Het gebruik van digitale modellen van organen, of digital twins, voor de medische wetenschap, onderzoek en diagnostiek heeft de afgelopen jaren flinke stappen gezet. Nieuw onderzoek, uitgevoerd aan de St George's University in Londen, heeft aangetoond dat met behulp van een digital twin van het hart, een gevaarlijk hartritmestoornis, littekenafhankelijke ventriculaire tachycardie (VT), eenvoudiger en zonder risicovol onderzoek, gediagnosticeerd kan worden en wellicht ook nieuwe behandelopties mogelijk maakt.
“Mensen leven nu vele jaren met de gevolgen van hartaanvallen, dus het aantal mensen dat procedures nodig heeft om deze levensbedreigende abnormale hartritmes te behandelen neemt toe. Als de digitale tweeling werkelijkheid zou worden, zou dit een veiligere en mogelijk effectievere behandelmethode kunnen bieden”, aldus dr. Michael Waight, assistent cardiologie aan de St George's University of London en hoofdauteur van het onderzoek.
VT diagnose en behandeling
Littekenafhankelijke ventriculaire tachycardie (VT) is een niet veel voorkomende, maar zeer ernstige vorm van hartritmestoornis die wordt veroorzaakt door Littekenafhankelijke ventriculaire tachycardie. Voor deze aandoening zijn twee behandelopties beschikbaar. Het implanteren van een defibrillator is de minst invasieve, maar afhankelijk van de aard van de aandoening niet altijd de beste of gewenste oplossing. Ablatie, door met een katheter het littekenweefsel in het hart ableren (verbranden) zodat het niet langer abnormale ritmes kan veroorzaken, is dan het alternatief.
Deze behandeling brengt echter ook risico’s met zich mee. Om littekengebieden te vinden, maken chirurgen eerst een kaart van de binnenkant van het hart van de patiënt door een katheter in te brengen om elektrische pulsen te detecteren die probleemgebieden signaleren. Ze kunnen ook abnormale ritmes opwekken om de bron beter te lokaliseren. Vervolgens verbranden ze een deel van het littekenweefsel zodat het niet langer het abnormale ritme kan ondersteunen. Patiënten krijgen vaak te maken met chirurgische complicaties en een hoog recidiefpercentage als niet alle plekken worden gevonden.
“Het is een tijdrovend proces dat niet zonder risico is. Deze patiënten kunnen behoorlijk ziek zijn, met een slechte hartfunctie, en dit is een lange en zware procedure. We kijken naar manieren waarop we dat kunnen verbeteren door hopelijk de procedure te verkorten, nauwkeuriger te maken en meer te richten op waar het probleem zit”, vertelt Waight.
Digital twin
Waight en zijn collega's onderzochten of een digital twin van het hart gebruikt kan worden om gebieden te voorspellen waar abnormale ritmes zouden kunnen optreden. Met behulp van verbeterde beeldvorming van het hart en andere gegevens creëerden ze computermodellen die de structuur en functie nabootsten van de harten van 18 mensen met littekenafhankelijke VT die een katheterablatie ondergingen. Met behulp van een katheter brachten ze ook de binnenkant van het hart van elke deelnemer in kaart door het abnormale ritme op te wekken om probleemgebieden te identificeren.
De onderzoekers testten de digitale modellen op ritmestoornissen die vergelijkbaar waren met wat de deelnemers in het echte leven ervoeren. Vervolgens keken ze naar abnormale elektrische signalen in het werkelijke hart van de patiënten en ontdekten dat de gebieden waarvan de digitale tweeling voorspelde dat ze problematisch zouden zijn een 41 procent hogere frequentie van afwijkingen hadden dan gebieden die de tweeling niet had gemarkeerd. Dit suggereert dat de digitale hartmodellen gebruikt zouden kunnen worden om potentiële behandelingsgebieden te identificeren zonder dat er katheter mapping nodig is.
De digitale tweeling voorspelde ook ongeveer 80 procent van de plaatsen in het hart van patiënten waar elektrische signalen vertraagd waren. Iets dat optreedt in de buurt van littekenvorming in de hartspier. “Digitale tweelingen kunnen het hart in 3D weergeven en precies zien waar het defecte circuit zich bevindt. Dat betekent dat we al een idee hebben van het gebied waar we ons op moeten richten voordat de patiënt behandelt wordt. We weten al waar we heen moeten en hoeven geen uren te besteden aan het maken van een kaart van het hart”, aldus Waight. Het onderzoek is gepubliceerd in Circulation.
Ook in Nederland wordt onderzoek gedaan naar de waarde van een digital twin voor het verbeteren van de zorg voor (hart)patiënten. Vorig jaar brachten onderzoekers Lukas Dekker en Carlijn Buck van de TU/e en het Catharina Ziekenhuis in kaart hoe ze met zo’n digital twin betere zorg op maat voor hartpatiënten kunnen realiseren.
