Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.
Skip to main content
 

Поиск

Двойные перспективы цифровых двойников в науке «перехвата» заболеваний

Двойные перспективы цифровых двойников в науке «перехвата» заболеваний

 


В XIX веке существовало несколько способов получить отдельный фотографический снимок. По мере совершенствования методов фиксации люди обнаружили, что последовательные фотоснимки (или точки данных), собранные в ряд и показанные со скоростью 10–12 кадров в секунду (FPS), позволяют имитировать движение.

XX век подарил миру новые технологические достижения: немые фильмы, снятые со скоростью 16–24 FPS, затем видеозаписи с плавным движением (60 FPS) и, наконец, современные видеоматериалы, скорость которых достигает 10 триллионов кадров в секунду. Со временем ученые и инженеры поняли, что захват изображений на высоких скоростях помогает предсказать следующие шаги, или краткосрочное будущее сложных систем.

Подобно кинематографистам, ученые и врачи используют отдельные точки данных, чтобы сложить воедино виртуальное представление о здоровье человека. Но врач, как правило, собирает данные о биомаркерах и биометрических показателях раз в 12 месяцев в ходе ежегодного медосмотра и соединяет их на протяжении всей жизни человека. Это все равно что сделать несколько отдельных фотографий и скомпоновать их для имитации движения, как поступали кинематографисты в XIX веке.

Сегодня у врачей и исследователей есть возможность, применяя уже существующие датчики, собирать данные пациентов каждую миллисекунду каждого дня, а не один раз в год. Смогут ли врачи благодаря такому непрерывному сбору и анализу данных научиться предсказывать, в каком направлении будет развиваться здоровье человека спустя недели, месяцы или годы? Именно это и стремятся выяснить ученые из компании Janssen.

Дорогу цифровым двойникам

В статье, напечатанной в 2017 году в журнале Forbes, цифровой двойник был описан как «виртуальная модель процесса, продукта или услуги» и «мост между физическим и цифровым миром». Цифровые двойники используются во многих отраслях, но особое впечатление их потенциал производит в системе здравоохранения.

Миссия бизнес-инкубатора «Мир без болезней» (WWDA), созданного компанией Janssen, заключается в прогнозировании и предупреждении заболеваний на максимально ранних стадиях. Создание «цифровых двойников» здоровья человека до и после начала заболевания позволяет нам выявлять самые ранние прогностические факторы, влияющие на инкубацию и развитие болезни. Чтобы добиться необходимой детализации и широты данных для создания цифровых двойников в системе здравоохранения, необходимо обеспечить интеграцию — и последующий анализ — традиционных наборов информации о здоровье (таких как электронные медицинские карты) с непрерывными данными, которые стали доступны благодаря достижениям в области сенсорных технологий и мобильных устройств.

Мы побеседовали с Патриком Лоэрком, Ph.D., глобальным руководителем подразделения аналитики и профилактических биомаркеров, WWDA, и Ричардом Фужером, вице-президентом отдела исследований и разработок (R&D) потребительского спроса в области здравоохранения и главой группы WWDA по работе с датчиками и носимыми устройствами. Они рассказали нам, почему верят в силу и потенциал цифровых двойников в системе здравоохранения и какие уникальные возможности в сфере совместной работы помогают их командам воплощать эту концепцию в жизнь.

Почему вы верите в потенциал цифровых двойников в системе здравоохранения? Что побудило WWDA задействовать этот подход?

Патрик Лоэрк: В рамках концепции «Мир без болезней» акцент на цифровых двойниках отражает нашу идею о необходимости работы с заболеваниями на самых ранних стадиях. У людей, которым мы уделяем основное внимание, нет никаких симптомов. После осмотра у врача таких людей определяют как «здоровых», в то время как у них может начать развиваться рак или другое хроническое заболевание. Цифровые двойники позволяют нам отказаться от инвазивных методов забора крови и биологического материала у «здоровых» людей и все равно достичь желаемого результата в процессе раннего выявления заболеваний. Как часто говорит Билл Хайт (Bill Hait), руководитель отдела внешних инноваций компании Johnson & Johnson, «спустя сто лет люди будут удивляться: "Неужели раньше ждали, пока у вас проявится болезнь, и только потом что-то предпринимали?"».

Ричард Фужер: Если бы вы задали мне такой вопрос пять или десять лет назад, я бы не поверил в эту концепцию, ведь прежде у нас просто не было средств, которые есть сегодня. Сейчас я уверен в возможности создания цифровых двойников, поскольку распространение датчиков приводит к повышению точности наблюдений, а применение пассивных, неинвазивных методик в режиме реального времени позволяет нам получать все больше данных для включения в алгоритмы.

