Forskere afdækker hjertets skjulte geometri for at revolutionere EKG-fortolkning

En undersøgelse foretaget af forskere ved King's College London har vist, at hjertets fysiske placering i brystet i betydelig grad påvirker de elektriske signaler, der registreres på et elektrokardiogram (EKG) - en opdagelse, der kan bane vejen for en mere personlig og præcis diagnose af hjertesygdomme.

Ved at bruge data fra mere end 39.000 deltagere i UK Biobank-projektet er dette et af de største befolkningsbaserede studier til dato, der undersøger forholdet mellem hjertets anatomi og dets elektriske aktivitet. Ved at kombinere 3D-hjertebilleddannelse med EKG-data skabte teamet forenklede digitale tvillinger af hver deltagers hjerte.

Disse personlige modeller gjorde det muligt for forskerne at studere, hvordan hjertets anatomiske position, kendt som den anatomiske akse, hænger sammen med et rumligt mål for elektrisk aktivitet, eller den elektriske akse. Undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet PLOS Computational Biology.

Digitale tvillinger er ved at blive et effektivt værktøj inden for kardiovaskulær forskning, der giver forskere mulighed for at modellere og studere hjertets struktur og funktion i hidtil usete detaljer. I dette studie spillede de en nøglerolle i at afsløre, hvordan naturlige variationer i hjertets orientering, formet af faktorer som kropsmasseindeks (BMI), køn og forhøjet blodtryk, kan påvirke EKG-aflæsninger betydeligt.

"Storskala biomedicinske ressourcer som UK Biobank baner vejen for patientcentreret karakterisering af sygdomme ved at muliggøre detaljeret analyse af anatomiske og elektrofysiologiske variationer i populationen."

"Dette arbejde viste forskelle i hjerteakser mellem raske og syge individer, hvilket fremhæver potentialet for øget personalisering af digitale tvillinger og forbedret prognose og sygdomskarakterisering, hvilket i sidste ende muliggør mere personlig klinisk pleje," siger Mohammad Kayyali.

Forskerne foreslog nye, standardiserede definitioner for både anatomiske og elektriske akser baseret på deres justering i 3D-rummet. De fandt ud af, at personer med højere BMI eller højt blodtryk har en tendens til at have hjerter, der er placeret mere vandret i brystet, og dette skift afspejles i deres EKG-signaler.

Undersøgelsen fandt også klare forskelle mellem mænd og kvinder: mænds hjerter har en tendens til at have en mere horisontal orientering end kvinders, og denne strukturelle forskel afspejles i overfladens elektriske aktivitet. Disse kønsforskelle understreger behovet for en mere individualiseret tilgang til EKG-fortolkning.

Ved at identificere og kvantificere denne variation på tværs af en stor population fremhæver undersøgelsen vigtigheden af at skelne mellem normale anatomiske træk og tidlige tegn på sygdom. Dette kan hjælpe klinikere med at identificere tilstande som hypertension, ledningsforstyrrelser eller tidlige ændringer i hjertemusklen tidligere og mere præcist, især hos patienter, hvis hjerteorientering afviger fra standardantagelser.

"Muligheden for at skabe personlige modeller (dvs. digitale tvillinger) af det kardiovaskulære system er et spændende forskningsområde, hvor vi håber at finde nye parametre, der bedre kan informere forebyggelse, diagnose og risiko for hjerte-kar-sygdomme. I dette arbejde begynder vi at udforske disse uudforskede områder og håber snart at kunne tilbyde nye måder at opdage tilstande som elektriske ledningsforstyrrelser tidligt," siger professor Pablo Lamata.

Resultaterne peger på en fremtid, hvor EKG'er ikke længere fortolkes på en universel måde, men skræddersys til hver patients unikke anatomi. Denne personlige tilgang kan reducere diagnostiske fejl og understøtte tidligere og mere præcise interventioner.