数字孪生心脏在心律失常试验中取得100%成功
由约翰·霍普金斯大学提供
编辑：斯蒂芬妮·鲍姆，审校：罗伯特·伊根
医生通过使用患者心脏的“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。在首批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，然后在这些孪生模型上测试手术方案，再对真实患者进行手术。与传统方法相比，使用数字孪生模型使手术更快、更精确，并显著减少了患者心律失常的复发率。
“对于患者来说，数字孪生技术可能改变他们的生活，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，通过仅针对心脏的关键部位，可以使手术更安全、更简短、更有效。”
医学数字孪生是模拟器官行为并具备预测能力的计算机模型。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，并根据患者的基因和心脏结构预测并发症风险。这项研究发表在《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。
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，这是一种可能危及生命的心律失常。这种心律失常通常通过消融手术治疗，即破坏引发心律失常的组织，但医生很难准确定位需要消融的位点。手术时间很长，成功率低，心律失常常在消融后复发，可能需要多次手术才能奏效，这进一步造成心脏瘢痕和损伤。
对于每位参与者，研究团队基于临床增强对比MRI的3D成像，为其心脏创建了个性化数字孪生模型。通过数字孪生，团队研究了每个心脏处理电信号的方式，并预测了是哪个区域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。
视频片段显示了一位室性心动过速患者心脏的数字孪生模型。我们看到团队用电波刺激心脏，试图定位心律失常的起源。电流本应正常通过心脏，但在这里，它被困在了一个受损区域（以黄色显示）。来源：约翰·霍普金斯大学
“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、最优的方案，最大程度减少对心脏的损伤，提高治疗成功的可能性，”资深作者、生物医学工程教授纳塔莉亚·特拉亚诺娃表示，她的团队开发了用于此临床试验的数字孪生技术。“数字孪生使我们能够处理所有可能的心律失常来源，这些来源通过临床检查可能无法发现。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导航消融导管的系统中。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。
消融后，医生无法在任何受试者中诱发心律失常，表明手术成功。有两名患者在康复期间出现短暂发作。一年后，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名患者减少了剂量。
“我们证明了这项技术不仅可行，而且效果显著，”特拉亚诺娃说，“这展示了该技术的一项里程碑式成就，使我们能够向更大规模的临床试验迈进。”
团队计划在更大规模的试验中进一步测试心脏数字孪生技术。他们还在努力使该技术能在桌面电脑上运行，从而在几分钟内为医生提供信息。他们还计划将该技术扩展应用于其他心脏疾病。
发表详情：Digital Twin–Guided Ablation for Ventricular Tachycardia, 《新英格兰医学杂志》 (2026). DOI: 10.1056/NEJMc2517822
期刊信息：《新英格兰医学杂志》
关键医学概念：导管消融；室性心动过速（心电图表现）
临床分类：心脏病学
由约翰·霍普金斯大学提供
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