华盛顿——科学家创建了患者病变心脏的虚拟复制品，其精确度使得在这些数字"孪生"模型上阻断危险的心律不齐能够向医生展示如何更好地治疗真实心脏。
这些定制模型的首批临床试验之一表明，它可能改善室性心动过速的治疗效果。室性心动过速是一种难以治疗的心律失常，是导致心脏骤停的主要原因，每年导致约30万美国人死亡。
这项由约翰霍普金斯大学研究人员进行的研究只是一个小的初步步骤。美国食品药品监督管理局仅允许数字孪生技术用于指导10名患者的治疗，未来还需要更大规模的研究。
但周三在《新英格兰医学杂志》上报告的这一结果正值医生们越来越多地探索如何将长期应用于航空航天和其他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·戈德伯格博士未参与这项研究，但他15年前就曾尝试过更基础的迭代版本，并对新发现表示赞赏。他说："这正是我们所设想的。"
长期以来，医生们一直使用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。但霍普金斯大学生物医学工程师娜塔莉亚·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。她的实验室正在开创一种彩色交互式模型，该模型基于高级MRI扫描和来自每位患者的其他数据开发。
特拉亚诺娃说："我们在治疗患者之前先治疗'孪生'模型。它有效吗？如果有效，是否会引发新的问题，需要更多或不同的治疗？"
心脏的电系统为心跳提供动力。室性心动过速是一种超快心跳，当电波在器官底部心室腔室中短路时触发，阻止它们将血液泵出到身体各处。
特拉亚诺娃说："你会看到这个心脏基本上在颤动。"
药物可以帮助治疗，但主要治疗方法是消融术，即医生将导管插入心脏以烧灼异常放电的组织。但这有点像试错过程，因为患者需要在麻醉状态下花费数小时，而医生则确定瞄准位置。重复消融很常见，许多患者还植入了除颤器作为备用。
特拉亚诺娃的患者心室数字孪生模型应运而生。计算机屏幕上色彩旋转——蓝色、绿色、黄色和橙色——展示了心脏电波如何在健康区域移动，然后卡在受损组织上。它被困在一个环形运动中，她将其比作飓风的漩涡。
她说："这使我能够重现患者器官的功能，然后预测最佳消融方式。"
该技术定位了一个电波反复撞击的功能障碍区域。虚拟消融它将显示是否解决了问题，或者是否形成了另一种也需要电击治疗的心律失常。"然后我们再次进行测试，"她解释道。
特拉亚诺娃的团队为10名研究参与者创建了定制的消融目标。心脏病专家将这些目标转移到他们使用的映射系统中作为指导，只瞄准这些目标，而不是自行寻找。
一年多后，8名患者没有心律不齐，而2名患者在愈合期间仅经历了短暂的一次发作——这优于该治疗通常60%的成功率，霍普金斯大学心脏病专家、该研究的主要作者乔纳森·克里斯平博士说。除两人外，其他患者也都停止了抗心律不齐药物。
更重要的是，克里斯平说，心脏病专家可以通过"专门针对我们认为至关重要的区域"来烧灼更少的组织。"我们有可能使这些手术更短、更安全、更有效。"
霍普金斯团队希望与其他医院合作进行更大规模的研究来验证数字孪生方法，并已开始一项试验，使用该技术治疗一种更常见的心律不齐类型，称为心房颤动。其他研究人员正在研究用于癌症治疗的数字孪生技术。
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