科学家的最新研发成果将有助于避免心脏猝死

© 照片 : TPU斯捷潘•延申,“医学工程”实验室工程师,他手中拿着的是科学家开发的用于测量心脏微电位的软硬件结合系统(无传感器)
斯捷潘•延申,“医学工程”实验室工程师,他手中拿着的是科学家开发的用于测量心脏微电位的软硬件结合系统(无传感器) - 俄罗斯卫星通讯社, 1920, 14.05.2021
托木斯克理工大学(TPU)新闻处宣布,该大学的科学家研制出一种设备,能以前所未有的精度研究心脏的电活动及其组织状态。据研究作者介绍,该设备在世界上独一无二,而且兼顾家庭使用,很容易检测出可导致心脏猝死的心肌病的早期征兆。结果发表在 Measurement期刊上。

据世界卫生组织报道,心血管疾病是世界上主要的死亡原因,而且死亡率还在上升。

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心脏病发展的最危险形式之一是所谓的心脏猝死(SCD)现象。这种死亡可以在几分钟内发生,几乎没有先前的阴性症状。心脏猝死(SCD)通常是心肌梗塞的结果。

心脏不断产生生理电信号,引起心肌(即心脏的肌肉)收缩。科学家解释说,可以根据这些搏动的形状和持续时间来判断心脏的状态。然而,当今使用的方法——心电图(ECG)——只记录明显的变化,无法预测潜在的威胁。

TPU科学家确信,借助于新研发的设备,可以更准确地测量心脏的电活动以预防心脏猝死(SCD)。他们创建的设备可以检测心肌细胞的早期病理变化,否则只能通过复杂的手术干预才能解决。

“当仍可以用药物恢复细胞的工作时,早期诊断仪器可帮助开始治疗,具有特殊的价值。我们是第一个找到无创诊断方法,无需手开心脏术,也无需通过静脉插入电极。这是可能的,因为该设备不仅实时提供超高分辨率心电图,而且还记录0.3μV以上的微电势,持续时间0.1 ms以上。现代心电图仪无法做到这一点,我们的设备在世界上没有同类产品。”该项目的科学负责人,TPU“医学工程”实验室负责人戴安娜·阿夫德耶娃(Diana Avdeeva)解释说。

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该设备记录有些细胞发出的纳伏级和微伏级电信号的能量。创建者认为,其工作原理类似于心电图(ECG),但由于采用了特殊的纳米传感器和专门设计的软件,他们得以极大地提高了灵敏度。

“与心电图一样,我们使用了氯化银电极,只是我们的电极是纳米级的。每个传感器上有16个薄陶瓷片,在陶瓷片的孔中放置银纳米颗粒。一个传感器中有数以百万个粒子,每个粒子都是放大心脏磁场的电极。我们还能够放弃通过使用过滤器来抑制标准心电图中严重扭曲微电势的噪音。” 戴安娜·阿夫德耶娃(Diana Avdeeva)说。

科学家解释说,标准心电图仪的频率范围为0.05到150 Hz,而更新仪器的频率范围在0到10,000 Hz之间。传感器固定在胸部;使用标准的导电胶读取指示器。监视过程大约需要20分钟。

“我们设法解决的挑战是创建一个灵敏,紧凑且价格合理的综合设施,以装备多科诊所和家庭使用。当然,在将其付诸实践之前,我们需要经历几个更重要的阶段-无论是在研究方面还是在市场实施方面,” TPU医学工程实验室的工程师Mikhail Yuzhakov说。

据科学家称,这种发达的方法不仅可以用于心脏病学,而且在任何电生理学研究中都将非常有用,例如脑电图,肌电图等。

该项目正在“未来医学”技术平台和联邦目标计划的支持下实施。该综合体的开发是与托木斯克NIMT心脏病研究所的专家合作进行的。

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