Untuk memperbaiki detak jantung pasien yang tidak teratur, dokter pertama-tama menguji 'kembaran' digitalnya

WASHINGTON (AP) — Para ilmuwan menciptakan replika virtual jantung yang sedang sakit pada pasien secara begitu presisi sehingga dengan memblokir detak jantung tak beraturan yang berbahaya dalam “kembar digital” tersebut, para dokter bisa melihat cara yang lebih baik untuk menangani kondisi nyata.

Salah satu uji klinis awal dari model-model khusus ini menunjukkan bahwa model tersebut mungkin dapat meningkatkan perawatan untuk takikardia ventrikel, aritmia yang sangat sulit diobati dan merupakan penyebab utama serangan henti jantung mendadak, yang disalahkan untuk sekitar 300.000 kematian di A.S. setiap tahun.

Studi ini, yang dilakukan oleh para peneliti di Johns Hopkins University, merupakan langkah awal yang kecil. U.S. Food and Drug Administration mengizinkan teknologi kembar digital untuk memandu pengobatan hanya pada 10 pasien, dan diperlukan studi yang jauh lebih besar.

Namun hasil yang dilaporkan pada Rabu di New England Journal of Medicine hadir saat dokter semakin mengeksplorasi bagaimana teknologi yang sudah lama digunakan di kedirgantaraan dan industri lain dapat dimanfaatkan untuk kesehatan yang lebih baik juga.

Dr. Jeffrey Goldberger, seorang spesialis jantung di University of Miami yang tidak terlibat dalam studi tersebut, bereksperimen dengan iterasi yang lebih sederhana 15 tahun lalu dan memuji temuan baru. “Ini yang kami bayangkan,” katanya.

                        Cerita Terkait

Doctors have long used 3D models, both physical and computer-generated ones, to simulate disease and practice techniques. But Hopkins biomedical engineer Natalia Trayanova said true digital twins predict how a real organ can react to different treatments. Her lab is pioneering colorful interactive models developed with an advanced MRI scan and other data from each patient.

“We treat the twin before we treat the patient,” Trayanova said. “Did it work? And if it did, are there new things that arise” that will require more or different care?

The heart’s electrical system powers our heartbeat. Ventricular tachycardia is a super-fast heartbeat triggered when an electrical wave short-circuits in the organ’s bottom chambers, the ventricles, and prevents them from pumping blood out to the body.

“You see this heart that is basically quivering,” Trayanova said.

Medication can help but the main treatment is ablation, when doctors thread catheters to the heart to burn misfiring tissue. But it’s a bit trial-and-error, as patients spend hours under anesthesia while doctors determine where to aim. Repeat ablations are common, and many patients have an implanted defibrillator as backup.

Enter Trayanova’s digital twins of patients’ ventricles. Colors swirl on a computer screen – blue, green, yellow and orange – showing how the heart’s electrical wave moves across the chamber’s healthy areas before getting stuck on damaged tissue. It’s trapped in a circular motion that she compares to the swirl of a hurricane.

“It allows me to recreate the functioning of the patient’s organ and then predict what is the best way to ablate,” she said.

The technology locates a dysfunctional region where the electrical wave repeatedly hits. Virtually ablating it will show if that solves the problem or if another arrhythmia forms that also will need zapping. “Then we poke it again,” she explained.

Tim Trayanova membuat target ablation yang disesuaikan untuk masing-masing 10 peserta studi. Para ahli kardiologi memindahkan target-target tersebut ke sistem pemetaan yang mereka gunakan sebagai panduan dan menargetkan hanya bagian itu, bukan berburu target mereka sendiri.

Lebih dari setahun kemudian, delapan pasien tidak mengalami aritmia sementara dua mengalami hanya satu episode singkat saat mereka sedang pulih — lebih baik daripada tingkat keberhasilan khas perawatan 60%, kata Dr. Jonathan Chrispin, seorang ahli kardiologi di Hopkins dan penulis utama studi tersebut. Dua selain itu juga menghentikan obat anti-aritmia mereka.

Yang lebih penting, para ahli kardiologi mungkin akan membakar lebih sedikit jaringan dengan menargetkan “secara spesifik area yang menurut kami sangat penting,” kata Chrispin. “Kami berpotensi membuat prosedur ini lebih singkat, lebih aman, dan lebih efektif.”

Tim Hopkins berharap meneliti pendekatan kembar digital dalam studi yang lebih besar bersama rumah sakit lain, dan telah memulai uji coba dengan menggunakannya untuk mengobati jenis yang lebih umum dari detak jantung tak beraturan yang disebut fibrilasi atrium. Peneliti lain juga sedang mempelajari kembar digital untuk perawatan kanker.

Departemen Kesehatan dan Sains Associated Press menerima dukungan dari Department of Science Education dari Howard Hughes Medical Institute dan Robert Wood Johnson Foundation. AP semata-mata bertanggung jawab atas seluruh konten.