达索系统人工智能与虚拟孪生：面向2040年（下）

寂静回声

该仿真系统由达索系统生命心脏团队与美国FDA科学与工程实验室办公室联合创建，研究人员使用此类多物理场仿真来重现患者状况，以了解疾病、提供更精确的诊断并开发新的治疗方法。
到目前为止，医学界仍然缺乏能提供可视化和想象如何以最好的方式治疗患者的工具。而今后，虚拟孪生技术有助于以可持续的成本来创建生成式疗法和生物反应器，有助于开拓精准医疗并从治疗转向护理，从治疗转向预防。
从允许关键领导者合作，扩大精准医疗，到通过仿真空气传播病原体的循环来预防健康危害，再到让更广泛的受众参与临床试验，达索系统的3DEXPERIENCE 平台和MEDIDATA 品牌组合是生命科学和医疗保健行业的重要盟友。
未来五年（从2024 年到 2029 年），达索系统将位于 MEDITWIN 计划的最前沿。这个雄心勃勃的项目汇集了 14 位世界一流的合作伙伴并获得了法国政府的财政支持。该计划旨在开发用于医疗实践的虚拟孪生，并使医疗保健更安全、更便捷，同时，确保所有人都可以访问这些虚拟孪生。
MEDITWIN将利用法国公共和私人医疗机构的专业知识，创建个性化的人体器官虚拟孪生。达索系统是该联盟的行业领导者，该联盟还包括七个大学医院研究所（IHU）、南特大学医院（CHU）、法国科学技术研究中心 Inria以及四家初创公司：inHEART、Codoc、Qairnel 和 Neurometers。他们专注于自己的专业领域，带来了行业领先的专业知识。

例如，inHEART将重点关注预防心脏性猝死，这种每年导致 80 万人丧生的疾病。 Qairnel 的虚拟孪生模拟了阿尔茨海默病早期阶段患者的演变，MEDITWIN 将帮助把技术交到医疗及护理从业者手中。
达索系统董事会执行主席 Bernard Charlès 说，“MEDITWIN公私联盟是向前迈出的重要一步，它调动了医学、科学和技术的精华来塑造医疗保健的未来。虚拟孪生体验已经成为现实，MEDITWIN 将帮助标准化并在全球范围内传播，造福数百万患者。”

心血管疾病是人类的全球首要死亡原因，每年约有 1800 万人死于心血管疾病。自 2014 年以来，达索系统一直在领导 Living Heart 项目，联合心血管前沿研究人员、教育工作者、医疗设备开发人员和执业心脏病专家，创建个性化的数字人体心脏模型。
达索系统目前正利用这一成功经验，与法国顶级公私组织合作，将虚拟孪生技术提升到新的水平，并释放其在医疗保健各个领域的潜力。MEDITWIN 项目旨在为医疗保健专业人员和患者创造统一的体验，将各种学科、疾病和治疗类型结合在一起。MEDITWIN 将开发个性化的器官、代谢和癌细胞虚拟孪生，让医生能够仿真每个患者的护理场景，从而改善诊断和治疗。
四十余年来，达索系统一直率先利用虚拟孪生来改变工业世界。通过将这项技术应用于人体，MEDITWIN 等项目为改变医疗保健开辟了新的可能性。该联盟调动了医学、科学和技术方面的最佳资源，在世界范围内对虚拟孪生进行标准化和传播，为医学科学的进步提供了决定性的学习场所。该项目得到法国政府的资金支持，将花五年时间开发，是旨在支持新兴技术的“法国 2030”投资计划的一部分。MEDITWIN 就是一个绝佳案例，说明了达索系统是如何调动公共和私人医疗保健参与者来实现创新的工业化、临床验证和标准化，以便以标准化的方式部署技术，让尽可能多的人受益的。
MEDITWIN以达索系统的 3DEXPERIENCE 平台为基础，利用了联盟 14 名成员，包括七家法国大学医院、初创公司和法国科学技术研究中心 Inria的专业知识。人体器官的虚拟孪生将用于神经病学、心脏病学和肿瘤学的七个医疗实践。由此产生的虚拟医疗保健产品将部署在主权工业云平台上。

虚拟孪生已经成为医疗保健行业的变革力量。十年前，达索系统的 Steve Levine 创立了 Living Heart项目，他坚信达索系统多年来在汽车和航空航天行业使用的 3D 建模和模拟可以应用于医疗领域并改善患者护理。最近，一名波士顿心脏外科医生和该项目的参与者聘请了一个由 40 多名工程师组成的团队来创建患者心脏的虚拟孪生，使波士顿儿童医院的护理团队能够制定和实施针对患者的具体行动计划。

