科学者が心臓の隠れた形状を解明し、心電図の解釈に革命を起こす

キングス・カレッジ・ロンドンの科学者による研究で、胸部における心臓の物理的な向きが心電図（ECG）に記録される電気信号に大きな影響を与えることが判明した。この発見は、心臓病のより個別化された正確な診断への道を開く可能性がある。

英国バイオバンク・プロジェクトの39,000人以上の参加者のデータを用いたこの研究は、心臓の解剖学的構造と電気的活動の関係を検証した、これまでで最大規模の集団ベースの研究の一つです。研究チームは、3D心臓画像と心電図データを組み合わせることで、各参加者の心臓の簡略化されたデジタルツインを作成しました。

これらのパーソナライズされたモデルにより、研究者たちは心臓の解剖学的位置（解剖学的軸）が、電気活動の空間的測定値（電気軸）とどのように関連しているかを研究することができました。この研究はPLOS Computational Biology誌に掲載されています。

デジタルツインは心血管研究において強力なツールとなりつつあり、科学者は心臓の構造と機能をこれまでにないほど詳細にモデル化し、研究することが可能になっています。本研究では、BMI（ボディマス指数）、性別、高血圧といった要因によって形成される心臓の向きの自然な変化が、心電図の測定値にどのような大きな影響を与えるかを明らかにする上で、デジタルツインが重要な役割を果たしました。

「英国バイオバンクのような大規模な生物医学リソースは、集団内の解剖学的および電気生理学的変異の詳細な分析を可能にすることで、患者中心の疾患の特徴付けへの道を開いています。

この研究は、健康な人と病気の人の心臓軸の違いを実証し、デジタルツインのパーソナライゼーションの向上と予後および病気の特徴付けの改善の可能性を浮き彫りにし、最終的にはより個別化された臨床ケアを可能にする」とモハマド・カヤリ氏は言う。

研究者らは、解剖学的軸と電気軸の両方について、3次元空間における配置に基づき、新たな標準化された定義を提案した。その結果、BMIが高い人や高血圧の人は、心臓が胸部内でより水平に位置する傾向があり、この変化が心電図信号に反映されていることがわかった。

この研究では、男女間にも明確な違いが見られました。男性の心臓は女性よりも水平方向に向いている傾向があり、この構造上の違いは心電図の心電図活動に反映されています。こうした性差は、心電図の解釈においてより個別化されたアプローチの必要性を浮き彫りにしています。

本研究は、大規模な集団におけるこの変動性を特定し、定量化することで、正常な解剖学的特徴と疾患の初期兆候を区別することの重要性を浮き彫りにしました。これは、特に心臓の向きが標準的な想定から外れている患者において、臨床医が高血圧、伝導異常、あるいは心筋の初期変化といった疾患をより早期かつ正確に特定するのに役立つ可能性があります。

「心血管系の個別モデル（すなわちデジタルツイン）を作成する能力は、心血管疾患の予防、診断、リスクに関するより詳細な情報を提供する新たなパラメータを発見できる、刺激的な研究分野です。本研究では、こうした未開拓領域の探究を開始し、電気伝導障害などの疾患を早期に検出する新たな方法を提供できることを期待しています」とパブロ・ラマタ教授は述べています。

この研究結果は、心電図が画一的な解釈ではなく、個々の患者の解剖学的構造に合わせて解釈される未来を示唆しています。この個別化されたアプローチは、診断ミスを減らし、より早期かつ正確な介入を支援する可能性があります。