In che modo il “gemello virtuale” del cuore umano di Dassault sta aiutando i medici a salvare vite umane

Per l’azienda francese, la creazione di diverse versioni “virtual twin” di macchine complesse come automobili, aerei, ecc. è un compito di routine e lo fa da decenni. Ma creare un gemello virtuale del cuore umano è stata una sfida diversa e complessa.

“Il modo in cui vengono sviluppati i trattamenti, non hanno l’equivalente di un gemello virtuale di un paziente per poter dire bene, fammi testare sul gemello virtuale. Quindi, abbiamo raccolto la sfida di creare gemelli virtuali di esseri umani, che è un argomento molto complesso. Abbiamo scelto di iniziare con il cuore umano per una serie di motivi, non ultimo il fatto che le malattie cardiache rimangono la prima causa di morte in tutto il mondo”, ha spiegato il dott. Steve Levine, Senior Director, Virtual Human Modeling, Dassault Systemes, a http://www.indianexpress.com sopra una chiamata.

Il progetto di Dassault ha riunito ricercatori, esperti e medici del settore per contribuire a creare questo “gemello virtuale” 3D. Il progetto ha ora oltre 150 diverse organizzazioni in 49 paesi che lavorano insieme. Il modello 3D del cuore umano è “basato sulla fisica” e “funziona allo stesso modo di un vero cuore umano”. I medici possono persino introdurre una malattia cardiaca ed eseguire simulazioni su questo “gemello virtuale” e vedere come si comporterebbe rispetto alle complicazioni. Con la realtà virtuale che sta recuperando terreno e diventando più potente, i ricercatori possono persino entrare e sperimentare questo cuore e cercare eventuali difetti. I ricercatori hanno “completa flessibilità per introdurre qualsiasi cosa possa accadere nel cuore”, ha sottolineato il dottor Levine.

Dr Steve Levine, Senior Director, Virtual Human Modeling, Dassault Systemes.

In India, aziende come Sahajanand Medicals utilizzano la tecnologia di Dassault per creare stent personalizzati a meno della metà del prezzo. Il cuore “gemello virtuale” viene utilizzato anche dalle aziende farmaceutiche e dai produttori di dispositivi medici per vedere come il cuore reagirebbe ai loro farmaci e strumenti.

Ha fornito un esempio di come il “gemello virtuale” 3D viene utilizzato dal Boston Children’s Hospital per trattare casi complessi e di come il modello ha previsto correttamente il tipo di procedure chirurgiche che i medici devono intraprendere. In uno di questi casi, un bambino stava morendo perché tutto l’ossigeno nel sangue scorreva in un polmone ei medici non erano sicuri della procedura da seguire.

“Il dottor David Hoginson dell’ospedale è stato in grado di costruire un gemello virtuale esatto di quel paziente. In realtà hanno usato il gemello per progettare un esperimento o una procedura che avrebbe funzionato. Il modello ha trovato la chirurgia ottimale e poi, quando l’hanno eseguita, ha funzionato perfettamente esattamente come previsto”, ha spiegato il dott. Levine.

“La vera sfida è essere sistematici e misurare i dati giusti. Il cuore è essenzialmente una pompa elettromeccanica. Comprendiamo il sistema elettrico e meccanico, il pompaggio, ma i meccanismi di come la natura lo ha costruito con molta attenzione devono essere replicati altrimenti il ​​comportamento non sarà lo stesso”, ha detto il dott. Levine.

Più specificamente, il cuore “virtuale” può essere personalizzato per ogni paziente per garantire risultati ottimali. “Gli algoritmi di intelligenza artificiale ora possono sapere cosa sta succedendo al paziente, così come cosa sta succedendo alle misurazioni cliniche che ottengono”, ha affermato il dott. Levine. Inoltre, la natura di queste piattaforme basate su cloud è che possono effettivamente comunicare e lavorare ovunque. Quindi, tecnicamente i medici di qualsiasi paese possono beneficiare dei dati e delle procedure create utilizzando questo sistema.

Dassault sta inoltre collaborando con la FDA degli Stati Uniti per costruire interi studi clinici su esseri umani virtuali, che potrebbero consentire lo screening dei trattamenti sul corpo virtuale e vedere come funziona il farmaco nella fase iniziale. Ma Dassault non sta solo limitando la creazione del “gemello virtuale” al cuore umano. Sta anche cercando di fare lo stesso con il cervello e il fegato umani, ha detto il dottor Levine.

I ricercatori possono anche utilizzare visori VR insieme al gemello virtuale del cuore creato da Dassault per dare un’occhiata più da vicino a come funziona il cuore.

Tuttavia, ci sono sfide. “Altri organi come il cervello, ci sono cose che conosciamo molto bene, ma altre parti sono ancora un completo mistero. Quindi, è molto difficile per noi modellare qualcosa che non capiamo perché non sapremo mai se lo facciamo bene”, ha detto.

Il fegato è un altro organo per il quale l’azienda vuole creare un gemello virtuale, soprattutto perché aiuterebbe le aziende farmaceutiche a capire come un farmaco potrebbe avere un impatto sul fegato poiché la tossicità del farmaco è una sfida importante. Nuovi strumenti come l’intelligenza artificiale li stanno anche aiutando a “dare un senso a set di dati molto complessi”.

“Non abbiamo bisogno di un milione di pazienti per sapere come funziona qualcosa. Quindi, abbiamo solo bisogno di una manciata che sia rappresentativa. Ma dobbiamo trovare esattamente quei pazienti giusti e raccogliere dati, quindi possiamo testarli su un milione di pazienti. Questo è importante”, ha detto.

Mentre il dottor Levine è fiducioso che avranno un “fegato virtuale” funzionante entro un anno, prevede che per far funzionare tutte le funzioni potrebbe volerci un altro decennio.

Naturalmente, lo sviluppo di tali sistemi comporta anche un costo significativo. Per Dassault, la “sfida aziendale” sta anche convincendo gli ospedali e le compagnie assicurative che tale tecnologia può aiutare a ridurre i costi sanitari a lungo termine.

“In primo luogo, devi spendere i soldi per dimostrare che risparmierai. Siamo in quella fase ora. Ora a Boston, perché lo fanno da tre anni, hanno dati sufficienti. I risultati sono universalmente migliori, le squadre sono più preparate e gli interventi chirurgici ripetuti sono diminuiti drasticamente “, ha sottolineato.