Förmaksflimmer (AF) är ett hjärtsjukdom som orsakar en oregelbunden och onormalt snabb puls, kan leda till blodproppar, stroke, hjärtsvikt och andra hjärtrelaterade komplikationer. Även om orsakerna till AF är okända, det påverkar cirka en miljon människor i Storbritannien med fall som förväntas stiga till en stor kostnad för NHS.

För närvarande, AF diagnostiseras vanligen med hjälp av ett elektrokardiogram (EKG), men detta kan bara göras under ett avsnitt, så kompletterande diagnosmedel behövs.

AF behandlas genom ett kirurgiskt ingrepp som kallas 'kateterablation', som försiktigt förstör det sjuka området i hjärtat för att avbryta onormala elektriska kretsar. I 50% av fallen, patienter behöver ytterligare behandling.

Testning av UCL-utvecklad teknik, publicerad idag i Tillämpad fysikbokstäver , visar att den framgångsrikt kan avbilda konduktiviteten hos lösningar som efterliknar biologiska vävnader och därför, kan användas för att diagnostisera AF och identifiera områden i hjärtat där operationen bör riktas.

Det skulle fungera genom att kartlägga hjärtans elektriska konduktivitet i 2-D för att identifiera avvikelser där hjärtat misslyckas.

Motsvarande författare, Dr Luca Marmugi (UCL Physics &Astronomy and UCLQ), sade:"Förmaksflimmer är ett allvarligt tillstånd som förvånansvärt lite är känt om det. Vi hoppas kunna ändra detta genom vårt arbete med kliniker när det gäller både diagnos och behandling.

"Kirurgi för behandling av förmaksflimmer skär effektivt av trådarna för att förhindra kortslutning i hjärtat, återställa den oregelbundna hjärtslagen till en normal, och vår teknik skulle hjälpa till att identifiera var kortslutningen är. Även om det inte är tillgängligt på kliniken ännu, vi har visat, för första gången, att det är möjligt att kartlägga konduktiviteten hos levande vävnader i små volymer till en oöverträffad känslighetsnivå och vid rumstemperatur. "

Teamet avbildade lösningar med en konduktivitet som är jämförbar med levande vävnader ner till en känslighet på 0,9 Siemens per meter och till en upplösning på en cm med en oskärmad atommagnetometer med ett AC -magnetfält. Dessa lösningar var 5 ml i volym vardera för att matcha det förväntade behovet av applikationer vid AF -diagnoser.

Signalen detekterades med Rubidium-baserade kvantsensorer, som teamet utvecklat specifikt för att avbilda små volymer exakt och konsekvent under flera dagar, med områden med ljusstyrka som indikerar hög konduktivitet.

Att kunna detektera konduktivitet med mindre än en Siemens per meter är en förbättring med 50 gånger jämfört med tidigare avbildningsresultat och visar att tekniken är känslig och stabil nog att användas för att avbilda biologiska vävnader i en oskärmad miljö.

Medförfattare och gruppledare, Professor Ferruccio Renzoni (UCL Physics &Astronomy), sade:"Elektromagnetisk induktionsavbildning har framgångsrikt använts i en rad praktiska användningsområden, såsom icke-destruktiv utvärdering, materialkarakterisering, och säkerhetskontroll, men det är första gången som det har visat sig vara användbart för biomedicinsk bildbehandling. Vi tror att det kommer att vara säkert att använda eftersom det skulle avslöja organ, som hjärtat, till en miljarddels magnetfält som vanligtvis används i MR-skannrar.

"Vi har uppnått en fenomenal känslighetsnivå i en oskärmad, rumstemperatur miljö, vilket för oss mycket närmare att föra denna teknik till kliniken. Det var bara möjligt genom att använda kvantteknik och vi är glada över de möjliga tillämpningarna för att förbättra kliniska resultat av förmaksflimmer. "

Teamet föreställer sig en rad av sina kvantsensorer som kan placeras över hjärtat, avläsning på några sekunder.

Nästa steg är att teamet ska samarbeta med kliniker för att integrera tekniken i ett verktyg för användning vid husläkarmottagningar och sjukhus.