科学家揭示心脏隐藏的几何结构，彻底改变心电图解读

伦敦国王学院的科学家进行的一项研究发现，心脏在胸腔内的物理位置会显著影响心电图 (ECG) 上记录的电信号 - 这一发现可能为更个性化和准确的心脏病诊断铺平道路。

这项研究使用了英国生物库项目中超过 39,000 名参与者的数据，是迄今为止规模最大的基于人群的研究之一，旨在探究心脏解剖结构与电活动之间的关系。通过结合 3D 心脏成像和心电图数据，该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研究心脏的解剖位置（即解剖轴）与电活动的空间测量值（即电轴）之间的关系。该研究发表在《公共科学图书馆·计算生物学》杂志上。

数字孪生正成为心血管研究的有力工具，使科学家能够以前所未有的细节建模和研究心脏的结构和功能。在本研究中，它们在揭示心脏方向的自然变化（受体重指数 (BMI)、性别和高血压等因素的影响）如何显著影响心电图读数方面发挥了关键作用。

“英国生物样本库等大型生物医学资源通过对人群的解剖和电生理变化进行详细分析，为以患者为中心的疾病表征铺平了道路。

这项研究展示了健康人和患病个体的心脏轴之间的差异，凸显了数字双胞胎个性化程度的提高以及改善预后和疾病表征的潜力，最终实现更加个性化的临床护理，”Mohammad Kayyali 说。

研究人员根据解剖轴和电轴在三维空间中的排列方式，提出了新的标准化定义。他们发现，体质指数较高或高血压的人心脏在胸部的位置往往更水平，这种变化反映在他们的心电图信号中。

研究还发现男性和女性之间存在明显差异：男性心脏的水平方向比女性更明显，这种结构差异反映在体表电活动中。这些性别差异凸显了心电图解读方法更加个性化的必要性。

通过在大量人群中识别和量化这种变异性，该研究强调了区分正常解剖特征和疾病早期征兆的重要性。这可能有助于临床医生更早、更准确地识别高血压、传导异常或心肌早期变化等疾病，尤其是在心脏方向偏离标准假设的患者中。

“创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，从而更好地指导心血管疾病的预防、诊断和风险评估。在这项研究中，我们开始探索这些尚未开发的领域，并希望很快能够提供新的方法来早期发现诸如电传导障碍等疾病，”Pablo Lamata 教授说道。

研究结果预示着，未来心电图的解读将不再千篇一律，而是会根据每位患者独特的解剖结构进行量身定制。这种个性化方法可以减少诊断错误，并支持更早、更准确的干预。