心房颤动（房颤）是一种心脏疾病，其特征是心脏腔室快速且不规则地跳动。它是心律失常中最常见的一种类型，也是导致中风的主要心脏原因。
尽管已有多种治疗方法（从药物到手术），但针对房颤的改进方案仍在探索中。美国国立卫生研究院（NIH）预测，到2050年，美国将有高达1200万人受此疾病影响。
一种新兴策略包括被称为神经刺激的电刺激，研究人员认为这可能有助于抑制、治疗甚至逆转这种疾病。
"在实验层面，神经刺激已被发现不仅有助于房颤，还有助于射血分数降低的心力衰竭和高血压，"利哈伊大学化学与生物分子工程系的博士后研究员奥卢瓦桑米·阿德杜（Oluwasanmi Adeodu）表示。
"然而，当在大型临床研究中应用时，结果却令人失望。部分问题在于剂量。研究人员无法确定应该给予多少刺激。他们没有实时了解身体反应的反馈，犹如盲人摸象。"
在《PLOS ONE》最新一期（2025年10月29日）发表的一篇论文中，阿德杜及其团队提出了一个模型，该模型包含人类心血管系统、控制心脏的大脑处理中心以及连接心脏与大脑的信息通路。
该模型旨在预测房颤发作后患者的血流动力学反应，并最终可以帮助回答关于神经刺激应应用于何处以及何种强度的问题，从而推动这种方法成为房颤个性化治疗的可行方案。
"这是一项转化性研究，"作为该论文的主要研究人员阿德杜表示，该论文的合著者包括利哈伊大学P.C.罗辛工程与应用科学学院化学与生物分子工程R.L.麦坎恩教授、研究副院长马尤雷什·科萨雷（Mayuresh Kothare）。
"作为工程师，我们将临床医生对房颤的了解——以及患者体内发生的所有生理变化——转化为数学。我们的目标是回答这个问题：我们的模型能否匹配房颤对易于测量的血流动力学指标（如血压和心率）的已知影响？如果答案是肯定的，我们就可以用它来探索新的关联。"
答案是肯定的。研究团队通过临床数据验证了他们的模型，发现其对心率、每搏输出量和血压的预测与医生在真实患者中观察到的情况相符。一个特别有趣的结果是：该模型将心脏中房室结的一部分标记为强有力的刺激候选区域。同一区域已经是消融治疗的目标，这表明该模型走在了正确的道路上。
阿德杜表示，现在为进一步研究奠定了基础。研究人员可以使用利哈伊团队的模型作为工具，探索神经刺激在何处以及多大程度上可以改变升高且不规则的心率，或改善与房颤相关的受损压力感受器反射敏感性。他们可以利用该模型的预测能力来测试刺激心血管系统不同部分的效果，而无需依赖动物或人类受试者。
一旦他们使用该模型优化了方法，就可以在患者身上测试这些策略。随着临床医生使用该模型，他们的反馈将有助于进一步完善它。
通讯作者科萨雷认为，这篇论文是合著者拉杰·瓦迪加帕利博士（Dr. Raj Vadigepalli，原托马斯·杰斐逊大学，现新墨西哥大学）、特拉华大学化学工程研究生米歇尔·吉（Michelle Gee）和埃默里大学巴巴克·马哈茂迪博士（Dr. Babak Mahmoudi）共同努力的成功结果。
该项目专注于开发软件和建模工具，以优化向周围神经传递神经刺激信号，用于治疗心律失常、高血压以及胃和膀胱疾病等病症。科萨雷和马哈茂迪共同领导了该项目，该项目于2023-2024年完成。
"该模型的主要优势在于其计算可行性，不像更复杂的三维心脏模型需要高性能计算基础设施来求解方程，"科萨雷表示。
"这种低计算成本使其特别适合快速测试甚至实时使用，允许患者与其心脏系统的虚拟表示之间进行双向数据和信息流动，这真正符合'数字孪生'的框架。"
阿德杜表示，最终的长期目标是一种自动化的可穿戴设备，能够持续监测生理反馈并提供适当的刺激来对抗房颤。目前，将严重疾病转化为数学和代码行已经使临床医生更接近真正个性化的心脏护理。
"一旦你有了一个好模型，它就会开启一个全新的洞察和联系的世界，"阿德杜说。"这经典地证明了当来自不同领域的人们走到一起时，奇妙的事情就会发生。"
【全文结束】
