科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

醫(yī)生在為患者實(shí)施心臟消融手術(shù)前，先在患者的“數(shù)字孿生心臟”上反復(fù)模擬手術(shù)方案。美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究顯示，利用數(shù)字孿生模型指導(dǎo)消融手術(shù)，可顯著提高手術(shù)精準(zhǔn)度，大幅降低致命性心律失常復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，成功率達(dá)到100%。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》。

醫(yī)學(xué)數(shù)字孿生是能夠模擬器官行為并具備預(yù)測(cè)能力的計(jì)算機(jī)模型，可以幫助醫(yī)生診斷和治療疾病，并根據(jù)患者的遺傳信息和心臟結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。

在獲得美國食品和藥物監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的TWIN-VT試驗(yàn)中，10名參與者均曾發(fā)生心肌梗死，并患有室性心動(dòng)過速，這種異常心律可能危及生命。通常，心律失常通過心臟消融術(shù)治療，即破壞引發(fā)異常心律的心肌組織。但消融術(shù)難以精準(zhǔn)定位病灶，手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，成功率低，且可能復(fù)發(fā)。

為解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)利用增強(qiáng)磁共振成像獲取患者心臟三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并結(jié)合生物電信號(hào)建模技術(shù)，為每位患者構(gòu)建了個(gè)性化的心臟數(shù)字孿生模型。通過在虛擬心臟中模擬電信號(hào)傳播路徑，團(tuán)隊(duì)能夠識(shí)別出最可能引發(fā)心律失常的關(guān)鍵區(qū)域，并預(yù)測(cè)最優(yōu)消融策略及術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

隨后，這些由數(shù)字孿生預(yù)測(cè)出的關(guān)鍵靶點(diǎn)被導(dǎo)入手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，用于引導(dǎo)醫(yī)生實(shí)施更加精準(zhǔn)的導(dǎo)管消融治療。這一過程相當(dāng)于在真實(shí)手術(shù)前完成了一次全面的“數(shù)字排練”。臨床結(jié)果顯示，所有患者在手術(shù)后均未再誘發(fā)心律失常，治療取得成功。兩名患者在術(shù)后恢復(fù)期曾出現(xiàn)短暫發(fā)作，但在一年多隨訪中，10名患者均未再復(fù)發(fā)。相比之下，傳統(tǒng)消融治療的長(zhǎng)期成功率通常約為60%。

此外，8名患者在手術(shù)后完全停止使用抗心律失常藥物，其余兩名患者也顯著降低了藥物劑量。這表明，數(shù)字孿生技術(shù)不僅提高了治療成功率，還有助于減少患者對(duì)長(zhǎng)期藥物治療的依賴。

該研究為開展更大規(guī)模臨床試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。未來，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃推動(dòng)該技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化軟件平臺(tái)發(fā)展。