新的量子技術可以幫助診斷和治療心臟疾病

心房顫動(房顫)是一種心臟疾病，引起不規則和異常的心率，有可能導致血塊、中風、心力衰竭和其他與心臟有關的併發症。雖然引起房顫的原因尚不清楚，但它影響到英國約100萬人，預計病例將增加，而NHS將為此付出巨大代價。

目前，房顫通常是用心電圖(ECG)診斷的，但這只能在發作時進行，因此需要補充診斷手段。

房顫是通過一種叫做「導管消融」的外科手術來治療的，這種手術會小心地破壞心臟的病變區域，從而中斷異常的電路。在50%的病例中，患者需要進一步治療。

UCL開發技術的測試，今天發表在應用物理信函表明它可以成功地成像模擬生物組織的溶液的電導率，因此，可以用於診斷房顫，並確定心臟手術應針對的區域。

它將通過在2D中映射心臟的電導率來識別心臟失火的異常。

相應的作者Luca Marmugi博士(UCL物理學與天文學和UCLQ)說：「心房顫動是一種嚴重的疾病，人們對此知之甚少，我們希望通過與臨床醫生在診斷和治療方面的工作來改變這一點。

「治療心房顫動的手術有效地切斷了導線，防止心臟出現短路，將不規則的心跳重置為正常的心跳，我們的技術將有助於確定短路的位置。雖然在臨床上還沒有找到，但我們第一次證明，可以將活體組織的電導率小到前所未有的靈敏度和室溫水平。」

研究小組用交流磁場的無屏蔽原子磁強計將溶液的電導率與活組織的電導率相提並論，其靈敏度可達每米0.9西門子，解析度可達1釐米。這些溶液的體積為5毫升，符合房顫診斷的預期需要。

這個信號是用基於銣的量子傳感器檢測出來的，該小組專門開發了這種傳感器，可以在幾天內精確、一致地對小體積進行成像，亮度區域顯示出高電導率。

能夠檢測到每米不到一個西門子的電導率比以前的成像結果提高了50倍，表明該技術具有足夠的靈敏度和穩定性，可用於在非屏蔽環境中對生物組織進行成像。

他的合著者和小組組長費魯喬·倫佐尼教授(UCL物理學和天文學)說：「電磁感應成像已經成功地應用於一系列實際應用，如無損評估、材料表徵和安全篩選，但這是首次證明它對生物醫學成像有用，我們認為使用它是安全的，因為它將使心臟等器官暴露於磁共振掃描儀中常用的磁場的十億分之一。

「在沒有屏蔽的室溫環境中，我們的敏感度達到了驚人的水平，這使我們更接近於將這項技術引入臨床。只有使用量子技術才有可能，我們對改善心房顫動臨床結果的潛在應用感到興奮。」

研究小組設想了一組可以放置在心臟上的量子傳感器，在幾秒鐘內給出讀數。

下一步是團隊與臨床醫生合作，將這項技術集成到一個工具中，用於全科醫生、外科手術和醫院。