在首次针对心脏数字孪生技术的临床试验中，医生利用患者心脏的“数字孪生”模型，改善了危及生命心律失常患者的消融治疗效果。
约翰霍普金斯大学的研究人员创建了患者心脏的数字复制品，在对真实心脏进行手术之前，先在数字孪生模型上测试手术方案。与传统方法相比，使用数字孪生使手术更快、更精准，并减少了患者心律失常的复发。
该研究发表在《新英格兰医学杂志》上，证明了该方法的安全性、可行性和令人鼓舞的结果。
“对于患者来说，数字孪生可能改变生活，甚至挽救生命，”第一作者、专门治疗心律失常的心脏病专家乔纳森·克里斯平表示，“我们证明，通过只针对心脏的关键部分，可以让手术更安全、更短、更有效。”
医学数字孪生是器官的计算机模型，可模拟器官行为并具有预测能力。这些心脏模型由约翰霍普金斯大学开发。数字孪生可以帮助医生诊断和治疗问题，还能根据患者的遗传和心脏结构预测并发症风险。
参加美国食品药品监督管理局批准的TWIN-VT试验的10名参与者均曾经历过心脏病发作，并患有室性心动过速——一种可能危及生命的异常心跳。心律失常通常通过一种称为消融的手术来治疗，该手术会破坏引发心律失常的组织，但医生很难精准定位需要消融的一个或多个位置。手术过程也非常漫长，成功率低。心律失常在消融后常常复发，可能需要重复多次才能见效，这进一步会疤痕化和损伤心脏。
对于每位参与者，研究团队根据临床增强MRI的3D成像，为其创建了个性化心脏数字孪生。通过数字孪生，团队研究了每个心脏如何处理电信号，然后预测了哪个或哪些区域引发了心律失常，以及每位患者的最佳治疗方案，和消融后心律失常是否会复发。
“在患者的数字孪生中，我们可以在治疗真实患者之前尝试不同的治疗方案，并为治疗医生提供最佳、最理想的方案，从而最大限度地减少对心脏的损伤，提高治疗成功的可能性，”资深作者、生物医学工程默里·B·萨克斯教授娜塔莉亚·特拉亚诺娃表示，她的团队开发了本次临床试验中使用的数字孪生技术。“数字孪生使我们能够处理临床检查可能无法发现的所有潜在心律失常来源。我们穷尽了所有可能性。”
这些数字孪生预测的靶点随后被导入到手术室中引导消融导管的系统。克里斯平及其团队在患者数字孪生的预测指导下，执行了精简化的消融手术。
消融后，医生无法在任何一个受试者身上诱发心律失常，表明手术成功。两名患者在愈合过程中出现短暂发作。一年多后，所有10名患者均未再出现心律失常。传统消融治疗的长期成功率仅为60%，而这里达到了100%。
此外，8名患者完全停用了抗心律失常药物，其余两名患者减少了剂量。“我们证明了这项技术不仅可行，而且结果优异，”特拉亚诺娃说，“这展示了该技术的一项巅峰成就，使我们能够进一步推进更大规模的临床试验。”
该团队期望在更大规模的试验中进一步测试心脏数字孪生。他们还在努力使该技术可在桌面上使用，这样医生几分钟内就能获得信息。他们还计划将这项技术扩展到其他心脏病。
作者包括：共同第一作者阿迪蒂亚·普拉科萨、尤金·霍尔莫夫斯基、阿拉文丹·科兰达维鲁、康斯坦丁诺斯·N·阿罗尼斯博士、罗纳德·D·伯杰和休·卡尔金斯（均来自约翰霍普金斯大学），以及强生医疗科技的阿曼达·巴塞隆。
来源：约翰霍普金斯大学
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