Digitálne dvojča pre každého pacienta

Medicínske zobrazovanie a umelá inteligencia. Spojenie týchto dvoch trendov pomáha nielen lekárom, ale najmä pacientom. Výrazne zvyšujú rýchlosť a presnosť diagnostiky, ktorá je v medicíne kľúčová.

Už dnes existujú v medicíne oblasti, kde umelá inteligencia (AI) pomáha vylepšovať liečbu. Hoci sa jej potenciál ešte nevyužíva naplno, AI dokáže vyhodnocovať zdravotné snímky podobne ako človek a dokonca aj lepšie. Napríklad pri rádiologických snímkach vie spoľahlivo a presne identifikovať patologické anomálie rôzneho druhu.

Ďalšou arénou pre AI je analýza medicínskych informácií, ktoré rastú obrovským tempom. Kým v roku 1950 trvalo zdvojnásobenie lekárskych vedomostí približne 49 rokov, v súčasnosti sa počet medicínskych dát zdvojnásobí za 70 dní. Také množstvo nových informácií nedokáže absorbovať žiaden lekár na svete. Vzniká teda potreba vyvíjať technológie, ktoré nám z týchto informácií urobia „extrakt“. Táto oblasť je ešte len na začiatku, ale má veľký potenciál podobne ako iné inovatívne aplikácie umelej inteligencie.

Virtuálny model pacienta
Jedným z konceptov, využívajúcich špičkové technológie, je digitálne dvojča. Nie je nový, v priemysle sa úspešne aplikuje už niekoľko rokov a pomáha pri optimalizácii výrobných procesov. Jeho podstatou sú virtuálne repliky fyzických objektov, ktoré v takmer v reálnom čase dokážu predvídať problémy, presnejšie predpovedať výsledky a pomáhajú navrhnúť a vytvoriť lepšie produkty.

Aj medicína už začína ťažiť z tohto výkonného digitálneho nástroja. V zdravotníctve možno digitálne dvojča definovať ako celoživotný a na informácie bohatý záznam údajov o človeku (prípadne len o niektorom jeho orgáne). V kombinácii s modelmi prepojenými na AI môže získavať údaje, spracovávať ich, navrhovať a poskytovať odpovede na celý rad klinických otázok.

A práve na predpovedanie výsledku konkrétnych postupov je možné použiť digitálne dvojča. Pomáha určovať správny postup aj odhad výsledku zvolenej terapie pre konkrétneho pacienta. Ak sú jeho súčasťou aj údaje o správaní a sociálne determinanty, digitálne dvojčatá môžu pomôcť lepšie zvládať chronické choroby a zdravie populácie.

Digitálny asistent a poradca
Digitálne dvojča môže hrať dôležitú úlohu pri účinnosti zákroku. Ako príklad možno uviesť pacienta so srdcovým zlyhaním, u ktorého sa vyvinula arytmia a je kandidátom na srdcovú resynchronizačnú terapiu (CRT). Táto terapia resynchronizuje srdce pacienta zavedením malého kardiostimulátora pod kľúčnu kosť. Umiestnenie tohto zariadenia a jeho vývodov do srdca však musí byť mimoriadne presné. Môže dôjsť dokonca k situáciám, že vzhľadom na rôzne charakteristiky srdca niektorí pacienti na CRT nereagujú.

Digitálne dvojča srdca pacienta, ktoré využíva údaje z magnetickej rezonancie, EKG a krvného tlaku, môže kardiológom pomôcť presnejšie umiestniť elektródy tak, aby u konkrétneho pacienta fungovali najlepšie. Využijú sa pritom virtuálne experimenty s rôznymi polohami umiestnenia – to všetko ešte pred reálnym chirurgickým zákrokom.

Digitálne dvojča môže výrazne pomôcť aj pri určení správnej terapie pre konkrétneho pacienta. Napríklad pri rakovine prostaty sa možnosti liečby pohybujú od chirurgického zákroku a rádioterapie až po menej invazívnu liečbu hormónmi. Digitálne dvojča, obsahujúce obrazové záznamy, laboratórne výsledky a genetické údaje pacienta, v kombinácii s modelom klinického vývoja rakoviny prostaty, ponúka podklady pre optimálne rozhodovanie o najvhodnejšej liečbe.

Aj chronické ochorenia
To, ako človek žije, kde žije a ako sa o seba stará, do veľkej miery ovplyvňuje kvalitu jeho života a tiež riziko chronického ochorenia. Pri tomto scenári je potrebné, aby digitálne dvojča obsahovalo fyziologické údaje i údaje o správaní, aby bolo možné pomôcť pacientovi a lekárovi efektívne zvládnuť liečbu.

Napríklad ochorenie obličiek. Jeho prevalencia stúpa, podľa niektorých odhadov dnes trpí vybraným typom ochorenia obličiek desať až pätnásť percent svetovej populácie. Ak sa ochorenie nezvládne, môže viesť k oveľa závažnejšiemu zlyhaniu obličiek. Dôsledkom je potreba transplantácie alebo celoživotnej dialýzy s veľmi vysokými nákladmi. Digitálne dvojča by mohlo podľa odborníkov Siemens Healthineers pomôcť zvládnuť ochorenie obličiek v počiatočných štádiách tak, aby sa zabránilo vážnejším následkom.

Softvér pre medicínu
Na vývoj softvérov pre zdravotníctvo sa sústreďujú tímy takmer štyristo špecialistov zo Siemens Healthineers Slovensko v tesnej spolupráci s medicínskymi odborníkmi. Sú súčasťou veľkej spoločnosti Siemens Healthineers, ktorá má na globálnej úrovni deväťtisíc výskumníkov a vývojárov. Doteraz získali viac ako 18 500 patentov a spoločnosť kontinuálne investuje do vývoja. Vlani to bolo vyše 1,3 milióna eur. Kľúčovým faktorom dlhodobého úspechu sú školenia, a preto Siemens Healthineers Slovensko vynakladá nemalé finančné prostriedky na zvyšovanie kvalifikácie svojich zamestnancov. V obchodnom roku 2019 to bolo takmer štyristotisíc eur.

Foto: Siemens