约翰斯·霍普金斯大学通过MRI为患者创建数字心脏副本，实现术前模拟治疗。该技术可精确锁定异常电信号，显著提升了心律失常手术成功率。
在医学领域，治疗心脏疾病往往像是在一场看不见敌人的战争中摸索。室性心动过速是一种极度危险的心律失常，它是导致心脏骤停的主要原因。在美国，每年约有300000人因此丧命。这种病症发作时，电流在心脏底部的心室中发生短路，导致心脏剧烈颤动，无法正常向全身泵血。
约翰斯·霍普金斯大学的研究团队最近在《新英格兰医学杂志》上发表了一项令人振奋的突破。他们通过为患者的心脏创建精准的虚拟副本，也就是所谓的数字孪生，成功让医生在正式动手术前，就能在电脑上进行无限次的预演。
这套系统的核心在于精准。科学家利用先进的3D核磁共振扫描数据，为每位患者定制专属的数字心脏。约翰斯·霍普金斯大学的生物医学工程师 Natalia Trayanova 教授指出，这种数字孪生不同于普通的3D模型，它能够模拟并预测真实器官对不同治疗方案的反应。
在电脑屏幕上，色彩交织的图像生动地展示了电流的走向。正常的电信号在健康组织中穿行，而一旦遇到受损组织，电流就会被困住，形成类似飓风般的旋涡。这种旋转的波纹正是导致心脏停搏的元凶。Natalia Trayanova 教授表示，他们的原则是先治疗数字孪生，再治疗真实的患者。医生可以先在虚拟心脏上尝试各种消融点，观察是否能切断短路，或者是否会引发新的异常，直到找到最完美的治疗路径。
传统的治疗手段主要是消融术。医生需要将导管插入患者心脏，烧掉那些引发乱码的组织。但在没有数字孪生指引的情况下，这个过程充满了试错。患者往往需要在麻醉状态下等待数小时，由医生不断寻找和测试放电目标，即便如此，术后复发依然非常普遍，常规成功率仅在60%左右。
在食品和药物管理局授权的这项小型临床试验中，10名患者率先体验了这项新技术。心脏科医生不再盲目寻找目标，而是直接根据数字孪生提供的地图进行精准打击。结果非常理想，在超过1年的随访中，8名患者完全摆脱了心律失常，另外2名也仅在康复期出现过短暂发作。大多数患者甚至可以停止服用抗心律失常药物。
约翰斯·霍普金斯大学的心脏科医生 Jonathan Chrispin 认为，通过锁定关键区域，医生可以烧掉更少的组织，这不仅让手术过程更短、更安全，也让治疗变得更有效。虽然目前这只是迈出了一小步，但该团队已经计划开展更大规模的多中心研究。此外，这种数字孪生技术也开始被尝试用于治疗更常见的房颤，甚至有其他研究团队在探索将其应用于癌症治疗。随着航天工业的成熟技术进入手术室，个性化医疗的未来正变得越来越清晰。
本文译自 sciencealert，由 BALI 编辑发布。
