一项由伦敦国王学院科学家领导的研究揭示了心脏在胸腔内的物理方向如何显著影响心电图（ECG）捕获的电信号，这一发现可能为更个性化和准确的心脏诊断铺平道路。
利用来自英国生物样本库的超过39,000名参与者的资料，这是迄今为止最大的基于人群的研究之一，探索心脏解剖结构与电活动之间的关系。通过将3D心脏成像与心电图数据结合，研究团队创建了每位参与者心脏的简化数字孪生模型。
这些个性化模型使研究人员能够探索心脏的解剖位置，即解剖轴，如何与电活动的空间指标，即电轴对齐。这项研究发表在《PLOS计算生物学》期刊上。
数字孪生技术正在成为心血管研究中的一种强大工具，使科学家能够以前所未有的细节模拟和研究心脏的结构和功能。在这项研究中，它们对于揭示心脏方向的自然变异如何受到体重指数（BMI）、性别和高血压等因素的影响，以及这些变异如何显著影响心电图读数至关重要。
伦敦国王学院的Mohammad Kayyali表示：“像英国生物样本库这样的大规模生物医学资源正在为以患者为中心的疾病特征分析铺平道路，使我们能够详细分析人群中的解剖和电生理变异。”
“这项工作展示了健康和患病个体心脏轴的差异，突出了增强数字孪生个性化和改善疾病预测与特征分析的潜力，最终支持更个性化的临床护理。”
研究人员基于3D空间中的对齐关系，提出了新的解剖轴和电轴的标准化定义。他们发现，体重指数较高或高血压患者的心脏通常在胸腔中更水平地放置，这种变化在他们的心电图信号中得到了反映。
研究还揭示了男性和女性之间的明显差异：男性的左心室通常比女性的心脏更水平地放置，这种结构性差异在他们的表面电活动中得到了体现。这些基于性别的差异强调了对心电图解读进行更个性化方法的必要性。
通过在大规模人群中识别和量化这种变异性，研究突出了区分正常解剖差异和早期疾病迹象的重要性。这可以帮助临床医生更早、更准确地检测高血压、传导异常或早期心肌变化等疾病，特别是在那些心脏方向偏离标准假设的患者中。
伦敦国王学院教授Pablo Lamata表示：“构建心血管系统个性化模型（即数字孪生）的能力是一个令人兴奋的研究领域，我们希望找到能够更好地预防、诊断和评估心血管疾病风险的新参数。在这项工作中，我们开始探索这些未知领域，并希望不久后能提出新的早期检测电传导障碍等疾病的方法。”
这些发现指向了一个未来，即心电图不再使用一刀切的方法进行解读，而是根据每位患者的独特解剖结构进行个性化调整。这种个性化视角可以减少误诊，并支持更早、更有针对性的干预措施。
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