达索系统活体心脏项目10年传奇

寂静回声

本文为《解密人体：2024国际人体虚拟孪生大会》系列的第二篇。主要内容是达索系统虚拟人体建模高级总监Steve Levine在纪念Living Heart项目十周年活动暨2024国际人体虚拟孪生大会第一天闭幕词演讲。非常精彩，感人泪目。


在回顾活体心脏项目的变革历程之际，史蒂夫·莱文分享了过去十年间一段段极具深度的个人经历，其中满溢着创新、坚韧与群体的力量。他深入地把自身借助虚拟孪生技术拯救生命的体验，同致力于革新医疗保健的全球网络所取得的集体成就紧密相连。其思考凸显了技术、协作以及共同目标在重塑医学模式方面的深远意义，也将为未来十年虚拟人体建模的持续发展提供启迪与助力。
以下是Steve Levine演讲的大致内容：

我感到有必要再次向那些真正带领我们走到今天的人们致敬。这是第十个年头了，我想分享一些个人的思考和感想。这是一次非凡的旅程，我希望通过演讲传达不同人的声音，并且会沿途分享更多内容。

这是一场宏大的合作，它还在继续，我非常高兴看到Joe的故事——他正在集结来自世界各地的专家，他们以我们当初创建心脏模型的方式复制这一模式，每个人都为这个拼图带来了不同的部分。突然间，你开始看到这一切逐渐成形，因为它们都基于同一个基础，即相同的人体结构。
这是Living Heart项目十周年的纪念日，但实际上那个蛋糕不是为了项目庆生，而是为了我个人的生日。我不知道南达萨比博士在哪里，但当时我在贝勒医学院访问时，她给了我一个惊喜。尽管你可以认为那块蛋糕是献给活心项目的十周年，但实际上那是她在我的生日宴会上送给我和我女儿的惊喜。

我女儿在贝勒医学院做住院医生培训，事实上她是儿科神经退行性神经学项目的首席住院医师。在那天，我被蛋糕和我女儿一同惊喜到，而对了解我女儿的人来说，她一直扮演着重要的角色。

让我们回到2013年。我喜欢分享这张幻灯片，这是一次预览活动，我和一些知名人士交流过。其中一位发言者是朱利叶斯·吉翁诺尼博士，他是材料模型的发明人之一，也是这一领域的关键创始人。
我强调了几个方面：一是我们专注的原因，以及视频中我提到的理由；二是我们的目标不是进行科学实验，而是实现过渡研究。我们要确保从一开始就着眼于最终目的，即以病人为中心。更重要的是，我用这张图片传递了一个核心信息：我们的目标不是重新发明轮子，而是尝试整合已经创造出来的知识，然后通过一种众包模式来积累、分享它，并在此基础上构建，以便每个人都能从中受益。

这种模式在过去的时间里服务得非常好，因为人们开始认识到与他人合作的力量，形成了一种滚雪球效应。科学家之间通常存在一定的竞争，所以我们能够把他们聚集在一起，告诉他们如果一起工作可以做得更好，这一点至关重要。
计算建模正进入医学、生物学、科学和技术的每一个方面。它至少做了三件非常重要的事情：它帮助我们设计下一代的新事物；它帮助我们理解身体的工作原理；它将成为医生用来决定每位患者最佳治疗方案的工具。

我们特别关注心脏建模，因为心血管疾病是全球人类的第一杀手。我们专注于特定的社区，但我们也知道每个器官都有自己的社区。我们预计，各个器官的团队都会效仿心脏团队的做法，也许脑团队也可以这样做，肝脏研究者也可以。慢慢地，整个身体将被建模。

计算建模将成为我们作为临床医生和科学家所做一切工作的不可或缺的一部分，嵌入医院和实验室。我们已经从静态X光片进步到了三维重建。想象一下，如果我们能够在虚拟环境中干预，向医生和病人展示如果进行这种手术、这种干预或这种植入会发生什么。所有这些都将是我们未来医疗的一部分，而未来并不遥远，就在我们有生之年。

但这不仅仅是在我们的有生之年。正如你已经开始听到并将在明天听到的那样，这一切正在发生。那个愿景已经被实现了，这归功于内容和社区的共同作用。如我早先所提到的，我一直试图在整个过程中保持患者的视角。明天我们将听到更多关于患者的故事，我想分享一些患者的观点。

第一个例子是一个心脏手术的案例，我有一次非常有趣的互动。我们之前听到了Meditwin项目的一个重点将是HLHS（单心室）治疗，即Norwood手术。2017年，我邀请了克里斯蒂安·施伦萨克博士加入我在一次论坛上的演讲。在此之前我从未见过他，他也没有见过这项技术。

我直接邀请他在没有排练的情况下，向全世界分享他对这项技术的真实感受。有人可能觉得这有点冒险，但我需要知道他的真实想法。这次对话是直播的，所以它是有记录的。我可以找到他的原话。
Steve Levine：我们今天第一次见面。基于您今天了解到的这项技术的发展方向以及您每天面临的挑战，您是否有一些想法，这项技术如何帮助您？

Dr. Christian Schlensak：当然，首先，我对您的演讲感到震惊。这是我第一次看到这样的演示，我能告诉你，你所展示的心脏模型看起来非常逼真，真的像一颗真实的心脏。我认为这将使我们在未来更容易在手术前观察心脏内部。

如果我想修复一个复杂的先天畸形，比如一个婴儿出生时只有一个心室而不是两个心室，以及一根主要血管，这种情况下的手术难度极大。要正确获取尺寸，以塑造血管并形成新瓣膜是非常困难的。

如果我们能使用这项技术规划我们的策略，并可能设计出我们需要在这个特殊的小婴儿身上使用的设备，无论是补片材料还是人工材料，这肯定会有助于获得更好的结果。这就是我对这项技术的愿望。

