Digital twin van menselijk hart maakt gepersonaliseerdere behandeling mogelijk

Een zogeheten digital twin van het menselijke hart moet helpen de behandeling van hartziekten beter af te stemmen op het klinisch profiel van individuele patiënten. Ook moet de digital twin leiden tot minder invasieve operaties en zo de hersteltijd van patiënten verkorten, en tegelijkertijd het gebruik van proefdieren voor onderzoeksdoeleinden terugdringen.

‘Het digitale tweelinghart’ is een computermodel dat de werking van het menselijk hart simuleert. Het model is in gebruik door onderzoekers van het CARIM onderzoeksinstituut in Maastricht, dat zich richt op cardiovasculaire ziekten. CARIM is onderdeel van Maastricht University. Postdoctoraal onderzoeker Aurore Lyon gaat in een artikel op de website van de universiteit in op de digital twin en de impact hiervan op onderzoek.

Computermodel van het hart

“Een digitaal tweelinghart is een computermodel van het hart, gebaseerd op echte menselijke gegevens. We simuleren het menselijk hart hiermee. Door te werken met data van echte mensen kunnen we de virtuele modellen steeds nauwkeuriger en gepersonaliseerder maken. Zij helpen ons een beter begrip te krijgen van hartziekten. Zo kunnen zij bijvoorbeeld aantonen welke patiënten meer risico lopen op plotse hartdood. Cruciale informatie als het gaat om preventie, want als we weten welke patiënten meer risico lopen kunnen we dit vroegtijdiger detecteren en mogelijk voorkomen”, zegt Lyon.

Een digital twin kan onder meer inzicht geven in de effecten die specifieke behandelingen zullen hebben op een patiënt. In dit geval passen de onderzoekers de behandeling eerst toe op de digital twin om de effecten in kaart te brengen. Pas nadat de behandeling op het digitale model succesvol blijkt, wordt deze toegepast op de patiënt zelf. Lyon: “Het zal nog wel even duren voordat we er zijn. Ieder mens is immers anders en daarom moeten we ook rekening houden met kenmerken als geslacht, onderliggende ziekten en patiëntgeschiedenis, maar ook met biologische variabelen. We boeken echter aanzienlijke vooruitgang.”

Lyon bracht als onderdeel van haar onderzoek verschillen in ECG’s van een groep patiënten in kaart. Op basis hiervan maakte zij onderscheid tussen drie subgroepen, en onderzocht of er verschillen zijn in de kans op plotse hartdood. Dit bleek bij één van de drie groepen inderdaad het geval. Nader onderzoek met behulp van virtuele modellen leidde tot verschillende verklaringen hiervoor.

Grote impact op patiënten

De impact van het digitale tweelinghart is volgens Lyon groot. Enerzijds wijst zij op impact op de patiënt en het verloop van diens ziekte. Zo kunnen artsen met behulp van het virtuele model patiënten sneller, gepersonaliseerder en nauwkeuriger informatie geven op basis van feiten en data. Dit betekent ook dat de behandeling sneller van start kan gaan en beter is afgestemd op de individuele patiënt.

Anderzijds maakt het digitale tweelinghart het mogelijk samen te werken met farmaceutische bedrijven aan de ontwikkeling van medicatie, therapieën en apparaten die zijn afgestemd op een specifieke groep patiënten, en op termijn zelfs een individuele patiënt. Zo is het testen van een hypothese op een echte patiënt ethisch gezien niet mogelijk, iets waarbij een virtueel model uitkomst biedt.

Digital twin kan onderzoek ondersteunen

De digital twin kan tegelijkertijd onderzoek ondersteunen. “Stel je voor dat een ziekte een specifiek molecuul in het hart aantast; iets op kleine schaal. We weten dan niet zo goed hoe dat zich vertaalt naar de patiënt. In de praktijk wordt zoiets dan op cellulair niveau (onder de microscoop) of bij de patiënt bestudeerd. Tot nu toe waren dit gescheiden werelden. Met het digitale tweelinghart kunnen we de effecten op cellulair niveau vertalen naar de patiënt en weer terug. Zo brengen we die werelden bij elkaar”, legt Lyon uit.

Lees voor meer informatie over de digital twin het artikel op de website van Maastricht University.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: PublicDomainPictures via Pixabay