論文の概要: Millimetre-scale magnetocardiography of living rats using a solid-state quantum sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.11676v1
• Date: Tue, 25 May 2021 05:27:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-29 21:08:27.603314
• Title: Millimetre-scale magnetocardiography of living rats using a solid-state quantum sensor
• Title（参考訳）: 固体量子センサを用いた生体ラットの微小心磁図
• Authors: Keigo Arai, Akihiro Kuwahata, Daisuke Nishitani, Ikuya Fujisaki, Ryoma Matsuki, Zhonghao Xin, Yuki Nishio, Xinyu Cao, Yuji Hatano, Shinobu Onoda, Chikara Shinei, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Masatoshi Yamazaki, Tokuyuki Teraji, Takeshi Ohshima, Mutsuko Hatano, Masaki Sekino, Takayuki Iwasaki
• Abstract要約: 心臓科における重要な課題は、心臓内スケールで心血管系で発生する電流の非侵襲的イメージングである。 ここでは, ダイヤモンド中の窒素空孔中心をベースとした固体量子センサを用いて, 生きたラットのミリメートルスケール磁気心磁図を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0264250032103253
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A key challenge in cardiology is the non-invasive imaging of electric current propagation occurring in the cardiovascular system at an intra-cardiac scale. A promising approach for directly mapping the current dynamics is to monitor the associated stray magnetic field. However, in this magnetic field approach, the spatial resolution deteriorates significantly as the standoff distance between the target and the sensor increases. Existing sensors usually remain relatively far from the target and provide only centimetre-scale resolution because their operating temperature is not biocompatible. Here we demonstrate millimetre-scale magnetocardiography of living rats using a solid-state quantum sensor based on nitrogen-vacancy centres in diamond. The essence of the method is a millimetre proximity from the sensor to heart surface, which enhances the cardiac magnetic field to greater than nanoteslas and allows the mapping of these signals with intra-cardiac resolution. From the acquired magnetic images, we also estimate the source electric current vector, flowing from the right atria base via the Purkinje fibre bundle to the left ventricular apex. Our results establish the solid-state quantum sensor's capability to probe cardiac magnetic signals from mammalian animals and reveal their intra-cardiac electrodynamics. This technique will enable the study of the origin and progression of myriad cardiac arrhythmias including flutter, fibrillation, and tachycardia.
• Abstract（参考訳）: 心臓科における重要な課題は、心臓内スケールで心血管系で発生する電流の非侵襲的イメージングである。 電流ダイナミクスを直接マッピングするための有望なアプローチは、関連する成層磁場を監視することである。 しかし, この磁場法では, 目標とセンサとの立ち上がり距離が大きくなるにつれて空間分解能が著しく低下する。 既存のセンサーは通常ターゲットから比較的離れており、動作温度が生体適合性がないため、センチメートルの解像度しか提供しない。 ここでは, ダイヤモンド中の窒素空孔中心に基づく固体量子センサを用いて, 生体ラットのミリメートルスケール磁気心磁図を実証する。 この方法の本質は、センサーから心臓表面への1ミリメートルの距離であり、心筋磁場をナノテスラより大きくし、これらの信号を心内分解能でマッピングすることを可能にする。 得られた磁気画像から,右心房底部から左心室頂点へのPurkinjeファイバー束を介して流れる電流ベクトルを推定した。 以上の結果から, 哺乳類の心臓磁気信号を探索し, 心内電気力学を解明する固体量子センサの能力を確立した。 この手法により、フラッター、フィブリル、頻拍を含む心不整脈の発生と進行を研究することができる。

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