Цифровой двойник человека
В продолжение интернет-сериала «Загрузи здоровье» представляем Вашему вниманию тему, посвященную цифровому двойнику человека.
На настоящий момент 90% всех краш-тестов, которые проводит мировая индустрия автомобилестроения, реализуется не на реальных манекенах автомобилей, поскольку это очень дорого и неэффективно. 95% краш-тестов проводят в электронном виде: воссоздают модель машины и пытаются моделировать столкновение этой машины, когда там находятся люди и встречаются различные препятствия. Именно на данный механизм действия стало ориентироваться научное медицинское сообщество, поставив перед собой задачу по созданию цифрового двойника человека. К тому есть определенные предпосылки, почему в принципе это стало возможным.
Во-первых, стали открылись определенные технологии, к примеру - «омики». Это географическая информационная система человека, которая содержит большое количество данных о человеке, включая геном, транскриптом, протеом, различные графические изображения, ЭКГ, функциональные изменения и пр. Благодаря таким технологиям мы и можем смоделировать цифрового двойника человека. В реальности, правда, такая копия выглядит не совсем как отдельный человек.
Например, существуют компании, которые занимаются моделированием сердца конкретного человека. Они снимают функциональную ЭКГ в различных ситуациях, делают МРТ, КТ и воссоздают анатомическую функциональную ситуацию сердца. Далее они пытаются воспроизвести ту или иную манипуляцию, которую планируют провести: например, заменить клапан. На электронном манекене они отслеживают, как будет двигаться кровь, если поставить клапан, заменить его на искусственный, сделать какую-то операцию, рассечь изменения в клапане и пр. Соответственно, можно сказать, что цифровой двойник – это модель какого-то органа.
В урологии имеется интересный опыт Первого медицинского университета им. Сеченова, когда при помощи компьютерной томографии воссоздается 3D-модель, допустим, почки с опухолью. Её распечатывают, изучают и предполагают, как будет проходить та или иная операция. Получается, что еще до того, как человеку сделают разрез или проведут прокол в случае лапароскопии, почку моделируют и стараются рассчитать, как к ней лучше подойти и удалить новообразование. В какой-то степени это тоже мини-модель, цифровая модель, цифровая копия - двойник человека.
Чтобы глобально посмотреть, для чего такие технологии необходимы, следует рассмотреть задачи и цели развития этой технологии. Во-первых, как было сказано ранее, это прогноз развития того или иного состояния у пациента. Мы можем сделать цифровую копию человека и предугадать, в каком состоянии, например, будут его легкие, если человек продолжит курить. Важен и такой аспект, как планирование хирургических вмешательств. Перед операцией очень ценным оказывается компьютерное моделирование хода операции, оценка и инсценировка реального хирургического вмешательства. Множество таких моделей используются для определения фармакокинетики и фармакодинамики препаратов, как они будут распределяться по организму.
Значимо создание цифрового двойника человека и с позиции синтеза новых препаратов. Здесь не совсем речь идет о человеке – скорее, о моделировании того или иного химического процесса, с помощью которого можно смоделировать некую молекулу и погрузить ее в цифровую копию человека, посмотреть, как вещество будет действовать на каскаде химических реакций. В таком случае работе идет с биохимией – с метаболомом человека.
Это и персонализация терапии, когда, к примеру, человек нуждается в замене какой-то части организма, и в электронном виде синтезируется 3D-модель заменяемой части органа или сустава, части кости или клапана сердца. Намного эффективнее смоделировать ситуацию на компьютере, попробовать убрать этот орган, вставить новую его часть, которая, возможно, будет более функциональной, нежели произвести это сразу на практике, не всегда имея возможность предсказать критическое развитие событий. Цифровой двойник человека когда-то, скорее всего, станет реальной историей болезни, в которой будут содержаться невероятно ценные и уникальные знания обо всех происходящих изменениях в организме.
Важна и такая открывающая возможность, как восстановление утраченных органов. К примеру, после случившейся драматической ситуации человек потерял руку, а благодаря цифровому двойнику человека по его копии можно воссоздать утраченную конечность.
Отдельно можно выделить и такой аспект, как память о человеке. Мы храним фотографии с изображениями человека, можем хранить записанный голос. Существуют такие электронные сервисы, которые с помощью искусственного интеллекта моделируют поведение того или иного человека, на который наслаивается реальный голос умершего и можно поговорить с ним. С моральной точки зрения ситуация довольно двоякая, но, тем не менее, так развивается наша жизнь сегодня, мир современных технологий и инноваций. Таковы тренды и тенденции.
