Forskere avdekker hjertets skjulte geometri for å revolusjonere EKG-tolkning

En studie utført av forskere ved King's College London har funnet ut at hjertets fysiske plassering i brystet påvirker de elektriske signalene som registreres på et elektrokardiogram (EKG) betydelig – en oppdagelse som kan bane vei for en mer personlig og nøyaktig diagnose av hjertesykdom.

Ved å bruke data fra mer enn 39 000 deltakere i UK Biobank-prosjektet, er dette en av de største populasjonsbaserte studiene hittil som undersøker forholdet mellom hjertets anatomi og dets elektriske aktivitet. Ved å kombinere 3D-hjerteavbildning med EKG-data, skapte teamet forenklede digitale tvillinger av hver deltakers hjerte.

Disse personlige modellene gjorde det mulig for forskerne å studere hvordan hjertets anatomiske posisjon, kjent som den anatomiske aksen, forholder seg til et romlig mål på elektrisk aktivitet, eller den elektriske aksen. Studien er publisert i tidsskriftet PLOS Computational Biology.

Digitale tvillinger er i ferd med å bli et kraftig verktøy innen kardiovaskulær forskning, og lar forskere modellere og studere hjertets struktur og funksjon i enestående detalj. I denne studien spilte de en nøkkelrolle i å avdekke hvordan naturlige variasjoner i hjertets orientering, formet av faktorer som kroppsmasseindeks (BMI), kjønn og hypertensjon, kan påvirke EKG-avlesninger betydelig.

«Storskala biomedisinske ressurser som UK Biobank baner vei for pasientsentrisk karakterisering av sykdommer ved å tillate detaljert analyse av anatomiske og elektrofysiologiske variasjoner i populasjonen.»

Dette arbeidet viste forskjeller i hjerteakser mellom friske og syke individer, og fremhevet potensialet for økt personalisering av digitale tvillinger og forbedret prognose og sykdomskarakterisering, noe som til slutt muliggjør mer personlig klinisk behandling, sier Mohammad Kayyali.

Forskerne foreslo nye, standardiserte definisjoner for både anatomiske og elektriske akser basert på deres justering i 3D-rom. De fant ut at personer med høyere BMI eller høyt blodtrykk har en tendens til å ha hjerter som er plassert mer horisontalt i brystet, og dette skiftet gjenspeiles i EKG-signalene deres.

Studien fant også klare forskjeller mellom menn og kvinner: menns hjerter har en tendens til å ha en mer horisontal orientering enn kvinners, og denne strukturelle forskjellen gjenspeiles i den elektriske overflateaktiviteten. Disse kjønnsforskjellene understreker behovet for en mer individualisert tilnærming til EKG-tolkning.

Ved å identifisere og kvantifisere denne variasjonen på tvers av en stor populasjon, fremhever studien viktigheten av å skille mellom normale anatomiske trekk og tidlige tegn på sykdom. Dette kan hjelpe klinikere med å identifisere tilstander som hypertensjon, ledningsforstyrrelser eller tidlige endringer i hjertemuskelen tidligere og mer nøyaktig, spesielt hos pasienter med hjerteorientering som avviker fra standardantagelser.

«Muligheten til å lage personlige modeller (dvs. digitale tvillinger) av det kardiovaskulære systemet er et spennende forskningsområde der vi håper å finne nye parametere som bedre kan informere forebygging, diagnose og risiko for kardiovaskulær sykdom. I dette arbeidet begynner vi å utforske disse uutforskede områdene og håper snart å kunne tilby nye måter å oppdage tilstander som elektriske ledningsforstyrrelser tidlig», sier professor Pablo Lamata.

Funnene peker mot en fremtid der EKG-er ikke lenger tolkes på en universalmåte, men skreddersys til hver enkelt pasients unike anatomi. Denne personlige tilnærmingen kan redusere diagnostiske feil og støtte tidligere og mer nøyaktige intervensjoner.