VITAL - het deelonderzoek hartfalen met verminderde ejectiefractie

Hartfalen treft meer dan 1 miljoen mensen in het Verenigd Koninkrijk. Ongeveer 50% van deze mensen heeft hartfalen met verminderde ejectiefractie (HFrEF), een aandoening waarbij de hartspier niet goed samentrekt. Zonder behandeling lopen patiënten het risico vocht rond de longen en benen te ontwikkelen (oedeem genoemd), abnormale hartritmes (bekend als aritmieën) en overlijden. De behandeling omvat een combinatie van tabletten, maar sommige patiënten vertonen geen verbetering met medicijnen. Wanneer de linker- en rechterkamer van het hart niet tegelijkertijd pompen, kunnen apparaten die cardiale resynchronisatietherapie (CRT) wordt genoemd, worden geïmplanteerd om de kamers aan te moedigen samen te pompen, waardoor de symptomen worden verminderd en de levenskwaliteit van de patiënt wordt verbeterd.

CRT-apparaten bestaan ​​uit draden die in de kamers worden geplaatst via de bloedvaten die naar het hart leiden. Ondanks een aanvankelijk succesvolle procedure vertoont ruim een ​​derde van de patiënten echter geen enkele verbetering na CRT-implantatie. Risico's die aan de procedure zijn verbonden, zijn onder meer bloedingen, infecties en schade aan de onderliggende long- of hartspier (wat levensbedreigend kan zijn), wat betekent dat een aanzienlijk deel van de patiënten deze risico's onderneemt zonder achteraf voordeel. Bovendien is het infectierisico levenslang en kunnen patiënten in elk stadium apparaatgerelateerde infectieuze endocarditis ontwikkelen, wat gepaard gaat met een hoge mortaliteit.

Met behulp van kunstmatige intelligentie kunnen virtuele modellen van de anatomie en de bloedstroom van een patiënt worden gegenereerd, ook wel een ‘digital twin’ genoemd. Deze modellen kunnen worden gebruikt om de reactie van een patiënt op een behandeling of procedure te voorspellen. Digitale tweelingen zijn onderzocht in onderzoeksprojecten naar de ziekte van coronavirus 2019 (COVID-19), astma en kanker. Binnen de cardiologie wordt digitale tweelingen onderzocht bij patiënten die een klepoperatie ondergaan. Tot nu toe zijn er geen modellen ontwikkeld om de reacties van patiënten op behandelingen voor hartfalen te voorspellen.

In nauwe samenwerking met bio-ingenieurs, fysiologen en computerwetenschappers heeft deze studie tot doel een gevalideerd, multi-schaal, multi-orgaan modelleringsplatform te ontwikkelen dat een geïndividualiseerde virtuele tweeling kan creëren, waarbij zowel de cardiovasculaire anatomie als complexe fysiologische processen, inclusief de onderlinge verbinding van orgaansystemen, de activiteit van het autonome zenuwstelsel en hormonale acties.

Er zullen minimaal 30 patiënten worden gerekruteerd die een klinisch geïndiceerde CRT-implantatie ondergaan. Vóór de procedure gaat elke patiënt naar het University College London (UCL) voor een reeks tests, waaronder het meten van lengte, gewicht en bloeddruk, een echocardiogram, een cardiale magnetische resonantie beeldvorming (MRI)-scan, een elektrocardiogram (ECG) met 12 afleidingen. , een elektrocardiografische beeldopname met 256 afleidingen (een gedetailleerde registratie van de hartslag van 5 minuten), een loop-/stappentest van 6 minuten en bloed- en urinemonsterafname. Een deel van de patiënten zal ook worden voorzien van een draagbare hartmonitor die zal worden gedragen tijdens hun UCL-afspraak. Deze gegevens zullen worden geïntegreerd in het modelleringsframework om voor elke patiënt een gepersonaliseerde virtuele 'tweeling' te creëren.

Na implantatie van de CRT komt elke patiënt na 3 en 6 maanden terug voor vervolgbezoeken, waarbij hij of zij nog een echocardiogram, een bloedtest en een stap-/looptest van 6 minuten zal ondergaan.

Een klinisch gevalideerd virtueel platform zou het potentieel hebben om de manier waarop patiënten worden geselecteerd om apparaatimplantatie te ondergaan, op de volgende manieren te transformeren:

• Patiënten van wie wordt voorspeld dat ze 'non-responders' zijn, kunnen op andere behandelingen worden gewezen en de ernstige potentiële risico's die gepaard gaan met implantatie van het apparaat vermijden.

• Apparaatselectie kan worden geoptimaliseerd. Er zijn 2 vormen van CRT:

  1. Biventriculaire stimulatie (BiVP), waarbij één lead in elk ventrikel wordt geïmplanteerd
  2. Geleidingssysteemstimulatie (CSP), waarbij een leiding in het geleidende hartweefsel in het septum tussen de ventrikels moet worden geplaatst.

Er wordt aangenomen dat CSP de eigen fysiologie van het hart beter nabootst, maar het is technisch gezien een grotere uitdaging om dit te bereiken, wat vaak leidt tot een langere procedure en een hoger risico. Patiënten die voor beide vormen van CRT zijn verwezen, zullen voor dit onderzoek worden gerekruteerd. Een gevalideerd modelleringsplatform kan mogelijk voorspellen welke vorm van stimulatie de patiënt het meeste voordeel oplevert, wat betekent dat artsen de optimale vorm van stimulatie kunnen selecteren zonder een patiënt aan onnodige complicaties bloot te stellen.