约翰霍普金斯大学的科学家们成功地创造了心脏上腔室的个性化数字复制品，并用它们来指导患有持续不规则心跳的患者的精确治疗。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。

概念验证研究于8月19日在Nature Biomedical Engineering上发表，是迈向模拟驱动治疗的一个有希望的步骤，并为该团队FDA批准的临床试验奠定了基础，该试验将于今年秋季开始。

“个性化的数字复制品使我们能够准确地模拟和分析10名患者的心脏电活动，并确定组织需要被破坏的位置，”约翰霍普金斯大学学院生物医学工程系的Murray B. Sachs教授Natalia Trayanova说。工程与医学。

“与这些复制品合作的美妙之处在于，我们可以测试和预测不规则心跳持续存在的方式，我们在临床上无法做到这一点我们一遍又一遍地模拟临床程序，直到我们确定不规律的节拍不会再来-出现。”

Trayanova说，这种方法有可能消除治疗这种心律紊乱的反复试过程，并防止重复手术。

心房颤动，或心脏两个上室(心房)引起的异常电信号是导致心律不齐的最常见原因，影响全世界1-2%的人。如果不及时治疗，心房颤动可能导致致命性中风。

称为导管消融的这种疾病的典型治疗方法是将射频射线插入心脏，以破坏发出不稳定电信号的组织。具体而言，心脏病专家将摧毁心房四个肺静脉周围的组织，这是研究人员认为通常会开始失火的信号。

然而，在心房周围存在持续形式的心房颤动和瘢痕形成的一部分患者(纤维化)不能从肺静脉周围接受标准病变中受益，并且经常需要经历多个手术，因为异常信号不断从他们的新区域出现。心房。每次手术都会形成新的瘢痕组织，这会改变心房的电活动，并使失火区域的目标变得更加困难。

该团队的消融程序的个性化模拟驱动指导，称为通过心律失常模拟建模(OPTIMA)的最佳目标识别，使用约翰霍普金斯医院的10名患者的对比增强MRI扫描来创建患病心房的个性化数字复制品。

对于每个个性化模型，该团队进行了初步模拟，以预测不稳定的电信号和组织应被破坏的位置。由于每次消融都会重新配置心房电活动并可能产生新的心律失常，因此研究人员进行了虚拟消融，直至出现新的心律失常。

研究人员随后拍摄了组织目标区域的最终“图谱”并将其导入临床系统进行导管导航。然后，医生将导管不仅导向目前导致错误电击的组织，而且导向朝向将在未来导致失火的组织，如模拟预测的那样。从获得MRI到在手术室中显示最终地图的整个过程花了不到一周的时间。在未来，Trayanova和团队希望整个过程可以缩短到一天。

虽然这是一项概念验证研究，旨在证明可行性，而不是用于测量患者预后的临床试验，但在超过300天的观察期内，任何患者都没有复发心房颤动。在10名患者中，只有一名患者返回进行另一次消融，这是为了更简单的房性心律失常。

“我非常乐观地认为，这种个性化的模拟驱动方法将成为显着改善心房颤动患者导管消融结果所需的缺失环节。这种新方法可能会改变目前导管消融心房颤动的方法。 “约翰霍普金斯大学医学教授，该研究的作者Hugh Calkins补充说。

这项研究及其成功仅仅是约翰霍普金斯大学心血管诊断和治疗创新联盟(ADVANCE)的一个项目，该联盟旨在通过Trayanova和Calkins共同指导将心血管工程方法引入临床。

“这一成功是一个激动人心的例子，说明如何在临床中使用工程技术来帮助使治疗更加准确，并使患者免于多种，成本高昂且有时风险较高的手术，”Trayanova补充道。