Your Personal Virtual Heart | Natalia Trayanova | TEDxJHU

[Applausi]
quanti di voi sono stati di recente su a
jet commerciale moderno come un Boeing
Dreamliner o un Airbus lo sapevi
questi Jets sono stati interamente progettati
utilizzando le simulazioni al computer di cui ci fidiamo
questi aeroplani con le nostre vite ma quando
viene alle nostre cose di salute umana
sono in realtà abbastanza diversi computer
raramente sono state utilizzate simulazioni
medicina in medicina abbiamo un diverso
approccio
si chiama trial trial and error e
errore per prendere una decisione
malattie che minacciano la vita oggi voglio
per parlarti di come siamo nel mio laboratorio
e i miei collaboratori vogliono cambiarlo
vogliamo portare simulazione al computer per
la pratica clinica così decisione
decisioni precise possono essere fatte su
trattamenti nel nostro caso per le malattie cardiache
Sono un professore di biomedica
ingegneria e medicina anche se
in realtà non ho né ingegneria
laurea o MD Sono in realtà un fisico
per educazione ma nel mio laboratorio costruiamo cosa
abbiamo chiamato il cuore virtuale personalizzato
questi sono modelli di computer del
cuori del paziente, quindi li costruiamo
dalle scansioni MRI del paziente ora noi
lavora principalmente con pazienti che hanno la vita
disturbi minacciosi nel loro cuore
i ritmi sono chiamati aritmie così
costruiamo questi cuori virtuali con il
Scansioni MRI e anche con la conoscenza
che abbiamo della biologia e del
fisica dell’elettricità nel cuore
e poi usiamo quelli per prevedere cosa
sarebbe il miglior trattamento per un dato
disturbo nel paziente ora puoi chiedere
in quale circostanza si dovrebbe usare a
cuore virtuale per prendere una decisione su
il paziente bene immagina quanto segue
situazione um qualcuno ha un infarto
sopravvivono esso tuttavia durante la
la parte di crisi del muscolo cardiaco è morta
perché è stato privato di ossigeno
quindi c’è una cicatrice nel cuore e nel
la cicatrice interferisce con l’elettricità
funzione del cuore di con
il battito del cuore e il paziente possono improvvisamente
muore inaspettatamente e improvvisamente per
pazienti come questo il cardiologo lo farà
impiantare un defibrillatore nel paziente
al petto questi è un dispositivo molto simile
i defibrillatori esterni che tu
ho visto in ambulanza o emergenza
stanze in cui scioccano il cuore
ritmo e salvare la vita del paziente ora
come fa un medico a prendere una decisione
se impiantare il dispositivo non è un
compito semplice la procedura è invasiva
ma soprattutto porta numerosi
rischi per il rischio del paziente di
rischi di infezioni di inaspettato molto
shock doloroso che può verificarsi in qualsiasi
tempo a causa della che la decisione deve
essere attentamente fatto come è questa decisione
fatto attualmente bene nella clinica il
il dottore usa una misurazione clinica a
fare questa importante decisione lo è
chiamata espulsione della frazione di eiezione
la frazione è la quantità di sangue che è
pompato fuori dal cuore con ogni
battito cardiaco quindi quando questo numero è sotto
Il 35% quindi il paziente è considerato a
rischio di morte e il defibrillatore lo farà
essere impiantato bene risulta che questo è un
predittore molto accurato di aritmia
perché perché la frazione di eiezione
è un numero che descrive il flusso del sangue
non ha niente a che fare con l’ elettricità
del cuore è come se tu avessi un
problema elettrico a casa
ma tu chiami per chiamare l’idraulico da riparare
è così che è la stessa situazione perché
di quel numero di pazienti riceveranno dispositivi
di cui non hanno bisogno per
Infatti per la vita di una persona salvata da a
defibrillatore riceverà 20 pazienti
dispositivi non necessari che sono anche peggio
quel criterio impreciso manca molti
