Как ученые и врачи используют цифровых двойников человека
Задача
Создать виртуального двойника человека для исследований, тестирования методов лечения, прогнозирования заболеваний и результата медицинских вмешательств.
Предпосылки и мотивация
Dassault Systemes с конца 1980-х годов занимается компьютерным моделированием и созданием симуляторов для многих отраслей — прежде всего, авиации и автомобилестроения. По словам представителей компании, создание виртуального двойника человека — естественное продолжение этой работы.
Решение
Поэтапно создать цифровые двойники различных органов человеческого тела.
Реализация
Первым проектом компании по созданию виртуального двойника объекта живой природы стало «Живое сердце» (Living Heart Project). Инициатива, запущенная Dassault Systemes в 2013 году, объединила ученых, разработчиков медицинского оборудования и практикующих кардиологов. К проекту также присоединилось американское FDA.
Для работы над виртуальным двойником использовали платформу 3DExperience, на которой можно моделировать потребительский опыт еще до создания физического продукта и взаимодействовать с партнерами в единой цифровой среде.
Полученные от пациентов и в результате исследований данные объединили на платформе в цифровую модель. Она позволяет симулировать процессы кровообращения, просчитывать различные варианты лечения и выбирать наиболее подходящий.
После успешного запуска коммерческой версии симулятора сердца Dassault Systemes приступила к работе над двойником человеческого мозга — Living Brain. Хотя многие процессы и функции этого органа не до конца изучены, благодаря современным методам исследований можно не только увидеть геометрические очертания мозга, но и взаимосвязь между его областями, объясняют в компании. Речь, прежде всего, о таких методах как высокоточная МРТ, компьютерная томография и электроэнцефалограмма.
С проектом Living Brain компания участвует в исследовании эпилепсии и пытается идентифицировать области мозга, связанные с приступами. Это позволит хирургам выбирать оптимальную область для резекции. Разработка также помогает ускорить клинические испытания новых методов лечения: цифровые симуляторы выступают в роли виртуальных пациентов и заменяют контрольные группы, получающие плацебо.
Результаты
Используя виртуальные модели, Dassault Systemes помогает производителям медицинского оборудования и фармацевтическим компаниям разрабатывать инновационные методы лечения пациентов. В 2019 году сотрудничество с FDA в рамках Living Heart Project было продлено еще на пять лет. Всего в проекте — более 350 участников из 125 организаций и 24 стран.
Планы и перспективы
Чтобы персонализировать виртуальных двойников, нужно будет объединить существующие модели, а также получить большое количество данных и измерений, снятых с реальных пациентов. Источником этой информации могут стать в том числе мобильные девайсы для мониторинга здоровья.