科学家创建了患者病变心脏的虚拟复制品，其精确度之高，以至于在这些数字“孪生”中阻断危险的心律不齐，向医生展示了如何更好地治疗真实的患者。
这些定制模型的首次临床试验表明，它可能改善室性心动过速的治疗——这是一种出了名难治的心律失常，是导致心脏骤停的主要原因，每年在美国约造成30万人死亡。
这项由约翰·霍普金斯大学研究人员领导的研究只是迈出的一小步。美国食品药品监督管理局仅允许数字孪生技术指导10名患者的治疗，未来还需要进行更大规模的研究。
但周三发表在《新英格兰医学杂志》上的结果，正值医生们越来越多地探索如何将长期用于航空航天和其他行业的技术用于改善健康之际。
迈阿密大学的心脏专家杰弗里·戈德伯格医生没有参与这项研究，但他15年前曾尝试过更初级的迭代，并对新发现表示赞赏。他说：“这正是我们设想的方向。”
医生们长期以来一直使用3D模型（包括物理模型和计算机生成模型）来模拟疾病和练习技术。但约翰·霍普金斯大学的生物医学工程师娜塔莉亚·特拉亚诺娃表示，真正的数字孪生能够预测真实器官对不同治疗的反应。她的实验室正率先开发基于每位患者的高级MRI扫描和其他数据生成的彩色互动模型。
“我们在治疗患者之前先治疗孪生体，”特拉亚诺娃说，“它有效吗？如果有效，是否会出现新的问题”需要更多或不同的治疗？
心脏的电系统驱动着我们的心跳。室性心动过速是一种超快的心跳，当电波在心脏下部腔室（心室）中短路时触发，阻止心室将血液泵送到全身。
“你会看到这颗心脏基本上在颤抖，”特拉亚诺娃说。
药物可以有所帮助，但主要治疗方法是消融术，即医生将导管插入心脏，烧灼异常放电的组织。但这有点像试错，患者在麻醉下度过数小时，医生需要确定目标位置。重复消融很常见，许多患者还植入了除颤器作为备用。
于是，特拉亚诺娃的患者心室数字孪生出现了。电脑屏幕上色彩旋转——蓝色、绿色、黄色和橙色——显示心脏的电波如何在健康区域移动，最终卡在受损组织上。它被困在一种循环运动中，她将其比作飓风的漩涡。
“它让我能够重现患者器官的功能，然后预测最佳消融方式，”她说。
该技术定位了电波反复撞击的功能失调区域。虚拟消融它将显示是否解决了问题，或者是否形成了另一种也需要消融的心律失常。“然后我们再戳它一下，”她解释道。
特拉亚诺娃的团队为10名研究参与者中的每一位创建了定制的消融目标。心脏病专家将这些目标转移到他们用作引导的映射系统中，并只瞄准这些目标，而不是自己寻找。
一年多后，8名患者没有出现心律失常，而2名患者在康复期间仅出现一次短暂发作——这比治疗通常60%的成功率要好，约翰·霍普金斯大学的心脏病专家、该研究的主要作者乔纳森·克里斯平医生说。除两人外，其余患者也停止了抗心律失常药物。
更重要的是，通过瞄准“我们认为至关重要的区域”，心脏病专家可能减少组织烧灼量，克里斯平说：“我们有可能使这些手术更短、更安全、更有效。”
约翰·霍普金斯大学团队希望与其他医院合作开展更大规模的研究，并已开始一项试验，将该方法用于治疗更常见的心律失常——房颤。其他研究人员正在研究用于癌症护理的数字孪生技术。
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