Οι επιστήμονες δημιούργησαν εικονικά αντίγραφα από καρδιές ασθενών με τέτοια ακρίβεια, ώστε η αναστολή μίας επικίνδυνης καρδιακής αρρυθμίας σε αυτά τα ψηφιακά «δίδυμα» έδειξε στους γιατρούς πώς να αντιμετωπίσουν καλύτερα την πραγματική πάθηση.
Μία από τις πρώτες κλινικές δοκιμές αυτών των εξατομικευμένων μοντέλων υποδηλώνει ότι μπορεί να βελτιώσει τη φροντίδα για την κοιλιακή ταχυκαρδία, μια αρρυθμία που είναι γνωστή για τη δυσκολία θεραπείας της και αποτελεί σημαντική αιτία αιφνίδιας καρδιακής ανακοπής, η οποία ευθύνεται για περίπου 300.000 θανάτους ετησίως στις ΗΠΑ.
Η μελέτη, που πραγματοποιήθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, ήταν ένα μικρό πρώτο βήμα. Η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) επέτρεψε τη χρήση της τεχνολογίας των ψηφιακών δίδυμων για την καθοδήγηση της θεραπείας μόλις 10 ασθενών, και θα χρειαστούν πολύ μεγαλύτερες μελέτες.
Ωστόσο, τα αποτελέσματα που δημοσιεύθηκαν την Τετάρτη στο New England Journal of Medicine έρχονται σε μια εποχή που οι γιατροί διερευνούν όλο και περισσότερο πώς μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται εδώ και καιρό στην αεροδιαστημική και σε άλλες βιομηχανίες θα μπορούσε να αξιοποιηθεί και για τη βελτίωση της υγείας.
Ο Δρ Τζέφρι Γκόλντμπεργκερ, καρδιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι που δεν συμμετείχε στη μελέτη, είχε πειραματιστεί με πιο στοιχειώδεις εκδοχές πριν από 15 χρόνια και εξήρε τα νέα ευρήματα. «Αυτό ακριβώς είχαμε οραματιστεί», είπε.
Πώς λειτουργεί το ψηφιακό δίδυμο μίας καρδιάς ενός ασθενούς
Οι γιατροί χρησιμοποιούν εδώ και καιρό τρισδιάστατα μοντέλα, τόσο φυσικά όσο και δημιουργημένα από υπολογιστή, για να προσομοιώσουν ασθένειες και να εξασκηθούν σε τεχνικές. Ωστόσο, η βιοϊατρική μηχανικός του Hopkins, Νατάλια Τραγιάνοβα, δήλωσε ότι τα ψηφιακά δίδυμα προβλέπουν πώς ένα πραγματικό όργανο μπορεί να αντιδράσει σε διαφορετικές θεραπείες. Το εργαστήριό της πρωτοπορεί στην ανάπτυξη πολύχρωμων διαδραστικών μοντέλων που δημιουργούνται με τη βοήθεια προηγμένης μαγνητικής τομογραφίας και άλλων δεδομένων από κάθε ασθενή.
«Θεραπεύουμε το δίδυμο πριν θεραπεύσουμε τον ασθενή», είπε η Τραγιάνοβα.
Το ηλεκτρικό σύστημα της καρδιάς τροφοδοτεί τον καρδιακό μας παλμό. Η κοιλιακή ταχυκαρδία είναι ένας εξαιρετικά γρήγορος καρδιακός παλμός που προκαλείται όταν ένα ηλεκτρικό κύμα βραχυκυκλώνει στις κάτω κοιλότητες του οργάνου, τις κοιλίες, και τις εμποδίζει να αντλήσουν αίμα προς το σώμα.
«Βλέπετε αυτή την καρδιά που ουσιαστικά τρέμει», είπε η Τραγιάνοβα.
