La fibrillazione atriale (FA) è una condizione cardiaca che causa una frequenza cardiaca irregolare e anormalmente veloce, potenzialmente portando a coaguli di sangue, ictus, insufficienza cardiaca e altre complicanze cardiache. Sebbene le cause della FA siano sconosciute, colpisce circa un milione di persone nel Regno Unito con casi che si prevede aumenteranno a caro prezzo per il SSN.

Attualmente, La FA viene comunemente diagnosticata utilizzando un elettrocardiogramma (ECG), ma questo può essere fatto solo durante un episodio, quindi sono necessari mezzi diagnostici complementari.

La FA viene trattata attraverso una procedura chirurgica chiamata "ablazione con catetere", che distrugge accuratamente l'area malata del cuore per interrompere i circuiti elettrici anormali. Nel 50% dei casi, i pazienti richiedono un ulteriore trattamento.

Test della tecnologia sviluppata da UCL, pubblicato oggi in Lettere di fisica applicata , mostra che può immaginare con successo la conduttività di soluzioni che imitano i tessuti biologici e quindi, potrebbe essere utilizzato per diagnosticare la fibrillazione atriale e identificare le aree del cuore in cui dovrebbe essere mirato l'intervento chirurgico.

Funzionerebbe mappando la conduttività elettrica del cuore in 2-D per identificare le anomalie in cui il cuore non funziona.

Autore corrispondente, Dott. Luca Marmugi (UCL Physics &Astronomy e UCLQ), ha dichiarato:"La fibrillazione atriale è una condizione grave di cui si sa sorprendentemente poco. Speriamo di cambiare questa situazione attraverso il nostro lavoro con i medici in termini sia di diagnosi che di trattamento.

"La chirurgia per trattare la fibrillazione atriale taglia efficacemente i fili per prevenire un cortocircuito nel cuore, ripristinare il battito cardiaco irregolare a uno normale, e la nostra tecnologia aiuterebbe a identificare dove si trova il cortocircuito. Sebbene non sia ancora disponibile in clinica, abbiamo mostrato, per la prima volta, che è possibile mappare la conduttività dei tessuti vivi in ​​piccoli volumi a un livello di sensibilità senza precedenti e a temperatura ambiente."

Il team ha ripreso soluzioni con una conduttività paragonabile a quella dei tessuti vivi fino a una sensibilità di 0,9 Siemens per metro e una risoluzione di un cm utilizzando un magnetometro atomico non schermato con un campo magnetico CA. Queste soluzioni avevano un volume di 5 ml ciascuna per soddisfare il fabbisogno previsto di applicazioni nella diagnosi di FA.

Il segnale è stato rilevato utilizzando sensori quantistici a base di rubidio, che il team ha sviluppato appositamente per l'immagine di piccoli volumi in modo accurato e coerente per diversi giorni, con aree di luminosità che indicano un'elevata conduttività.

Essere in grado di rilevare la conduttività a meno di un Siemens per metro è un miglioramento di 50 volte rispetto ai precedenti risultati di imaging e dimostra che la tecnica è abbastanza sensibile e stabile da essere utilizzata per l'immagine di tessuti biologici in un ambiente non schermato.

Coautore e capogruppo, Professor Ferruccio Renzoni (UCL Fisica e Astronomia), ha dichiarato:"L'imaging a induzione elettromagnetica è stato utilizzato con successo in una serie di usi pratici come la valutazione non distruttiva, caratterizzazione del materiale, e controlli di sicurezza, ma questa è la prima volta che si dimostra utile per l'imaging biomedico. Pensiamo che sarà sicuro da usare poiché esporrebbe gli organi, come il cuore, a un miliardesimo del campo magnetico comunemente usato negli scanner MRI.

"Abbiamo raggiunto un livello fenomenale di sensibilità in un ambiente non schermato, ambiente a temperatura ambiente, il che ci avvicina molto a portare questa tecnologia in clinica. È stato possibile solo utilizzando le tecnologie quantistiche e siamo entusiasti delle potenziali applicazioni per migliorare gli esiti clinici della fibrillazione atriale".

Il team prevede una serie di sensori quantistici che possono essere posizionati sul cuore, dando letture in pochi secondi.

Il prossimo passo è che il team collabori con i medici per integrare la tecnologia in uno strumento da utilizzare negli ambulatori medici e negli ospedali.