Это первая серия из шести частей о том, как ИИ изменяет медицинские исследования и лечение.
Сердце передо мной бьется и двигается, как человеческий орган, но не имеет крови, протекающей через него, и не живет в человеческом теле.
Это созданное компьютером сердце, или цифровое двойное, используемое для тестирования имплантируемых сердечно-сосудистых устройств, таких как стенты, и протезные клапаны, которые, как только они будут в безопасности, в конечном итоге будут использованы на реальных людях.
Но создатели сердца, Адсилико, вышли за рамки создания одной точной модели.
Используя искусственный интеллект и огромное количество данных, они создали множество различных сердец.
Эти синтетические сердца, созданные АИ, могут отражать не только биологические свойства, такие, как вес, возраст, пол и кровяное давление, но и состояние здоровья и этническое происхождение.
Поскольку эти различия часто не находят отражения в клинических данных, цифровые близнецы могут помочь изготовителям приборов проводить испытания в более разнообразных группах населения, чем они могли бы с помощью человеческих испытаний или испытаний, связанных только с цифровыми близнецами без ИИ.
Это позволяет нам зафиксировать полное разнообразие анатомий и физиологических реакций пациентов, что невозможно с помощью обычных методов.
Это использование ИИ для совершенствования тестирования устройств приводит к разработке устройств, которые являются более инклюзивными и безопасными, — говорит глава администрации Шина Макферсон.
В 2018 году в результате проведенного Международным консорциумом журналистов расследования было установлено, что 83 000 человек погибли и более 1,7 млн. получили ранения в результате применения медицинских средств.
Мисс Макферсон надеется, что цифровые близнецы с АИ смогут сократить эти числа.
Для того чтобы сделать эти устройства более безопасными, вам нужно проверить их более тщательно, и это невозможно сделать в клинических испытаниях из-за их стоимости», — говорит мисс Макферсон, которая базируется в Нортумберленде.
"Так что вы хотите иметь возможность использовать компьютерную версию, чтобы убедиться, что что бы вы не делали, вы проверили её как можно более тщательно, прежде чем проверить её на человеке.
Даже часть этих смертей - и связанные с ними судебные иски - можно было бы избежать с помощью более тщательного тестирования.
Вы также можете получить более подробные результаты.
"Вы можете взять одно и то же [виртуальное] сердце, и вы можете проверить под низким или высоким давлением, или против развития различных заболеваний, чтобы узнать, влияет ли это на устройство каким-либо образом.
Мисс Макферсон добавляет: [Виртуальное] тестирование дает изготовителям медицинских приборов гораздо больше знаний.
Это также означает, что мы можем проводить тесты в других субклиниках, а не только в белых мужчинах, на которых традиционно основывались клинические испытания.
Модели Adsilicos AI обучаются комбинированию данных о сердечно-сосудистых заболеваниях и данных, полученных с помощью реальных сканировок МРТ и КТ, которые включают медицинскую съемку с согласия пациентов.
Данные взяты из подробных анатомических структур сердца, чтобы помочь создать точное цифровое представление о том, как медицинские устройства будут взаимодействовать с различными анатомиями пациентов.
Испытания Adsilicos предусматривают создание цифрового двойника устройства, подлежащего испытанию, которое затем вводится в виртуальное сердце в результате моделирования, производимого АИ.
Все это происходит в компьютере, где тест может быть воспроизведен в тысячах других сердец - всех смоделированных АИ версий настоящего человеческого сердца.
С другой стороны, испытания на людях и животных, как правило, охватывают лишь сотни участников.
Возможно, самый большой стимул для производителей лекарств и устройств к дополнению клинических испытаний цифровыми близняшками IA заключается в том, как это сокращает время, что также приводит к большой экономии средств.
Так, например, производитель наркотиков " Санофи " надеется сократить период тестирования на 20%, а также повысить коэффициент успеха.
Она использует цифровую технологию близнецов в своей иммунологии, онкологии и специализации редких заболеваний.
Используя биологические данные, полученные от реальных людей, < < Санофи > > создает смоделированные на основе АИ пациенты, а не фактические клоны конкретных лиц, которые могут пересекаться между группами контроля и плацебо в рамках испытания.
После этого программы Sanofis AI также создают компьютерные модели лекарственного препарата, которые должны быть испытаны, синтезируя такие свойства, как то, как лекарство может быть поглощено по всему телу, чтобы его можно было проверить на пациентах IA.
Программа также предсказывает их реакцию, воспроизводя реальный судебный процесс.
В связи с тем, что в период клинического развития в индустрии новых лекарственных препаратов 90 процентов не справляются с этой задачей, увеличение на 10 процентов нашего успеха за счет использования таких технологий, как цифровые близнецы, может привести к экономии в размере 100 млн. долл. США, учитывая высокую стоимость поздних клинических испытаний, говорит Мэтт Трупо, глава научно-исследовательских платформ в Санофисе, а также вычислительных исследований и разработок.
До сих пор результаты были многообещающими, добавляет г-н Труппо, который базируется в Бостоне, США.
Ещё многое предстоит сделать.
Многие из болезней, которые мы сейчас пытаемся поразить, являются весьма сложными.
Здесь появляются такие инструменты, как AI.
Следующим рубежом является обеспечение следующего поколения цифровых близнецов точными АИ-моделями сложной человеческой биологии.
Однако, по словам Чарли Патерсона, у близнецов могут быть слабости, ассистент в PA Consulting и бывший менеджер службы NHS.
Он отмечает, что близнецы настолько же хороши, как и данные, которые они обучают.
Из-за старинных методов сбора данных и низкой представленности маргинализированных групп населения мы можем оказаться в таком положении, когда мы все еще можем ввести некоторые из этих предубеждений, когда мы программируем виртуальные развлечения людей.
Работа с ограниченными наследственными данными для подготовки ее МА является вопросом, который известно Санофи и который он решает.
Для заполнения пробелов во внутренних наборах данных, состоящих из миллионов пунктов данных от тысяч пациентов, которые ежегодно проходят испытания, он получает данные от третьих сторон, такие, как электронные медицинские записи и биобанки.
Вернувшись в Адсилико, г-жа Макферсон надеется, что однажды цифровая двойная технология АИ откажется от испытаний животных из клинических испытаний, которые в настоящее время все еще считаются важной частью процесса тестирования лекарств и устройств.
Она говорит, что виртуальная модель наших сердец все еще ближе к человеческому сердцу, чем у собаки, коровы, овец или свиней, которые, как правило, используются для исследования имплантируемых устройств.