除了心脏之外，Living Brain（活体大脑项目）正在对大脑进行建模，以推进有针对性的癫痫手术，去年启动的Living Eyes（活体眼睛项目）是为了更好地了解失明的常见原因并推动患者恢复视力。
达索系统坚信虚拟孪生对未来医学至关重要，因为它们将揭示人体的秘密，实现个性化治疗，以获得最佳效果。它们将提高护理效率、多学科决策质量以及医疗实践和干预的有效性和安全性。正如虚拟孪生提高工业流程或建筑设计的安全性和有效性一样，它们有朝一日可以通过个性化疗法帮助患有罕见癫痫、阿尔茨海默病和癌症的患者。
MEDITWIN能够满足哪些医疗需求？以心血管代谢疾病为例，ICAN IHU 总干事兼 UMR 1166 心血管和代谢疾病主任 Stéphane Hatem 教授认为，“虚拟孪生为心脏代谢疾病的精准预防医学开辟了新前景，它可以根据每个人的基因组特征等风险因素，确定他们未来患心血管疾病的风险。这样的项目需要改变研究规模，而现在，这一目标已经实现，这要归功于达索系统牵头的项目，所有 MEDITWIN 合作伙伴都能参与其中。
借助虚拟孪生，MEDITWIN联盟的目标是开发个性化的心血管疾病易感性诊断服务，并选择最佳治疗策略，同时整合患者的环境，例如肠道微生物群和营养。对此类虚拟孪生在轨迹和改善方面的预测可以帮助医生管理患者，并且在没有干预的情况下使患者的未来更加切实，以提高对治疗的依从性。这将大幅减少心血管事件患者数量（冠状动脉、脑血管、动脉……）。患者将感受到这些好处，他们将受益于针对其个人风险量身定制并与疾病进展直接相关的护理，而医生将能够利用工具来早期识别和管理慢性疾病。
MEDITWIN联盟将建立一个虚拟孪生模型，通过选择相关的生物标志物来监测家族性高胆固醇血症患者的个性化心血管风险。虚拟孪生将有助于阐明健康心血管系统中微循环和大循环之间的因果关系，以便我们更好地了解衰老、高血压、糖尿病和其他疾病的病理生理机制。
医院如何保护脆弱的患者免受空气传播的感染？巴黎圣路易斯医院使用达索系统的虚拟孪生即服务 (VTaaS) 来了解隐形病原体如何在透析单元中传播，采取必要措施减少呼吸道传播，以保护高风险患者。

想象一下，一家大型开放式医院透析室要同时治疗9名肾衰竭患者。工作人员采取了极大措施来保护这些免疫功能低下、极易受到感染的患者。然而，尽管他们尽了最大努力，仍难以避免病毒通过呼吸道传播。
圣路易斯医院感染控制部门负责人 Guillaume Mellon 博士说，“我们正处于新技术的转折点。有些病毒对普通人来说可能危险性较小，但对血液病患者来说却至关重要。现在达索系统能够检测出这些病毒，并找到防止它们传播的方法。这确实有助于降低感染风险。”

使用达索系统的虚拟孪生即服务 (VTaaS) 方法，第一步创建一个精确的全尺寸房间虚拟孪生，将建筑蓝图与使用达索系统的 HomeByMe 移动应用程序在现场进行的 3D 扫描相结合。然后，使用 3DEXPERIENCE 平台上的 SIMULIA 解决方案仿真颗粒污染。通过这项技术，Mellon 的团队能够准确地可视化和预测呼吸道病毒颗粒在空气中的传播，识别出房间中缺乏空气流动、导致病毒颗粒聚集的特定区域。
达索系统的团队接下来使用平板电脑上的增强现实技术来展示他们的发现和建议，以改善通风流量。这使医院工作人员可以在现实环境中走动时查看虚拟仿真，深入了解病毒颗粒在传播到天花板和通风口时的具体传播方式。这对圣路易斯医院来说是一次启示性的体验。工作人员可以自信地采取措施保护高风险患者，例如改善透析部门的通风；后续研究证实，透析室特定区域的病毒高浓度已被消除。这仅仅是一个开始：达索系统目前正在帮助圣路易斯医院的另一个部门开展类似的项目，以防止空气传播感染。
虚拟化与数据科学的结合是临床试验取得突破的驱动力，从帮助确定创新癌症疗法的候选者到确保在试验的每个阶段都要考虑多样性、公平性和包容性。

