Digitální dvojče pro každého člověka přináší revoluci v medicíně. Jeho výhody zní jako výmysl ze sci-fi filmu

Digitální dvojče je digitální replikou fyzického objektu, systému, procesu nebo osoby. Už se využívá v průmyslu jako model výrobního nebo třeba měřicího zařízení s dynamickou synchronizací dat, na kterém je možné simulovat jeho fungování, ověřovat komunikaci jednotlivých složek apod. Model dokáže zpracovávat obrovské množství dat – jak z historie, tak údaje v reálném čase. Díky umělé inteligenci se učí a předvídá budoucí chování. Tím umožňuje automatizovat procesy, usnadňovat rozhodování a urychlovat a zefektivňovat akci. Poprvé ho použila NASA v roce 2010 k simulaci kosmické lodi.

Věda a technika

Některé umělé inteligence se odmítají vypnout a lžou. Ale určitě se nemáme čeho bát, že ano

Jak hluboko říznout?

Koncept, do kterého současná medicína vkládá velké naděje, zahrnul do své praxe například gastroenterolog a hepatolog John E. Pandolfino, který působí na lékařské fakultě Severozápadní univerzity v americkém státě Illinois.

Digitální dvojčata, se kterými pracuje Pandolfino, ještě nejsou tak hi-tech, aby uměla úplně všechno – simulovat kompletní biologické procesy v těle i různé nemoci, v reálném čase modelovat biochemické reakce a buněčné změny a zpracovávat všechny signály, mechanické síly a data z nositelných zařízení a lékařského zobrazování. Jeho tým aktuálně používá rozměrově přesné virtuální modely k napodobení tlaku a pohybu jícnu. Nedávno zahájil klinickou studii se 400 lidmi, která zkoumá, zda použití těchto virtuálních klonů k vedení chirurgických zákroků opravdu zajistí lepší výsledky pro pacienty.

Přečtěte si také: Jak používání ChatGPT ovlivňuje lidský mozek? Praktická nová studie přinesla alarmující výsledek

Digitální dvojčata začal používat k modelování toho, jak budou pacienti s poruchou polykání (achalázie) reagovat na operaci zvanou myotomie, při níž se prořízne jícen. „Všimli jsme si, že se u pacientů po léčbě vyvíjel divertikl (oslabení a zvětšení stěny jícnu). Tak jsme se zeptali matematického modelu, virtuálního jícnu, proč se to děje. Dali jsme mu spoustu možností. Změnili jsme řadu proměnných. Například: Jaký typ operace podstupují? Jak dlouho lékaři sval řezali? Jak hluboko by se řezal? Prošli jsme celým tímto procesem a pak jsme spustili simulace,“ vysvětloval doktor Pandolfino pro web LiveScience. „Trénování zabralo několik měsíců a nechali jsme proběhnout miliony a miliony scénářů, abychom ukázali, co se stane. A nakonec model skutečně předpověděl, jaká by byla nejlepší operace, a také předpověděl, kteří pacienti by měli nejvyšší riziko vzniku komplikací.“

Podle něj digitální dvojčata umožní lépe poznat vlastnosti orgánů; jak například reagují na stres a zátěž, a pak vytvoří „dvojčata“ z materiálu, který simuluje jícen nebo jiný orgán v těle tak dokonale, aby lékař prakticky nepoznal, že neřeže do živého těla. Digitální modely jsou taky slibnou cestou, jak přestat testovat zákroky na zvířatech.

Zajímavosti

Muž žil osm let s nožem schovaným v hrudníku. Lékaře fascinuje, jak se mu tam dostal a co se dělo dál

Mozek z jedniček a nul

Vedle zmíněného modelu jícnu existují třeba modely srdce nebo plic. Vědci si ale vůbec nedávají malé cíle. Aktuálně se zaměřují na vývoj virtuálního lidského mozku. V roce 2024 odstartoval čtyřletý program podpořený grantem Evropské komise ve výši 10 milionů eur, jehož cílem je vytvořit digitální dvojče mozku, které usnadní léčbu psychóz a schizofrenie. Jedním z vedoucích projektu je česko-německý fyzik a počítačový neurovědec Viktor Jirsa, který je ředitelem výzkumu v Centre national de la recherche scientifique a vede Institut de Neuroscience des Systèmes na Univerzitě Inserm Aix-Marseille

Digitální dvojčata jsou příležitostí, jak vnímat individuálního pacienta holisticky a personalizovat jeho léčbu i prevenci. Budou moct varovat před rozvojem chronických nemocí, doporučovat změny životního stylu, které zmírní riziko vzniku chorob, nebo třeba upozorňovat na vhodné diagnostické a preventivní testy. Mohou vyhodnocovat reakce pacienta na konkrétní léky, předvídat jejich účinnost a potenciální nežádoucí účinky. Dynamický model pacienta, který se vyvíjí společně s ním, by měl zlepšovat péči o něj a zároveň snižovat zátěž zdravotnického personálu. Jelikož je to ale úplná novinka, řeší se na jedné straně, jak to vůbec udělat, aby to dokonale fungovalo, a na straně druhé třeba to, jak zajistit, aby se data nedala zneužít. Tahle revoluce bude ještě zajímavá.

Zdroj: LiveScience, MedScience

Video, které jste mohli minout: Jídelní šum komplikuje léčbu obezity. Odborníci popsali, co během hubnutí pomáhá