新的量子技术可以帮助诊断和治疗心脏疾病

时间:2020-04-05 17:54 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新的量子技术可以帮助诊断和治疗心脏疾病

房颤(AF)是一种心脏疾病,它会导致心率不规律和不正常的加速,可能会导致血栓、中风、心力衰竭和其他心脏相关的并发症。虽然房颤的病因尚不清楚,但它影响了英国约100万人,预计病例将增加,NHS将为此付出巨大代价。

目前,房颤的诊断通常使用心电图,但这只能在一个发作期进行,因此需要辅助的诊断手段。

房颤是通过一种叫做“导管消融”的外科手术来治疗的,这种手术会小心地破坏心脏的病变区域,从而阻断异常的电路。在50%的病例中,患者需要进一步治疗。

今天发表在《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上的伦敦大学学院(ucl)开发的这项技术的测试表明,它可以成功地成像模拟生物组织的溶液的导电性,因此,它可以用于诊断心房颤动,并确定应该进行手术的心脏区域。

它的工作原理是将心脏的导电性映射到二维图中,以识别心脏失火的异常情况。

通讯作者Luca Marmugi博士(UCL物理与天文学和UCLQ)说:“房颤是一种很严重的疾病,但令人惊讶的是我们对它知之甚少。我们希望通过与临床医生在诊断和治疗方面的合作来改变这一现状。

“治疗房颤的手术有效地切断了电线,防止心脏短路,将不规则的心跳恢复到正常,我们的技术将有助于识别短路在哪里。”虽然目前还没有临床应用,但我们已经首次证明,在室温条件下,将活组织的导电性在小体积内映射到前所未有的灵敏度水平是可能的。”

研究小组使用交流磁场的无屏蔽原子磁强计对溶液成像,其电导率可与活组织的电导率相媲美,灵敏度为每米0.9西门子,分辨率为1厘米。这些溶液的体积分别为5毫升,以满足应用于心房颤动诊断的预期需求。

这个信号是用基于铷的量子传感器探测到的,该团队专门开发了这种传感器,可以在几天内精确而一致地成像小体积的物体,亮度区域表示高导电性。

能够以低于每米一西门子的速度检测电导率是以前成像结果的50倍,这表明该技术足够灵敏和稳定,可用于在无屏蔽环境下成像生物组织。

教授合著者和组长Ferruccio Renzoni(伦敦大学学院物理学和天文学)说:“电磁感应成像技术已成功地应用于各种实际应用等非破坏性评估、材料特性、和安全检查,但这是第一次,这被证明是有用的生物医学成像。我们认为它将是安全的,因为它将暴露器官,如心脏,在十亿分之一的磁场中,通常用于核磁共振扫描仪。

“我们在无屏蔽的室温环境下获得了惊人的灵敏度,这让我们离把这项技术应用到临床更近了一步。”只有使用量子技术才有可能,我们对改善心房纤颤临床结果的潜在应用感到兴奋。”

该团队设想了一个量子传感器阵列,可以放置在心脏上,在几秒钟内给出读数。

下一步是该团队与临床医生合作,将该技术整合到一个用于GPs手术和医院的工具中。

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