עבודה עם מודלים בתלת מימד אינה דבר חדש. תעשיות רבות אימצו את טכנולוגית הסימולציה בתלת מימד, עתה נראה שגם תחום הבריאות מגלה, כיצד עולמות וירטואליים יכולים לקדם את הרפואה, המחקר והטיפול.
כתב: סטיב לוין, דירקטור בכיר, הדמיית אנוש, דאסו סיסטמס
השימוש בסימולציות תלת מימד בתהליכי פיתוח ובחינה של מוצרים חדשים הוכיח את יעילותו בכמה וכמה תעשיות.
בתעשיית הרכב, למשל, מבחני ריסוק מתבצעים בסביבות וירטואליות וכמעט שאינם מתבצעים יותר במימד פיזי.
ברפואה, לעומת זאת, עדיין מקובל לעבוד עם תמונות דו מימדיות, שאינן מספקות את תמונה מלאה על מצבו של המטופל.
היות שהנתונים זמינים כיום בפורמט דיגיטלי, המעבר מהסטנדרט המקובל בעולם הרפואה לתלת מימד יאפשר את מה שכבר עובד היטב בתעשיות אחרות: תאומים דיגיטליים, כלומר, מיפוי דיגיטלי של אובייקטים ותהליכים בעולם האמיתי, מאפשר, למשל, לנתח באופן וירטואלי חלקי גוף, איברים ספציפיים או את גוף האדם כולו. יתרה מזאת, כאשר מזינים את המודלים עם נתונים אמיתיים של המטופל, ניתן לדמות את התוצאות בתנאים זהים לתנאי האובייקט מהעולם האמיתי.
קרדיולוגיה היא אחד התחומים שיכולים להפיק תועלת מיוחדת מהשימוש בתאומים וירטואליים.
"דוח הלב" שפורסם על ידי The Heart Foundation מראה, שמחלות לב וכלי דם הן הסיבה השכיחה למקרי מוות בגרמניה. שיטות טיפול מודרניות יחד עם טיפול מונע הם אבני יסוד של בריאות המטופל.
במטרה ליישם את טכנולוגיית התאום הוירטואלי על גוף האדם, השיקה דאסו סיסטמס בשנת 2014 את פרוייקט "הלב החי".
הלב החי
מטרתו של פרוייקט "הלב החי" היא ליצור את התאום הוירטואלי של הלב האנושי. עד עתה, נרתמו למשימה מעל 100 גופים מתחומי המחקר, התעשיות, מתחום הרפואי והרגולציה. יחד עם דאסו סיסטמס, הם עזרו לפתח את סימולציית התלת מימד הראשונה של לב אנושי פועם, באמצעות פתרון התוכנה "SMULIA"
תרומה חשובה של המעבדות המחקר והתעשיה
המדע והמחקר מתמודדים עם המורכבות של הלב האנושי עשרות בשנים, ומעמדה זו הצליחו להעניק סיוע משמעותי להצלחת פרוייקט "הלב החי".
לדוגמא, המכון לרפואת כלי דם נתמכת מחשב ב-Charite, ברלין, מקדיש שנות מחקר רבות במטרה להבין טוב יותר ובאופן מקיף יותר את הלב האנושי. מעניינת במיוחד האינטראקציה של הלב עם איברים אחרים, עם תרופות ועם דרכי טיפול שונות.
בדרך זו, החוקרים מסייעים משמעותית ליכולת למפות את הלב וירטואלית באופן מלא. למרות ההתקדמות, שאלות רבות עומדות, בעיקר בנוגע למומי-לב מסובכים במיוחד (מולדים) והאינטראקציה שלהם עם ציוד רפואי ועם רקמות חליפיות.
גם הסביבה הקלינית מחוברת לפרוייקט הלב החי. האתגר הוא לחקור שיטות טיפול חדשניות ביחס עלות-תועלת חיובי תוך עמידה בדרישות רגולציה מחמירות מבחינת בטיחות המטופל.
לדוגמא, קלינאים מהמרכז הגרמני לחקר הלב בברלין ומהמרכז הגרמני ליכולות הלב בטובינגן תומכים בפרוייקט על ידי ביצוע הערכות בעבודה היום-יומית לסימולציות, ומציאת דרכים לשיפור.
חברות מהתחום הרפואי כבר עתה עושות שימוש במודל, בתהליכי הפיתוח שלהן. למשל, יצרנית החלקים לציוד רפואי ADMEDES. באמצעות סימולציות, ניתן לבחון יישומים חדשים ומכשירים על מודל "הלב החי". ביצוע המבחנים וירטואליים במעבדה חוסכים בעלויות, בזמן הדרוש להקמת פרוטוטייפ ובהיקף הניסויים בבעלי חיים. בניגוד למודל שנלקח מבעלי חיים, הלב הוירטואלי יכול להכיל מידע קליני ולהיות נאמן משמעותית ללב האנושי, לאורך זמן ולאופן פעולתו. זה מאפשר האצה של הפיתוח ותהליך האישור, מה שתורם ל-Time to market מהיר יותר של מכשירים רפואיים חדשים. המודל ממשיך להתפתח עם המשוב המגיע מהחברות.
חי ובועט כבר היום
תודות לכל השחקנים המעורבים, כולל ה-FDA האמריקני, פרוייקט הלב החי רשם, עד עתה, הצלחות רבות.
כבר היום, מודלים מותאמים אישית של הלב האנושי משמשים במחקרים קליניים. למשל, בניתוחים לתיקון פגמים חמורים בלב של תינוקות. ניתן לבצע ניתוחים וירטואליים רבים בפיקוח הרופא הבכיר, עד שמחליטים על הדרך הטובה ביותר. סטודנטים לרפואה וצוותי בתי חולים וגם המטופלים עצמם מפיקים תועלת מן הלב החי. למשל, התאום הוירטואלי של הלב יכול לשמש בהכשרה ובהתנסות, על ידי ביצוע ניתוחים בעולם הוירטואלי.
בנוסף, באמצעות הדמיה ניתן לבצע אופטימיזציה ולקצר תהליכי פיתוח ומבחן. למשל, באמצעות הלב הוירטואלי, ניתן להתאים טוב יותר מסתמי לב מלאכותיים לתנאי המחלה בקרב קבוצות מטופלים או מטופל בודד. המודל הוירטואלי חוסך זמן, ניסויים שנויים במחלוקת בבעלי חיים, ובנייה של מודלים פיזיים.
השלב הבא: הגוף האנושי הוירטואלי
המחקר של היום עשוי להצעיד לשלב הבא, את הטיפול, את פיתוח התרופות ואת הטכנולוגיה הרפואית. דאסו סיסטמס כבר עובדת עם שותפים על הדמיה וירטואלית של איברים נוספים, למשל פרוייקט "הריאה החיה" ופרוייקט "המוח החי", שכרגע נמצא בשימוש במחקר הפרעות נוירולוגיות כמו אפילפסיה. בהתבסס על נתונים אינדיבידואליים של מטופל, ניתן ליצור הדמיה של פעולות מוחיות ולסייע בהבנת המחלה, בניבוי התקפים ובסיווגם.
המודלים הוירטואליים של האיברים המורכבים האלה נמצאים בשלבים מתקדמים וכבר עתה ניתן לחשוב צעד קדימה – ולדמות את גוף האדם כולו משורה של מודלים אינדיבידואליים.
שימוש כזה בתאום הוירטואלי סולל את הדרך להתפתחות רפואה מותאמת אישית. כל מטופל יוכל לקבל את הטיפול המדוייק עבור גופו, הגנים שלו, המטאבוליזם שלו.
עוד בנושא באתר הידען:
