну здатність і коригує анатомію, він може виявляти багаті інформацією електричні явища, які були б пропущені на звичайній ЕКГ у 12 відведеннях.

«ЕКГ збирає сигнали лише з 12 обмежених точок на поверхні серця — цього недостатньо для створення 3D-карти всіх потоків електричних даних через серце», — пояснює розробник жилета. Габріелла Каптур. «Щоб побудувати таку карту, вам потрібен щільний метод збору даних із високою роздільною здатністю, такий як ECGI. За допомогою ECGI ми маємо 256 відведень спереду та ззаду, і ми обробляємо їх, щоб отримати 1000 окремих вузлів над кожним серцем».

«ЕКГ у 12 відведеннях — це все одно, що дивитися на нічне небо неозброєним оком», — розповідає Каптур Світ фізики. «Жилет ECGI — це все одно, що дивитися в глибокий космос за допомогою телескопа Джеймса Вебба, коли раптом увесь Всесвіт кишить зірками».

На відміну від попередніх підходів ECGI, які використовували КТ для анатомічної візуалізації, новий жилет використовує безрадіаційний серцево-судинний магнітний резонанс (CMR) для надання даних про структуру та функцію серця.

«МРТ — це «Роллс-Ройс» візуалізації серця. Він повідомляє нам, які ділянки стінки серцевого м’яза є мертвими, мають рубці, запалені, ослаблені чи пошкоджені», — каже Каптур. «Вперше ми можемо точно сказати, як ці зміни в стінці серцевого м’яза впливають на електрику серця, з очевидними перевагами з точки зору прогнозування ймовірності небезпечних серцевих ритмів або відповіді на терапію».

Випробуйте жилет

Жилет ECGI, описаний в Журнал серцево-судинного магнітного резонансу, це бавовняний одяг, вишитий 256 сухими електродами на текстильній основі (2 × 2 см), з графітовим фіксатором у кожному електроді для підключення електроду ЕКГ. Оскільки в ньому використовуються сухі електроди, а не металеві електроди, для яких потрібен гелевий шар поруч із шкірою, жилет (за вирахуванням відведень ЕКГ) можна повністю прати та використовувати багаторазово, що є економічно ефективним інструментом скринінгу.

Для збору даних ЕКГ електродний жилет закріплюється навколо грудей пацієнта, а зверху одягається надувний жилет для максимального контакту між шкірою та електродом. Потенціали поверхні тіла реєструють протягом 5 хв, після чого електродний жилет замінюють на «дзеркальний жилет» для CMR сканування. Цей дзеркальний жилет, у якому кожен електрод замінено контрольним маркером, безпечним для CMR, дозволяє уникнути необхідності від’єднувати всі 256 відведень ЕКГ після кожного запису та таким чином спрощує процес. Потім CMR-сканування виконується за допомогою системи МРТ 3T або 1.5T.

Дослідники протестували той самий багаторазовий жилет на 77 учасниках, у тому числі 27 молодих здорових добровольців і 50 людей похилого віку. Усі записи ECGI були виконані без ускладнень і займали менше 10 хвилин на учасника.

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

Після збору даних команда реконструювала епікардіальні електрограми та використовувала їх для обчислення локальних електрофізіологічних параметрів, включаючи час серцевої активації, час реполяризації та інтервали відновлення активації. Загальна додаткова обробка, включаючи сегментацію геометрії серця та торсу з CMR-сканування, усереднення сигналу та реконструкцію епікардіальних карт, зайняла приблизно 15 хвилин на учасника.

Дослідники провели дослідження мінливості на 20 учасниках, які включали повторення всіх кроків у конвеєрі постобробки. Робочий процес CMR-ECGI продемонстрував чудову відтворюваність із низькою варіабельністю виміряних параметрів ECGI всередині та між спостерігачами. Команда також перевірила варіабельність сканування/повторного сканування у восьми учасників, повторивши запис ECGI та CMR-сканування щонайменше через три місяці після початкових вимірювань, спостерігаючи високу повторюваність.

Вимірювання жилетів виявило відмінності між молодими та старшими учасниками, при цьому електрофізіологічні параметри, такі як час реполяризації та інтервал відновлення активації, були подовженими у старших порівняно з молодшими. Команда припускає, що це може бути пов’язано з віковими змінами в серцевих іонних каналах і роботі з кальцієм, які можуть змінити тривалість потенціалу дії та відновлення.

Переносний ЕКГ забезпечує безперервний моніторинг серця

Зараз жилет ECGI використовувався у 800 пацієнтів, і команда зараз використовує його у людей із захворюваннями серцевого м’яза. «Ми використовуємо цей жилет, щоб досліджувати серця пацієнтів із гіпертрофічною кардіоміопатією (потовщений серцевий м’яз), щоб зрозуміти, чи може сигнатура ECGI ідентифікувати носіїв генної мутації до початку потовщення, і чи може сигнатура ECGI передбачити ризик раптового смерті», — каже Каптур.

«Ми також використовуємо жилет у спокої та під час фізичних вправ, щоб досліджувати серця пацієнтів зі слабким серцем (дилатаційна кардіоміопатія), щоб зрозуміти, чи шрам у певній ділянці стінки серцевого м’яза підвищує ризик зупинки серця».

Captur запатентував жилет у США і працює над ним g.tec медична інженерія, яка створила прототип і зараз виготовляє жилет для інших дослідницьких центрів, щоб вони могли придбати та використовувати.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/cardiac-vest-creates-detailed-map-of-the-hearts-electrical-activity/