Modeling and Spatial Visualization of Cardiac Electrical Activity

Badanie przedstawione na konferencji Computing in Cardiology 2024 koncentrowało się na opracowaniu nowoczesnych metod wizualizacji i analizy aktywności elektrycznej serca. Głównym celem było stworzenie trójwymiarowego modelu propagacji pobudzenia elektrycznego, który pozwalałby na bardziej intuicyjne zrozumienie zjawisk depolaryzacji i repolaryzacji w kontekście diagnostyki kardiologicznej i edukacji medycznej. W ramach projektu Edu-XR, technologie te mogą zostać wdrożone do rzeczywistości rozszerzonej (XR), umożliwiając studentom i lekarzom immersyjne śledzenie mechanizmów elektrofizjologicznych serca.

Badanie skupiało się na analizie standardowych zapisów 12-odprowadzeniowego EKG oraz na ich transformacji do formy wektorokardiogramu (VCG) i dynamicznych modeli elektroanatomicznych. Dzięki zastosowaniu ECG Imaging (ECGI) możliwe było mapowanie aktywności elektrycznej na powierzchni serca oraz określenie trajektorii pobudzenia w czasie rzeczywistym. Dane pozyskane z EKG zostały przekształcone w modele 3D, które umożliwiły wizualizację kierunku propagacji pobudzenia, a także określenie obszarów o opóźnionej repolaryzacji, co może mieć kluczowe znaczenie w diagnostyce arytmii i planowaniu terapii elektrofizjologicznej.

Wyniki badania wskazały, że wizualizacja XR pozwala na znacznie lepsze zrozumienie mechanizmów przewodzenia impulsów elektrycznych w sercu, zwłaszcza w przypadku skomplikowanych zaburzeń rytmu. Studenci i lekarze korzystający z interaktywnych modeli byli w stanie lepiej identyfikować miejsca inicjacji pobudzeń oraz różnice w propagacji sygnału między prawidłowym i patologicznym sercem. W szczególności podkreślono korzyści płynące z dynamicznych symulacji XR, które umożliwiają analizę aktywności elektrycznej serca w sposób immersyjny, co stanowi dużą przewagę nad statycznymi modelami anatomicznymi.

W kontekście projektu Edu-XR, badanie to stanowi podstawę do rozwoju platformy edukacyjnej XR, która umożliwi wizualizację i interakcję z modelami serca w rzeczywistości rozszerzonej. Dzięki integracji z narzędziami do analizy EKG i modelowania elektroanatomicznego możliwe będzie stworzenie modułów dydaktycznych, które pomogą studentom i lekarzom w lepszym zrozumieniu elektrofizjologii serca. W przyszłości planowane jest dalsze rozwijanie narzędzi ECG Imaging oraz rozszerzenie funkcjonalności modeli XR o analizę indywidualnych przypadków klinicznych.

Badanie wykazało, że połączenie nowoczesnych technik modelowania i rzeczywistości rozszerzonej może poprawić jakość edukacji kardiologicznej. Integracja trójwymiarowych modeli serca z interaktywnymi wizualizacjami XR otwiera nowe możliwości w nauczaniu elektrofizjologii, diagnostyce kardiologicznej i planowaniu terapii, stanowiąc kluczowy element rozwoju technologii edukacyjnych w ramach Edu-XR