Áo tim tạo ra bản đồ chi tiết về hoạt động điện của tim – Vật Lý Thế Giới

Áo tim tạo ra bản đồ chi tiết về hoạt động điện của tim – Vật Lý Thế Giới

Dấu thời gian: ngày 16 tháng 2024 năm 4 30:XNUMX sáng

<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="Công cụ sàng lọc hiệu quả về chi phí Áo ghi lê ECGI được phát triển tại UCL, được mặc bởi một sinh viên y khoa. (Được phép: Viện Khoa học Tim mạch UCL/James Tye)”> Áo chụp ảnh điện tâm đồ
Công cụ sàng lọc hiệu quả về chi phí Áo ghi lê ECGI được phát triển tại UCL, được mặc bởi một sinh viên y khoa. (Được phép: Viện Khoa học Tim mạch UCL/James Tye)

Một chiếc áo vest có thể tái sử dụng tạo ra các bản đồ có độ phân giải cao về hoạt động điện của tim có thể giúp xác định những người có nguy cơ tử vong đột ngột do tim. Được phát triển bởi một nhóm đứng đầu tại Đại học College London (UCL), áo vest kết hợp dữ liệu điện được ghi lại bởi 256 cảm biến với hình ảnh MRI chi tiết về cấu trúc tim để tạo ra bản đồ thời gian thực về các kiểu kích hoạt và phục hồi tim.

Có 4–5 triệu trường hợp đột tử do tim mỗi năm trên toàn thế giới, phần lớn là do rối loạn nhịp tim. Máy khử rung tim có thể cấy ghép để theo dõi nhịp tim và nếu cần, sốc điện trở lại nhịp bình thường có thể cứu sống. Tuy nhiên, thiết bị cấy ghép cũng có những rủi ro riêng, nên việc xác định xem một bất thường về cấu trúc tim cụ thể có thể ảnh hưởng như thế nào đến nguy cơ tử vong do tim đột ngột là điều cần thiết.

Mặc dù lập bản đồ điện sinh lý chi tiết có thể định lượng rủi ro này, nhưng các thủ tục như vậy rất tốn thời gian, tốn kém và thường có tính xâm lấn cao. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đề xuất sử dụng hình ảnh điện tâm đồ (ECGI) – một kỹ thuật không xâm lấn kết hợp hình học tim và thân với điện thế bề mặt cơ thể được ghi lại từ nhiều điện cực. Vì ECGI có độ phân giải cao và chính xác về mặt giải phẫu nên nó có thể phát hiện các hiện tượng điện giàu thông tin mà ECG 12 đạo trình thông thường có thể bỏ qua.

Nhà phát triển áo vest giải thích: “ECG chỉ thu thập tín hiệu từ 12 điểm giới hạn trên bề mặt tim – điều đó không đủ để tạo ra bản đồ 3D về tất cả dòng dữ liệu điện qua tim”. Gabriella Captur. “Để xây dựng một bản đồ như vậy, bạn cần một phương pháp thu thập dữ liệu dày đặc và có độ phân giải cao như ECGI. Với ECGI, chúng tôi có 256 chuyển đạo ở mặt trước và mặt sau và chúng tôi xử lý chúng để tạo ra 1000 nút riêng lẻ trên mỗi trái tim.”

“ECG 12 chuyển đạo giống như nhìn bầu trời đêm bằng mắt thường,” Captur nói Thế giới vật lý. “Áo ECGI giống như việc nhìn vào không gian sâu thẳm bằng kính viễn vọng James Webb thì đột nhiên toàn bộ vũ trụ tràn ngập các ngôi sao.”

Không giống như các phương pháp ECGI trước đây sử dụng CT để chụp ảnh giải phẫu, áo vest mới sử dụng cộng hưởng từ tim mạch không bức xạ (CMR) để cung cấp dữ liệu về cấu trúc và chức năng của tim.

“MRI là 'Rolls Royce' về chụp ảnh tim. Nó cho chúng ta biết, nếu có, phần nào của thành cơ tim đã chết, bị sẹo, bị viêm, bị suy yếu hoặc bị thương,” Captur nói. “Lần đầu tiên chúng ta có thể nói chính xác những thay đổi này trong thành cơ tim đang tác động như thế nào đến dòng điện của tim, với những lợi thế rõ ràng về mặt dự đoán khả năng xảy ra nhịp tim nguy hiểm hoặc phản ứng với liệu pháp điều trị.”

Kiểm tra áo vest

Áo ECGI, được mô tả trong Tạp chí cộng hưởng từ tim mạch, là một loại quần áo bằng vải cotton được thêu 256 điện cực khô làm từ vải dệt (2 × 2 cm), với một đầu nối bằng than chì ở mỗi điện cực để kết nối dây dẫn ECG. Vì sử dụng điện cực khô, thay vì điện cực kim loại cần có lớp gel bên cạnh da, áo vest (trừ dây dẫn ECG) hoàn toàn có thể giặt và tái sử dụng – cung cấp một công cụ sàng lọc tiết kiệm chi phí.

