创新快讯计算机模拟或可治疗最常见的心

导读

约翰霍普金斯的研究人员通过应用MRI衍生模拟方法，成功消除了导管消融术操作过程中由反复实验带来的试错成本。

图注：OPTIMA模拟器名称来源于“OptimalIdentificationviaModellingofArrhythmogenesis”的英文首字母缩写，意为通过对心律失常的心脏构建数字模型，为临床医生提供最佳的疾病识别手段。这种模拟器通过应用对比增强MRI扫描技术，为患者心脏构建个体化数字模型，从而指导导管消融术在心房颤动中的治疗。上图由帕特里克·M·博伊尔（PatrickM.Boyle）和纳塔利娅·A·特拉亚诺娃（NataliaA.Trayanova）友情提供。

01

年8月19日——约翰霍普金斯大学的科学家们成功复制出个体化的上心房数字模拟样本，并以此来指导长期遭受心律不齐的患者接受精准治疗。复制出的模拟样本可帮助临床医生准确地判断出需要消融损伤的心脏组织，从而恢复心脏的正常搏动速率。

这一研究标志着数字模拟指导的治疗手段向前迈出了关键一步，同时也为由美国食品药品监督管理局已批准的针对该项技术应用的临床试验做好铺垫，相关临床试验预计于今年秋天开始。

“个体化的数字模拟让我们可以准确地模拟10位患者的心脏结构，并且准确分析心脏的电生理活动，从而确定应该消融破坏哪一部位的组织。”约翰霍普金斯大学医学工程学院生物医学工程系教授纳塔利娅·特拉亚诺娃说道，“与这些数字模拟样本共事的美妙之处在于，我们可以对发生心律失常的部位直接进行测试或预测，这在之前的临床操作中是不能想象的。我们可以在模型上反复模拟临床操作过程，直到确定心律失常将不再发生。”特拉亚诺娃认为，这一方法可以避免临床上的反复操作，从而消除临床手术治疗心律失常过程中的试错成本。

02

心房颤动，或由心脏心房部位发出不正常的电生理信号，是引起心脏不正常节律最常见的原因。该病在世界范围内的患病率为1%-2%。若不加以治疗，可能会引起中风危及患者生命。

针对心律失常最典型的治疗方法名为导管消融术，这种方法的具体操作为向心脏内插入可发出射频的导管，从而损伤发出不稳定电生理信号的心脏组织。具体来说，心内科的专家们会破坏心房的四条肺静脉周围的组织，研究人员认为这个部位通常为不正常的电生理信号源头。

但有部分患者患有持续性心房颤动，患者自身心房纤维化，并不能获益于损伤肺静脉的标准治疗手段。由于不正常的电生理信号不断地从心房的不同部位发出，这类病人通常不得不接受多次手术。每一次手术都会形成新的受损组织，这让改变心房的电生理活动、靶向作用于不正常电生理信号的源头部位变得越来越难。

03

指导研究人员团队在进行导管消融手术过程中对患者进行个体化数字模拟的系统名为OPTIMA。该系统主要通过对比增强MRI扫描技术，对约翰霍普金斯大学的10位病人进行模拟，从而得到每位患者的心房部位的数字模拟样本。

对于每一个模型，研究团队首先进行初步模拟，对不正常的电生理信号进行预测，并对应该损伤的组织进行判断。由于每一次消融都会重塑心房的电生理活动，即可能引发新的心率失常，研究人员们则在数字模型上反复模拟消融过程，直到心律失常不再发生。

随后研究人员对最终得到的靶部位“地图”输入到临床系统中用于导管导航。外科医生在引导导管时不仅会作用于发出不正常电生理信号的部位，还会根据模拟器的预测结果作用于之后会出现异常的其他部位。从获取MRI图像到在手术室中展示出患者的靶部位“地图”，整个过程用时不超过一周。特拉亚诺娃以及研究团队人员希望随着技术的发展，这个过程的用时可以缩减到1天。

尽管这个概念验证研究主要体现了这种方法的可行性，并不是一个评估患者临床结果的临床试验，但在手术结束后的天对患者进行随访发现，10位患者都没有出现心房颤动复发的情况，只有1位患者因为其他原因引起了简单的心律失常再接受了一次消融手术。

“我相信，要帮助患有更复杂的心房颤动的患者获得更好的导管消融手术结果，这项以个体化模拟为导向的方法是不可或缺的环节。这一技术的出现将改变现有治疗心房颤动的导管消融手段。”约翰霍普金斯大学医学院教授休·卡尔金斯（HughCalkins）如此补充道，而他也是该项研究的作者之一。

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技术革新中心（ADVANCE）众多项目中的一项。这一中心由特拉亚诺娃和卡尔金斯共同领导，主要致力于心血管方面的工程技术向临床应用的转化。特拉亚诺娃补充说道：“这项技术的成功有力地证明了工程技术在临床上的应用可使治疗更加准确，可帮助患者免受次数多、价格高甚至偶有风险的手术。”

参考文献

1.BoyleP.M.,ZghaibT.,ZahidS.,etal.Computationallyguidedpersonalizedtargetedablationofpersistentatrialfibrillation.NatureBiomedicalEngineering,publishedonlineAug.19,.

转载请注明：http://www.sunyijia888.com/csjd/4858.html