约翰·霍普金斯大学的科学家们已经成功地制造出了个性化的心脏上腔的数字复制品，并用它们来指导患有持续性不规则心跳的病人的精确治疗。这些模拟准确地确定了临床医生需要破坏组织以恢复心脏正常节律的位置。
今天发表在《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)杂志上的这项概念验证研究，是朝着模拟驱动治疗迈出的有希望的一步，也为该团队定于今年秋季开始的fda批准的临床试验奠定了基础。
“个性化数字副本允许我们准确地模拟和分析心脏电活动在10个病人和确定组织需要被摧毁,”Natalia Trayanova说,该研究的通讯作者和生物医学工程系教授,共享的工程和医学的学校。
特拉亚诺娃说:“使用这种复制体的美妙之处在于，我们可以检测和预测不规则心跳的持续位置，而这是我们在临床中永远无法做到的。”“我们一遍又一遍地模拟这个临床过程，直到我们确信不规则的心跳不会再次出现。”
她说，这种方法有可能消除反复试验治疗这类心律失常的过程，并防止重复的过程。
由心脏的两个上腔(心房)发出的异常电信号是引起不规则心跳的最常见原因，全世界有1-2%的人受其影响。如果不及时治疗，这种被称为房颤的疾病会导致致命的中风。
这种疾病的典型治疗方法是将一根导管穿入心脏，导管会发出射频，破坏发出不稳定电信号的组织。具体地说，心脏病学家将破坏心房四根肺静脉周围的组织，研究人员认为，这四根肺静脉通常是产生错误信号的地方。
然而，有一部分持续性房颤和心房瘢痕的患者并不能从肺静脉周围的标准病变中获益，而且由于异常信号不断出现在心房的新区域，他们往往不得不经历多次手术。每一次手术都会形成新的疤痕组织，这就改变了心房的电活动，使瞄准失火区域变得更加困难。
该团队对消融过程的个性化模拟驱动指导，称为通过心律失常形成模型的最佳目标识别(OPTIMA)，使用来自约翰霍普金斯医院(Johns Hopkins Hospital)的10名患者的磁共振造影增强扫描，创建了病变心房的个性化数字复制品。
对于每个个性化的模型，研究小组进行了初步的模拟，以预测不稳定的电信号和组织应该被破坏的位置。由于每次消融都能重建心房电活动并产生新的心律失常，研究人员进行了虚拟消融，直到没有新的心律失常出现。
然后，研究人员将最终的组织靶区“地图”导入临床导管导航系统。然后，医生们不仅将导管引向目前导致错误电刺激的组织，还将导管引向模拟预测未来将导致错误刺激的组织。从做核磁共振成像到在手术室里显示最终的图像，整个过程用了不到一周的时间。在未来，特拉亚诺娃和她的团队希望整个过程可以缩短到一天。
虽然这项概念验证研究的目的是证明其可行性，并不是一个临床试验来衡量患者的结果，但在超过300天的观察期间，所有患者都没有发生房颤。在这10名患者中，只有1名再次接受消融治疗，而且是为了治疗一种更简单的心房心律失常。
“我很乐观地认为,这种个性化simulation-driven方法将被证明是明显缺失的环节需要改善导管消融结果更高级形式的房颤患者,”休·卡尔金斯说,医学教授约翰霍普金斯医学和作者的研究。“这种新方法可能会改变目前导管消融治疗房颤的方法。”
这项研究及其成功只是约翰霍普金斯大学心血管诊断和治疗创新联盟的一个项目，该联盟是一个旨在将心血管工程方法引入临床的中心，由Trayanova和Calkins共同指导。
特拉亚诺娃补充说:“这一成功是一个令人兴奋的例子，说明工程技术可以被用于临床，帮助提高治疗的准确性，使患者不必进行多次昂贵、有时甚至是危险的手术。”
张贴在卫生
生物医学工程，natalia trayanova
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://hub.jhu.edu/2019/08/19/natalia-trayanova-atrial-simulation/