创建患者问题器官的虚拟复制品可能代表医学的未来。在一项小规模临床试验中,医生通过在手术前对患者心脏的"数字孪生体"进行手术方案测试,取得了优于传统方法的治疗效果。这项发表于4月1日《新英格兰医学杂志》的研究表明,这种个性化技术有望开创治疗危及生命的心律失常的新途径。
研究共同作者、约翰斯·霍普金斯大学生物医学工程师娜塔莉亚·特里亚诺娃在声明中表示:"我们证明该技术不仅可行,更能取得卓越疗效。这标志着该技术的重大突破,使我们能够推进更大规模的临床试验。"
数字孪生体是可预测器官对不同干预措施反应的计算机模型。研究人员已在癌症治疗和骨科手术等多个医疗领域开发该技术。在新研究中,特里亚诺娃团队招募了十名曾患心肌梗死并继发室性心动过速的参与者。室性心动过速是指心脏下腔室跳动过快而无法有效泵血的病症,通常采用消融术治疗——即摧毁引发异常电活动的组织,但定位病灶区域往往困难且常需重复手术。
每位参与者的高分辨率MRI扫描使研究人员得以创建个性化的心脏三维数字孪生模型。这些模型帮助团队分析电信号在心脏内的传导路径,并确定最可能导致心律失常的区域。特里亚诺娃解释道:"在患者的数字孪生体中,我们能尝试不同治疗方案,再为实际患者实施最优方案,从而最大限度减少心脏损伤并提高治疗成功率。数字孪生体让我们能发现临床检查无法识别的心律失常潜在病灶,全面排查所有可能性。"
医生依据这些预测精准消除了患者的病变心肌组织。传统手术通常需三小时,而数字心脏导航将手术时间缩短至约30分钟,显著降低了长时间麻醉引发的并发症风险。术后团队无法在任何参与者体内诱发心律失常,这正是医生判定手术成功的关键标准。
在平均略超一年的随访期内,八名患者在未服药情况下保持心律正常。其余两名参与者术后一个月内各出现一次室性心动过速,但植入的除颤器成功恢复了正常心律。此后两人均未再出现心脏问题,且已减少抗心律失常药物剂量。虽然传统消融术的长期成功率约为60%,但数字孪生体引导的方法实现了100%的成功率。
未参与该研究的华盛顿大学心脏电生理学家巴巴克·纳泽尔向《科学新闻》评价道:"这种方法极具创新性,代表了最先进的心脏模拟技术。"研究团队目前正在开展更大规模的临床试验,计划将数字孪生技术拓展至更多心脏疾病领域。纳泽尔指出,这些后续研究将验证该技术能否持续改善医疗效果,"这将决定它是革命性突破还是精巧但有限的工具。"
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