物理科技生物学-PHYICA

新的量子技术可以帮助诊断BOMN-105和治疗心脏疾病

物理学 2021-12-07 23:59:10

伦敦大学学院 一对线圈在皮氏培养皿中的低电导率溶液中感应出磁场响应(标记为BEC),通过射频原子磁力计检测,基于激光操作和立方体玻璃室中原子自旋的询问

功劳:卡梅伦·迪恩斯 心房颤动(房颤)是一种心脏疾病,可导致不规则和异常快速的心率,可能导致血栓、中风、心力衰竭和其他与心脏相关的并发症

虽然房颤的原因尚不清楚,但它影响着英国约100万人,预计病例将会增加,给国民健康保险制度带来巨大损失

目前,房颤通常使用心电图进行诊断,但这只能在发作期间进行,因此需要辅助诊断手段

房颤是通过一种叫做“导管消融”的外科手术来治疗的,这种手术会仔细破坏心脏的病变区域,从而中断异常的电路

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》上的UCL开发的技术测试表明,它可以成功地模拟生物组织成像溶液的电导率,因此,可以用于诊断房颤和确定手术应该瞄准的心脏区域

它将通过绘制心脏的二维电导率图来识别心脏不适应的异常情况

对应作者,博士

卢卡·马尔穆吉(UCL物理学和天文学及伦敦大学学院)说:“心房纤维性颤动是一种严重的疾病,令人惊讶的是人们对它知之甚少

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种情况

“治疗心房颤动的手术有效地切断了导线,防止心脏短路,将不规则的心跳恢复到正常水平,我们的技术将有助于识别短路在哪里

虽然还不能在临床上获得,但我们已经首次表明,在室温下,将小体积活组织的电导率映射到前所未有的灵敏度水平是可能的

" 研究小组将溶液成像,其电导率与活组织的电导率相当,灵敏度低至0

9西门子/米,分辨率为1厘米,使用带交流磁场的无屏蔽原子磁力计

这些溶液的体积各为5毫升,以满足房颤诊断应用的预期需求

该信号是用铷基量子传感器探测到的,该团队专门开发了这种传感器,可以在几天内准确、一致地对小体积进行成像,亮度区域表明电导率高

能够以低于1西门子每米的速度检测电导率,比以前的成像结果提高了50倍,并证明该技术足够灵敏和稳定,可用于在非屏蔽环境中对生物组织成像

合著者和小组组长费鲁乔·伦佐尼教授(UCL物理学和天文学)说:“电磁感应成像已经成功地用于一系列实际应用,如非破坏性评估、材料表征和安全筛查,但这是它首次被证明对生物医学成像有用

我们认为使用它是安全的,因为它会使心脏等器官暴露在磁共振扫描仪常用磁场的十亿分之一下

“我们在非屏蔽室温环境中实现了惊人的灵敏度,这使我们离将这项技术引入临床更近了一步

只有通过使用量子技术才有可能,我们对其在改善心房颤动临床结果方面的潜在应用感到兴奋

" 该团队设想了一个量子传感器阵列,可以放置在心脏上方,在几秒钟内给出读数

下一步是团队与临床医生合作,将该技术集成到用于全科医生手术和医院的工具中

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