Ilmuwan Ungkap Geometri Tersembunyi Jantung untuk Merevolusi Interpretasi EKG

Sebuah studi oleh para ilmuwan di King's College London menemukan bahwa orientasi fisik jantung di dada secara signifikan memengaruhi sinyal listrik yang terekam pada elektrokardiogram (EKG) - sebuah penemuan yang dapat membuka jalan bagi diagnosis penyakit jantung yang lebih personal dan akurat.

Menggunakan data dari lebih dari 39.000 partisipan dalam proyek UK Biobank, ini merupakan salah satu studi berbasis populasi terbesar hingga saat ini yang mengkaji hubungan antara anatomi jantung dan aktivitas listriknya. Dengan menggabungkan pencitraan jantung 3D dengan data EKG, tim menciptakan kembaran digital yang disederhanakan dari jantung setiap partisipan.

Model-model yang dipersonalisasi ini memungkinkan para peneliti untuk mempelajari bagaimana posisi anatomi jantung, yang dikenal sebagai sumbu anatomi, berhubungan dengan ukuran spasial aktivitas listrik, atau sumbu listrik. Studi ini dipublikasikan dalam jurnal PLOS Computational Biology.

Kembar digital menjadi alat yang ampuh dalam penelitian kardiovaskular, memungkinkan para ilmuwan untuk memodelkan dan mempelajari struktur serta fungsi jantung secara detail. Dalam studi ini, mereka memainkan peran kunci dalam mengungkap bagaimana variasi alami orientasi jantung, yang dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti indeks massa tubuh (IMT), jenis kelamin, dan hipertensi, dapat memengaruhi pembacaan EKG secara signifikan.

“Sumber daya biomedis berskala besar seperti UK Biobank membuka jalan bagi karakterisasi penyakit yang berpusat pada pasien dengan memungkinkan analisis terperinci mengenai variasi anatomi dan elektrofisiologi dalam populasi.

Penelitian ini menunjukkan perbedaan sumbu jantung antara individu yang sehat dan sakit, menyoroti potensi peningkatan personalisasi kembaran digital dan prognosis serta karakterisasi penyakit yang lebih baik, yang pada akhirnya memungkinkan perawatan klinis yang lebih personal,” kata Mohammad Kayyali.

Para peneliti mengusulkan definisi baru yang terstandarisasi untuk sumbu anatomi dan listrik berdasarkan keselarasannya dalam ruang 3D. Mereka menemukan bahwa orang dengan BMI tinggi atau tekanan darah tinggi cenderung memiliki jantung yang posisinya lebih horizontal di dada, dan pergeseran ini tercermin dalam sinyal EKG mereka.

Studi ini juga menemukan perbedaan yang jelas antara pria dan wanita: jantung pria cenderung memiliki orientasi yang lebih horizontal daripada wanita, dan perbedaan struktural ini tercermin dalam aktivitas listrik permukaan. Perbedaan gender ini menyoroti perlunya pendekatan yang lebih individual dalam interpretasi EKG.

Dengan mengidentifikasi dan mengukur variabilitas ini pada populasi yang luas, studi ini menyoroti pentingnya membedakan antara fitur anatomi normal dan tanda-tanda awal penyakit. Hal ini dapat membantu dokter mengidentifikasi kondisi seperti hipertensi, kelainan konduksi, atau perubahan dini pada otot jantung lebih dini dan lebih akurat, terutama pada pasien yang orientasi jantungnya menyimpang dari asumsi standar.

"Kemampuan untuk menciptakan model personalisasi (yaitu kembaran digital) sistem kardiovaskular merupakan bidang penelitian yang menarik. Kami berharap dapat menemukan parameter baru yang dapat memberikan informasi lebih baik tentang pencegahan, diagnosis, dan risiko penyakit kardiovaskular. Dalam penelitian ini, kami mulai mengeksplorasi area yang belum tereksplorasi ini dan berharap dapat segera menawarkan cara-cara baru untuk mendeteksi kondisi seperti gangguan konduksi listrik sejak dini," ujar Profesor Pablo Lamata.

Temuan ini menunjukkan masa depan di mana EKG tidak lagi diinterpretasikan secara seragam, melainkan disesuaikan dengan anatomi unik setiap pasien. Pendekatan personal ini dapat mengurangi kesalahan diagnosis dan mendukung intervensi yang lebih dini dan lebih akurat.