La fibrillation auriculaire (FA) est une maladie cardiaque qui provoque une fréquence cardiaque irrégulière et anormalement rapide, pouvant entraîner des caillots sanguins, accident vasculaire cérébral, insuffisance cardiaque et autres complications cardiaques. Bien que les causes de la FA soient inconnues, il affecte environ un million de personnes au Royaume-Uni et les cas devraient augmenter à un coût élevé pour le NHS.

Actuellement, La FA est généralement diagnostiquée à l'aide d'un électrocardiogramme (ECG), mais cela ne peut se faire que pendant un épisode, des moyens complémentaires de diagnostic sont donc nécessaires.

La FA est traitée par une intervention chirurgicale appelée « ablation par cathéter », qui détruit soigneusement la zone malade du cœur pour interrompre les circuits électriques anormaux. Dans 50% des cas, les patients ont besoin d'un traitement supplémentaire.

Test de la technologie développée par l'UCL, publié aujourd'hui dans Lettres de physique appliquée , montre qu'il peut imager avec succès la conductivité de solutions imitant les tissus biologiques et, par conséquent, pourrait être utilisé pour diagnostiquer la FA et identifier les zones du cœur où la chirurgie devrait être ciblée.

Cela fonctionnerait en cartographiant la conductivité électrique du cœur en 2D pour identifier les anomalies où le cœur a des ratés.

Auteur correspondant, Dr. Luca Marmugi (UCL Physique &Astronomie et UCLQ), a déclaré:"La fibrillation auriculaire est une maladie grave dont on sait étonnamment peu à son sujet. Nous espérons changer cela grâce à notre travail avec les cliniciens en termes de diagnostic et de traitement.

"La chirurgie pour traiter la fibrillation auriculaire coupe efficacement les fils pour éviter un court-circuit dans le cœur, réinitialiser le rythme cardiaque irrégulier à un rythme normal, et notre technologie aiderait à identifier où se trouve le court-circuit. Bien qu'il ne soit pas encore disponible à la clinique, nous avons montré, pour la première fois, qu'il est possible de cartographier la conductivité des tissus vivants dans de petits volumes à un niveau de sensibilité sans précédent et à température ambiante."

L'équipe a imagé des solutions avec une conductivité comparable à celle des tissus vivants jusqu'à une sensibilité de 0,9 Siemens par mètre et à une résolution d'un cm à l'aide d'un magnétomètre atomique non blindé avec un champ magnétique alternatif. Ces solutions avaient un volume de 5 ml chacune pour répondre aux besoins attendus des applications dans les diagnostics de FA.

Le signal a été détecté à l'aide de capteurs quantiques à base de rubidium, que l'équipe a développé spécifiquement pour imager de petits volumes de manière précise et cohérente sur plusieurs jours, avec des zones de luminosité indiquant une conductivité élevée.

Être capable de détecter la conductivité à moins d'un Siemens par mètre est une amélioration de 50 fois par rapport aux résultats d'imagerie précédents et démontre que la technique est suffisamment sensible et stable pour être utilisée pour imager des tissus biologiques dans un environnement non protégé.

Co-auteur et chef de groupe, Professeur Ferruccio Renzoni (UCL Physique &Astronomie), a déclaré :« L'imagerie par induction électromagnétique a été utilisée avec succès dans une gamme d'utilisations pratiques telles que l'évaluation non destructive, caractérisation des matériaux, et contrôle de sécurité, mais c'est la première fois qu'il s'avère utile pour l'imagerie biomédicale. Nous pensons qu'il sera sûr à utiliser car il exposerait des organes, comme le coeur, à un milliardième du champ magnétique couramment utilisé dans les scanners IRM.

"Nous avons atteint un niveau phénoménal de sensibilité dans un environnement non blindé, environnement à température ambiante, ce qui nous rapproche beaucoup de l'introduction de cette technologie à la clinique. Cela n'a été possible qu'en utilisant les technologies quantiques et nous sommes enthousiasmés par les applications potentielles pour améliorer les résultats cliniques de la fibrillation auriculaire. »

L'équipe envisage un ensemble de leurs capteurs quantiques qui peuvent être placés sur le cœur, donner des lectures en quelques secondes.

La prochaine étape consiste pour l'équipe à collaborer avec des cliniciens pour intégrer la technologie dans un outil à utiliser dans les cabinets de médecins généralistes et les hôpitaux.