科学家创建了患者患病心脏的虚拟复制品，其精确程度足以在这些数字“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。
这些定制模型的首次临床试验之一表明，它可能改善室性心动过速的治疗，这是一种难以治疗的心律失常，是心脏性猝死的主要原因，美国每年约有30万人因此死亡。
这项由约翰·霍普金斯大学研究人员进行的研究是迈出的一小步。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，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这项长期用于航空航天等行业的技术用于改善健康。
迈阿密大学的心脏病专家杰弗里·戈德伯格博士没有参与这项研究，他在15年前就尝试过更初级的迭代，并对新发现表示赞赏。“这就是我们设想的，”他说。
医生们长期以来一直使用3D模型（无论是物理模型还是计算机生成的模型）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纳塔莉亚·特拉亚诺娃表示，真正的数字孪生可以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高级MRI扫描和其他数据开发的彩色互动模型。
“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”，需要更多或不同的护理？
心脏的电系统驱动我们的心跳。室性心动过速是一种超快的心跳，当电波在心脏下腔（心室）中短路，阻止它们将血液泵送到全身时触发。
“你会看到这颗心脏基本上在颤抖，”特拉亚诺娃说。
药物可能有帮助，但主要治疗方法是消融，医生将导管引导到心脏烧灼功能失调的组织。但这有点试错，患者在麻醉下花费数小时，医生要确定瞄准哪里。重复消融很常见，许多患者植入了除颤器作为后备。
特拉亚诺娃的数字孪生模型展示了患者的心室。颜色在电脑屏幕上旋转——蓝色、绿色、黄色和橙色——显示心脏的电波如何穿过腔室的健康区域，然后卡在受损组织上。它被困在一个圆周运动中，她将其比作飓风的漩涡。
“它让我能够重现患者器官的功能，然后预测最好的消融方法，”她说。
该技术定位电波反复撞击的功能失调区域。虚拟消融它会显示这是否解决了问题，或者是否形成了另一种也需要消融的心律失常。“然后我们再次戳它，”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。心脏病专家将它们转移到他们用作指南的映射系统中，并只瞄准那些目标，而不是自己寻找。
一年后，8名患者没有出现心律失常，而2名患者仅在愈合过程中出现了一次短暂发作——这比治疗通常60%的成功率更好，约翰·霍普金斯大学的心脏病学家、该研究的主要作者乔纳森·克里斯平博士说。除两人外，所有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特定区域”，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·霍普金斯团队希望在其他医院进行更大规模的研究来研究数字孪生方法，并已经开始了一项使用它治疗更常见的心律失常——心房颤动的试验。其他研究人员正在研究数字孪生用于癌症护理。
【全文结束】