VITAL - 射血分数降低的心力衰竭子研究

英国有超过 100 万人患有心力衰竭。 这些人中大约 50% 患有射血分数降低 (HFrEF) 的心力衰竭，这是一种心脏肌肉无法正常收缩的疾病。 如果不进行治疗，患者面临肺部和腿部周围出现积液（称为水肿）、心律异常（称为心律失常）和死亡的风险。 治疗包括联合使用药片，但有些患者服用药物后没有任何改善。 当左心室和右心室不同时泵血时，可以植入称为心脏再同步治疗（CRT）的装置，以鼓励心室一起泵血，从而减轻症状并改善患者的生活质量。

CRT 设备由电线组成，这些电线通过通向心脏的血管放入心室。 然而，尽管手术最初很成功，但超过三分之一的患者在 CRT 植入后没有表现出任何改善。 与该手术相关的风险包括出血、感染以及对底层肺或心肌的损伤（可能危及生命），这意味着很大一部分患者承担了这些风险，但事后却没有任何好处。 此外，感染风险是终生的，患者在任何阶段都可能发生与器械相关的感染性心内膜炎，死亡率较高。

可以使用人工智能生成患者解剖结构和血流的虚拟模型，称为“数字双胞胎”。 这些模型可用于预测患者对治疗或手术的反应。 数字孪生已在 2019 年冠状病毒病 (COVID-19)、哮喘和癌症的研究项目中得到研究。 在心脏病学领域，数字双胞胎已经在接受瓣膜手术的患者中进行了研究。 到目前为止，尚未开发出模型来预测患者对心力衰竭治疗的反应。

这项研究与生物工程师、生理学家和计算机科学家密切合作，旨在开发一个经过验证的、多尺度、多器官建模平台，可以创建个性化的虚拟双胞胎，结合心血管解剖学以及复杂的生理过程，包括器官系统、自主神经系统活动和激素作用。

将招募至少 30 名正在接受临床指示的 CRT 植入的患者。 手术前，每位患者将前往伦敦大学学院 (UCL) 进行一系列测试，包括测量身高、体重和血压、超声心动图、心脏磁共振成像 (MRI) 扫描、12 导联心电图 (ECG) 、256导联心电图成像记录（5分钟详细记录心跳）、6分钟步行/踏步测试以及血液和尿液样本采集。 一部分患者还将获得可穿戴式心脏监测仪，在伦敦大学学院预约期间佩戴。 这些数据将被集成到建模框架中，为每位患者创建个性化的虚拟“双胞胎”。

植入 CRT 后，每位患者将在 3 个月和 6 个月时返回进行随访，届时他们将接受进一步的超声心动图、血液检查和 6 分钟步行/步行测试。

经过临床验证的虚拟平台将有可能通过以下方式改变选择患者进行设备植入的方式：

• 预计为“无反应者”的患者可以接受其他治疗，并避免与设备植入相关的严重潜在风险。

• 可以优化设备选择。 CRT 有 2 种形式：

  1. 双心室起搏 (BiVP)，涉及将一根导线植入每个心室
  2. 传导系统起搏 (CSP)，需要将导线放入心室之间隔膜中的传导心脏组织中。

CSP 被认为可以更好地模仿心脏自身的生理机能，但在技术上实现起来更具挑战性，通常会导致手术时间更长、风险更高。 转诊接受两种 CRT 形式的患者将被招募参加本研究。 经过验证的建模平台也许能够预测哪种起搏形式对患者最有利，这意味着临床医生将能够选择最佳的起搏形式，而不会让患者面临不必要的并发症。