ECG Simulation Using a Hybrid Gaussian-Dipole Model

Abstract

In this work, we developed a hybrid Gaussian-Dipole model for ECG simulation, combining Gaussian functions with a dipole-based representation of the heart’s electrical activity. The model achieved high fidelity for Lead II and reasonable performance across 12-leads, effectively simulating pathologies like ischemia and ventricular tachycardia. The model’s strengths include efficiency, flexibility, and applicability to algorithm validation, medical education, and cardiac research. However, limitations include less accurate 12-lead parameter estimation and limited capture of beat-to-beat variability. This work advances diagnostic algorithm development, medical training simulation systems, and computational cardiology, offering potential improvements in patient care and clinical outcomes

طوّرنا في هذا البحث نموذجًا هجينًا يجمع بين الدوال الغاوسية والتمثيل ثنائي القطب لمحاكاة تخطيط كهربية القلب. أظهر النموذج دقة عالية في محاكاة القطب الثاني، وأداءً مقبولاً للأقطاب الاثني عشر، مع قدرة فعّالة على محاكاة الأمراض القلبية مثل نقص التروية وتسارع النظم البطيني. يتميز النموذج بالكفاءة الحاسوبية والمرونة وقابلية التطبيق في مجالات متعددة تشمل التحقق من صحة خوارزميات التشخيص، والتعليم الطبي، وأبحاث أمراض القلب. غير أن النموذج يواجه تحديات تتمثل في انخفاض دقة تقدير معاملات الأقطاب الاثني عشر ومحدودية في تمثيل التباين بين النبضات القلبية. يساهم هذا النموذج في تطوير خوارزميات التشخيص الطبي، وأنظمة المحاكاة التعليمية، وطب القلب الحاسوبي، مما يفتح آفاقًا لتحسين رعاية المرضى ونتائج العلاج