Znanstveniki odkrivajo skrito geometrijo srca in s tem revolucionirajo interpretacijo EKG-ja

Študija znanstvenikov na King's Collegeu v Londonu je pokazala, da fizična orientacija srca v prsnem košu pomembno vpliva na električne signale, zabeležene na elektrokardiogramu (EKG) – odkritje, ki bi lahko utrlo pot bolj osebni in natančni diagnozi srčnih bolezni.

Z uporabo podatkov več kot 39.000 udeležencev projekta UK Biobank je to ena največjih populacijskih študij doslej, ki preučuje povezavo med anatomijo srca in njegovo električno aktivnostjo. Z združitvijo 3D-slikanja srca s podatki EKG je ekipa ustvarila poenostavljene digitalne dvojčke srca vsakega udeleženca.

Ti personalizirani modeli so raziskovalcem omogočili, da so preučili, kako se anatomski položaj srca, znan kot anatomska os, nanaša na prostorsko mero električne aktivnosti oziroma električno os. Študija je objavljena v reviji PLOS Computational Biology.

Digitalni dvojčki postajajo močno orodje v kardiovaskularnih raziskavah, ki znanstvenikom omogočajo modeliranje in preučevanje strukture in delovanja srca z izjemno podrobnostmi. V tej študiji so igrali ključno vlogo pri razkrivanju, kako lahko naravne spremembe v orientaciji srca, ki jih oblikujejo dejavniki, kot so indeks telesne mase (ITM), spol in hipertenzija, pomembno vplivajo na odčitke EKG.

»Obsežni biomedicinski viri, kot je britanska biobanka, utirajo pot za karakterizacijo bolezni, osredotočeno na pacienta, saj omogočajo podrobno analizo anatomskih in elektrofizioloških variacij v populaciji.«

"To delo je pokazalo razlike v srčnih oseh med zdravimi in bolnimi posamezniki, kar je poudarilo potencial za večjo personalizacijo digitalnih dvojčkov ter izboljšano prognozo in karakterizacijo bolezni, kar bo na koncu omogočilo bolj personalizirano klinično oskrbo," pravi Mohammad Kayyali.

Raziskovalci so predlagali nove, standardizirane definicije za anatomske in električne osi na podlagi njihove poravnave v 3D prostoru. Ugotovili so, da imajo ljudje z višjim ITM ali visokim krvnim tlakom srce, ki je v prsnem košu nameščeno bolj vodoravno, in ta premik se odraža v njihovih EKG signalih.

Študija je odkrila tudi jasne razlike med moškimi in ženskami: moška srca so običajno bolj horizontalno usmerjena kot ženska, ta strukturna razlika pa se odraža v površinski električni aktivnosti. Te razlike med spoloma poudarjajo potrebo po bolj individualiziranem pristopu k interpretaciji EKG-ja.

Z identifikacijo in kvantifikacijo te variabilnosti v veliki populaciji študija poudarja pomen razlikovanja med normalnimi anatomskimi značilnostmi in zgodnjimi znaki bolezni. To lahko zdravnikom pomaga prej in natančneje prepoznati stanja, kot so hipertenzija, prevodne motnje ali zgodnje spremembe srčne mišice, zlasti pri bolnikih, pri katerih srčna usmerjenost odstopa od standardnih predpostavk.

»Zmožnost ustvarjanja personaliziranih modelov (tj. digitalnih dvojčkov) srčno-žilnega sistema je vznemirljivo področje raziskav, kjer upamo, da bomo našli nove parametre, ki bodo bolje obveščali o preprečevanju, diagnosticiranju in tveganju za srčno-žilne bolezni. V tem delu začenjamo raziskovati ta neraziskana področja in upamo, da bomo kmalu ponudili nove načine za zgodnje odkrivanje stanj, kot so motnje električne prevodnosti,« pravi profesor Pablo Lamata.

Ugotovitve kažejo na prihodnost, kjer EKG-ji ne bodo več interpretirani na enoten način, temveč bodo prilagojeni edinstveni anatomiji vsakega pacienta. Ta personaliziran pristop bi lahko zmanjšal diagnostične napake in podprl zgodnejše in natančnejše posege.