Modelowanie komputerowe na rzecz lepszego leczenia wad zastawek serca
Wady zastawek serca to określenie obejmujące wszelkie zaburzenia funkcjonowania którejkolwiek z czterech zastawek serca. W przypadku zwężenia zastawki aortalnej jej ujście ulega zwężeniu (stenozie), ograniczając ilość krwi przepompowywaną przez serce. Przy niedomykalności zastawki mitralnej nie jest ona w stanie całkowicie się zamknąć, co oznacza, że możliwy jest wsteczny przepływ krwi, ograniczający zdolność serca do przepompowywania krwi. Obecnie w Europie odnotowuje się rocznie 4 mln zgonów na skutek wad zastawek serca. Wspierany przez UE projekt EurValve zaowocował opracowaniem zgodnego z wymogami klinicznymi systemu DSS, który ma pomóc lekarzom ocenić prawdopodobieństwo skuteczności leczenia, a tym samym zoptymalizować terapię. Odpowiednie leczenie w odpowiednim czasie Choć objawy wad zastawek serca można łagodzić przy pomocy farmakoterapii, nie istnieje skuteczne leczenie dla tych uszkodzeń strukturalnych, przez co konieczne jest przeprowadzanie inwazyjnych i ryzykownych zabiegów chirurgicznych lub zabiegów z użyciem cewników. Kluczowe jest rozpoczęcie leczenia w odpowiednim momencie. Zbyt późne przeprowadzenie operacji niesie zagrożenie rozwoju nieodwracalnej niewydolności serca, a zbyt wczesne wiąże się z niepotrzebnym ryzykiem. Aby mierzalnie ocenić konsekwencje dla chorej zastawki i zmierzyć potencjalne korzyści jej naprawy lub wymiany, w projekcie EurValve dostosowano istniejący model komputerowy i spersonalizowano go z myślą o poszczególnych osobach badanych. Wykorzystując domowe urządzenia do śledzenia oraz zegarek Philips Health Watch, w ramach projektu monitorowano codzienną aktywność badanych w trakcie wypoczynku i ćwiczeń. Zespół projektu zidentyfikował również dodatkowe „biomarkery”, opierając się na analizie fizjologii badanych, w tym na pomiarach przepływu i ciśnienia krwi dokonanych w różnych częściach ciała. Pełnoprawny system DSS obejmuje wskazówki kliniczne, ocenę ryzyka z diagnostyką wspartą przy pomocy modelowania, a także narzędzia prognostyczne, modelowanie uproszczone na potrzeby szybkich analiz, uczenie maszynowe z modelowaniem fizjologicznym, dane populacyjne (stosownie do potrzeb) oraz moduł rozumowania opartego na konkretnych przypadkach, który wyszukuje przypadki porównywalne do analizowanego. Pakiet ten stanowi spójny, powtarzalny, mierzalny i weryfikowalny zapis podejmowanych decyzji klinicznych. W ramach projektu wykazano możliwość przeniesienia go do większej skali, oceniając trzy stany przedoperacyjne i cztery stany pooperacyjne u ponad 120 osób. Ponadto trzy przypadki wad aortalnej zastawki serca i dwa przypadki wad mitralnej zastawki serca zostały poddane wnikliwej ocenie 45 klinicystów, z których każdy otrzymał do oceny trzy przypadki. Dla każdego przypadku wygenerowano dwa oddzielne zestawy danych: jeden zawierał tylko konwencjonalne parametry diagnostyczne, a drugi informacje z systemu DSS. Wyniki pokazały, że dla przypadków z pogranicza, lekarze z entuzjazmem oceniali potencjał systemu DSS. „Wedle naszej wiedzy projekt EurValve dostarczył pierwszego wykonalnego, klinicznego prototypu systemu DSS dla wad zastawek serca, opartego na symulacjach komputerowych i zdolnego do działania podczas jednorazowej wizyty. Stanowi to ważny krok w kierunku wprowadzenia zaawansowanych technologii obliczeniowych do praktyki klinicznej”, mówi koordynator projektu, prof. Rodney Hose. Podobne modele opracowano dla zastawki mitralnej, jednak nie zostały one jeszcze zintegrowane do postaci kompletnego systemu DSS. Wprowadzenie do praktyki klinicznej Projekt EurValve bezpośrednio przyczynia się do realizacji polityki zdrowotnej UE, która ma na celu: ochronę i poprawę stanu zdrowia obywateli UE, wspieranie modernizacji infrastruktury ochrony zdrowia oraz poprawę skuteczności systemów opieki zdrowotnej w Europie. Jak twierdzi prof. Hose: „System ten przyniesie korzyści przede wszystkim trzem grupom pacjentom: tym na pograniczu objęcia leczeniem, tym ze złożonymi chorobami krążenia oraz tym, którzy wymagają operacji zastawki”. Aby uzyskać stosowne zezwolenia i w pełni wprowadzić tę technologię do praktyki klinicznej, konieczne jest przeprowadzenie szeroko zakrojonych badań klinicznych we współpracy z jednym z partnerów projektu – działającą w sektorze MŚP firmą Therenva, z którą zespół ulepsza obecnie komercyjny produkt EndoSize®. Potencjał rynkowy mają również inne aspekty tej technologii, w szczególności modelowanie uproszczone, które może skrócić czas otrzymania rozwiązania, a także monitorowanie aktywności w charakterze pomocy diagnostycznej oraz uczenie maszynowe na potrzeby zaawansowanego wykorzystania danych.
Słowa kluczowe
EurValve, serce, zastawkowe, zwężenie zastawki aortalnej, zastawka, niedomykalność zastawki mitralnej, zdrowie, system wsparcia procesu decyzyjnego
