Их результаты, опубликованные сегодня в eLife, могут помочь определить лучшие методы лечения людей, которые могут подвергаться риску повторного инсульта, новых сердечных заболеваний или того и другого.
Инсульты часто вызваны ненормальным кровотоком в результате быстрого, нерегулярного биения в верхней камере сердца. Это также называется мерцательной аритмией (AFib).
Но у некоторых людей инсульт, по всей видимости, вызван сердцем, но признаков AFib нет. Фактически, около 25% инсультов попадают в эту группу – так называемые эмболические инсульты неустановленного источника (ESUS).
«Отсутствие нарушений ритма у этих людей сбивает с толку, потому что мы знаем, что и фибрилляция предсердий, и ESUS связаны с образованием аналогичного уровня рубцовой ткани в сердце», – объясняет первый автор Саванна Бифулко, аспирантка Департамент биоинженерии, Вашингтонский университет, Сиэтл, США. «Мы хотели проверить, существует ли какое-то фундаментальное различие в рубцовой ткани между этими двумя группами пациентов, которое могло бы объяснить, почему пациенты с ФП страдают нарушениями ритма, а пациенты с ESUS – нет."
Команда разработала 90 компьютерных моделей с использованием магнитно-резонансной томографии (МРТ) от пациентов: 45 моделей были получены от пациентов, перенесших инсульт с неустановленным источником, а 45 – от пациентов с ФП и еще не получавших лечения. Они сравнили количество и расположение рубцовой ткани в верхней левой камере сердца во всех образцах, а затем использовали моделирование, чтобы проверить, возможно ли еще вызвать аномальный сердечный ритм.
«Используя МРТ реальных пациентов, мы создали компьютеризированные модели сердца пациентов, перенесших инсульт, но не имеющих ФП. Затем мы прогнали эти модели через серию виртуальных стресс-тестов, которые мы изначально разработали, чтобы помочь понять эффекты связанных с заболеванием изменений предсердий у пациентов, у которых действительно была ФП », – объясняет соавтор исследования Патрик Бойл, доцент кафедры биоинженерии, который возглавляет группу Лаборатория моделирования сердечных систем в Вашингтонском университете. «Интересно, что мы обнаружили, что модели пациентов с ESUS и AFib в равной степени подвержены влиянию этого протокола инициации аритмии.
Это удивительно, потому что это предполагает, что пациенты с ESUS и AFib имеют одну и ту же пресловутую пороховую коробку фиброзного ремоделирования. Мы полагаем, что подразумевается, что у этих пациентов с инсультом отсутствует только триггер, запускающий процесс фибрилляции – искра, чтобы зажечь огонь."
Неопределяемая фибрилляция предсердий считается потенциальной причиной ESUS, и все люди, перенесшие инсульт с неустановленным источником, обычно проходят мониторинг на предмет фибрилляции предсердий и начинают принимать аспирин для предотвращения нового инсульта.
Если обнаружена ФП, будут рекомендованы более сильные противосвертывающие препараты. Как и все методы лечения, эти препараты имеют собственные побочные эффекты и риски, поэтому важно знать, кому они действительно нужны.
Тем не менее, только 30% пациентов с ESUS когда-либо демонстрируют признаки AFib, что делает невозможным для клиницистов узнать, какие пациенты должны лечиться как пациенты с высоким риском AFib, а какие лучше при мониторинге. Теперь команда движется к использованию этого подхода к моделированию для стратификации риска инсульта и аритмии в потенциально уязвимых группах.
«Используя эти инструменты расширенной визуализации, вычислительную мощность и данные о результатах для создания надежных и проверенных вычислительных моделей аритмии, мы прокладываем путь к лучшему пониманию и получению ценных сведений о природе течения болезни каждого человека», – говорит соавтор. – старший автор Назем Акум, директор программы по фибрилляции предсердий, отделение кардиологии, Медицинская школа Вашингтонского университета. «Наша цель – сделать компьютерное моделирование более интегрированным в процесс принятия клинических решений, поместив то, что мы видим в симуляциях, вместе со многими другими факторами, такими как медицинские коморбидиты, диагностические тесты и семейный анамнез. Мы хотим помочь клиницистам извлечь из этих изображений все до последней капли, чтобы помочь им нарисовать наиболее полную картину для своих пациентов."