Τα φάρμακα μπορούν να βοηθήσουν, αλλά η κύρια θεραπεία είναι η κατάλυση, κατά την οποία οι γιατροί εισάγουν καθετήρες στην καρδιά για να καταστρέψουν τον ιστό που παρουσιάζει ανώμαλη λειτουργία. Ωστόσο, πρόκειται για μια διαδικασία που βασίζεται σε δοκιμές και λάθη, καθώς οι ασθενείς παραμένουν για ώρες υπό αναισθησία ενώ οι γιατροί προσδιορίζουν το σημείο στο οποίο πρέπει να στοχεύσουν. Οι επαναλαμβανόμενες καταλύσεις είναι συχνές, και πολλοί ασθενείς έχουν εμφυτευμένο απινιδωτή ως εφεδρικό μέσο.
Εδώ μπαίνουν τα ψηφιακά δίδυμα των κοιλιών των ασθενών της Τραγιάνοβα. Χρώματα στροβιλίζονται στην οθόνη του υπολογιστή – μπλε, πράσινο, κίτρινο και πορτοκαλί – δείχνοντας πώς το ηλεκτρικό κύμα της καρδιάς κινείται στις υγιείς περιοχές της κοιλίας πριν κολλήσει στον κατεστραμμένο ιστό. Παγιδεύεται σε μια κυκλική κίνηση που η ίδια συγκρίνει με τον στροβιλισμό ενός τυφώνα.
«Μου επιτρέπει να αναπαράγω τη λειτουργία του οργάνου του ασθενούς και στη συνέχεια να προβλέψω ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος για την αφαίρεση», είπε.
Τα αποτελέσματα της έρευνας
Η τεχνολογία εντοπίζει μια δυσλειτουργική περιοχή όπου το ηλεκτρικό κύμα χτυπά επανειλημμένα. Η εικονική αφαίρεσή της θα δείξει αν αυτό λύνει το πρόβλημα ή αν σχηματίζεται άλλη αρρυθμία που θα χρειαστεί επίσης αφαίρεση. «Τότε την χτυπάμε ξανά», εξήγησε.
Η ομάδα της Τραγιάνοβα δημιούργησε εξατομικευμένους στόχους κατάλυσης για καθέναν από τους 10 συμμετέχοντες στη μελέτη. Οι καρδιολόγοι τους μετέφεραν σε ένα σύστημα χαρτογράφησης που χρησιμοποιούν ως οδηγό και στόχευσαν ακριβώς σε αυτούς τους στόχους, αντί να αναζητούν τους δικούς τους.
Πάνω από ένα χρόνο αργότερα, οκτώ ασθενείς δεν παρουσίασαν αρρυθμίες, ενώ δύο παρουσίασαν μόνο ένα σύντομο επεισόδιο κατά τη διάρκεια της ανάρρωσης – αποτέλεσμα καλύτερο από το τυπικό ποσοστό επιτυχίας της θεραπείας που είναι 60%, δήλωσε ο Δρ Τζόναθαν Κρίσπιν, καρδιολόγος στο Hopkins και κύριος συγγραφέας της μελέτης. Όλοι εκτός από δύο σταμάτησαν επίσης τη λήψη των φαρμάκων τους.
Το πιο σημαντικό είναι ότι οι καρδιολόγοι μπορούν να καταστρέψουν λιγότερο ιστό, στοχεύοντας «συγκεκριμένα τις περιοχές που θεωρούμε κρίσιμης σημασίας», είπε ο Κρίσπιν. «Θα μπορούσαμε ενδεχομένως να κάνουμε αυτές τις επεμβάσεις συντομότερες, ασφαλέστερες και αποτελεσματικότερες».
Η ομάδα του Hopkins ελπίζει να μελετήσει την προσέγγιση των ψηφιακών δίδυμων σε μια ευρύτερη μελέτη με άλλα νοσοκομεία και έχει ξεκινήσει μια δοκιμή χρησιμοποιώντας την για τη θεραπεία ενός πιο συνηθισμένου τύπου ακανόνιστου καρδιακού ρυθμού που ονομάζεται κολπική μαρμαρυγή. Άλλοι ερευνητές μελετούν τα ψηφιακά δίδυμα για τη θεραπεία του καρκίνου.
Με πληροφορίες από CNN
