Цифровая копия легких для улучшения лечения пациентов с COVID-19

Компания OnScale анонсировала проект BreathEasy, в рамках которого консорциум поставщиков систем конечно-элементного анализа (FEA/CFD), производителей медицинского оборудования, инженеров и врачей со всего мира намерен разработать "цифрового близнеца" (Digital Twin) легких пациентов с COVID-19. Цель проекта - помочь врачам улучшить результаты лечения пациентов и оптимизировать использование ограниченных ресурсов аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в основных зонах эпидемии.

Последние прогнозы распространения заболевания COVID-19 показывают, что количество случаев заболеваемости намного превысит доступные ресурсы искусственной вентиляции легких - в 10 и более раз. Пациенты умирают от острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), и при ограниченной доступности аппаратов искусственной вентиляции легких максимизация эффективности аппаратов ИВЛ для каждого пациента будет иметь решающее значение для спасения жизней. В настоящее время врачи полагаются на прогнозы, содержащиеся в инструкции, но более точные прогнозы обеспечат максимальную полезность аппаратов искусственной вентиляции легких. Даже 10-процентное улучшение может спасти тысячи жизней.

OnScale и ее основной партнер в этом проекте компания LEXMA, специализирующаяся на технологиях анализа потоков жидкости и биомеханического моделирования, объединили свои усилия для создания цифровых копий легких для конкретного пациента, которые могут точно предсказывать снабжение кислородом и кровоток в легких пациента, помогая врачам принимать критические решения о требованиях к вентиляции и интубации для пациентов с COVID-19.

Digital Twin - это цифровое представление физической системы в реальном времени. Такое представление строится с использованием 3D-данных (например, КТ-сканов или рентгеновских снимков, в случае человеческого органа), продвинутого 3D моделирования, физических данных в реальном времени от сенсоров и программного обеспечения на основе искусственного интеллекта. Каждый цифровой близнец является специфическим для пациента и построен на комбинации медицинских изображений и тысяч симуляций потока воздуха и кровотока в легких с помощью системы гидродинамической симуляции LEXMA Moebius, работающего на платформе облачной симуляции OnScale. Алгоритм искусственного интеллекта, подготовленный на базе моделируемых и измеряемых данных пациента, используется для быстрого и точного прогнозирования поступления кислорода и кровотока на протяжении всего процесса вентиляции и интубации.

Например, врачи могут использовать такую систему для пациентов с COVID-19 для принятия более информированных решений о настройках вентилятора и времени вентиляции легких пациента. И лучшее принятие решений приведет к лучшему результату для пациента и лучшему использованию ограниченных ресурсов аппарата искусственной вентиляции легких.