达索系统人体虚拟孪生

寂静回声

本文为《解密人体：2024国际人体虚拟孪生大会》系列的第七篇，主要内容有达索系统生命科学和医疗保健行业副总裁Clarie Biot的主题演讲《用于治疗创新和个人健康之旅的人体虚拟孪生体验》等。

Claire Biot：用于治疗创新和个人健康之旅的人体虚拟孪生体验
达索系统生命科学与医疗保健行业副总裁Claire Biot在演讲中详述了人体虚拟孪生技术在变革医疗保健领域方面的潜力。她着重指出，医疗行业正朝着预测性、预防性和以患者为中心的方向转变，而这一转变是借助多学科合作以及先进的虚拟孪生技术得以实现的。通过运用这些技术，医疗领域能够大力推进治疗创新，例如在药物研发和医疗设备测试过程中实现更高的精准度。
不仅如此，人体虚拟孪生技术还能极大地改善个人的健康管理进程。它帮助患者更深入地了解自身健康状况，从而在医疗决策过程中做出更明智的选择。Biot的此次演讲凸显了人体虚拟孪生在现代医疗中所占据的关键地位，为医疗行业的未来发展指明了新的方向。、
Claire Biot演讲的主要内容如下：
今天，我的任务是和大家分享我们的起点。这会是一个基础，明天，达索系统的Patrick Johnson会接着讲述我们如何将团队带向新阶段。在我们庆祝“活体心脏项目”十周年之际，我觉得有必要说一说，经过这十年的努力，如今我们取得了哪些成果，以及利用人体虚拟孪生技术能够做些什么。
回溯到12 年前，我在巴斯德研究所攻读博士学位的时候。我记得当时选择在这里读博，是因为这里不仅有很棒的基础科学和基础研究，还特别关注科研成果在日常生活中的应用，关注对患者的影响以及对医学变革和进步的推动。
如今有个关键绩效指标，87%的可穿戴设备用户会用这些设备追踪自己的健康指标。
这也引发了消费科技领域的极大兴趣，比如苹果公司最近的一些举措，像AirPods 变成了助听器，Apple Watch 能够预防房颤风险。
一个关键数据是，在过去三年里，美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物中，47%被认定为个性化治疗。在医疗技术方面，过去三年每年都有10 种新的药物伴随诊断技术获批。
医疗系统的资金来源问题。我们正从单纯的按服务量收费，转向基于价值的医疗模式。
比如在奥巴马医改中出现了订阅费用模式，在责任医疗组织中出现了基于治疗结果的合同模式。
美国医疗保险承诺到2030 年100%的医疗服务采用基于价值的合同模式，而且医保支付方采用这种模式预计能节省3%到20%的费用。
我在巴黎大学附属医院（APHP）工作过，见过很多身心疲惫的医生。可能有人觉得数字化能帮到医生，但其实不然，50%的医生职业倦怠是由于使用不便捷的电子健康记录（EHRs）系统。而且由于医生短缺和老龄化带来的需求增加，压力也越来越大。
综合来看，我们希望帮助人们通过可持续的医疗系统过上更健康的生活，我们能做到吗？当然能。我坚信，医疗系统的虚拟孪生技术将处于核心地位，我们能够借助人体虚拟孪生技术拓展和改善现实世界。
接下来我会给大家展示我们如何将人体虚拟孪生体验应用于不同客户。在图表左边，是我们目前主要服务的对象，包括生命科学公司、生物制药公司、医疗技术公司，当然我们也想为医疗服务提供者，尤其是为医生提供服务，并且已经开始和他们合作，今天也会分享一些成果。
简单来说，如果问生物制药公司的首席执行官或者医生他们最看重什么，为什么每天努力工作，他们会提到三点：以患者为中心（对于医疗技术公司来说可能是以医护人员为中心）、创新与卓越、可持续性。
