นักวิทยาศาสตร์ค้นพบรูปทรงเรขาคณิตที่ซ่อนอยู่ของหัวใจเพื่อปฏิวัติการตีความคลื่นไฟฟ้าหัวใจ

การศึกษาวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์จาก King's College London พบว่าทิศทางทางกายภาพของหัวใจในทรวงอกมีอิทธิพลอย่างมากต่อสัญญาณไฟฟ้าที่บันทึกบนคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) ซึ่งการค้นพบดังกล่าวอาจนำไปสู่การวินิจฉัยโรคหัวใจที่เป็นรายบุคคลและแม่นยำยิ่งขึ้น

การศึกษานี้ใช้ข้อมูลจากผู้เข้าร่วมโครงการ UK Biobank กว่า 39,000 คน นับเป็นการศึกษาเชิงประชากรที่ใหญ่ที่สุดชิ้นหนึ่งจนถึงปัจจุบัน โดยศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างกายวิภาคของหัวใจและการทำงานของไฟฟ้าหัวใจ ทีมวิจัยได้สร้างฝาแฝดดิจิทัลที่เรียบง่ายของหัวใจผู้เข้าร่วมแต่ละคน โดยผสานภาพหัวใจ 3 มิติเข้ากับข้อมูลคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG)

แบบจำลองส่วนบุคคลเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาว่าตำแหน่งทางกายวิภาคของหัวใจ หรือที่เรียกว่าแกนกายวิภาค เกี่ยวข้องกับการวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าเชิงพื้นที่ หรือแกนไฟฟ้าอย่างไร การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารPLOS Computational Biology

ฝาแฝดดิจิทัลกำลังกลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังในการวิจัยเกี่ยวกับระบบหัวใจและหลอดเลือด ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองและศึกษาโครงสร้างและการทำงานของหัวใจได้อย่างละเอียดอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ในการศึกษานี้ พวกเขามีบทบาทสำคัญในการเผยให้เห็นว่าความผันแปรตามธรรมชาติของทิศทางของหัวใจ ซึ่งถูกกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ เช่น ดัชนีมวลกาย (BMI) เพศ และความดันโลหิตสูง สามารถส่งผลต่อการอ่านค่าคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) อย่างมีนัยสำคัญอย่างไร

ทรัพยากรทางชีวการแพทย์ขนาดใหญ่ เช่น UK Biobank กำลังนำทางไปสู่การจำแนกลักษณะโรคโดยเน้นที่ผู้ป่วย โดยอนุญาตให้วิเคราะห์รายละเอียดความแตกต่างทางกายวิภาคและไฟฟ้าสรีรวิทยาในประชากร

งานนี้แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในแกนหัวใจระหว่างบุคคลที่มีสุขภาพแข็งแรงและบุคคลที่มีโรค โดยเน้นย้ำถึงศักยภาพในการปรับแต่งฝาแฝดดิจิทัลให้เหมาะกับแต่ละบุคคลมากขึ้น และการพยากรณ์โรคและลักษณะเฉพาะของโรคที่ดีขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะช่วยให้การดูแลทางคลินิกเป็นแบบเฉพาะบุคคลมากขึ้น” Mohammad Kayyali กล่าว

นักวิจัยได้เสนอนิยามมาตรฐานใหม่สำหรับแกนทั้งทางกายวิภาคและไฟฟ้า โดยอิงจากการจัดเรียงในปริภูมิสามมิติ พวกเขาพบว่าผู้ที่มีดัชนีมวลกายสูงหรือความดันโลหิตสูงมักจะมีหัวใจที่อยู่ในตำแหน่งแนวนอนมากกว่าบริเวณหน้าอก และการเปลี่ยนแปลงนี้สะท้อนให้เห็นในสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) ของพวกเขา

การศึกษายังพบความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างผู้ชายและผู้หญิง กล่าวคือ หัวใจของผู้ชายมีแนวโน้มที่จะวางตัวในแนวนอนมากกว่าผู้หญิง และความแตกต่างเชิงโครงสร้างนี้สะท้อนให้เห็นได้จากกิจกรรมทางไฟฟ้าบนพื้นผิว ความแตกต่างระหว่างเพศเหล่านี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการตีความคลื่นไฟฟ้าหัวใจแบบรายบุคคลมากขึ้น

การศึกษานี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการแยกแยะความแตกต่างระหว่างลักษณะทางกายวิภาคปกติกับสัญญาณเริ่มต้นของโรค โดยการระบุและวัดปริมาณความแปรปรวนนี้ในประชากรจำนวนมาก ซึ่งอาจช่วยให้แพทย์สามารถระบุภาวะต่างๆ เช่น ความดันโลหิตสูง ความผิดปกติของการนำกระแส หรือการเปลี่ยนแปลงของกล้ามเนื้อหัวใจในระยะเริ่มแรกได้รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในผู้ป่วยที่มีทิศทางของหัวใจเบี่ยงเบนไปจากสมมติฐานมาตรฐาน

“ความสามารถในการสร้างแบบจำลองเฉพาะบุคคล (เช่น ฝาแฝดดิจิทัล) ของระบบหัวใจและหลอดเลือด เป็นงานวิจัยที่น่าสนใจ ซึ่งเราหวังว่าจะค้นพบพารามิเตอร์ใหม่ๆ ที่จะนำมาใช้ในการป้องกัน การวินิจฉัย และความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือดได้ดียิ่งขึ้น ในงานวิจัยนี้ เราจะเริ่มต้นสำรวจพื้นที่ที่ยังไม่ได้รับการสำรวจเหล่านี้ และหวังว่าจะสามารถนำเสนอวิธีการใหม่ๆ ในการตรวจหาภาวะต่างๆ เช่น ความผิดปกติของการนำไฟฟ้าได้ตั้งแต่ระยะเริ่มต้น” ศาสตราจารย์ปาโบล ลามาตา กล่าว

ผลการวิจัยชี้ให้เห็นถึงอนาคตที่คลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) จะไม่ถูกตีความแบบเหมารวมอีกต่อไป แต่จะถูกปรับให้เข้ากับลักษณะทางกายวิภาคเฉพาะบุคคลของผู้ป่วยแต่ละราย แนวทางเฉพาะบุคคลนี้จะช่วยลดข้อผิดพลาดในการวินิจฉัยและสนับสนุนการแทรกแซงที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น