Vedci odhaľujú skrytú geometriu srdca a prinášajú revolúciu v interpretácii EKG

Štúdia vedcov z King's College v Londýne zistila, že fyzická orientácia srdca v hrudníku významne ovplyvňuje elektrické signály zaznamenané na elektrokardiograme (EKG) – tento objav by mohol vydláždiť cestu k personalizovanejšej a presnejšej diagnostike srdcových ochorení.

Využitím údajov od viac ako 39 000 účastníkov projektu UK Biobank ide o jednu z doteraz najväčších populačných štúdií skúmajúcich vzťah medzi anatómiou srdca a jeho elektrickou aktivitou. Kombináciou 3D zobrazovania srdca s údajmi EKG tím vytvoril zjednodušené digitálne dvojčatá srdca každého účastníka.

Tieto personalizované modely umožnili výskumníkom študovať, ako anatomická poloha srdca, známa ako anatomická os, súvisí s priestorovou mierou elektrickej aktivity alebo elektrickou osou. Štúdia je publikovaná v časopise PLOS Computational Biology.

Digitálne dvojčatá sa stávajú mocným nástrojom v kardiovaskulárnom výskume, ktorý umožňuje vedcom modelovať a študovať štruktúru a funkciu srdca v doteraz nebývalých detailoch. V tejto štúdii zohrali kľúčovú úlohu pri odhalení toho, ako prirodzené variácie v orientácii srdca, formované faktormi, ako je index telesnej hmotnosti (BMI), pohlavie a hypertenzia, môžu významne ovplyvniť hodnoty EKG.

„Rozsiahle biomedicínske zdroje, ako napríklad Britská biobanka, dláždia cestu pre charakterizáciu chorôb zameranú na pacienta tým, že umožňujú podrobnú analýzu anatomických a elektrofyziologických variácií v populácii.“

„Táto práca preukázala rozdiely v srdcových osiach medzi zdravými a chorými jedincami, čím zdôraznila potenciál pre zvýšenú personalizáciu digitálnych dvojčiat a lepšiu prognózu a charakterizáciu ochorení, čo v konečnom dôsledku umožní personalizovanejšiu klinickú starostlivosť,“ hovorí Mohammad Kayyali.

Výskumníci navrhli nové, štandardizované definície pre anatomické aj elektrické osi na základe ich zarovnania v 3D priestore. Zistili, že ľudia s vyšším BMI alebo vysokým krvným tlakom majú tendenciu mať srdcia umiestnené horizontálnejšie v hrudníku a tento posun sa odráža v ich EKG signáloch.

Štúdia tiež zistila jasné rozdiely medzi mužmi a ženami: srdcia mužov majú tendenciu mať horizontálnejšiu orientáciu ako srdcia žien a tento štrukturálny rozdiel sa odráža v povrchovej elektrickej aktivite. Tieto rozdiely medzi pohlaviami zdôrazňujú potrebu individualizovanejšieho prístupu k interpretácii EKG.

Identifikáciou a kvantifikáciou tejto variability vo veľkej populácii štúdia zdôrazňuje dôležitosť rozlišovania medzi normálnymi anatomickými znakmi a skorými príznakmi ochorenia. To môže pomôcť lekárom identifikovať stavy, ako je hypertenzia, poruchy vedenia vzruchov alebo skoré zmeny srdcového svalu, skôr a presnejšie, najmä u pacientov, ktorých srdcová orientácia sa odchyľuje od štandardných predpokladov.

„Schopnosť vytvárať personalizované modely (t. j. digitálne dvojčatá) kardiovaskulárneho systému je vzrušujúcou oblasťou výskumu, v ktorej dúfame, že nájdeme nové parametre, ktoré môžu lepšie informovať o prevencii, diagnostike a riziku kardiovaskulárnych ochorení. V tejto práci začíname skúmať tieto nepreskúmané oblasti a dúfame, že čoskoro ponúkneme nové spôsoby, ako včas odhaliť stavy, ako sú poruchy elektrického vedenia,“ hovorí profesor Pablo Lamata.

Zistenia poukazujú na budúcnosť, v ktorej sa EKG už nebudú interpretovať univerzálnym spôsobom, ale budú prispôsobené jedinečnej anatómii každého pacienta. Tento personalizovaný prístup by mohol znížiť diagnostické chyby a podporiť skoršie a presnejšie intervencie.