VITAL – badanie cząstkowe dotyczące niewydolności serca ze zmniejszoną frakcją wyrzutową

Niewydolność serca dotyka ponad 1 milion osób w Wielkiej Brytanii. Około 50% tych osób cierpi na niewydolność serca ze zmniejszoną frakcją wyrzutową (HFrEF), czyli stan, w którym mięsień sercowy nie kurczy się prawidłowo. Bez leczenia pacjenci są narażeni na ryzyko wystąpienia płynu wokół płuc i nóg (zwanego obrzękiem), nieprawidłowego rytmu serca (tzw. arytmii) i śmierci. Leczenie obejmuje kombinację tabletek, ale niektórzy pacjenci nie wykazują poprawy po zastosowaniu leków. Jeżeli lewa i prawa komora serca nie pompują jednocześnie, można wszczepić urządzenia zwane terapią resynchronizującą serca (CRT), aby pobudzić komory do wspólnego pompowania, co złagodzi objawy i poprawi jakość życia pacjenta.

Urządzenia CRT składają się z drutów umieszczanych w komorach przez naczynia krwionośne prowadzące do serca. Jednak pomimo początkowo udanej procedury, u ponad jednej trzeciej pacjentów po wszczepieniu CRT nie obserwuje się żadnej poprawy. Ryzyko związane z zabiegiem obejmuje krwawienie, infekcję i uszkodzenie płuc lub mięśnia sercowego (które może zagrażać życiu), co oznacza, że ​​znaczna część pacjentów podejmuje się tego ryzyka bez późniejszych korzyści. Co więcej, ryzyko zakażenia utrzymuje się przez całe życie, a u pacjentów na każdym etapie może rozwinąć się infekcyjne zapalenie wsierdzia związane z użyciem urządzenia, co wiąże się z dużą śmiertelnością.

Wirtualne modele anatomii i przepływu krwi pacjenta, zwane „cyfrowym bliźniakiem”, można generować za pomocą sztucznej inteligencji. Modele te można wykorzystać do przewidywania reakcji pacjenta na leczenie lub zabieg. Cyfrowe bliźniaki badano w projektach badawczych dotyczących choroby koronawirusowej 2019 (COVID-19), astmy i raka. W kardiologii badano cyfrowe bliźnięta u pacjentów poddawanych operacji zastawek. Jak dotąd nie opracowano modeli pozwalających przewidzieć reakcję pacjentów na leczenie niewydolności serca.

Celem tego badania, ściśle współpracującego z bioinżynierami, fizjologami i informatykami, jest opracowanie potwierdzonej, wieloskalowej platformy modelowania wielonarządowego, za pomocą której można stworzyć zindywidualizowanego wirtualnego bliźniaka, uwzględniającego anatomię układu sercowo-naczyniowego oraz złożone procesy fizjologiczne, w tym wzajemne powiązania między układy narządów, czynność autonomicznego układu nerwowego i działanie hormonalne.

Zrekrutowanych zostanie co najmniej 30 pacjentów, którzy będą poddawani klinicznie wskazanej implantacji CRT. Przed zabiegiem każdy pacjent zostanie skierowany do University College London (UCL) w celu wykonania szeregu badań, w tym pomiaru wzrostu, masy ciała i ciśnienia krwi, echokardiogramu, rezonansu magnetycznego serca (MRI), elektrokardiogramu 12-odprowadzeniowego (EKG). , zapis elektrokardiograficzny z 256 odprowadzeniami (5-minutowy szczegółowy zapis bicia serca), 6-minutowy test chodu/kroczenia oraz pobranie próbek krwi i moczu. Część pacjentów otrzyma także przenośny monitor pracy serca, który będzie noszony podczas wizyty na UCL. Dane te zostaną zintegrowane ze strukturą modelowania, aby stworzyć spersonalizowanego wirtualnego „bliźniaka” dla każdego pacjenta.

Po wszczepieniu CRT każdy pacjent będzie zgłaszał się na wizyty kontrolne po 3 i 6 miesiącach, podczas których zostanie poddany dalszemu badaniu echokardiograficznemu, badaniu krwi i 6-minutowemu testowi kroków/chodu.

Klinicznie potwierdzona platforma wirtualna mogłaby zmienić sposób selekcji pacjentów do wszczepienia urządzenia w następujący sposób:

• Pacjenci, u których przewiduje się, że nie będą reagować na leczenie, można skierować na inne metody leczenia i uniknąć poważnego potencjalnego ryzyka związanego z wszczepieniem urządzenia.

• Wybór urządzenia można zoptymalizować. Istnieją 2 formy CRT:

  1. Stymulacja dwukomorowa (BiVP), która polega na wszczepieniu jednej elektrody do każdej komory
  2. Stymulacja układu przewodzenia (CSP), która wymaga umieszczenia elektrody w przewodzącej tkance serca w przegrodzie między komorami.

Uważa się, że CSP lepiej naśladuje fizjologię serca, ale jest trudniejszy do osiągnięcia pod względem technicznym, często prowadząc do dłuższej i bardziej ryzykownej procedury. Do tego badania rekrutowani będą pacjenci skierowani na obie formy CRT. Zatwierdzona platforma modelowania może być w stanie przewidzieć, która forma stymulacji przyniesie największe korzyści pacjentowi, co oznacza, że ​​lekarze będą mogli wybrać optymalną formę stymulacji bez narażania pacjenta na niepotrzebne komplikacje.