pazienti che sono a rischio di improvviso
morte cardiaca e infatti andranno a
morire a volte nel fiore degli anni
quindi la situazione è in realtà
inaccettabile e un cambiamento deve essere
fatto nel mio laboratorio stiamo usando questi
cuori virtuali personalizzati da provare
fare una previsione migliore se a
il paziente morirà improvvisamente di cuore
morte e ha bisogno di un defibrillatore per
proteggili così usiamo il virtuale
cuori che abbiamo sviluppato dalle scansioni MRI
e poi li usiamo per capire in
profondità qual è il ritmo specifico
disturbo in quel paziente così possiamo
concepire il miglior trattamento che siamo in grado di
fallo perché possiamo colpire e pungere e
sottolineare che l’organo virtuale che
altrimenti non puoi farlo in a
cuore in carne e ossa che ci permette di
fai questo così abbiamo fatto uno studio clinico e
abbiamo usato il nostro approccio che chiamiamo VAR
P–
predittore di rischio di aritmia cardiaca virtuale
valutare se un gruppo di pazienti
avere certe probabilità di cardiaco
la morte e hanno bisogno di defibrillatori e allora
vedi qui ora sono 32 cuori virtuali
quelli sono i modelli di
cuore di pazienza hanno le cicatrici
perché sono sopravvissuti al cuore
attacco che è il verde e il giallo
quindi sembrano un po ‘semplici forse per te
ma ognuno di questi cuori è composto da
circa 10 milioni di celle virtuali in ciascuna
di queste cellule ha segnali elettrici
e ho pensato che tutti loro comunichino
insieme per determinare la funzione di
l’organo quindi come facciamo a sapere se
questi cuori virtuali svilupperanno un
aritmia bene se un’aritmia è
Esiste nel cuore del paziente sembra
come un tornado una tempesta elettrica così
usando i nostri cuori virtuali abbiamo previsto
che 22 di questi cuori avranno un
aritmia così le cellule in queste carte
comunicare insieme e si avvicinò con
il disturbo del ritmo e in 10
di loro abbiamo previsto che non avranno
sebbene dal criterio clinico loro
tutti i defibrillatori sono stati impiantati così noi
credo che con l’utilizzo di questo approccio noi
può diminuire il numero di inutili
impianto di dispositivi e salvare umano
vita abbiamo completato quello studio con il
numero di pazienti che ci eravamo arruolati
in esso e poi abbiamo finito davvero
l’analisi statistica si è rivelata
molto meglio di qualsiasi altra cosa là fuori
meglio la frazione di deiezione meglio
di qualsiasi altra valutazione clinica che
è stato tentato così questo è stato il primo
grande vittoria per il nostro cuore virtuale
approccio devo dire che non è stato un
strada facile per arrivare a questo punto scienza
potresti sapere che è abbastanza complicato ma il
tentare di portare la scienza computazionale
insieme con la medicina questo è un problema
e lunga strada e ci siamo incontrati così tanto
incredulo così tanto rifiuto
in questo percorso ricordo quando ero a
giovane professore e praticamente
tutto ciò che abbiamo presentato per
la pubblicazione è stata respinta perché eravamo
costruire il primo cuore virtuale nessuno
credevo che sarebbe stato il primo possibile
e il numero due che sarebbe utile
così abbiamo creato il Muro della vergogna nella mia
laboratorio e incolleremmo ogni rifiutato
carta rifiutata ogni concessione
respinto astratto era abbastanza pieno e
guarderemmo quello e invece di
scoraggiandolo noi realmente esso
ci ha ispirato molto a combattere per scavare
in quello in cui credevamo di andare avanti
percorso che noi a quella visione che avevamo
ed eccoci qui
quindi se il nostro approccio si rivela davvero
è di essere migliore predittore di improvvisa
cardiaco che in un grande gruppo di pazienti
i pazienti, naturalmente, questo sarebbe un
sorprendente trionfo di ciò che stiamo cercando di
fare e ancora è l’importanza è
cosa porterà al paziente
