VITAL – il sottostudio sull’insufficienza cardiaca con frazione di eiezione ridotta

L’insufficienza cardiaca colpisce oltre 1 milione di persone nel Regno Unito. Circa il 50% di queste persone soffre di insufficienza cardiaca con frazione di eiezione ridotta (HFrEF), una condizione in cui il muscolo cardiaco non si contrae correttamente. Senza trattamento, i pazienti corrono il rischio di sviluppare liquido attorno ai polmoni e alle gambe (chiamato edema), ritmi cardiaci anormali (noti come aritmie) e morte. Il trattamento prevede una combinazione di compresse, ma alcuni pazienti non mostrano alcun miglioramento con i farmaci. Quando le camere sinistra e destra del cuore non pompano contemporaneamente, possono essere impiantati dispositivi chiamati terapia di resincronizzazione cardiaca (CRT) per incoraggiare le camere a pompare insieme, riducendo i sintomi e migliorando la qualità della vita del paziente.

I dispositivi CRT sono costituiti da fili che vengono inseriti nei ventricoli attraverso i vasi sanguigni che portano al cuore. Tuttavia, nonostante una procedura inizialmente riuscita, oltre un terzo dei pazienti non mostra alcun miglioramento dopo l’impianto di CRT. I rischi associati alla procedura includono sanguinamento, infezioni e danni al polmone sottostante o al muscolo cardiaco (che possono essere pericolosi per la vita), il che significa che una percentuale significativa di pazienti corre questi rischi senza alcun beneficio successivo. Inoltre, il rischio di infezione dura tutta la vita e i pazienti possono sviluppare endocardite infettiva correlata al dispositivo in qualsiasi fase, che è associata a un’elevata mortalità.

Utilizzando l'intelligenza artificiale è possibile generare modelli virtuali dell'anatomia e del flusso sanguigno di un paziente, noti come "gemelli digitali". Questi modelli possono essere utilizzati per prevedere la risposta di un paziente a un trattamento o una procedura. I gemelli digitali sono stati studiati in progetti di ricerca riguardanti la malattia da coronavirus 2019 (COVID-19), l’asma e il cancro. In cardiologia, i gemelli digitali sono stati studiati in pazienti sottoposti a chirurgia valvolare. Finora non sono stati sviluppati modelli per prevedere le risposte dei pazienti ai trattamenti per l’insufficienza cardiaca.

Lavorando a stretto contatto con bioingegneri, fisiologi e scienziati informatici, questo studio mira a sviluppare una piattaforma di modellazione multiorgano convalidata, multiscala, in grado di creare un gemello virtuale individualizzato, incorporando l'anatomia cardiovascolare e processi fisiologici complessi inclusa l'interconnessione di sistemi di organi, attività del sistema nervoso autonomo e azioni ormonali.

Verranno reclutati un minimo di 30 pazienti sottoposti a impianto di CRT clinicamente indicato. Prima della procedura, ogni paziente si recherà all'University College di Londra (UCL) per una serie di test tra cui la misurazione di altezza, peso e pressione sanguigna, un ecocardiogramma, una risonanza magnetica cardiaca (MRI), un elettrocardiogramma a 12 derivazioni (ECG) , una registrazione di imaging elettrocardiografico a 256 derivazioni (una registrazione dettagliata del battito cardiaco di 5 minuti), un test di camminata/passo di 6 minuti e la raccolta di campioni di sangue e urina. A un sottogruppo di pazienti verrà inoltre fornito un cardiofrequenzimetro indossabile che verrà indossato durante l'appuntamento all'UCL. Questi dati verranno integrati nel quadro di modellazione per creare un "gemello" virtuale personalizzato per ciascun paziente.

Dopo l'impianto della CRT, ciascun paziente tornerà per le visite di follow-up a 3 mesi e 6 mesi quando verrà sottoposto a un ulteriore ecocardiogramma, esame del sangue e test del passo/cammino di 6 minuti.

Una piattaforma virtuale validata clinicamente avrebbe il potenziale di trasformare il modo in cui i pazienti vengono selezionati per sottoporsi all’impianto del dispositivo nei seguenti modi:

• I pazienti che si prevede saranno "non-responder" possono essere indirizzati ad altri trattamenti ed evitare i gravi rischi potenziali associati all'impianto del dispositivo.

• La selezione del dispositivo può essere ottimizzata. Esistono 2 forme di CRT:

  1. Stimolazione biventricolare (BiVP) che prevede l'impianto di un elettrocatetere in ciascun ventricolo
  2. Stimolazione del sistema di conduzione (CSP) che richiede il posizionamento di un elettrocatetere nel tessuto cardiaco conduttore nel setto tra i ventricoli.

Si ritiene che la CSP imiti meglio la fisiologia del cuore, ma è tecnicamente più difficile da ottenere, portando spesso a una procedura più lunga e ad alto rischio. I pazienti indirizzati per entrambe le forme di CRT verranno reclutati in questo studio. Una piattaforma di modellazione convalidata potrebbe essere in grado di prevedere quale forma di stimolazione avvantaggerebbe maggiormente il paziente, il che significa che i medici saranno in grado di selezionare la forma di stimolazione ottimale senza esporre il paziente a complicazioni inutili.