Boezemfibrilleren (AF) is een hartaandoening die een onregelmatige en abnormaal snelle hartslag veroorzaakt, mogelijk leidend tot bloedstolsels, hartinfarct, hartfalen en andere hartgerelateerde complicaties. Hoewel de oorzaken van AF onbekend zijn, het treft ongeveer een miljoen mensen in het VK met gevallen die naar verwachting zullen stijgen met hoge kosten voor de NHS.

Momenteel, AF wordt vaak gediagnosticeerd met behulp van een elektrocardiogram (ECG), maar dit kan alleen tijdens een aflevering, dus aanvullende diagnosemiddelen zijn nodig.

AF wordt behandeld via een chirurgische procedure die 'katheterablatie' wordt genoemd, die zorgvuldig het zieke deel van het hart vernietigt om abnormale elektrische circuits te onderbreken. In 50% van de gevallen patiënten hebben verdere behandeling nodig.

Testen van de door de UCL ontwikkelde technologie, vandaag gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven , laat zien dat het met succes de geleidbaarheid kan afbeelden van oplossingen die biologische weefsels nabootsen en daarom, kan worden gebruikt om AF te diagnosticeren en gebieden van het hart te identificeren waar de operatie moet worden uitgevoerd.

Het zou werken door de elektrische geleidbaarheid van het hart in 2D in kaart te brengen om afwijkingen te identificeren waar het hart niet goed werkt.

Corresponderende auteur, Dr. Luca Marmugi (UCL Natuur- en Sterrenkunde en UCLQ), zei:"Atriale fibrillatie is een ernstige aandoening waar verrassend weinig over bekend is. We hopen dit te veranderen door ons werk met clinici in termen van zowel diagnose als behandeling.

"Een operatie om atriale fibrillatie te behandelen snijdt effectief de draden door om kortsluiting in het hart te voorkomen, het resetten van de onregelmatige hartslag naar een normale, en onze technologie zou helpen te identificeren waar de kortsluiting zit. Hoewel nog niet beschikbaar in de kliniek, we hebben laten zien, Voor de eerste keer, dat het mogelijk is om de geleidbaarheid van levende weefsels in kleine volumes in kaart te brengen tot een ongekend niveau van gevoeligheid en bij kamertemperatuur."

Het team beeldde oplossingen af ​​met een geleidbaarheid vergelijkbaar met die van levende weefsels tot een gevoeligheid van 0,9 Siemens per meter en een resolutie van één cm met behulp van een niet-afgeschermde atomaire magnetometer met een AC-magnetisch veld. Deze oplossingen hadden elk een volume van 5 ml om te voldoen aan de verwachte behoefte aan toepassingen bij AF-diagnoses.

Het signaal werd gedetecteerd met behulp van op Rubidium gebaseerde kwantumsensoren, die het team speciaal heeft ontwikkeld om kleine volumes nauwkeurig en consistent gedurende meerdere dagen in beeld te brengen, met heldere gebieden die een hoge geleidbaarheid aangeven.

Het kunnen detecteren van geleidbaarheid bij minder dan één Siemens per meter is een verbetering van 50 keer ten opzichte van eerdere beeldvormingsresultaten en toont aan dat de techniek gevoelig en stabiel genoeg is om te worden gebruikt om biologische weefsels in een niet-afgeschermde omgeving af te beelden.

Co-auteur en groepsleider, Professor Ferruccio Renzoni (UCL Natuur- en Sterrenkunde), zei:"Elektromagnetische inductiebeeldvorming is met succes gebruikt in een reeks praktische toepassingen, zoals niet-destructieve evaluatie, materiële karakterisering, en veiligheidsonderzoek, maar dit is de eerste keer dat het nuttig is gebleken voor biomedische beeldvorming. We denken dat het veilig is om te gebruiken omdat het organen zou blootstellen, zoals het hart, tot een miljardste van het magnetische veld dat gewoonlijk wordt gebruikt in MRI-scanners.

"We hebben een fenomenaal niveau van gevoeligheid bereikt in een niet-afgeschermde, omgeving op kamertemperatuur, wat ons een stuk dichter bij het brengen van deze technologie naar de kliniek brengt. Het was alleen mogelijk door kwantumtechnologieën te gebruiken en we zijn enthousiast over de mogelijke toepassingen voor het verbeteren van klinische resultaten van atriale fibrillatie."

Het team stelt zich een reeks van hun kwantumsensoren voor die over het hart kunnen worden geplaatst, het geven van metingen in een kwestie van seconden.

De volgende stap is dat het team gaat samenwerken met clinici om de technologie te integreren in een tool voor gebruik in huisartsenpraktijken en ziekenhuizen.