Виртуальная 3D-модель сердца поможет вылечить тахикардию
Исследовательская группа из Университета Джона Хопкинса успешно провела персонализированную виртуальную 3D-симуляцию сердца для определения локации сердечной ткани, ответственной за нерегулярные и быстрые сокращения у пациентов с тахикардией. Работа проводилась под руководством профессора Натальи Траяновой. Результаты были опубликованы 12 сентября на сайте учебного заведения.
Когда здоровое сердце сжимается для прокачки крови по всему организму, через него проходит волна электрических сигналов, которая стимулирует одна за другой каждую сердечную клетку. Затем сердце «расслабляется» и наполняется кровью. У людей с желудочковой тахикардией электрические сигналы в нижних камерах сердца дают сбой и препятствуют естественному процессу расслабления, вызывая аритмию. Эта патология ежегодно приводит к смерти около 300 тысяч человек в США. Лекарственные препараты против тахикардии зачастую имеют много тяжелых побочных эффектов и ограничений, поэтому довольно часто врачи прибегают к методу сердечной абляции: введению катетера через артерию и применению радиочастотных волн, которые уничтожают участки ткани, в которых возникают нарушения электрического сигнала. Картирование электрической функциональности сердца с помощью катетера помогает определить проблемные участки ткани, однако точность такой диагностики невысока.
Чтобы более точно определить пораженные участки сердца, Траянова вместе с коллегами разработала персонализированные виртуальные 3D-модели сердец 21 испытуемого с абляцией в анамнезе, основываясь на изображениях МРТ с контрастом. Каждая клетка сердечной ткани в модели симулировала генерацию электрических сигналов с помощью математических уравнений. Проверяя функционирование электрических сигналов в виртуальных тканях сердца, компьютерная модель определяла локацию пораженной ткани. После этого ученые имитировали абляцию и вновь запускали модель для проверки результатов. Результаты показали, что виртуальная симуляция позволила ученым не только верно определить источники эктопических электрических сигналов, но и провести абляцию с минимальной потерей здоровой ткани. Так, например, компьютерная модель позволяла в теории уменьшить поражения здоровой ткани в 10 раз.
Виртуальная модель помогла специалистам провести абляцию сердца у нескольких пациентов с желудочковой тахикардией из госпиталя при Университете Пенсильвании. После процедуры участники клинического эксперимента не испытывали проблем с сердцем на протяжении в среднем 22 месяцев. Этим проспективным тестом исследовательская группа продемонстрировала возможность интеграции компьютерного моделирования в клиническую практику. Данная технология также может уменьшить необходимость повторных процедур.