CAR-T试验设计使用AI和数据进行更广泛、更安全、可重复的临床试验。全球每年发现 1900万例新发癌症病例，专家预计2020年至2040年期间新发癌症病例将增加47%。自 2017年以来，CAR-T药物细胞疗法已成为治疗血癌的主要治疗选择之一。但这种治疗可能有不良副作用，包括一种称为细胞因子释放综合征(CRS) ，需要在重症监护病房接受治疗的严重副作用。到目前为止，我们尚不清楚哪些人最容易患上CRS，因此CAR-T仅限于能够快速获得重症监护的人。
凭借丰富的临床试验支持经验，达索系统的 Medidata 品牌拥有全球最大的接受CAR-T治疗的患者数据集。该团队结合人工智能和数据科学的力量，开发了CAR-T试验设计，可为医疗专业人员提供可操作的洞察，以识别可能患有CRS的患者。该工具已被美国和欧盟的制药公司使用，已提交FDA批准。除了多样性以外，随着临床试验面临越来越大的提高安全性和效率的压力，该工具的最终目标是开发一种可重复、高效、有价值的模型，为制药公司提供数据和洞察，以便他们能够设计出更好的试验，让更广泛的人群能够使用。
Medidata首席执行官Anthony Costello说，“临床试验的真正成功需要拥抱多样性。Medidata 多样性计划使申办方和CRO能够将多样性融入其试验策略的各个方面。”

Medidata的多样性计划是在临床试验生命周期中培养多样性的多方面方法。从历史上看，在现代，临床试验在患者参与方面缺乏多样性，因为系统性障碍阻碍了代表性不足的群体参与。这不仅造成了获得可能挽救生命的治疗机会不平等，也妨碍了达索系统对现实世界人群治疗益处和副作用的理解。为了解决这一根本问题，达索系统于2023年9月推出了 Medidata 多样性计划，这是业界最全面的解决方案，旨在提高临床试验的多样性、公平性和包容性。
Medidata多样性计划旨在将多样性融入临床试验的每一步，它包含一套创新且行业领先的解决方案，包括Medidata AI智能试验、Medidata的患者洞察委员会、myMedidata注册程序和Circuit Clinical的站点网络。

多样性挑战有多种形式，需要采取多方面的方法；达索系统的计划使申办方、CRO、站点和患者能够解决这些复杂问题。通过智能试验，申办方可以利用行业范围内的站点级数据来识别具有招募多样化患者历史记录的站点。患者洞察委员会共同制定并确保最具包容性的试验方案。myMedidata Registries促进患者持续参与，而Circuit Clinical的站点网络为代表性不足的群体提供了试验机会。
通过倡导多样性，该计划将Medidata定位为消除差异和实现真正的临床试验成功的催化剂。达索系统为改善所有患者的临床试验而不懈追求的努力得到了认可：Medidata多样性计划在2024年初举行的第15届临床运营高管年度峰会(SCOPE)上获得了最佳展示奖。
精准医疗将逐渐使医疗专业人员能够提供更精确的诊断和治疗。但这需要借助虚拟孪生技术实现可视化、测试和预测的能力。为了帮助公众更好地了解虚拟孪生如何改变人们对人体的理解和治疗方式，达索系统创建了一个虚拟形象Emma，并在 LinkedIn上为她提供了一个帐户。

作为虚拟孪生的化身，Emma Twin 能够虚拟测试数百种治疗方法，改善数百万真实患者的生活。借助她的3D建模虚拟身体，医生和研究人员可以分析疾病的影响并测试新疗法，而不会对真实患者造成风险。她正在为精准医疗铺平道路。

达索系统负责企业股权、营销和传播副总裁 Victoire de Margerie（以下简称VM）采访了Emma Twin（ET）。
VM：Emma，你可能不是真人，但作为达索系统的虚拟孪生顾问，你度过了忙碌的一年，展示了虚拟孪生如何帮助改变人们对人体的理解和治疗方式。请告诉大家你参与的一些项目。

ET：非常荣幸！我是一个虚拟形象，我的使命是展示像我这样的虚拟孪生如何帮助创建以患者为中心的医疗模式，并改善每个人的医疗保健。反复进行的临床试验需要时间和资源，并且可能使人类面临风险。而像我这样的虚拟孪生——人体的 3D 模型——可以可视化、测试和了解药物如何影响疾病或手术结果。

例如，通过对像我这样的，人的虚拟孪生进行测试，可以发现心脏在某些情况下会如何反应：跑步、锻炼或深度睡眠。这实在是太令人兴奋了！
VM：非常好！人们从引人入胜的故事中学习得最好。通过在 LinkedIn 上发表帖子，你能够以简单的方式分享，虚拟孪生如何影响各种令人着迷的医疗项目的第一手资料——从远程心脏手术到尖端角膜植入物，再到探索正在开发的药物对癫痫发作的影响。达索系统希望这些例子能让人们相信虚拟孪生技术对医疗保健的好处。Emma，你认为迄今为止，你最大的成功是什么？

