Wetenschappers van Universiteit Maastricht en het UMC Utrecht hebben aangetoond dat een ‘digitale tweeling’ van een individueel hart- en vaatstelsel goed bruikbaar is. Met behulp van deze technologie werd bij 45 patiënten met hartfalen de effectiviteit van hun pacemakerbehandeling correct voorspelt. Een digitale tweeling is een computermodel, in dit geval van het hart- en vaatstelsel van een patiënt. Dankzij het toevoegen van specifieke gegevens ontstaat zo een exact evenbeeld van het hart van de patiënt. Volgens de onderzoekers maakt deze methode de weg vrij voor heel precies op de persoon afgestemde medische behandelingen.
De studieresultaten zijn eind januari verschenen in het wetenschappelijk tijdschrift Europace. Om het hart van elk van de patiënten uit de studie te simuleren, maakten de wetenschappers gebruik van een in Maastricht ontwikkeld computermodel, genaamd CircAdapt. Joost Lumens, onderzoeksleider en hoogleraar Biomedische Technologie aan de Universiteit Maastricht: "Deze technologie opent niet alleen de deur voor op maat gemaakte behandelingen bij hartfalen (personalised medicine), maar biedt ook een uniek platform voor proefdiervrij onderzoek naar hart- en vaatziekten en innovatief onderwijs met virtuele patiënten. Met deze veelbelovende resultaten willen we nu prospectieve studies gaan opzetten, zodat we weer een stap dichterbij het daadwerkelijk gebruik van deze innovatie door cardiologen kunnen komen.”
Inzet digitale tweelingen
De inzet van digitale tweelingen in de gezondheidszorg is een recente en snelgroeiende discipline, die voortbouwt op de fundamenten van geavanceerde technologieën in medische beeldvorming, data-integratie en computermodellering. De inzet van van digitale tweelingen in de gezondheidszorg belooft in de toekomst aanzienlijk meer gepersonaliseerde en effectieve behandelingen voor patiënten.
Onderzoekers gebruiken al jaren computers om nieuwe ontwerpen van auto’s en vliegtuigen te simuleren in vele situaties. Ook Max Verstappen rijdt zijn race eerst op de computer op een virtueel racecircuit, voordat hij in een echte Formule-1-auto stapt. In de medische wereld worden langzaam maar zeker ook met succes digitale tweelingen gebouwd om bijvoorbeeld behandelingen te testen. De digitale tweeling van het hart- en vaatstelsel van een patiënt die in Maastricht, die is ontwikkeld voor het testen van de impact van een pacemaker, is weer een mooie nieuwe stap.
Digitaal computermodel
Maastrichtse onderzoekers hebben jarenlang aan dit digitale model van het menselijk hart- en vaatstelsel gewerkt. CircAdapt voorspelt heel precies wat de gevolgen zijn van kleine veranderingen in bijvoorbeeld de pompkracht van het hart of de elektrische geleiding. Maar het computermodel kan cardiologen ook helpen om een betere diagnose te stellen. Vaak gaat het bij patiënten met hartfalen namelijk om een combinatie van factoren die tot het specifieke ziektebeeld leidt.
In het geval van de 45 patiënten met hartfalen voorspelde het computermodel succesvol wat het effect van de pacemakertherapie zou zijn. In werkelijkheid hadden de patiënten in het UMC van Utrecht al zo’n behandeling ondergaan. Op die manier konden de onderzoekers goed nagaan of de door het digitale model voorspelde effecten ook daadwerkelijk hadden plaatsgevonden in het hart van de behandelde patiënten. Dat bleek in de praktijk zelfs het geval als de therapie niet het gewenste effect bleek te
hebben!
Pacemakerbehandeling slim testen
Mathias Meine, hoogleraar Device Therapie bij Hartfalen in Utrecht is dan ook goed te spreken over de resultaten van deze studie. “Dankzij de digitale tweeling hebben wij nu de mogelijkheid om het nut – maar ook het onnut – van een pacemakerbehandeling bij patiënten met hartfalen te voorspellen. Ook kunnen we op deze manier nauwkeuriger patiënten selecteren voor een operatie. Bovendien kunnen we met dit computermodel laagdrempelig innovaties testen in het digitale lab en op die manier nieuwe ideeën voor behandelingen van hartziekten sneller klinisch toepasbaar maken.”
De studie wordt gefinancierd door de Hartstichting, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO/ VIDI-subsidie) en via een Marie Skłodowska-Curie financiering uit het Horizon
2020-programma van de Europese Unie.
