يمكن أن تحدث تقنية استخدام المرضي الافتراضيين ثورة في عالم الطب، على سبيل المثال، لو كان بإمكاننا أن نستبدل البشر بنماذج افتراضية في التجارب التي أُجريت على لقاحات فيروس كورونا، فبذلك يمكننا أن نقلل نفقات إجراء التجارب، ونتجنب تجربة اللقاحات المحتملة غير الفعَّالة على المتطوعين من البشر.
وبدأ بالفعل استخدام المرضى الافتراضيين في إجراء التجارب الإكلينيكية على نطاق محدود، فعلى سبيل المثال، تستعين إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) بعمليات المحاكاة الحوسبية لتقييم المنظومات الجديدة لتصوير الثدي بالأشعة السينية، بدلًا من تجربتها على البشر.
استبدال البشر بمحاكاة رقمية يمكن أن يجعل التجارب السريرية أسرع وأكثر أمانا.
يبدو أن بعض الخوارزميات الجديدة كل يوم تمكن أجهزة الكمبيوتر من تشخيص المرض بدقة غير مسبوقة ، وتجديد التوقعات بأن أجهزة الكمبيوتر ستحل قريبًا محل الأطباء.
ماذا لو استطاعت أجهزة الكمبيوتر أن تحل محل المرضى أيضًا؟
إذا كان من الممكن أن يحل البشر الافتراضيون محل أشخاص حقيقيين في بعض مراحل تجربة لقاح فيروس كورونا ، على سبيل المثال ، فقد يكون من الممكن أن يسرع تطوير أداة وقائية ويبطئ الوباء.
وبالمثل ، كان من الممكن تحديد اللقاحات المحتملة التي لم يكن من المحتمل أن تنجح في وقت مبكر ، مما يقلل من تكاليف التجربة ويتجنب اختبار اللقاحات المرشحة الضعيفة على متطوعين أحياء.
هذه بعض فوائد “الطب السيليكو” أو اختبار الأدوية والعلاجات على الأعضاء الافتراضية أو أنظمة الجسم للتنبؤ بكيفية استجابة الشخص الحقيقي للعلاجات.
في المستقبل المنظور،مع الأعضاء الافتراضية ، تبدأ النمذجة بتغذية البيانات التشريحية المستمدة من التصوير عالي الدقة غير الباضع لعضو الفرد الفعلي في نموذج رياضي معقد للآليات التي تحكم وظيفة هذا العضو. تعمل الخوارزميات التي تعمل على أجهزة كمبيوتر قوية على حل المعادلات الناتجة والمجهول ، مما يؤدي إلى إنشاء عضو افتراضي يشبه ويتصرف مثل الشيء الحقيقي.
التجارب السريرية في السيليكو جارية بالفعل إلى حد ما.
على سبيل المثال
إدارة الغذاء والدواء الأمريكية تستخدم محاكاة الكمبيوتر بدلاً من التجارب البشرية لتقييم أنظمة التصوير الشعاعي للثدي الجديدة.
كما نشرت الوكالة إرشادات لتصميم تجارب للعقاقير والأجهزة التي تشمل مرضى افتراضيين.
إلى جانب تسريع النتائج والتخفيف من مخاطر التجارب السريرية ، يمكن استخدام الطب السيليكو بدلاً من التدخلات الخطرة اللازمة لتشخيص أو التخطيط لعلاج بعض الحالات الطبية. على سبيل المثال ، يُمكِّن تحليل تدفق القلب ، وهي خدمة قائمة على السحابة معتمدة من إدارة الغذاء والدواء ، الأطباء من تحديد مرض الشريان التاجي بناءً على صور التصوير المقطعي المحوسب لقلب المريض. يستخدم نظام HeartFlow هذه الصور لبناء نموذج ديناميكي للسوائل للدم الذي يمر عبر الأوعية الدموية التاجية ، وبالتالي تحديد الحالات غير الطبيعية وشدتها. بدون هذه التقنية ، سيحتاج الأطباء إلى إجراء تصوير الأوعية الدموية لتحديد ما إذا كان سيتم التدخل وكيفية ذلك. يمكن أن تساعد تجربة النماذج الرقمية للمرضى الأفراد أيضًا في تخصيص العلاج لأي عدد من الحالات وهو مستخدم بالفعل في رعاية مرضى السكري.
طب السيليكو
الفلسفة الكامنة وراء طب السيليكو ليست جديدة.
كانت القدرة على إنشاء ومحاكاة أداء كائن ما في ظل مئات من ظروف التشغيل حجر الزاوية في الهندسة لعقود ، مثل تصميم الدوائر الإلكترونية والطائرات والمباني.
لا تزال هناك عقبات مختلفة أمام تطبيقه على نطاق واسع في البحث الطبي والعلاج.
أولاً ، يجب تأكيد القدرة التنبؤية والموثوقية لهذه التكنولوجيا ، وسيتطلب ذلك العديد من التطورات. وتشمل هذه إنشاء قواعد بيانات طبية عالية الجودة من قاعدة كبيرة ومتنوعة إثنيًا من المرضى تضم النساء والرجال على حد سواء صقل النماذج الرياضية لحساب العديد من العمليات المتفاعلة في الجسم ؛ والمزيد من التعديلات في أساليب الذكاء الاصطناعي التي تم تطويرها بشكل أساسي من أجل التعرف على الكلام والصورة المستند إلى الكمبيوتر وتحتاج إلى توسيعها لتوفير رؤى بيولوجية.
يعالج المجتمع العلمي وشركاء الصناعة هذه القضايا من خلال مبادرات مثل مشروع القلب الحي من داسو سيستيم ، والمعهد الفسيولوجي البشري الافتراضي للبحوث الطبية الحيوية التكاملية و Microsoft Healthcare NExT.
في السنوات الأخيرة ، وافقت إدارة الغذاء والدواء والمنظمون الأوروبيون على بعض الاستخدامات التجارية للتشخيصات المعتمدة على الكمبيوتر ، لكن تلبية المتطلبات التنظيمية يتطلب الكثير من الوقت والمال. يمثل إنشاء طلب على هذه الأدوات تحديًا نظرًا لتعقيد نظام الرعاية الصحية. في طب السيليكو يجب أن تكون قادرة على تقديم قيمة فعالة من حيث التكلفة للمرضى والأطباء ومؤسسات الرعاية الصحية لتسريع تبنيهم لهذه التكنولوجيا.