Цифровой двойник сердца предлагает потенциально новый инструмент для лечения опасных сердечных ритмов
Использование компьютеров для создания цифровой копии сердца — цифрового близнеца сердца — может успешно выявлять проблемные области глубоко в сердечной мышце людей с серьезным нарушением сердечного ритма, как показало новое исследование. Исследование закладывает основу для нового способа лечения опасного для жизни состояния, часто вызванного предыдущими сердечными приступами или генетическими заболеваниями сердца.
Исследование, опубликованное в журнале Circulation , предполагает, что цифровые близнецы сердца могут стать неинвазивным способом выявления пораженных участков сердечной мышцы, ответственных за аномальные ритмы, что позволит кардиологам лечить их быстрее и эффективнее.
«Люди теперь живут с последствиями сердечных приступов в течение многих лет, поэтому число людей, которым требуются процедуры для лечения этих опасных для жизни аномальных сердечных ритмов , растет», — сказал ведущий автор исследования доктор Майкл Уэйт, кардиолог-ординатор в Университете Святого Георгия в Лондоне. «Если бы цифровые близнецы стали реальностью, это могло бы предложить более безопасные и потенциально более эффективные средства лечения».
Рубцово-зависимая желудочковая тахикардия (ЖТ) — это опасный, спорадический, учащенный сердечный ритм, вызванный рубцовой тканью на сердечной мышце от предыдущего сердечного приступа или генетического заболевания. Лечится путем имплантации дефибриллятора, который возвращает сердце в нормальный ритм по мере необходимости, или путем введения катетера для абляции (сжигания) рубцовой ткани внутри сердца, чтобы она больше не могла вызывать аномальные ритмы.
Оба метода лечения имеют свои ограничения, сказал Уэйт. Дефибрилляторы не останавливают повторение аномальных ритмов, а повторные разряды могут вызывать у пациента дискомфорт и снижать качество его жизни. Но обнаружение — и достижение — рубцовых участков для их абляции может быть сложной задачей, поскольку рубцы могут возникать в нескольких местах и могут быть скрыты глубоко в сердце, где их трудно обнаружить.
Чтобы найти рубцовые участки, хирурги сначала составляют карту внутренней части сердца пациента, вводя катетер для обнаружения электрических импульсов, которые сигнализируют о проблемных участках. Они также могут вызывать аномальные ритмы, чтобы лучше определить источник. Затем они сжигают часть рубцовой ткани , чтобы она больше не могла поддерживать аномальный ритм. У пациентов часто возникают хирургические осложнения и высокая частота рецидивов, если не все участки найдены.
«Это довольно длительный процесс, который не лишен риска», — сказал Уэйт. «Эти пациенты могут быть очень больны, с плохой функцией сердца, и это долгая и трудная процедура. Мы ищем способы, как мы можем улучшить это, надеясь попытаться сократить процедуру, сделать ее более точной и более направленной на то, где находится проблема».
Уэйт и его коллеги исследовали, можно ли использовать цифровые близнецы сердца для прогнозирования областей, где могут возникать аномальные ритмы. Используя улучшенную визуализацию сердца и другие данные, они создали компьютерные модели, которые имитировали структуру и функцию сердца 18 человек с рубцово-зависимой ЖТ, которые проходили катетерную абляцию . Используя катетер, они также картировали внутреннюю часть сердца каждого участника, вызывая аномальный ритм, чтобы определить проблемные области.
Исследователи проверили цифровые модели на наличие проблем с ритмом, схожих с теми, которые участники испытывали в реальной жизни, сказал Уэйт. Когда они посмотрели на аномальные электрические сигналы в настоящих сердцах пациентов, он сказал, что области, которые цифровые близнецы предсказали как проблемные, имели на 41% большую частоту аномалий, чем области, которые близнецы не отметили, что предполагает, что цифровые модели сердца можно использовать для определения потенциальных областей лечения без необходимости катетерного картирования.
Цифровые близнецы также предсказали около 80% участков в сердце пациентов, где наблюдалось замедление электрических сигналов, что происходит вблизи рубцов в сердечной мышце.
«Цифровые близнецы могут визуализировать сердце в 3D и точно видеть, где находится неисправный контур», — сказал Уэйт. «Это означает, что мы можем иметь представление о целевой области еще до того, как пациент придет в лабораторию катетеризации. Мы уже знаем, куда нам нужно идти, и нам не нужно тратить часы на создание карты сердца».
Кроме того, по его словам, использование цифровых близнецов сердца может потенциально снизить количество рецидивов аномального ритма и необходимость в дополнительном лечении.
«Суть цифрового близнеца в том, что он не только прогнозирует ЖТ, которые есть у пациента сейчас, но и все возможные ЖТ, которые могут возникнуть в будущем».
По словам Уэйта, исследователи еще не проверили эффективность использования цифровых сердечных близнецов для контроля катетерной абляции.
«Первым шагом было доказать, что эти области сердца важны по сравнению с другими областями, не охваченными цифровым сердцем. Следующим шагом станет клиническое исследование, в котором мы сравним текущий стандарт лечения абляции желудочковой тахикардии со стратегией, в которой мы с самого начала руководствуемся цифровым близнецом».
По словам доктора Дханунджая Лаккиредди, исполнительного медицинского директора Института сердечного ритма Канзас-Сити в Оверленд-Парке, штат Канзас, результаты исследования демонстрируют потенциальную возможность сокращения времени, необходимого для лечения желудочковых тахикардий, а также повышения безопасности и эффективности этого лечения.
«Если вам удастся успешно устранить эти области, которые являются потенциальными очагами желудочковой тахикардии, вы сможете сократить время процедуры и перейти именно к важным областям с минимальной ненужной абляцией», — сказал Лаккиредди. «Это может потенциально улучшить общую заболеваемость и смертность с более высоким уровнем успеха и привести к значительному улучшению результатов лечения пациентов».
Цифровой близнец сердца «дает вам дорожную карту областей, на которых следует сосредоточиться», — сказал Лаккиредди, не принимавший участия в исследовании. «Это невероятно мощное достижение. Оно действительно продвигает область вперед, делая эти процедуры намного более эффективными и точными».
Однако, по его словам, эта процедура требует очень сложных технологий, а доступ к ней может быть ограничен из-за ее стоимости.
«Можем ли мы применить это в больших масштабах — вопрос открытый», — сказал Лаккиредди. «Создание цифрового двойника — очень дорогой процесс в настоящее время».