Wirtualny bliźniak ma pomóc leczyć udary

Na potrzeby projektu, który ma zostać zrealizowany w ciągu sześciu lat, naukowcy z Amsterdam University Medical Center (UMC) oraz ich współpracownicy z 12 krajów otrzymali od Komisji Europejskiej grant o wartości 10 milionów euro, zaś dwóch partnerów ze Szwajcarii i partner z Tajwanu przekazało łącznie 3 mln euro.

Przyczyny udaru

Udar, do którego dochodzi w wyniku zatrzymania dopływu krwi do mózgu, stanowi jedną z głównych przyczyn długotrwałej niepełnosprawności i drugą najczęstszą przyczynę śmierci na świecie. Każdego roku w Europie odnotowuje się ponad milion przypadków udaru, co generuje bezpośrednie i pośrednie koszty wynoszące około 60 miliardów euro rocznie.

Symulacje komputerowe dotyczące projektów samochodów czy samolotów wykorzystywane są od wielu lat. Profesor Henk Marquering, specjalista od translacyjnej sztucznej inteligencji na Amsterdam UMC, chce wprowadzić podobne symulatory do medycyny. „Symulacje komputerowe w naszej pracy mogą być niezwykle cennym narzędziem. W ramach tego projektu chcemy najpierw przetestować leczenie poszczególnych pacjentów po udarze na cyfrowym bliźniaku. Lekarze mogą zobaczyć w symulacji, które leczenie działa, a które nie” – mówi.

Jak wyjaśnia Alfons Hoekstra profesor nauk obliczeniowych na Uniwersytecie w Amsterdamie, „cyfrowe bliźniaki” to prawdziwy model, pacjenta, a nie animacja. „Wprowadzamy ciśnienie krwi, rytm serca, informacje ze skanu mózgu i inne dane medyczne pacjenta po udarze. Następnie generowany jest rodzaj «cyfrowego bliźniaka», na którym możemy symulować leczenie” - opisuje.

Konkretnym przykładem może być usunięcie zakrzepu krwi w przypadku udaru niedokrwiennego. Przeprowadzając symulację, lekarze mogą sprawdzić, czy określone leczenie pozostawi zakrzep nienaruszony, czy też ulegnie on fragmentacji. To ostatnie stwarza potencjalne zagrożenie życia. „Dzięki symulacji pacjent otrzymuje optymalne leczenie” – zaznaczył profesor neuroradiologii na UMC w Amsterdamie, Charles Majoie.

„Teraz dowiadujemy się, co jest dobre dla konkretnego pacjenta. Im więcej pomiarów możemy umieścić w cyfrowym bliźniaku, tym dokładniej możemy przewidzieć, jakie będzie najlepsze leczenie” – dodał Hoekstra.

Ten sposób wprowadzania danych do modelu komputerowego nazywany jest także sztuczną inteligencją opartą na wiedzy. Różni się to od sztucznej inteligencji opartej na danych, w której badacze wprowadzają do komputera głównie wiele ogólnych danych od wielu pacjentów. „To nowa aplikacja, którą tutaj ćwiczymy. Łączymy dane komputerowe z posiadaną wiedzą fizyczną i biologiczną. Współpracują tu informatycy i lekarze” – podkreślił Hoekstra.

Przez najbliższe cztery lata naukowcy będą pracować nad technologią, która umożliwi stworzenie cyfrowych bliźniaków. Po jej wdrożeniu będą potrzebować około dwóch lat, aby przekształcić ją w symulację komputerową, którą będzie można zastosować w praktyce. „Zabieg, który został po raz pierwszy przetestowany wirtualnie na twoim cyfrowym bliźniaku to opieka szyta na miarę” – podsumował prof. Marquering.