Можете ли вы привести пример того, как ваши команды совместно работают над созданием цифровых двойников?

РФ: При определенных заболеваниях у людей из группы риска в биологических жидкостях присутствуют биомаркеры, указывающие на повышенную вероятность развития болезни, — даже если, как отметил Патрик, человек выглядит и чувствует себя «здоровым». Моя команда может разработать датчик или носимое устройство, которые позволяют получать данные неинвазивным способом и не мешают повседневной жизни. С их помощью мы на протяжении определенного времени отслеживаем жидкости организма в поисках соответствующих биомаркеров. Традиционные медицинские карты или лабораторные анализы отражают ситуацию лишь в отдельно взятые моменты, тогда как технология выявления биомаркеров с помощью датчиков дает возможность в режиме реального времени определить, движется ли человек по пути развития болезни. Таким образом мы можем более точно установить, в какой момент нужно вмешаться, чтобы задержать прогрессирование заболевания либо прекратить его развитие. К настоящему времени нам уже удалось доказать клиническую значимость целого ряда своих датчиков.

ПЛ: Именно тут и включается в работу мое подразделение аналитики и профилактических биомаркеров. Мы внедряем безопасные системы сбора и интеграции данных, а также разрабатываем алгоритмы, которые итеративно обучаются на основе информации от датчиков, созданных командой Рика. Данные датчиков интегрируются с различными источниками информации, относящейся к конкретному заболеванию и в идеале поступавшей на протяжении длительного времени. Интеграция различных данных об одних и тех же людях повышает точность разработки цифрового двойника для той когорты пациентов, с которой мы работаем, стремясь научиться выявлять или предотвращать определенное заболевание.

Почему компания Janssen и WWDA обладают широкими возможностями для продвижения концепции цифровых двойников и удовлетворения растущих потребностей в инновациях в области здравоохранения?

РФ: В широком смысле Janssen представляет собой часть J&J. Это означает, что мы работаем в потребительской, фармацевтической компании и компании по производству медицинского оборудования. WWDA специализируется на поиске методов, меняющих подходы к здоровью потребителей, а также на разработке новых решений, позволяющих действительно улучшить здоровье людей. Мой опыт работы с другими компаниями показывает, что доступ к экспертным знаниям порой связан со значительными расходами, если вообще открыт. Но работа в J&J дает уникальные возможности для применения межотраслевого подхода к созданию цифровых двойников, а также использования широчайших экспертных знаний, которыми располагает коллектив целой корпорации. Более того, сотрудничество с командой Патрика, основанное на получении данных из внешних источников, позволяет нам эффективнее проводить анализ и достигать большего успеха в обучении алгоритмов, что приближает нас к моменту, когда наша концепция станет реальностью.


ПЛ: Я полностью согласен с этой точкой зрения. Если говорить о концепции предотвращения и перехвата заболеваний, то большинство людей, которых мы хотели бы привлечь к своей работе, практически не взаимодействуют с системой здравоохранения, поскольку еще не «больны». Именно поэтому мы так ценим сотрудничество с представителями гибридного потребительского и научно-медицинского сегмента, которые разбираются в особенностях такой деятельности. Работая в межотраслевой глобальной организации здравоохранения, мы можем сосредоточиться на здоровье человека в целом и попытаться выявить подходящие методы врачебного вмешательства при определенном заболевании. Конечное решение можно воплотить в различных формах: терапевтический подход, медицинский прибор, нутрицевтик или цифровое приложение.

Что мотивирует вас обоих на продвижение этого уникального подхода?

ПЛ: В начале своей карьеры я занимался разработкой методов CAR-T-клеточной терапии для лечения множественной миеломы на поздней стадии.  Эта работа много значила для меня и, конечно, была важна для людей с поздней стадией рака, однако сейчас мне стало интересно подойти к вопросу с другой стороны. Я переключил внимание с лечения болезни на ее обращение вспять и полное предотвращение. Я лично связан с этой целью, и возможность ее достижения дает мне мощный стимул. Концепция цифровых двойников — наряду с другими направлениями работы WWDA — способна помочь нам сделать мир без болезней реальностью.

РФ: Представьте, что вы можете два-три раза в день выполнять определенную задачу, без труда включая ее в свой повседневный график, и в то же время путем анализа собственных данных участвовать в реализации эффективной стратегии медицинского вмешательства, направленной на искоренение болезни до момента ее проявления. Теоретически люди обладают биологическим потенциалом, чтобы жить от 130 до 150 лет, однако из-за болезней средняя продолжительность жизни намного ниже. Это и дает мне стимул к работе. Это возможность помочь людям жить дольше, становиться здоровее и счастливее.

World Without Disease Accelerator

World Without Disease Accelerator

istock