prevenzione improvvisa morte cardiaca e il
diminuzione di un innesto non necessario
potresti chiedere quali altre cose sei tu
farò bene con questi cuori virtuali
al momento stiamo lavorando a un livello molto interessante
approccio alla purezza che ora sta guarendo
la correttezza va ben oltre il
defibrillatore impiantabile l’impianto
il defibrillatore impiantabile è un
dispositivo di prevenzione non è una cura ma a
curare un’aritmia che il medico deve
trova quali parti del cuore sono
in realtà i ladri quelli che
generare un segnale elettrico che causa
disturbo nel cuore per farlo loro
è compito molto difficile che devono fare
trova dove sono e poi loro vanno
bruciarli in modo che smettano di disturbare
il ritmo deve essere fatto con attenzione
perché non vuoi bruciare troppo
del cuore così come è fatto
attualmente nella clinica
un catetere è collegato al paziente
cuore e poi faticosamente navigato
in realtà tornerò al
focolare personale nella penna che lo dichiara
navigato fino a quel punto che loro
credo che potrebbe essere in realtà un interrogatorio
dei segnali elettrici richiede molto tempo
molto tempo per trovare questi punti e può
dura fino a 12 ore in realtà
porta numerosi pericoli e
complicazioni per i pazienti e via
Oltre a questo non è preciso come un
risultato di ciò il paziente riceverà
molte ustioni inutili quindi siamo ora
usando la nostra tecnologia del cuore virtuale per
aiutare il medico a prendere la decisione
dove sono queste macchie e bruciarle
quindi stiamo usando il cuore virtuale
approccio esattamente esaminando lo specifico
aritmia del paziente e poi il
le simulazioni determinano qual è il
la più piccola bruciatura e anche la minima
numero di ustioni che devono essere eseguite in
il paziente per terminare tutte le aritmie
contemporaneamente e così facciamo questi calcoli
e lo forniamo ai medici
e ora siamo nella clinica seduta
c’è un bicchiere tra noi e il
paziente il paziente è proprio lì e noi
ci sediamo e guardiamo il medico
navigare il catetere verso un modello
obiettivo previsto nel cuore del paziente
e ci sediamo con queste cuffie e il
il medico ci parla e ci chiede
domande e forniamo chiarimenti
è snervante è così spaventoso ma
è anche estremamente elettrizzante e
appagante stare seduto lì a guardare
questo perché non siamo queste persone
dalla scuola di ingegneria che sono
solo eseguendo modelli supercool di
il cuore sa che noi siamo anche queste persone
nella pulizia guardando come il tuo modello
potrebbe fare la differenza nel paziente
cuore e questo è incredibile
periodo così dovrebbe essere il nostro cuore virtuale
approccio diventa un test clinico di routine
o uso clinico di routine che sarebbe
fusione assolutamente sorprendente di
simulazioni computazionali con clinica
medicina qualcosa che abbiamo stabilito
per raggiungere questo percorso per me come a
l’esperienza personale è stata incredibile
Sapevo sempre che sarei diventato uno scienziato
così sono cresciuto in una famiglia di scienze che ero
sollevato in quel modo
i miei genitori accademici mi hanno messo su un
ascensore per una carriera scientifica e lì io
ero diventato uno scienziato ma quello
l’ascensore mi ha portato ad un vero inaspettato
posto che non avrei mai immaginato
sarebbe arrivare a un piano dove sarò
lavorando direttamente con i medici fare
le decisioni su come consegnare il meglio
cura per il paziente che non avrei mai avuto
immaginava che è veramente incredibile
essere in grado di uscire dall’ascensore e
per trovare il posto dove teoria complessa
simulazioni al computer in ambito clinico
pratica si fondono insieme come me tu puoi
Non so dove stanno andando i tuoi ascensori
per portarti a, ma cogli un’opportunità, premi a
pulsante uscire dall’ascensore e trovare
su
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