VITAL - Sydämen vajaatoiminta alentuneen ejektiofraktion kanssa -alatutkimus

Sydämen vajaatoiminta vaikuttaa yli miljoonalla ihmisellä Yhdistyneessä kuningaskunnassa. Noin 50 %:lla näistä ihmisistä on sydämen vajaatoiminta, johon liittyy alentunut ejektiofraktio (HFrEF), tila, jossa sydämen lihas ei supistu kunnolla. Ilman hoitoa potilailla on riski saada nestettä keuhkojen ja jalkojen ympärille (nimeltään turvotusta), sydämen rytmihäiriöitä (tunnetaan rytmihäiriöinä) ja kuolema. Hoito käsittää tablettien yhdistelmän, mutta joillakin potilailla ei ole havaittavissa parannusta lääkkeillä. Kun sydämen vasen ja oikea kammio eivät pumppaa samanaikaisesti, voidaan implantoida sydämen uudelleensynkronointihoitoa (CRT) kutsuvia laitteita, jotka kannustavat kammioita pumppaamaan yhdessä, mikä vähentää oireita ja parantaa potilaan elämänlaatua.

CRT-laitteet koostuvat langoista, jotka asetetaan kammioihin sydämeen johtavien verisuonten kautta. Aluksi onnistuneesta toimenpiteestä huolimatta yli kolmasosa potilaista ei kuitenkaan osoita mitään paranemista CRT-implantaation jälkeen. Toimenpiteeseen liittyviä riskejä ovat verenvuoto, infektio ja taustalla olevan keuhkon tai sydänlihaksen vauriot (joka voi olla hengenvaarallinen), mikä tarkoittaa, että merkittävä osa potilaista ottaa nämä riskit ilman mitään hyötyä sen jälkeen. Lisäksi infektioriski on elinikäinen ja potilaille voi kehittyä missä vaiheessa tahansa laiteperäinen infektiivinen endokardiitti, johon liittyy korkea kuolleisuus.

Tekoälyn avulla voidaan luoda virtuaalisia malleja potilaan anatomiasta ja verenkierrosta, joita kutsutaan "digitaaliseksi kaksoseksi". Näitä malleja voidaan käyttää ennustamaan potilaan vaste hoitoon tai toimenpiteeseen. Digitaalisia kaksosia on tutkittu tutkimusprojekteissa, joissa tarkastellaan koronavirustautia 2019 (COVID-19), astmaa ja syöpää. Kardiologiassa digitaalisia kaksosia on tutkittu potilailla, joille tehdään läppäleikkaus. Toistaiseksi ei ole kehitetty malleja potilaiden vasteen ennustamiseksi sydämen vajaatoiminnan hoitoon.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on kehittää tiiviissä yhteistyössä bioinsinöörien, fysiologien ja tietojenkäsittelytieteilijöiden kanssa validoitu, monimittainen, usean elimen mallinnusalusta, jolla voidaan luoda yksilöllinen virtuaalinen kaksos, joka sisältää kardiovaskulaarisen anatomian sekä monimutkaisia ​​fysiologisia prosesseja, mukaan lukien elinjärjestelmät, autonomisen hermoston toiminta ja hormonaaliset toimet.

Rekrytoidaan vähintään 30 potilasta, joille tehdään kliinisesti indikoitu CRT-istutus. Ennen toimenpidettä jokainen potilas osallistuu University College Londoniin (UCL) erilaisiin testeihin, mukaan lukien pituuden, painon ja verenpaineen mittaus, kaikukardiogrammi, sydämen magneettikuvaus (MRI) ja 12-kytkentäinen EKG (EKG). , 256-kytkentäinen EKG-kuvantallenne (5 minuutin yksityiskohtainen sydämenlyöntitallenne), 6 minuutin kävely-/askelmistesti sekä veri- ja virtsanäytteiden otto. Osa potilaista saa myös puettavan sydämen monitorin, jota käytetään heidän UCL-käyntinsä aikana. Nämä tiedot integroidaan mallinnuskehykseen yksilöllisen virtuaalisen "kaksosen" luomiseksi jokaiselle potilaalle.

CRT:n implantoinnin jälkeen jokainen potilas palaa seurantakäynneille 3 kuukauden ja 6 kuukauden kuluttua, jolloin hänelle tehdään uusi sydämen kaikututkimus, verikoe ja 6 minuutin askel/kävelykoe.

Kliinisesti validoitu virtuaalinen alusta voisi muuttaa tapaa, jolla potilaat valitaan laitteen implantointiin seuraavilla tavoilla:

• Potilaat, joiden ennustetaan olevan "ei-reagoivia", voidaan ohjata muihin hoitoihin ja välttää laitteen implantointiin liittyvät vakavat mahdolliset riskit.

• Laitevalinta voidaan optimoida. CRT:tä on 2 muotoa:

  1. Biventrikulaarinen tahdistus (BiVP), jossa istutetaan yksi johto jokaiseen kammioon
  2. Johtamisjärjestelmän tahdistus (CSP), joka edellyttää johdin sijoittamista johtavaan sydänkudokseen kammioiden välisessä väliseinässä.

CSP:n katsotaan jäljittelevän paremmin sydämen omaa fysiologiaa, mutta sen saavuttaminen on teknisesti haastavampaa, mikä johtaa usein pidempään ja suurempaan riskiin. Potilaat, jotka on lähetetty molempiin CRT-muotoihin, rekrytoidaan tähän tutkimukseen. Validoitu mallinnusalusta voi pystyä ennustamaan, mikä tahdistusmuoto hyödyttäisi potilasta eniten, mikä tarkoittaa, että kliinikot voivat valita optimaalisen tahdistusmuodon altistamatta potilasta tarpeettomille komplikaatioille.