Geresnis būdas išmatuoti magnetinius laukus gali padėti lengviau aptikti vaisiaus širdies problemas

Kūno elektriniai laukai yra galingas diagnostikos įrankis. Gydytojai reguliariai naudoja šiuos signalus smegenų, širdies, nervų ir raumenų funkcijoms matuoti, suteikdami įžvalgų, kurių neįmanoma gauti naudojant kitus įrankius.

Tačiau šis metodas turi apribojimų. Pavyzdžiui, elektrinius signalus iš vaisiaus širdžių sunku surinkti, nes juos užvaldo motinos signalai. Dėl to kai kurias vaisiaus širdies ligas ypač sunku diagnozuoti.

Tačiau yra ir kitas būdas ištirti kūno elektrinį aktyvumą – matuojant jo sukuriamą magnetinį lauką. Kadangi magnetiniai laukai greitai nyksta nedideliais atstumais, tai daug lengviau atskirti vaisiaus signalą nuo motinos.

Tačiau reikiamo jautrumo magnetometrai remiasi superlaidžia technologija, kuri turi būti atvėsinta iki skysto helio temperatūros. Tam reikalinga izoliacija neleidžia šiems įrenginiams priartėti prie tikslinio organo. Todėl magnetiniai signalai visada buvo silpni ir sunkiai interpretuojami.

Reikalingas kambario temperatūros magnetometras, kurį galima pastatyti milimetrų atstumu nuo taikinio ir kuris būtų pakankamai jautrus, kad būtų galima išmatuoti dominančius magnetinius signalus.

Šiandien tai atrodo įmanoma dėka Kasperio Jenseno iš Kopenhagos universiteto Danijoje ir jo kolegų, kurie išmatavo įvairius diagnostinius signalus iš vaisiaus dydžio širdies naudojant kambario temperatūros magnetometrą. Šis darbas gali pakeisti biomagnetinių laukų matavimą ir padėti gydytojams diagnozuoti vaisiaus širdies ligas, kurių kitaip neįmanoma nustatyti.

Prietaisas, kuris atlieka šį darbą, yra žinomas kaip optiškai pumpuojamas magnetometras. Jį sudaro maža kolba atominių dujų, šiuo atveju cezio atomų. Kiekvieno cezio atomo sukimasis yra labai jautrus aplinkos magnetiniams laukams, todėl jie yra naudingi matavimo įrankiai.

Visų pirma, visų atomų sukimasis turi būti išdėstytas ta pačia kryptimi. Tai atliekama naudojant poliarizuotą lazerio šviesą. Išjungus lazerį, sukimai pradeda dreifuoti pagal vietinį magnetinį lauką. Po kurio laiko dar kartą išmatavus sukimus, matyti, kaip jie pasikeitė, atskleidžiant vietinio lauko stiprumą ir kryptį.

Pastaraisiais metais įvairios grupės pradėjo naudoti optiškai pumpuojamus magnetometrus biomagnetiniams laukams tirti. Tačiau daugelis šių bandymų žlugo. Siauras magnetometrų dažnių juostos plotis neleidžia jiems paimti visų norimų signalų.

Daugelyje prietaisų atomai turi būti įkaitinti iki kelių šimtų laipsnių Celsijaus, todėl turi būti izoliuoti ir atskirti nuo taikinio. Kadangi magnetinio lauko stiprumas smarkiai sumažėja nedideliais atstumais, tai gali turėti didelės įtakos prietaisų naudingumui.

Jensenas ir bendradarbiai išsprendžia šias problemas naudodami mažą, optiškai pumpuojamą magnetometrą, kurio jautrumas yra gana platus ir veikia esant kūno temperatūrai. Tai reiškia, kad prietaisą galima uždėti ant tikslinio organo arba kelių milimetrų atstumu nuo jo.

Grupė išnaudojo prietaisą, kad išmatuotų magnetinį lauką, susijusį su laboratorijoje išskirtų jūrų kiaulyčių širdžių plakimu. Tai yra maždaug žmogaus vaisiaus širdies dydžio, todėl yra geras testas.

Šis metodas rodo daug žadančių rezultatų. Jensenas ir bendradarbiai teigia aiškiai aptikę širdies plakimą ir daugybę diagnostinių savybių.

Įprastoje širdyje raumenų susitraukimą, kuris yra širdies plakimo požymis, sukelia elektros bangos, einančios per širdies paviršių. Dalyvauja kelios bangos, kurios sukelia sinchroninį įvairių širdies dalių susitraukimą.

Kardiologai šias bangas žymi raidėmis P, Q, R, S ir T. Laikas tarp jų yra svarbus širdies veiklos rodiklis.

Vienas iš signalų, ypač dominančių vaisiaus širdis, yra Q-T intervalas. Jei tai užsitęsia, tai rodo rimtą problemą. Tačiau elektrokardiogramos negali būti naudojamos tam nustatyti vaisiaus širdyse.

Jensenas ir bendradarbiai teigia, kad jų nauja technika gali aptikti šią problemą. Norėdami parodyti, kaip, jie naudojo vaistus, kad sukeltų pailgintą Q-T intervalą jūrų kiaulyčių širdyse. Jie sako, kad optiškai pumpuojamas magnetometras aiškiai paėmė diagnostinius požymius.

Tai įdomus darbas su reikšmingomis pasekmėmis. Pailgėję Q-T intervalai atsiranda 1 iš 2500 gimimų, todėl svarbu juos anksti nustatyti. Naujoji technika turėtų turėti galimybę tai padaryti.

Remdamiesi jūrų kiaulytės širdies matavimais, darome išvadą, kad 18–22 nėštumo savaičių žmogaus vaisiaus širdies plakimas realiuoju laiku, kai širdies jutiklio atstumas yra ≥ 5 cm, turėtų būti įmanoma, sako Jensenas ir kt.

Tai sukuria įdomią ateitį. Kitas etapas bus technikos išbandymas žmonėms, o vėliau ypač nėščioms moterims. Jis taip pat gali išmatuoti kitus kūno magnetinius laukus, pavyzdžiui, tuos, kuriuos sukuria smegenys ir nervų sistema. Pasiruoškite pasveikinti naujos formos diagnostikos įrankį.

Nuoroda: https://arxiv.org/abs/1806.10954 : Magnetokardiografija ant izoliuoto gyvūno širdies su kambario temperatūros optiškai pumpuojamu magnetometru

paslėpti