科学家创建了患者患病心脏的虚拟复制品，其精确度足以在数字“孪生”中阻断危险的心律不齐，从而向医生展示如何更好地治疗真实患者。
这些定制模型的首批临床试验之一表明，它可能改善对室性心动过速的治疗，这是一种 notoriously difficult-to-treat 的心律失常，是导致心脏骤停的主要原因，每年在美国造成约30万人死亡。
这项由约翰斯·霍普金斯大学研究人员进行的研究是迈出的第一步。FDA允许该数字孪生技术仅指导10名患者的治疗，未来还需要更大规模的研究。
但周三发表在《新英格兰医学杂志》上的结果出炉之际，医生们正越来越多地探索如何将航空航天等领域长期使用的技术用于改善健康。
迈阿密大学的心脏专家杰弗里·戈德伯格（医学博士）未参与该研究，他曾在15年前尝试过更初级的迭代，并对新发现表示赞赏。“这正是我们设想过的，”他说。
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。但约翰斯·霍普金斯大学的生物医学工程师娜塔莉亚·特拉亚诺娃（博士）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。她的实验室正在开发基于每位患者的高级MRI扫描及其他数据构建的彩色互动模型。
“我们在治疗患者之前先治疗其孪生，”特拉亚诺娃说。“它起作用了吗？如果起作用了，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心跳，当电波在心脏的下腔室（心室）中发生短路，阻止它们将血液泵送到全身时就会触发。
“你会看到心脏基本上在颤抖，”特拉亚诺娃说。
药物可能有帮助，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，患者需要在麻醉下花费数小时，而医生则要确定瞄准位置。重复消融很常见，许多患者会植入除颤器作为备用。
特拉亚诺娃的患者心室数字孪生技术登场了。电脑屏幕上 swirl 着蓝色、绿色、黄色和橙色等颜色，显示了心脏电波如何在健康区域移动，然后被困在受损组织上。它陷入一种她比作飓风漩涡的循环运动。
“这让我能够重建患者器官的功能，然后预测最佳的消融方式，”她说。
该技术定位了电波反复撞击的功能失调区域。虚拟消融这个区域会显示是否解决了问题，还是形成了另一种也需要消融的心律失常。“然后我们再次点击它，”她解释说。
特拉亚诺娃的团队为10名研究参与者中的每一位创建了个性化的消融目标。心脏病专家将这些目标转移到一个他们用作指南的映射系统中，并只瞄准这些目标，而不是自行寻找。
一年多后，8名患者没有出现心律失常，而另外2名仅在愈合期间经历了一次短暂的发作——这比该治疗通常60%的成功率要好，约翰斯·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（医学博士）说。除两人外，其余患者也停止了服用抗心律失常药物。
更重要的是，通过瞄准“我们认为是关键的区域”，心脏病专家可能会烧灼更少的组织，克里斯平说。“我们有可能使这些手术更短、更安全、更有效。”
约翰斯·霍普金斯大学团队希望与其他医院合作，在更大规模的研究中测试数字孪生方法，并已开始一项试验，将其用于治疗一种更常见的心律不齐——心房颤动。其他研究人员正在研究数字孪生在癌症治疗中的应用。
【全文结束】