一项由伦敦国王学院（King's College London）科学家主导的研究揭示了胸腔中心脏的物理方向如何显著影响心电图（ECG）中捕捉到的电信号。这一发现可能为更个性化和精确的心脏诊断铺平道路。
该研究利用了来自英国生物银行（UK Biobank）超过39,000名参与者的数据，成为迄今为止探索心脏解剖结构与电活动之间关系的最大规模人群研究之一。通过将3D心脏成像与心电图数据相结合，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解剖轴（即心脏的解剖位置）与电活动空间指标（即电轴）之间的对齐关系。
数字孪生技术正迅速成为心血管研究中的强大工具，使科学家能够以前所未有的细节模拟和研究心脏的结构与功能。在本研究中，这些模型揭示了由体重指数（BMI）、性别和高血压等因素塑造的心脏自然方向变化如何显著影响心电图读数。
研究人员基于两者的3D空间对齐关系，提出了新的标准化定义，分别用于解剖轴和电轴。他们发现，BMI较高或患有高血压的人群，其心脏通常更水平地放置在胸腔中，而这种变化也会反映在其心电图信号中。研究还揭示了男女之间的显著差异：男性心脏通常比女性心脏更为水平，这一结构性差异也体现在其表面电活动上。这些基于性别的变化突显了针对心电图解读进行个性化调整的必要性。
通过对大规模人群中的变异性进行识别和量化，这项研究强调了区分正常解剖差异与疾病早期迹象的重要性。这可能帮助临床医生更早、更精确地检测诸如高血压、传导异常或早期心肌变化等状况，尤其是那些心脏方向偏离标准假设的患者。
研究结果指向一个未来，在这个未来中，心电图解读将不再采用一刀切的方法，而是根据每位患者的独特解剖结构进行调整。这种个性化的视角可以减少误诊，并支持更早、更精准的干预措施。
该研究的第一作者、伦敦国王学院生物医学工程与影像科学学院的博士生穆罕默德·凯亚利（Mohammad Kayyali）表示：“像英国生物银行这样的大规模生物医学资源正在通过详细分析人群中解剖和电生理变异，为以患者为中心的疾病特征描绘铺平道路。这项工作展示了健康与患病个体之间心脏轴的差异，突显了增强数字孪生个性化、改善疾病预测和特征描述的潜力，最终助力更加定制化的临床护理。”
伦敦国王学院生物医学工程教授、报告作者巴勃罗·拉马塔（Pablo Lamata）教授表示：“构建心血管系统的个性化模型（即数字孪生）是一个令人兴奋的研究领域，我们希望找到新的参数，以更好地指导心血管疾病的预防、诊断和风险评估。在这项工作中，我们开始探索这些未知领域，希望很快能提出早期检测如电传导障碍等病症的新方法。”
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