华盛顿（美联社）——科学家们创建了患者病变心脏的虚拟复制品，其精确度之高，以至于在这些数字“孪生”中阻断危险的心律失常，为医生如何更好地治疗真实患者提供了指导。
这些定制化模型的首次临床试验之一表明，它可能改善对室性心动过速的治疗。这种心律失常极难治疗，是导致心脏骤停的主要原因，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第一步。美国食品药品监督管理局仅允许该数字孪生技术指导10名患者的治疗，未来还需要进行规模更大的研究。
但周三发表在《新英格兰医学杂志》上的研究结果，正值医生们越来越多地探索如何利用这项长期用于航空航天和其他行业的技术来改善健康。
迈阿密大学的心脏专家杰弗里·戈德伯格博士未参与此项研究，他曾在15年前尝试过更初级的版本，并对新发现表示赞赏。“这正是我们所设想的，”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，真正的数字孪生能够预测真实器官对不同治疗的反应。
她的实验室正率先开发基于每位患者的高级核磁共振成像扫描和其他数据而构建的彩色交互式模型。
“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。
“你会看到这颗心脏在基本上颤抖，”特拉亚诺娃说。
药物可以有所帮助，但主要治疗方法是消融术，即医生将导管穿入心脏以烧灼异常放电的组织。但这有点试错的性质，因为患者需要数小时处于麻醉状态，而医生需要确定目标位置。
重复消融很常见，许多患者会植入除颤器作为备用。
于是，特拉亚诺娃研发的患者心室数字孪生应运而生。
计算机屏幕上旋绕着各种颜色——蓝色、绿色、黄色和橙色——显示心脏的电波如何穿过健康区域，然后被困在受损组织上。它陷入了一种循环运动，她将其比作飓风的漩涡。
“它让我能够重建患者器官的功能，然后预测最佳的消融方式，”特拉亚诺娃说。
该技术能定位到电波反复撞击的功能失调区域。在虚拟环境下消融这个区域，可以显示这是否能解决问题，或者是否会产生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都创建了定制的消融目标。心脏病专家将这些目标传输到他们用作引导的绘图系统中，并仅针对这些目标进行消融，而不是自己寻找目标。
一年多后，8名患者未出现心律失常，而另外2名患者在康复期间仅出现一次短暂发作——这优于该治疗通常60%的成功率，该研究的主要作者、约翰霍普金斯大学心脏病专家乔纳森·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”，心脏病专家可以烧灼更少的组织，克里斯平说。“我们有可能使这些手术更短、更安全、更有效。”
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约翰霍普金斯大学团队希望在其他医院进行更大规模的研究，以验证数字孪生方法，并且已经开始了一项利用它治疗更常见类型心律不齐（房颤）的试验。其他研究人员正在研究将数字孪生用于癌症护理。
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