Gli scienziati scoprono la geometria nascosta del cuore per rivoluzionare l'interpretazione dell'ECG

Uno studio condotto da scienziati del King's College di Londra ha scoperto che l'orientamento fisico del cuore nel torace influenza significativamente i segnali elettrici registrati su un elettrocardiogramma (ECG): una scoperta che potrebbe aprire la strada a diagnosi più personalizzate e accurate delle malattie cardiache.

Utilizzando i dati di oltre 39.000 partecipanti al progetto UK Biobank, questo è uno dei più grandi studi basati sulla popolazione fino ad oggi condotti per esaminare la relazione tra l'anatomia del cuore e la sua attività elettrica. Combinando l'imaging cardiaco 3D con i dati ECG, il team ha creato gemelli digitali semplificati del cuore di ciascun partecipante.

Questi modelli personalizzati hanno permesso ai ricercatori di studiare come la posizione anatomica del cuore, nota come asse anatomico, sia correlata a una misura spaziale dell'attività elettrica, ovvero all'asse elettrico. Lo studio è pubblicato sulla rivista PLOS Computational Biology.

I gemelli digitali stanno diventando uno strumento potente nella ricerca cardiovascolare, consentendo agli scienziati di modellare e studiare la struttura e la funzione del cuore con un dettaglio senza precedenti. In questo studio, hanno svolto un ruolo chiave nello svelare come le variazioni naturali nell'orientamento del cuore, determinate da fattori come l'indice di massa corporea (BMI), il sesso e l'ipertensione, possano influenzare significativamente le letture dell'ECG.

“Risorse biomediche su larga scala come la UK Biobank stanno aprendo la strada alla caratterizzazione delle malattie incentrata sul paziente, consentendo un'analisi dettagliata delle variazioni anatomiche ed elettrofisiologiche nella popolazione.

"Questo lavoro ha dimostrato differenze negli assi cardiaci tra individui sani e malati, evidenziando il potenziale per una maggiore personalizzazione dei gemelli digitali e un miglioramento della prognosi e della caratterizzazione della malattia, consentendo in definitiva un'assistenza clinica più personalizzata", afferma Mohammad Kayyali.

I ricercatori hanno proposto nuove definizioni standardizzate per gli assi anatomici ed elettrici, basate sul loro allineamento nello spazio tridimensionale. Hanno scoperto che le persone con un BMI più elevato o con pressione sanguigna alta tendono ad avere cuori posizionati più orizzontalmente nel torace, e questo spostamento si riflette nei loro segnali ECG.

Lo studio ha inoltre rilevato chiare differenze tra uomini e donne: il cuore degli uomini tende ad avere un orientamento più orizzontale rispetto a quello delle donne, e questa differenza strutturale si riflette nell'attività elettrica superficiale. Queste differenze di genere evidenziano la necessità di un approccio più personalizzato all'interpretazione dell'ECG.

Identificando e quantificando questa variabilità in un'ampia popolazione, lo studio sottolinea l'importanza di distinguere tra caratteristiche anatomiche normali e segni precoci di malattia. Questo può aiutare i medici a identificare condizioni come ipertensione, anomalie di conduzione o alterazioni precoci del muscolo cardiaco in modo più tempestivo e accurato, soprattutto nei pazienti il cui orientamento cardiaco si discosta dai presupposti standard.

"La capacità di creare modelli personalizzati (ovvero gemelli digitali) del sistema cardiovascolare è un'area di ricerca entusiasmante in cui speriamo di trovare nuovi parametri che possano fornire informazioni più precise sulla prevenzione, la diagnosi e il rischio di malattie cardiovascolari. Con questo lavoro, iniziamo a esplorare queste aree inesplorate e speriamo di offrire presto nuovi modi per rilevare precocemente condizioni come i disturbi della conduzione elettrica", afferma il Professor Pablo Lamata.

I risultati indicano un futuro in cui gli ECG non saranno più interpretati in modo univoco, ma saranno personalizzati in base all'anatomia specifica di ciascun paziente. Questo approccio personalizzato potrebbe ridurre gli errori diagnostici e supportare interventi più precoci e accurati.