VITAL - Hjertesvikt med redusert ejeksjonsfraksjon delstudie

Hjertesvikt påvirker over 1 million mennesker i Storbritannia. Omtrent 50 % av disse personene har hjertesvikt med redusert ejeksjonsfraksjon (HFrEF), en tilstand hvor hjertemuskelen ikke trekker seg ordentlig sammen. Uten behandling er pasienter i fare for å utvikle væske rundt lungene og bena (kalt ødem), unormale hjerterytmer (kjent som arytmier) og død. Behandlingen innebærer en kombinasjon av tabletter, men noen pasienter viser ingen bedring med medisiner. Når venstre og høyre hjertekammer ikke pumper samtidig, kan enheter som kalles hjerteresynkroniseringsterapi (CRT) implanteres for å oppmuntre kamrene til å pumpe sammen, redusere symptomene og forbedre pasientens livskvalitet.

CRT-apparater består av ledninger som plasseres inn i ventriklene gjennom blodårene som fører til hjertet. Til tross for en opprinnelig vellykket prosedyre, viser imidlertid ikke over en tredjedel av pasientene noen forbedring etter CRT-implantasjon. Risiko forbundet med prosedyren inkluderer blødning, infeksjon og skade på den underliggende lungen eller hjertemuskelen (som kan være livstruende), noe som betyr at en betydelig andel av pasientene påtar seg disse risikoene uten noen fordel etterpå. Dessuten er infeksjonsrisikoen livslang, og pasienter kan utvikle utstyrsrelatert infeksiøs endokarditt på ethvert stadium, som er assosiert med høy dødelighet.

Virtuelle modeller av en pasients anatomi og blodstrøm, kjent som en "digital tvilling", kan genereres ved hjelp av kunstig intelligens. Disse modellene kan brukes til å forutsi en pasients respons på en behandling eller prosedyre. Digitale tvillinger har blitt studert i forskningsprosjekter som ser på koronavirussykdom 2019 (COVID-19), astma og kreft. Innen kardiologien har digitale tvillinger blitt studert hos pasienter som skal gjennomgå klaffeoperasjoner. Så langt er det ikke utviklet noen modeller for å forutsi pasientenes respons på hjertesviktbehandlinger.

I tett samarbeid med bioingeniører, fysiologer og informatikere, har denne studien som mål å utvikle en validert multi-skala, multi-organ modelleringsplattform som kan skape en individualisert virtuell tvilling, som inkluderer kardiovaskulær anatomi så vel som komplekse fysiologiske prosesser, inkludert sammenkobling av organsystemer, det autonome nervesystemets aktivitet og hormonelle handlinger.

Minimum 30 pasienter som gjennomgår en klinisk indisert implantasjon av CRT vil bli rekruttert. Før prosedyren vil hver pasient delta på University College London (UCL) for en rekke tester, inkludert måling av høyde, vekt og blodtrykk, et ekkokardiogram, en hjertemagnetisk resonansavbildning (MRI) skanning, et 12-avlednings elektrokardiogram (EKG) , et elektrokardiografisk bildeopptak på 256 avledninger (en 5-minutters detaljert registrering av hjerteslag), en 6-minutters gå-/tråkktest og blod- og urinprøvetaking. En undergruppe av pasienter vil også bli utstyrt med en bærbar hjertemonitor som vil bli brukt under UCL-avtalen. Disse dataene vil bli integrert i modelleringsrammeverket for å skape en personlig tilpasset virtuell "tvilling" for hver pasient.

Etter implantasjon av CRT vil hver pasient komme tilbake for oppfølgingsbesøk etter 3 måneder og 6 måneder når de skal gjennomgå et ytterligere ekkokardiogram, blodprøve og 6 minutters steg/gang-test.

En klinisk validert virtuell plattform vil ha potensial til å transformere hvordan pasienter velges ut til å gjennomgå enhetsimplantasjon på følgende måter:

• Pasienter som er spådd å være "ikke-respondere" kan henvises til andre behandlinger og unngå de alvorlige potensielle risikoene forbundet med implantering av utstyr.

• Enhetsvalg kan optimaliseres. Det er 2 former for CRT:

  1. Biventrikulær pacing (BiVP) som innebærer å implantere en ledning i hver ventrikkel
  2. Conduction system pacing (CSP) som krever plassering av en ledning inn i det ledende hjertevevet i skilleveggen mellom ventriklene.

CSP anses å bedre etterligne hjertets egen fysiologi, men er mer teknisk utfordrende å oppnå, noe som ofte fører til en lengre og høyere risikoprosedyre. Pasienter henvist til begge former for CRT vil bli rekruttert til denne studien. En validert modelleringsplattform kan være i stand til å forutsi hvilken form for pacing som vil gagne pasienten mest, noe som betyr at klinikere vil kunne velge den optimale formen for pacing uten å utsette en pasient for unødvendige komplikasjoner.