전 세계 수백만 명의 사람들이 심장 부정맥을 앓고 있습니다. 스페인에서만 100만 명 이상의 시민이 이 질병으로 고통받는 것으로 추산됩니다. 이를 정확하게 감지하고 치료하는 것은 계속해서 심혈관 의학의 큰 과제 중 하나입니다.
이제 COR-ITACA 그룹에 속한 Universitat Politècnica de València(UPV)의 팀은 가장 빈번한 심장 부정맥 중 하나인 조기 심실 수축(PVC)의 원인을 찾기 위한 새로운 비침습적 방법을 출시했습니다. 이 방법은 심전도 이미징(ECGI)과 심장의 디지털 트윈을 결합하여 이러한 부정맥이 발생하는 초점을 식별할 수 있는 정확도를 높이는 데 도움이 됩니다.
그레고리오 마라뇽 종합 대학 병원, 스핀오프 Corify Care S.L., 마드리드 콤플루텐세 대학, 바르셀로나 자치 대학, 심혈관 질환 생물 의학 연구 네트워크 센터(CIBERCV) 및 독일 칼스루에 공과 대학의 생물 의학 공학 연구소도 개발에 참여했습니다. 그들의 연구는 Computers in Biology and Medicine 저널에 발표되었습니다.
현재 기존 심전도(ECG)는 조기 심실 수축(PVC)을 감지하는 데 사용됩니다. 그러나 UPV의 COR-ITACA 그룹에서 설명한 바와 같이 그 결과는 환자 간의 해부학적 차이에 의해 제한될 수 있습니다.
"심전도 영상은 보다 상세한 시야를 제공하지만 부정맥의 정확한 원인을 정확하게 결정하는 데 특정 한계가 있습니다. 이것이 바로 우리가 새로운 방법으로 달성한 것입니다"라고 Andreu Climent는 말합니다.
스페인과 독일의 연구진과 임상의로 구성된 팀이 고안한 이 시스템은 ECGI를 맞춤형 심장 시뮬레이션과 통합합니다. "이를 통해 우리는 심근의 전기적 활동을 보다 충실하게 재현할 수 있는 '디지털 트윈'을 만들었습니다"라고 María S. Guillem은 덧붙입니다.
어떻게 작동합니까?
새로운 방법을 만들기 위해 연구팀은 몸통과 심장의 상세한 해부학적 모델을 사용하여 심장 부정맥에 대한 600개 이상의 시뮬레이션 데이터베이스를 생성했습니다. 이러한 시뮬레이션을 사용하여 그들은 완전히 비침습적인 방식으로 표준 ECGI로 기록된 30mm 이상의 오류와 비교하여 평균 7.8mm의 정확도로 부정맥 초점을 찾을 수 있는 알고리즘을 개발했습니다.
시뮬레이션 외에도 새로운 방법은 좌심실의 자유벽에 국한된 부정맥이 있는 환자의 실제 임상 사례에 적용되었습니다. ECGI와 디지털 트윈을 기반으로 한 모델은 기존 ECGI에서 기록된 36.7mm의 오차보다 훨씬 낮은 15.5mm의 오차로 초점을 추정했습니다.
"우리의 방법은 침습적 스캔의 필요성을 줄이고 개입 시간을 단축함으로써 카테터 절제와 같은 계획 개입을 촉진할 수 있습니다. 절제술의 수술 전 계획에서 지원 도구로 통합될 수 있습니다. 그리고 중격이나 심실 기저부에서 발생하는 부정맥과 같이 다른 기술이 더 제한적인 복잡한 경우에 특히 유용할 것입니다"라고 Jorge Sánchez는 덧붙입니다.
EPICA+: 심장 진단의 한 걸음 더 나아가다
UPV의 COR-ITACA 그룹은 현재 EPICA+라는 새로운 프로젝트를 주도하고 있으며, 이 방법을 더 많은 부정맥에 적용하고 임상 실습에 적용하는 것이 궁극적인 목표입니다. 이를 위해 심전도 이미지(ECGI)를 인공 지능 및 디지털 심장 트윈과 통합할 것입니다.
이 프로젝트는 엔지니어, 임상의, 데이터 과학자로 구성된 다분야 팀을 구성해 1,000명 이상의 환자와 20,000개 이상의 컴퓨팅 모델로 구성된 데이터베이스를 구축합니다. 144명의 환자가 참여하는 임상시험을 통해 치료 성공률을 두 배로 높이고 비용을 절감하는 것을 목표로 이 기술을 검증할 것입니다.
"EPICA+는 스페인 연구에서 중요한 이정표입니다. 이 프로젝트는 심혈관 의학의 가장 큰 과제 중 하나를 해결할 뿐만 아니라 인공지능 및 컴퓨터 모델링과 같은 첨단 기술의 통합이 의료 서비스 개선에 미칠 수 있는 영향을 강조합니다"라고 Guillem은 말합니다.
이상의 기사는 2025년 3월 31일 MedicalXpress에 게재된 “Digital twin of the heart helps to improve the diagnosis and treatment of cardiac arrhythmias”제목의 기사내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Digital twin of the heart helps to improve the diagnosis and treatment of cardiac arrhythmias
* 추가정보 출처 : Enhancing premature ventricular contraction localization through electrocardiographic imaging and cardiac digital twins - ScienceDirect