Labāks veids, kā izmērīt magnētiskos laukus, varētu atvieglot augļa sirds problēmu noteikšanu

Ķermenī radītie elektriskie lauki ir spēcīgs diagnostikas instruments. Klīnikas regulāri izmanto šos signālus, lai izmērītu smadzeņu, sirds, nervu un muskuļu darbību, sniedzot ieskatu, ko nav iespējams iegūt ar citiem instrumentiem.

Bet šai pieejai ir ierobežojumi. Piemēram, elektriskos signālus no augļa sirdīm ir grūti savākt, jo tos pārņem mātes signāli. Tas padara dažus augļa sirds stāvokļus īpaši grūti diagnosticēt.

Tomēr ir vēl viens veids, kā izpētīt ķermeņa elektrisko aktivitāti — mērot tā radīto magnētisko lauku. Tā kā magnētiskie lauki ātri samazinās nelielos attālumos, tas ievērojami atvieglo augļa signāla atdalīšanu no mātes.

Bet magnetometri ar nepieciešamo jutību paļaujas uz supravadīšanas tehnoloģiju, kas jāatdzesē līdz šķidrā hēlija temperatūrai. Nepieciešamā izolācija neļauj šīm ierīcēm tuvoties mērķa orgānam. Līdz ar to magnētiskie signāli vienmēr ir bijuši vāji un grūti interpretējami.

Nepieciešams istabas temperatūras magnetometrs, ko var novietot milimetru attālumā no mērķa un kas ir pietiekami jutīgs, lai izmērītu interesējošos magnētiskos signālus.

Mūsdienās tas šķiet iespējams, pateicoties Kaspera Jensena darbam Kopenhāgenas Universitātē Dānijā un viņa kolēģiem, kuri ir izmērījuši dažādus diagnostikas signālus no augļa izmēra sirds, izmantojot istabas temperatūras magnetometru. Darbam ir potenciāls revolucionizēt biomagnētisko lauku mērījumus un varētu palīdzēt ārstiem diagnosticēt augļa sirds stāvokli, kas citādi nav nosakāms.

Ierīce, kas padara šo darbu, ir pazīstama kā optiski sūknēts magnetometrs. Tas sastāv no nelielas atomu gāzes kolbas, šajā gadījumā cēzija atomiem. Katra cēzija atoma spins ir ļoti jutīgs pret apkārtējiem magnētiskajiem laukiem, kas padara tos par noderīgiem mērīšanas instrumentiem.

Lai sāktu, visu atomu griešanās ir jānovieto vienā virzienā. Tas tiek darīts ar polarizētu lāzera gaismu. Kad lāzers ir izslēgts, spini sāk dreifēt atbilstoši lokālajam magnētiskajam laukam. Pēc īsa brīža vēlreiz izmērot griezienus, tiek parādīts, kā tie ir mainījušies, atklājot vietējā lauka stiprumu un virzienu.

Pēdējos gados dažādas grupas biomagnētisko lauku pētīšanai ir sākušas izmantot optiski sūknējamus magnetometrus. Taču daudzi no šiem mēģinājumiem ir bijuši neapmierināti. Magnetometru šaurais joslas platums neļauj tiem uztvert visus vajadzīgos signālus.

Daudzās ierīcēs atomi ir jāuzsilda līdz vairākiem simtiem grādu pēc Celsija, un tāpēc tie ir jāizolē un jāatdala no mērķa. Tā kā magnētiskā lauka stiprums krasi samazinās nelielos attālumos, tas var būtiski ietekmēt ierīču lietderību.

Jensens un līdzinieki šīs problēmas atrisina ar mazu, optiski sūknētu magnetometru, kam ir salīdzinoši plaša joslas jutība un kas darbojas ķermeņa temperatūrā. Tas nozīmē, ka ierīci var novietot uz mērķa orgāna vai dažu milimetru attālumā no tā.

Komanda veica ierīces darbības ātrumu, izmantojot to, lai izmērītu magnētisko lauku, kas saistīts ar laboratorijā izolēto jūrascūciņu siržu pukstēšanu. Tie ir aptuveni cilvēka augļa sirds lielumā, un tāpēc tie piedāvā labu pārbaudi.

Šī pieeja parāda daudzsološus rezultātus. Jensens un kolēģi saka, ka viņi skaidri atklāja sirdsdarbību, kā arī dažādas diagnostikas pazīmes.

Parastā sirdī muskuļu kontrakciju, kas ir sirdsdarbības paraksts, izraisa elektrisko viļņu pāreja pa sirds virsmu. Ir iesaistīti vairāki viļņi, un tie izraisa dažādu sirds daļu sinhronizētu kontrakciju.

Kardiologi šos viļņus apzīmē ar burtiem P, Q, R, S un T. Laiks starp tiem ir svarīgs sirds darbības rādītājs.

Viens no signāliem, kas īpaši interesē augļa sirdis, ir Q-T intervāls. Ja tas ir ilgstoši, tas liecina par nopietnu problēmu. Tomēr elektrokardiogrammas nevar izmantot, lai to noteiktu augļa sirdīs.

Jensens un kolēģi saka, ka viņu jaunā tehnika var atklāt šo problēmu. Lai parādītu, kā viņi izmantoja zāles, lai izraisītu pagarinātu Q-T intervālu jūrascūciņu sirdīs. Viņi saka, ka optiski sūknētais magnetometrs skaidri paņēma diagnostikas pazīmes.

Tas ir interesants darbs ar būtiskām sekām. Pagarināti Q-T intervāli rodas 1 no 2500 dzemdībām, un ir svarīgi tos savlaicīgi atklāt. Jaunajai tehnikai vajadzētu spēt tieši to izdarīt.

Pamatojoties uz mūsu veiktajiem mērījumiem jūrascūciņas sirdī, mēs secinām, ka cilvēka augļa sirdsdarbības noteikšanai reāllaikā 18-22 nedēļu gestācijas vecumā, kad sirds sensora attālums tiek lēsts ≥ 5 cm iespējams, saka Jensens un citi.

Tas rada aizraujošu nākotni. Nākamais posms būs tehnikas pārbaude cilvēkiem un pēc tam īpaši grūtniecēm. Tam ir arī potenciāls izmērīt citus magnētiskos laukus organismā, piemēram, tos, ko rada smadzenes un nervu sistēma. Esiet gatavs uzņemt jaunu diagnostikas rīka veidu.

Atsauce: https://arxiv.org/abs/1806.10954 : Magnetokardiogrāfija uz izolētas dzīvnieka sirds ar istabas temperatūras optiski sūknētu magnetometru

paslēpties