Учени разкриват скритата геометрия на сърцето, за да революционизират интерпретацията на ЕКГ

Проучване на учени от King's College London установи, че физическата ориентация на сърцето в гръдния кош значително влияе върху електрическите сигнали, записани на електрокардиограма (ЕКГ) - откритие, което би могло да проправи пътя за по-персонализирана и точна диагностика на сърдечни заболявания.

Използвайки данни от повече от 39 000 участници в проекта UK Biobank, това е едно от най-големите популационни проучвания до момента, изследващи връзката между анатомията на сърцето и неговата електрическа активност. Чрез комбиниране на 3D сърдечно изобразяване с ЕКГ данни, екипът създаде опростени цифрови близнаци на сърцето на всеки участник.

Тези персонализирани модели позволиха на изследователите да проучат как анатомичното положение на сърцето, известно като анатомична ос, се свързва с пространствена мярка за електрическа активност или електрическата ос. Изследването е публикувано в списанието PLOS Computational Biology.

Дигиталните близнаци се превръщат в мощен инструмент в сърдечно-съдовите изследвания, позволявайки на учените да моделират и изучават структурата и функцията на сърцето с безпрецедентни детайли. В това проучване те изиграха ключова роля в разкриването как естествените вариации в ориентацията на сърцето, формирани от фактори като индекс на телесна маса (ИТМ), пол и хипертония, могат значително да повлияят на ЕКГ показанията.

„Мащабни биомедицински ресурси, като например британската биобанка, проправят пътя за фокусирано върху пациента характеризиране на заболяванията, като позволяват подробен анализ на анатомични и електрофизиологични вариации в популацията.“

„Тази работа демонстрира разлики в сърдечните оси между здрави и болни индивиди, подчертавайки потенциала за повишена персонализация на дигиталните близнаци и подобрена прогноза и характеризиране на заболяванията, което в крайна сметка позволява по-персонализирани клинични грижи“, казва Мохамад Кайяли.

Изследователите предложиха нови, стандартизирани дефиниции както за анатомичните, така и за електрическите оси, базирани на тяхното подравняване в 3D пространство. Те откриха, че хората с по-висок ИТМ или високо кръвно налягане са склонни да имат сърца, разположени по-хоризонтално в гръдния кош, и това изместване се отразява в техните ЕКГ сигнали.

Проучването също така установи ясни разлики между мъжете и жените: сърцата на мъжете са склонни да имат по-хоризонтална ориентация от тези на жените и тази структурна разлика се отразява в повърхностната електрическа активност. Тези полови различия подчертават необходимостта от по-индивидуализиран подход към интерпретацията на ЕКГ.

Чрез идентифициране и количествено определяне на тази вариабилност в голяма популация, проучването подчертава важността на разграничаването между нормални анатомични характеристики и ранни признаци на заболяване. Това може да помогне на клиницистите да идентифицират състояния като хипертония, нарушения на проводимостта или ранни промени в сърдечния мускул по-рано и по-точно, особено при пациенти, чиято сърдечна ориентация се отклонява от стандартните предположения.

„Възможността за създаване на персонализирани модели (т.е. цифрови близнаци) на сърдечно-съдовата система е вълнуваща област на изследване, където се надяваме да открием нови параметри, които могат по-добре да информират за превенцията, диагностиката и риска от сърдечно-съдови заболявания. В тази работа започваме да изследваме тези неизследвани области и се надяваме скоро да предложим нови начини за ранно откриване на състояния като нарушения на електрическата проводимост“, казва професор Пабло Ламата.

Констатациите сочат бъдеще, в което ЕКГ-тата вече няма да се интерпретират по универсален начин, а ще бъдат съобразени с уникалната анатомия на всеки пациент. Този персонализиран подход би могъл да намали диагностичните грешки и да подпомогне по-ранните и по-точни интервенции.