Существует множество мифов и легенд о двойниках, и согласно одной из них каждый человек имеет своего призрачного двойника, который всегда находится рядом с ним и показывается лишь в исключительных обстоятельствах. Встречи с собственным двойником при этом всегда сулят несчастья, болезни, стихийные бедствия или даже смерть. 

Однако, диабетику такая встреча может принести пользу – если двойник цифровой. Сегодня мы расскажем – что такое цифровой двойник, как они используются в медицине и какую пользу могут принести при сахарном диабете.

Кто такой цифровой двойник и зачем он нужен

Цифровой двойник – это виртуальная модель объекта или системы с нужными характеристиками, на которой можно тестировать воздействие различных препаратов, процедур и визуализировать процессы [1]. 

Сфера применения цифровых двойников весьма широка – от строительства до автотранспорта и энергетики. Но мы, конечно же, сосредоточимся на сфере здравоохранения. 

Ведь  именно здравоохранение признано отраслью, где технология цифровых двойников может произвести переворот, в будущем позволив врачам работать с виртуальными пациентами. Индустрия здравоохранения уже задействует цифровых двойников для развития персонализированной медицины, организации эффективной работы медорганизаций, а также разработки новых лекарств и устройств [1].

Итак, что получит пациент от применения этой технологии? 

Цифровой двойник, иначе говоря, виртуальный пациент, точно копирующий настоящего пациента, поможет врачу лучше изучить болезнь, прогнозировать развитие и течение заболевания. С его помощью врачу будет проще подобрать индивидуальное и наиболее эффективное лечение. Кроме того, цифровые двойники смогут тестировать различные лекарства и экспериментировать с назначенной терапией, исключая риски и врачебные ошибки. 

Что получит врач?

Цифровой двойник позволит врачу обеспечить оперативный контроль состояния здоровья пациента, подобрать персонализированное лечение и эффективную профилактику. Все это  увеличит шансы пациентов на успешное выздоровление, снизит смертность от заболеваний, повысит качество и продолжительность жизни людей. Ученые также обещают, что цифровые двойники будут существовать и у медицинского оборудования, чтобы повысить его надежность, или даже у целых больничных систем. Реализация проекта цифровых двойников поможет вывести отечественную медицину на новый профессиональный уровень [2]. 

Цифровой двойник – не сказка, а быль

На первый взгляд, применение цифровых двойников относится к далекому будущему, и сегодня выглядит скорее как сюжет для книги сайнс-фикшн. Однако, это не так. Цифровые двойники уже вовсю применяются в ряде передовых медицинских центров. Перечислим основные направления их применения.

1. Виртуальные органы

Сразу несколько компаний работают над проектом виртуального сердца, которое можно снабжать характеристиками отдельных пациентов и обновлять, чтобы понимать прогрессирование их заболеваний или отслеживать реакцию на новые лекарства, методы лечения или операции.

2. Геномная медицина

Исследователи из шведского Линчёпингского университета занимаются сопоставлением РНК больных ревматоидным артритом мышей с цифровым двойником этих цепочек. Они выявляют клетки с активными генами, которые становятся целями препаратов, чтобы найти самые эффективные по действию лекарства и рассчитать их дозы. Цель состоит в том, чтобы персонализировать диагностику и лечение человека с помощью копий его РНК. 

3. Разработка лекарств и медицинских устройств

Цифровые двойники могут улучшить разработку, тестирование и мониторинг новых медицинских устройств и лекарств. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) США запустило программу по внедрению различных типов цифровых подходов в фармацевтике. 

Исследователи из американского штата Оклахома работали  над созданием цифрового двойника для улучшения доставки лекарств в легкие. Ученые обнаружили, что только около 20% препаратов попадают в целевые области легких. Цифровые двойники позволили исследователям изменить размер частиц и характеристики состава препаратов, чтобы повысить эффективность доставки до 90%.

4. Классификация рисков

Фармацевты при Стэнфорде используют цифровых двойников в изучении рисков для сердца, связанных с применением различных лекарств. Это позволяет повысить безопасность отдельных препаратов и их комбинаций с меньшими затратами, чем при ручном тестировании. 

А исследовательский центр Empa в Швейцарии работает над цифровыми двойниками для оптимизации дозировки лекарств пациентам, страдающим от хронических болей. Такие характеристики как возраст и образ жизни человека помогают настроить его цифрового двойника, чтобы предсказать действие обезболивающих.

5. Сканирование и моделирование тела

Платформа от американской Q Bio – Gemini Digital Twin – позволяет сканировать все тело за 15 минут без радиационного излучения, используя модели вычислительной физики, которые более точны, чем обычная МРТ.

6. Планирование операции

Бостонская детская больница работает с цифровым двойником сердца для улучшения планирования хирургических процедур пациентов и последующей оценки их результатов. Другой цифровой двойник помогает нейрохирургам удалять аневризмы с помощью моделирования мозга для повышения безопасности пациентов. Аневризмы – это увеличение кровеносных сосудов, которое может привести к образованию тромбов, а при разрыве – к инсультам и смерти [1]. 

В нашей стране разработкой цифрового двойника занимаются специалисты Сеченовского Университета. Их главная цель связана с разработкой прототипа цифрового двойника для ранней диагностики и прогнозирования развития онкологических и кардиологических заболеваний. В онкологии цифровые двойники создаются по трем направлениям – рак легких, рак почек и колоректальный рак, в кардиологии, по двум – гипертоническая болезнь и ишемическая болезнь сердца [3]. 

Как цифровой двойник может помочь диабетику?

