Teadlased avastavad südame varjatud geomeetria, et muuta EKG tõlgendamist revolutsiooniliselt

King's College Londoni teadlaste uuring näitas, et südame füüsiline orientatsioon rinnus mõjutab oluliselt elektrokardiogrammil (EKG) salvestatud elektrilisi signaale - avastus, mis võib sillutada teed südamehaiguste personaalsemale ja täpsemale diagnoosimisele.

Kasutades Ühendkuningriigi biopanga projektis osalenud enam kui 39 000 osaleja andmeid, on see seni üks suurimaid populatsioonipõhiseid uuringuid, mis uurib südame anatoomia ja selle elektrilise aktiivsuse vahelist seost. Kombineerides 3D-südamekujutisi EKG-andmetega, lõi meeskond iga osaleja südamest lihtsustatud digitaalsed kaksikud.

Need isikupärastatud mudelid võimaldasid teadlastel uurida, kuidas südame anatoomiline asend ehk anatoomiline telg on seotud elektrilise aktiivsuse ruumilise mõõtmega ehk elektrilise teljega. Uuring avaldati ajakirjas PLOS Computational Biology.

Digitaalsed kaksikud on muutumas võimsaks tööriistaks südame-veresoonkonna uuringutes, võimaldades teadlastel modelleerida ja uurida südame struktuuri ja funktsiooni enneolematu detailsusega. Käesolevas uuringus mängisid nad võtmerolli selle paljastamisel, kuidas südame orientatsiooni loomulikud variatsioonid, mida kujundavad sellised tegurid nagu kehamassiindeks (KMI), sugu ja hüpertensioon, võivad EKG näitu oluliselt mõjutada.

„Suuremahulised biomeditsiinilised ressursid, näiteks Ühendkuningriigi biopank, sillutavad teed haiguste patsiendikesksele iseloomustamisele, võimaldades populatsiooni anatoomiliste ja elektrofüsioloogiliste variatsioonide detailset analüüsi.“

„See töö näitas südametelgede erinevusi tervete ja haigete inimeste vahel, rõhutades digitaalsete kaksikute suurema isikupärastamise potentsiaali ning paremat prognoosi ja haiguse iseloomustamist, mis võimaldab lõppkokkuvõttes pakkuda personaalsemat kliinilist ravi,“ ütleb Mohammad Kayyali.

Teadlased pakkusid välja uued, standardiseeritud definitsioonid nii anatoomilistele kui ka elektrilistele telgedele, mis põhinevad nende joondumisel 3D-ruumis. Nad leidsid, et kõrgema KMI või kõrge vererõhuga inimestel on süda tavaliselt rinnus horisontaalsemalt paiknev ja see nihe kajastub nende EKG-signaalides.

Uuring näitas ka selgeid erinevusi meeste ja naiste vahel: meeste südamed on tavaliselt horisontaalsema orientatsiooniga kui naistel ning see struktuuriline erinevus kajastub pinna elektrilises aktiivsuses. Need soolised erinevused rõhutavad vajadust individuaalsema lähenemise järele EKG tõlgendamisel.

Tuvastades ja kvantifitseerides seda varieeruvust suures populatsioonis, rõhutab uuring normaalsete anatoomiliste tunnuste ja varajaste haigusnähtude eristamise olulisust. See võib aidata arstidel varem ja täpsemalt tuvastada selliseid seisundeid nagu hüpertensioon, juhtivuse häired või südamelihase varased muutused, eriti patsientidel, kelle südame orientatsioon erineb standardsetest eeldustest.

„Võimalus luua kardiovaskulaarsüsteemi isikupärastatud mudeleid (st digitaalseid kaksikuid) on põnev uurimisvaldkond, kus loodame leida uusi parameetreid, mis aitavad paremini ennetada, diagnoosida ja hinnata südame-veresoonkonna haiguste riski. Selle töö raames hakkame uurima neid seni uurimata valdkondi ja loodame peagi pakkuda uusi viise selliste seisundite nagu elektrijuhtivuse häirete varajaseks avastamiseks,“ ütleb professor Pablo Lamata.

Need tulemused viitavad tulevikule, kus EKG-sid ei tõlgendata enam universaalselt, vaid need kohandatakse iga patsiendi ainulaadse anatoomiaga. See personaalne lähenemine võib vähendada diagnostilisi vigu ja toetada varasemaid ning täpsemaid sekkumisi.