模拟药物性收缩力降低对梗阻性肥厚型心肌病血流动力学的影响

摘要

背景

梗阻性肥厚型心肌病（oHCM）的特点是心肌过度收缩、心肌肥大和肌纤维紊乱。大约三分之一的患者由于二尖瓣在收缩期向前移动并与心间隔接触而出现左心室流出道（LVOT）梗阻，并伴有二尖瓣反流。最近的临床进展包括使用心肌肌球蛋白抑制剂，这些抑制剂可以降低心肌收缩力并减轻LVOT压力梯度。尽管有这些进展，但目前仍缺乏用于oHCM治疗规划的个性化预测模型。

目的

本研究评估了一个计算虚拟人体试验框架，用于预测oHCM中的血流动力学反应，具体探讨了患者特定的3D-0D心脏和循环机电模型是否能够再现药物诱导收缩力降低后临床观察到的LV-主动脉压力梯度（Δp）的减少。

方法

从高分辨率CMR数据重建了患者的心脏解剖结构，以模拟一个具有心肌肥大、心肌纤维紊乱、LVOT狭窄和二尖瓣反流的典型oHCM病例。完全耦合的机电模型（3D有限元心脏模拟与0D闭环集总参数的系统和肺循环模型相结合）模拟了心脏电生理、组织力学和循环。模拟了三种情况：健康对照组、未经治疗的oHCM病例以及经过治疗的oHCM病例（心肌收缩力降低50%），以模拟肌球蛋白抑制剂治疗的效果。

结果

oHCM模拟结果显示，左心室收缩压峰值升高（约150 mmHg），二尖瓣处有反流血流，每搏输出量和射血分数降低，收缩期间LV-主动脉压力梯度（Δp）显著增加（Δp ≈ 67 mmHg），反映了LVOT梗阻。在经过治疗的状态下，模型显示Δp显著降低。这些发现与报道的肌球蛋白抑制剂治疗的临床效果一致，后者通过减少收缩力来降低LV-主动脉压力梯度。

结论

这种患者特定的计算框架成功再现了oHCM的关键血流动力学特征，并预测了收缩力降低后LV-主动脉压力梯度的减少。该方法正在扩展到六名患者队列，通过治疗前后的影像数据进行模型预测与临床数据的验证。未来的模拟将探讨在不同收缩力降低程度下的个体反应，以支持oHCM的个性化治疗规划。

构建心脏模型的流程

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模拟结果

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