Не следует думать, что цифровые двойники могут помочь только в хирургии, онкологии и кардиологии. Немалую пользу они могут принести и диабетикам.

«Цифровой двойник», созданный на основе технологии искусственного интеллекта (ИИ) компанией Twin Health, может помочь человеческому «оригиналу» обратить вспять симптомы диабета 2 типа и значительно сократить прием лекарств от этого заболевания, включая инсулин.

Таковы результаты клинических испытаний технологии, которые были представлены на ежегодной научной сессии Американской диабетической ассоциации (АДА).

Платформа Whole Body Digital Twin компании Twin Health ежедневно собирает тысячи точек данных с носимых датчиков, затем объединяет эти показания с результатами анализов крови и самоописаниями для создания компьютерной модели каждого пациента. ИИ постоянно обновляет и анализирует модель, чтобы выявить проблемные зоны в индивидуальном метаболизме пациента и предложить потенциальные изменения и улучшения в его питании, активности, сне и дыхании, с конечной целью обратить симптомы диабета вспять.

Технология рассчитана на использование в течение как минимум года и состоит из трех этапов по несколько месяцев каждый: нормализация обмена веществ, решение проблем, выявленных ИИ, и поддержание достигнутых результатов. Пользователи могут отслеживать свой прогресс и прогнозы ИИ с помощью подключенного мобильного приложения.

В клинических испытаниях компании приняли участие 199 пациентов, у которых диабет был диагностирован в среднем почти четыре года назад, и которые начали исследование со средним уровнем A1C 9%.

Через шесть месяцев исследователи обнаружили, что при постоянном использовании технологии цифрового двойника почти у 95% участников уровень A1C снизился ниже 6,5%. Они сообщили о среднем снижении на 3,3 пункта по сравнению с улучшением всего на 0,39 пункта в контрольной группе, которая получала стандартное лечение диабета 2 типа.

Группа, использующая «цифровых близнецов», смогла добиться такого снижения без применения каких-либо лекарств, кроме метформина. Кроме того, все девять пациентов, которые использовали инсулин, смогли прекратить инъекции до истечения 90 дней.

В целом, почти 84% из группы, которые следовали указаниям своего цифрового двойника в течение шести месяцев, к концу этого периода были признаны находящимися в состоянии ремиссии, согласно стандартам АДА — это означает, что они поддерживали нормальный уровень глюкозы в крови в течение как минимум трех месяцев без приема лекарств от диабета [4].

Авторы другого исследования оценили эффективность применения цифрового двойника у 63 пациентов с СД2. Они наблюдали значительное снижение уровня HbA1c (34%), инсулинорезистентности (39%), массы тела (4,63%), окружности талии (7,7%) на фоне значительного улучшения функции клеток, синтезирующих инсулин (на 82%) по сравнению с исходным уровнем. Новая технология позволила обеспечить пациентам точные советы по питанию, употреблению отдельных питательных веществ, что и позволило большинству пациентов достичь ремиссии диабета [5].

Эти сведения, несомненно, вдохновляют, поскольку перед каждым диабетиком открывается перспектива достижения стойкой ремиссии заболевания. Очевидно, новая технология  станет доступна широким слоям населения в ближайшие годы. А пока напомним, что основными методами лечения СД2 являются сахароснижающие препараты, достаточная физическая активность и рациональное питание. 

Скоротайте время в ожидании цифрового двойника за вкусным и полезным обедом (а также завтраком и ужином) от «Ботаники».

Магазин

Готовые замороженные блюда «Ботаника» – низкоуглеводное готовое питание, с просчитанными гликемическим индексом и нагрузкой. Не содержит сахара и крахмала.

Наши блюда не считаются лечебными или диетическими. Они лишь призваны вам помочь с подсчетом уровня гликемической нагрузки для контроля сахара в крови. А за лечением необходимо обратиться к врачу.

Мы используем только экологические, натуральные ингредиенты, а удивительно вкусные рецепты составлены по рекомендациям врача-диетолога. Правильное и сбалансированное питание «Ботаника» – залог Вашего здоровья и хорошего самочувствия.

 

Список литературы:

1. Решетникова М. Виртуальные органы и испытание лекарств: цифровые двойники в медицине // РБК Тренды (10.09.2021).  – Режим доступа: https://trends.rbc.ru/trends/industry/613b35369a7947506473665e
2. Смирнова Е. Цифровые двойники в медицине: помощь врачам, здоровье – пациентам // Красота и здоровье (26.01.2021). – Режим доступа: https://www.kiz.ru/content/zdorove/novosti/tsifrovye-dvoyniki-v-meditsine-pomoshch-vracham-zdorove-patsientam/
3. Пензина А. Возможности цифровых двойников в медицине обсудили в Академии наук // Научная Россия (08.06.2021) https://scientificrussia.ru/articles/funktsii-tsifrovyh-dvojnikov-v-meditsine-obsudili-v-akademii-nauk
4. «Цифровой двойник» может помочь обратить диабет вспять // EverCare (11.07.2022).  – Режим доступа: https://dzen.ru/media/evercare/cifrovoi-dvoinik-mojet-pomoch-obratit-diabet-vspiat-62cbc649864a68481321d222
5. Joshi S., Shamanna P., Shah L. et al. Digital Twin Enabled Precision Nutrition Induces Remission of Diabetes Independent of Improvement Obesity Markers // AACE Annual Meeting-2021. – Режим доступа: https://static1.squarespace.com/static/61312c393ff7bc599abfc343/t/615b5edd909cc56c527efbd1/1633378013842/TWINAACE2021Poster1.pdf