ET：很难说哪一个是最大的成功，但其中一件事让我记忆犹新。我参与了MEDIDATA合成对照组试验，该试验针对复发性胶质母细胞瘤 (rGBM)，这种侵袭性脑癌进行研究。我参与了这个项目的混合外部对照组，以减少对照治疗组的患者数量，并且能够提供严格的科学数据来加速治疗和产品开发。
VM：Emma，我们都很欣赏你所做的测试！虚拟孪生正在帮助医疗专业人士迅速而自信地摆脱传统的“一刀切”医疗保健方法。当他们能够针对每个患者进行个性化治疗时，医疗专家可以深入了解尚未得到充分研究的领域，同时改善患者护理。

到目前为止，在像你这样的虚拟孪生的帮助下，达索系统已经为促进精准医疗做出了许多努力，Emma，我们很高兴继续开拓涉及心脏、大脑和皮肤的下一个重大前沿。我们很高兴你能继续成为达索系统的虚拟孪生资源，因为我们知道你还有很多贡献。我们迫不及待地想请你分享更多你的故事！
这是如何做到的呢？CorNeat Vision公司在3DEXPERIENCE实验室的推动下，正在提出一种永久性的人工解决方案，可以无缝嵌入活体人体组织。但在设想这一切之前，他们需要3D建模并在某人身上进行测试。

Emma Twin所有器官都已经以3D形式复制了，为什么不帮他们一把呢？或者应该说Emma Twin的一只眼睛。结果是人们很快就会有一个快速可靠的角膜失明物理解决方案，而不是依赖捐献组织。
LUCID Implants 的这些员工非常了不起，他们与 3DEXPERIENCE Lab 合作，为患者打造最自然的面部植入物。换句话说，他们正在制定定制的外科植入物解决方案。

使用达索系统的3D建模平台和虚拟孪生技术，他们可以在应用前根据每位患者调整和微调每个植入物，而无需再调整患者的面部。患者只需保持不动。这节省了时间，并提高了患者和医生的生活质量。
您是否了解Dynocardia发明的ViTrack，它提供无袖带、准确且连续的无创血压监测？患者不再需要像挤牙膏一样挤压手臂，也不再需要握紧拳头来抓住那个柔软的球！

这款可穿戴设备使用达索系统的3D建模软件创建，让患者即使在睡觉时也可以轻松连续地监测血压！

这对医院中数百万重症患者来说是一个巨大的好处，也为全球 12.8 亿高血压患者（WHO，2023 年）提供了一个机会，他们的医生也有机会通过收集到的数据更好地了解和管理这种疾病。
一家名为 Damae Medical 的公司，由3DEXPERIENCE Lab 推动，该公司正在开发一款改变游戏规则的便携式显微镜（使用达索系统的解决方案建模），可以实时检测皮肤癌。无需扫描，无需侵入性手术，无需等待立出结果！

这个显微镜可以立即做出诊断，使患者能够更快地采取行动对抗皮肤癌，从而更快地得到治疗。
VORTHEx项目是由达索系统、H. HARTMANN研究所和Rafaël研究所共同合作推出的。该项目利用达索系统的3DEXPERIENCE Lab技术，创建了一个高度逼真的虚拟放射治疗室。通过这个虚拟体验，患者可以在开始实际治疗之前熟悉治疗环境和设备，更好地为治疗做好准备。

一位患者Christian E.表示：“这次体验对我们的医疗保健治疗计划非常有帮助。它是一个非常现实和有趣的补充！虽然医生向我们解释了放射治疗的过程，我们仍然可能会错过很多细节。但通过这个虚拟体验的可视化，我们能够很好地理解一切。可视化比听到1000个单词更好。了解即将发生的事情总是比处于不确定状态更好。”

另一位患者Marc N.则表示：“这是一种非常不可思议的体验。它使我们能够直接进入治疗情境。它是理想的、非常愉快、清晰、精确的且做得很好。它令人放心，这对我来说在开始治疗时非常重要。这种体验使我们能够了解将要经历什么。”

另一位患者Alain A.也分享了他的感受：“我一开始感到不安，但这次体验让我能够冷静下来，真正为放射治疗做好准备并感到放心。它通过提供更多细节和回答我们可能不敢问的问题为预约治疗提供有益的补充。
今天我们在此分享了达索系统将人工智能与虚拟孪生相结合，引领精准医疗，提升患者体验，向生命维度演进的故事。不难想象，科学、创新、高效、体验，“以我为本”，将成为未来生命科学与医疗保健行业的关键词，数字化蝶变将为行业的发展赋予新动能。