VITAL - 駆出率の低下を伴う心不全のサブ研究

英国では100万人以上が心不全に苦しんでいます。 これらの人々の約50％は、心臓の筋肉が適切に収縮しない状態である駆出率低下心不全（HFrEF）を患っています。 治療を行わないと、患者は肺や脚の周囲に体液がたまり（浮腫と呼ばれる）、心臓のリズムが異常になり（不整脈と呼ばれる）、死亡するリスクがあります。 治療には錠剤を組み合わせますが、薬を飲んでも改善が見られない患者もいます。 心臓の左心室と右心室が同時に拍動していない場合、心臓再同期療法（CRT）と呼ばれる装置を埋め込んで、両心室が一緒に拍動するように促し、症状を軽減し、患者の生活の質を改善することができます。

CRT 装置は、心臓につながる血管を通って心室に配置されるワイヤーで構成されています。 しかし、最初は成功した処置にもかかわらず、患者の 3 分の 1 以上は CRT 埋め込み後に何の改善も示しません。 この処置に関連するリスクには、出血、感染症、基礎となる肺や心筋の損傷（生命を脅かす可能性があります）が含まれます。つまり、かなりの割合の患者がこれらのリスクを引き受けても、後に何のメリットもありません。 さらに、感染リスクは生涯にわたり、患者はどの段階でもデバイス関連の感染性心内膜炎を発症する可能性があり、これは高い死亡率につながります。

「デジタルツイン」として知られる患者の解剖学的構造と血流の仮想モデルは、人工知能を使用して生成できます。 これらのモデルは、治療または処置に対する患者の反応を予測するために使用できます。 デジタルツインは、2019 年コロナウイルス感染症 (COVID-19)、喘息、がんを対象とした研究プロジェクトで研究されています。 心臓病学の分野では、弁手術を受ける患者を対象にデジタルツインが研究されています。 これまでのところ、心不全治療に対する患者の反応を予測するモデルは開発されていない。

この研究は、生物工学者、生理学者、コンピューター科学者と緊密に連携して、心血管の解剖学だけでなく心臓血管の相互接続を含む複雑な生理学的プロセスを組み込んだ、個別化された仮想双子を作成できる、検証済みのマルチスケール、マルチ臓器モデリングプラットフォームを開発することを目的としています。臓器系、自律神経系の活動、ホルモン作用。

臨床的に適応のある CRT の植え込みを受けている患者は少なくとも 30 人が募集されます。 手術前に、各患者はロンドン大学ユニバーシティ・カレッジ（UCL）に通い、身長、体重、血圧の測定、心エコー図、心臓磁気共鳴画像法（MRI）スキャン、12誘導心電図（ECG）などの一連の検査を受けます。 、256誘導心電図画像記録（5分間の心拍の詳細な記録）、6分間の歩行/足踏みテスト、および血液と尿のサンプル採取。 一部の患者には、UCL の診察中に装着されるウェアラブル心臓モニターも提供されます。 これらのデータはモデリング フレームワークに統合され、患者ごとにパーソナライズされた仮想「双子」が作成されます。

CRT の埋め込み後、各患者は 3 か月後と 6 か月後に再来院し、さらなる心エコー検査、血液検査、6 分間の歩数/歩行テストを受けます。

臨床的に検証された仮想プラットフォームは、デバイス埋め込みを受ける患者の選択方法を次のように変える可能性があります。

• 「非反応者」であると予測される患者には、他の治療を案内し、デバイスの埋め込みに関連する重大な潜在的リスクを回避することができます。

• デバイスの選択を最適化できます。 CRT には 2 つの形式があります。

  1. 各心室に 1 本のリードを埋め込む両心室ペーシング (BiVP)
  2. 伝導系ペーシング (CSP) では、心室の間の中隔にある伝導性心臓組織にリードを挿入する必要があります。

CSP は心臓自体の生理機能をよりよく模倣すると考えられていますが、技術的に達成するのがより難しく、多くの場合、より長い時間とより高いリスクの処置につながります。 両方の形式の CRT のために紹介された患者がこの研究に募集されます。 検証されたモデリングプラットフォームは、どの形式のペーシングが患者に最も利益をもたらすかを予測できる可能性があり、これは臨床医が患者を不必要な合併症にさらすことなく最適な形式のペーシングを選択できることを意味します。