智利研究人员成功创建人类心脏数字孪生体，可辅助起搏器放置。（图片由 ulleo/Pixabay 提供）
9月25日（合众国际社）——一项新研究显示，研究人员首次成功创建了能复制心脏电传导系统的数字孪生体，该系统负责协调心跳节律。
这一突破有望为诊断和定制心律失常、心力衰竭等疾病治疗方案铺平道路。该研究发表在《医学图像分析》期刊上，由健康工程与人工智能千年研究所（iHEALTH）团队完成。该机构与智利多所大学合作，专注于医学成像、工程学、人工智能和医学领域。
研究人员开发出一种计算机模型，利用标准心电图数据对心脏电传导系统——浦肯野纤维网——进行数字重建。浦肯野纤维网具有独特结构。"它如同生长在心脏内表面附近的树状结构。我们将它建模为分形结构，类似雪花——即重复出现的几何形态，"项目负责人弗朗西斯科·萨利（Francisco Sahli）向合众国际社表示，该项目耗时近七年完成。
萨利作为天主教智利大学工程学助理教授兼iHEALTH首席研究员解释道，尽管团队此前已开发出计算机模型，但手动适配个体患者十分困难，这促使他们探索人工智能模型并最终取得成功。他过去十年一直致力于复制该系统，并在真实患者测试中验证：算法无需采用心内电生理标测等侵入性诊断程序（即"将导管插入心脏直接测量电活动"），即可检测心脏异常电活动。
萨利指出，该研究反映了医疗保健领域的广泛趋势："近期医学领域正经历范式转变，从通用治疗转向精准医疗——即为特定患者量身定制治疗方案。"他补充说，当前治疗心力衰竭时使用的起搏器在约30%患者身上无效，"决定治疗成败的关键变量之一是起搏器的精确定位。医生在手术中仅能测试少数位置，此时数字孪生体概念便凸显价值：若拥有与真实心脏功能一致的数字副本会如何？"
他进一步说明，借助数字模型，医生未来可测试数千种可能的起搏器位置并确定最优方案，"全程无需接触患者"。"这有望提升治疗有效性并缩短手术时间，"萨利强调，鉴于心血管疾病的全球影响，推进更有效的诊疗手段至关重要。世界卫生组织数据显示，全球每年逾1900万人死于心血管疾病，占全球死亡总数的32%，尽管80%的病例可通过控制高血压、吸烟等风险因素预防。
目前团队正攻克两大挑战：提升计算能力以近乎实时生成患者专属数字孪生体。"现阶段，我们将其视为新型医学检测手段——患者影像和心电图数据到位后，理想情况下一天内即可生成结果。医疗团队可借此虚拟患者平台测试治疗方案，"萨利表示。团队成员同时寻求资金支持，以将心脏机械功能整合至现有数字孪生体中。"为此，我们需要纳入医学影像数据并与现有电学数据结合，"他总结道。
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