所谓以患者为中心，就是助力人们保持健康，无论是健康人群接种疫苗，还是残疾人士或患有急慢性疾病的患者，都要促进无缝的患者就医过程，这对生命科学公司和医疗服务提供者都适用。
对于生命科学公司来说，还要减轻医护人员的负担，因为大多数医疗设备的使用者是护士和医生，他们和患者相处的高质量时间很少，如果设备易用，就能帮到他们。对于医疗服务提供者来说，就是能有更多时间和患者相处。
创新与卓越方面，精准医疗就是在合适的时间为合适的患者提供合适的治疗。
对于生命科学公司，现在有很多智能互联设备，截至目前已经有超过1000 种人工智能医疗设备获得批准，还有机器人手术、增材制造等创新技术，以及从销售医疗设备转向销售包括培训、维护等一系列服务的创新模式。
对于医生来说，就是制定和应用最佳医疗实践，塑造医疗卓越标准，培养下一代从业者。
我们希望为客户提供一个端到端的科学和商业平台，实现可持续的治疗创新，改善患者就医过程。
治疗创新的生命周期从研究到开发、临床试验、生产、质量控制、监管到商业化，药物或设备商业化后可供医生在诊疗时使用。从患者角度看，先是自我评估，然后咨询医生，接着诊断、医疗决策、治疗和随访。
我们在全球有超过14000 个客户，包括大型制药和医疗技术公司，还有大量中小型企业。涉及全球超过10 万名医生和1000 多万名患者。
下面我们深入了解一下这个过程。先从研究环节开始，这里有一个细胞的虚拟孪生示例，它不是3D 模型，而是系统生物学模型。我们利用这个模型对胶质母细胞瘤的信号通路进行建模，目的是如果我们能了解细胞内许多分子的激活和失活状态，就能预测细胞和癌细胞对某些药物的反应。
我们已经描述了十几种信号通路和大约50 种药物，制药公司已经在使用这项技术。在本次研讨会上，我们还会和古斯塔夫·鲁西研究所及Meditwin 一起展示如何将这些技术应用于更大规模的研究。
接下来是一个受去年一位演讲者启发的例子。去年在研讨会上，渤健公司利用研讨会展示了一种针对特定患者的药物递送系统虚拟孪生方法的可靠性。他们需要将药物注射到大脑，也就是鞘内注射，要确定最佳注射部位。
要知道脑脊液的循环很复杂，它是一个次要的循环系统，会受重力和心率等因素影响。我们和他们一起对药物在脑脊液中的扩散路径以及到达大脑的过程进行了建模。
有趣的是，我们不仅针对人类进行了建模，还针对非人类灵长类动物进行了建模。与渤健公司的数据相比，仿真结果非常好，以至于他们跳过了非人类灵长类动物的临床前开发阶段。这是药物开发的一个例子。
再讲讲临床试验环节，我给大家分享两个例子，一个是药物方面的，一个是医疗设备方面的。在药物方面，昨天我们进行了一场专题讨论，主题是如何利用过往临床试验患者的历史数据来构建合成对照组。
也就是说，用之前临床试验中符合相同纳入和排除标准的治疗数据来替代对照组中的患者。
我们和制药公司开展了很多项目，FDA和其他监管机构也很支持这种做法，因为这能加速患者获得创新治疗的进程，而且对患者来说也更符合伦理。
在医疗设备方面，我们会在研讨会上深入探讨，这里先简单说一下。我很自豪地说，我们在一定程度上创建了一个虚拟的治疗组。
比如对于一种二尖瓣修复设备，如果能在一组虚拟患者中进行测试，能否预测真实临床试验的结果呢？如果可以，是否能减少真实临床试验中需要招募的患者数量呢？
这同样是为了加速试验进程，降低患者的风险。明天会有一个专门的小组讨论这个研究成果，FDA也会参与。

