与患者心脏的“数字孪生”模型合作，医生们改善了针对危及生命的心律失常患者的心脏消融手术效果。
在首个针对心脏数字孪生技术的临床试验中，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，然后在这些数字孪生体上测试手术方案，之后再对真实患者进行手术。与传统方法相比，使用数字孪生体使得手术更快、更精准，并减少了患者心律失常的复发。
这项研究于今日发表在《新英格兰医学杂志》上，证明了该方法的可行性、安全性以及令人鼓舞的结果。
“对患者而言，数字孪生可以改变生活，甚至拯救生命，”第一作者、专攻心律失常治疗的心脏病专家乔纳森·克里斯平说。“我们证明，通过仅针对心脏的关键部位，可以使手术更安全、更短、更有效。”
医学数字孪生是模拟器官行为并具有预测能力的器官计算机模型。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，并根据患者的遗传和心脏结构预测其并发症风险。
在FDA批准的TWIN-VT试验中，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心律失常。这种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，但医生很难精确找到需要消融的准确位置。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，这进一步会使心脏留下疤痕并受损。
对于试验中的每位参与者，该团队根据临床增强MRI的三维成像，创建了个性化的心脏数字孪生模型。通过数字孪生，团队研究了每个心脏如何处理电信号，然后预测出是哪个或多个区域在引发心律失常，以及针对每位患者的最佳治疗方案，并预测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，为主治医生提供最佳、最优的方案，从而最大限度地减少对心脏的损伤，并增加成功治疗的可能性，”资深作者、生物医学工程教授纳塔莉亚·特雷亚诺娃说，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所有可能的心律失常来源，这些来源可能无法通过临床检查发现。我们穷尽了所有可能性。”
这些由数字孪生预测的目标随后被导入到手术室中导航消融导管的系统。克里斯平和团队根据患者数字孪生的预测，执行了精简的消融手术。
每次消融后，医生都无法在任何受试者中诱发心律失常，表明手术成功。两名患者在康复期间经历了短暂发作。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2名患者减少了用药剂量。
“我们证明了这项技术不仅可行，而且具有出色的效果，”特雷亚诺娃说。“这展示了这项技术的最高成就，使我们能够进一步开展更大规模的临床试验。”
该团队预计将在更大规模的试验中进一步测试心脏数字孪生技术，并将该技术扩展到其他心脏疾病。
他们还在努力使这项技术可以在台式机上运行，这样医生就能在几分钟内获得信息。
作者包括：共同第一作者Adityo Prakosa、Eugene Kholmovski、Aravindan Kolandaivelu、Konstantinos N. Aronis 医学博士、Ronald D. Berger 和 Hugh Calkins，均来自约翰霍普金斯大学，以及来自强生医疗科技的Amanda Barcelon。
这项工作得到了美国国立卫生研究院拨款R01HL174440和Leducq基金会的支持。
【全文结束】