Để thu thập dữ liệu ECG, áo điện cực được buộc chặt quanh ngực bệnh nhân, với một chiếc áo gilet bơm hơi được đeo phía trên để tối đa hóa sự tiếp xúc giữa da và điện cực. Điện thế bề mặt cơ thể được ghi lại trong 5 phút, sau đó áo điện cực được đổi lấy “áo gương” để quét CMR. Áo phản quang này, trong đó mỗi điện cực được thay thế bằng điểm đánh dấu an toàn CMR, giúp tránh phải ngắt kết nối tất cả 256 đạo trình ECG sau mỗi lần ghi và do đó hợp lý hóa quy trình. Quá trình quét CMR sau đó được thực hiện bằng hệ thống MRI 3T hoặc 1.5T.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm loại áo vest có thể tái sử dụng tương tự trên 77 người tham gia, bao gồm 27 tình nguyện viên trẻ khỏe mạnh và 50 người lớn tuổi. Tất cả các bản ghi ECGI được hoàn thành mà không có biến chứng và mất chưa đến 10 phút cho mỗi người tham gia.

<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="Nhóm ECGI Các nhà nghiên cứu và nhân viên tham gia vào việc phát triển và sử dụng áo ECGI. (Được phép: Viện Khoa học Tim mạch UCL/James Tye)” title=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/cardiac-vest-creates- chi tiết-bản đồ-của-trái tim-điện-hoạt động-vật lý-thế giới-3.jpg”>Nhóm nghiên cứu UCL
Nhóm ECGI Các nhà nghiên cứu và nhân viên tham gia vào việc phát triển và sử dụng áo ECGI. (Được phép: Viện Khoa học Tim mạch UCL/James Tye)

Sau khi thu thập dữ liệu, nhóm nghiên cứu đã xây dựng lại điện đồ biểu đồ thượng tâm mạc và sử dụng chúng để tính toán các thông số điện sinh lý cục bộ, bao gồm thời gian kích hoạt tim, thời gian tái cực và khoảng thời gian phục hồi kích hoạt. Toàn bộ quá trình xử lý hậu kỳ - bao gồm phân đoạn hình học tim-thân từ quét CMR, lấy trung bình tín hiệu và tái thiết bản đồ biểu mô - mất khoảng 15 phút cho mỗi người tham gia.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện các nghiên cứu về tính biến đổi trên 20 người tham gia, bao gồm việc lặp lại tất cả các bước trong quy trình xử lý hậu kỳ. Quy trình làm việc CMR-ECGI cho thấy khả năng tái tạo tuyệt vời, với độ biến thiên thấp giữa người quan sát và người quan sát trong các thông số ECGI đo được. Nhóm nghiên cứu cũng đã kiểm tra sự biến thiên của quá trình quét/quét lại ở tám người tham gia, bằng cách lặp lại quá trình ghi ECGI và quét CMR ít nhất ba tháng sau lần đo ban đầu, quan sát thấy độ lặp lại cao.

Các phép đo áo vest cho thấy sự khác biệt giữa những người tham gia trẻ và lớn tuổi, với các thông số điện sinh lý như thời gian tái cực và khoảng thời gian phục hồi kích hoạt kéo dài ở người lớn tuổi hơn so với nhóm trẻ hơn. Nhóm nghiên cứu cho rằng điều này có thể là do những thay đổi liên quan đến tuổi tác trong các kênh ion của tim và việc xử lý canxi sẽ làm thay đổi thời gian và khả năng phục hồi của điện thế hoạt động.

Áo ECGI hiện đã được sử dụng ở 800 bệnh nhân và nhóm nghiên cứu hiện đang sử dụng nó ở những người bị rối loạn cơ tim. “Chúng tôi đang sử dụng áo vest này để nghiên cứu tim của bệnh nhân mắc bệnh cơ tim phì đại (cơ tim dày lên) để hiểu liệu dấu hiệu ECGI có thể xác định được những người mang đột biến gen trước khi tình trạng dày lên bắt đầu hay không và để xem liệu dấu hiệu ECGI có thể dự đoán nguy cơ đột quỵ hay không.” cái chết,” Captur nói.

“Chúng tôi cũng đang sử dụng áo vest khi nghỉ ngơi và trong khi tập thể dục để nghiên cứu tim của những bệnh nhân có tim yếu (bệnh cơ tim giãn nở), để hiểu liệu vết sẹo ở một phần cụ thể của thành cơ tim có làm tăng nguy cơ bị ngừng tim hay không.”

Captur đã được cấp bằng sáng chế cho áo vest ở Mỹ và đang hợp tác với kỹ thuật y tế g.tec, công ty đã tạo ra nguyên mẫu và hiện đang sản xuất áo vest cho các trung tâm nghiên cứu khác mua và sử dụng.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý