Oamenii de știință descoperă geometria ascunsă a inimii pentru a revoluționa interpretarea ECG-ului

Un studiu realizat de oamenii de știință de la King's College London a descoperit că orientarea fizică a inimii în piept influențează semnificativ semnalele electrice înregistrate pe o electrocardiogramă (ECG) - o descoperire care ar putea deschide calea pentru un diagnostic mai personalizat și mai precis al bolilor de inimă.

Folosind date de la peste 39.000 de participanți la proiectul UK Biobank, acesta este unul dintre cele mai ample studii bazate pe populație de până acum, care examinează relația dintre anatomia inimii și activitatea sa electrică. Prin combinarea imagisticii cardiace 3D cu datele ECG, echipa a creat gemeni digitali simplificați ai inimii fiecărui participant.

Aceste modele personalizate le-au permis cercetătorilor să studieze modul în care poziția anatomică a inimii, cunoscută sub numele de axă anatomică, se raportează la o măsură spațială a activității electrice sau axa electrică. Studiul este publicat în revista PLOS Computational Biology.

Gemenii digitali devin un instrument puternic în cercetarea cardiovasculară, permițând oamenilor de știință să modeleze și să studieze structura și funcția inimii în detalii fără precedent. În acest studiu, ei au jucat un rol cheie în dezvăluirea modului în care variațiile naturale ale orientării inimii, modelate de factori precum indicele de masă corporală (IMC), sexul și hipertensiunea arterială, pot afecta semnificativ citirile ECG.

„Resursele biomedicale la scară largă, cum ar fi UK Biobank, deschid calea pentru caracterizarea bolilor centrată pe pacient, permițând analiza detaliată a variațiilor anatomice și electrofiziologice din populație.”

„Această lucrare a demonstrat diferențe în ceea ce privește axele cardiace între persoanele sănătoase și cele bolnave, subliniind potențialul unei personalizări sporite a gemenilor digitali și al îmbunătățirii prognosticului și a caracterizării bolilor, permițând în cele din urmă o îngrijire clinică mai personalizată”, spune Mohammad Kayyali.

Cercetătorii au propus definiții noi, standardizate, atât pentru axele anatomice, cât și pentru cele electrice, bazate pe alinierea lor în spațiul 3D. Aceștia au descoperit că persoanele cu un IMC mai mare sau cu tensiune arterială crescută tind să aibă inimi poziționate mai orizontal în piept, iar această schimbare se reflectă în semnalele lor ECG.

Studiul a descoperit, de asemenea, diferențe clare între bărbați și femei: inimile bărbaților tind să aibă o orientare mai orizontală decât cele ale femeilor, iar această diferență structurală se reflectă în activitatea electrică de suprafață. Aceste diferențe de gen subliniază necesitatea unei abordări mai individualizate a interpretării ECG-ului.

Prin identificarea și cuantificarea acestei variabilități într-o populație numeroasă, studiul evidențiază importanța distingerii între caracteristicile anatomice normale și semnele precoce ale bolii. Acest lucru poate ajuta medicii să identifice mai devreme și mai precis afecțiuni precum hipertensiunea arterială, anomaliile de conducere sau modificările precoce ale mușchiului cardiac, în special la pacienții a căror orientare cardiacă deviază de la presupunerile standard.

„Capacitatea de a crea modele personalizate (adică gemeni digitali) ale sistemului cardiovascular este un domeniu de cercetare interesant în care sperăm să găsim noi parametri care pot oferi informații mai bune privind prevenirea, diagnosticarea și riscul bolilor cardiovasculare. În această lucrare, începem să explorăm aceste domenii neexplorate și sperăm să oferim în curând noi modalități de a detecta din timp afecțiuni precum tulburările de conducere electrică”, spune profesorul Pablo Lamata.

Constatările indică un viitor în care ECG-urile nu vor mai fi interpretate într-o manieră universală, ci vor fi adaptate la anatomia unică a fiecărui pacient. Această abordare personalizată ar putea reduce erorile de diagnostic și ar putea susține intervenții mai timpurii și mai precise.