接下来，我们把目光转向患者。在航空航天领域，达索系统不仅会在飞机设计之初构建虚拟孪生模型，还能为每一架现役飞机维护虚拟孪生模型，用于预测性维护。
同样，我们能构建心脏或其他器官的虚拟孪生模型，那能不能构建一个像我这样的个性化虚拟孪生模型，并持续维护它呢？
好消息是，得益于五年前我们对Medidata 的收购，我们能够通过传感器收集纵向数据，并确保测量结果的准确性，从而实现对虚拟孪生模型的持续维护。我们可以接入很多不同的传感器，监测睡眠模式、心跳等等。
我们继续站在患者的角度，假设一位患者要接受治疗。今天有一个例子是受波士顿儿童医院基金会启发的。
有一位妈妈也是医生，凯蒂·贝尔斯夫人，她希望儿子亚历克斯接受心脏手术时能有最好的结果，所以选择带儿子到波士顿儿童医院做手术。在这个过程中，第一步是妈妈和儿子要了解整个就医过程。
胡根森医生多年来一直使用心脏虚拟孪生模型向患者及其家属解释手术过程，这样患者就能了解自己的健康状况，从而做出更明智的决策，减轻焦虑。从患者教育到医疗决策和诊断，这里我简单说一下，因为接下来几天大家会听到很多精彩的故事。
波士顿儿童医院的做法是，在为患有先天性心脏病的儿童进行手术前，会对比不同的治疗方案，不仅是不同的手术方式，还包括患者在休息和运动等不同状态下的情况，这对做出最佳医疗决策非常重要。

希望通过这些内容，大家能对我们利用人体虚拟孪生体验实现治疗创新和医疗卓越有一个初步的了解。
如果大家想了解更多，我们发布了一份新的白皮书，其中提到人体虚拟孪生对于理解疾病、测试不同治疗方案和预测结果至关重要。
除此之外，我们还提出了另外两个重要支柱。
一是将人体虚拟孪生与医院或当地医疗环境的虚拟孪生相结合，因为我们需要了解医疗服务的提供环境，这样医生能在优化的环境中工作，患者能获得更好的就医体验。
二是构建医疗系统的虚拟孪生，因为我们希望实现医疗系统的可持续性，通过它可以了解资金流动和激励机制，实现平价医疗。
将人体虚拟孪生与医院虚拟孪生相结合，是一个全新的理念。医院不再仅仅是一个物理建筑，而是一个充满数据和智能的生态系统。在这个虚拟的医院环境中，我们可以模拟患者的就医流程，优化科室布局，提高医疗资源的利用效率。
例如，通过虚拟孪生模型，我们可以分析患者在医院内的移动路线，发现可能存在的拥堵点和等待时间过长的环节，然后进行针对性的改进。这就像我们对医院的运营进行了一次全面的体检和优化，让患者能够享受到更加高效、便捷的医疗服务。
医疗系统的虚拟孪生则是从宏观层面推动医疗行业的可持续发展。我们可以把整个医疗系统看作是一个庞大的经济和社会网络。
在这个网络中，资金像血液一样流动，激励机制就像是心脏的跳动，推动着医疗服务的不断前进。通过构建医疗系统的虚拟孪生模型，我们能够清晰地看到资金在各个环节的分配情况，了解不同利益相关者的行为模式和激励因素。
比如，我们可以分析医保支付政策对医疗机构和患者行为的影响，找出可能存在的浪费和不合理之处，然后制定更加科学合理的政策。这就像我们拥有了一个医疗系统的“透视眼”，能够从宏观层面进行调控和优化，实现医疗资源的公平分配和可持续利用。
总之，人体虚拟孪生技术是医疗领域的一项革命性技术，它为我们带来了前所未有的机遇和挑战。我们相信，在全球医疗工作者和科研人员的共同努力下，我们一定能够充分发挥这项技术的优势，克服困难，实现医疗领域的创新和变革，为人类的健康和幸福创造更加美好的未来。
希望大家能够积极参与到这项伟大的事业中来，共同探索人体虚拟孪生技术的无限潜力。