正如我提到的，她做到了，她成为了那个医生。这是她在贝勒医学院完成儿科住院医生培训毕业时的照片。当然，在德克萨斯州，我们都可以看到部门里的人都戴着牛仔帽，甚至为她创作了一首歌，这非常令人激动。

她的激励继续影响着我。其中一个原因是当我谈到为什么选择一个小女孩作为主角时，我实际上考虑过用老年男性的视角来讲述故事，但那时我没有讲这个故事。今天我要讲述他的故事。多亏了我的女儿杰西，我才能讲述这个故事。
这个故事始于他是一个长期参与活体心脏项目的成员。他注意到自己的心脏状况有些异常。作为一个项目参与者，他非常注意监测心脏健康，使用传感器追踪心脏数据。

经过几年的时间，他注意到他的静息心率慢慢上升，达到大约10%的增幅后，他就调整生活方式，改变饮食习惯，学习激活交感神经系统和副交感神经系统的方法来降低心率。然而，生活总是充满变数，后来心率又回升了。
后来他才知道自己患有一种叫做肢端肥大症的疾病，这是由于体内生长激素过多引起的。这种疾病会影响包括心血管系统在内的多个身体部位，使心脏更加努力地工作，变得更厚更重，整个血管系统也变得僵硬和增厚。他发现，静息心率的逐步升高正是血管系统变化的表现。
实际上，他的情况是由头部中央的一个巨大肿瘤引起的。同时他还出现了一些看似无关的问题，如耳部感染和眼部感染。由于她参与了活体心脏项目，他联系了她。作为一名研究人员，她认为这些症状不正常，建议他做一个扫描。
扫描结果显示，原本应该存在的垂体腺位置上有一个巨大的肿瘤，几乎完全破坏了垂体腺。分析显示，这个肿瘤不仅影响了垂体腺，还侵入了大脑中央，靠近视觉皮层的地方。肿瘤包裹着供应眼睛血液的动脉。
奇迹般的是，他并没有失明，但视力受到了严重威胁。这张图显示了肿瘤位于双眼视神经交汇处的位置，限制了血流。所有这些威胁血管健康的因素，正如Joe在讨论活体眼睛项目时所提到的，这些都是与这个问题相关的。我们正在进行的工作不仅仅是理论上的，而是实际应用中的。

最明显的路径是从前额切开，移动脑组织以接近肿瘤，但这是一种侵入性极大的方法。我的女儿意识到，使用虚拟孪生可以在非侵入性的情况下采用其他技术，例如通过鼻子进入。因此，她找到了托马斯·博蒙特博士，他不仅擅长处理这类肿瘤，而且精通使用3D模型进行手术。
他成功地进行了长达11小时的手术，在今年七月成功取出了肿瘤。手术过程中，他依靠虚拟孪生作为参考，指导他在看不见的情况下操作。摄像机帮助他定位，而3D对象则提供了导航所需的细节。任何一个错误都可能导致灾难性的后果，但手术取得了完全的成功。
《华盛顿邮报》最近发表了一篇文章，提到了Thomas BEAUMONT医生这项工作的重要性。他指出，在手术室中使用3D模型，可以使他专注于逐细胞移除肿瘤，避免任何可能的副作用。他不需要记住3D结构，而是可以直接在手术室中使用3D结构。这发生在几周前，是对3D建模技术和这项技术重要性的见证。
我还想分享一些额外的数据，因为我们讨论了很多关于人体作为一个系统的概念。这是一张心率变异性的图表，它衡量的是身体对变化的反应。你可以看到，诊断前他的心率变异性相当稳定，但在得知病情后，即使没有改变医疗条件，仅因心理状态的变化，他的心血管系统就受到了影响。
手术后，心率变异性立刻恢复了正常。尽管身体经历了重大手术，但随着血管压力的解除，心率变异性迅速恢复正常。你可以追踪他身体的变化，他利用这些数据管理康复过程。有时他不得不返回工作岗位，好的进展开始衰退。

这表明我们可以通过监控身体的反应来改善健康状况。更重要的是，这个病例展示了虚拟孪生技术对人体系统的影响。尽管问题出在他的大脑，但它影响了全身的每个器官。我们必须记住，系统最终控制着整个过程。他是幸运的，得到了很好的治疗。
我分享这个故事，部分是因为它记录了我女儿从患者到医生的历程。她指导了他和他的家人，找对了外科医生，强调了我们所说的对待身体作为一个系统的理念，并从患者的角度出发。我本希望邀请他上台，但我不能，因为他就是我。

这个病例证明了我们不仅要谈论这项技术，还要亲身体验它。我不希望体验这项技术，但我确实体验了。今天我在这里，刚刚移除了一个高尔夫球大小的肿瘤，这个肿瘤曾威胁到我的生命，多亏了手术室中的3D技术，这是早期的一些医生和远见者所希望有一天能够做到的事情。当然，我没有想到今天会在这里，但我感谢每一位帮助我来到这里的人。

[此时，Steve Levine已经哽咽地说不出话来，泪水已经模糊了双眼。他只好一手扶眼镜，一手擦眼泪。另一位医生马上走到台上，继续替Steve Levine演讲]

自成立以来，我就爱上了这个项目。从签署第一个成员到如今遍布全球的国际社区，涵盖了数百名研究人员、行业代表、监管机构和临床参与者。我很荣幸能够参与其中，并从中学到很多，以推进科学，最终改善患者的护理。这是一段多么美妙的旅程啊！愿我们还有更多的岁月来扩展人体虚拟孪生的范围。

十年前，这个项目只有一名成员，现在已经成长为拥有超过450名心血管专家的社区，他们每天都在证明计算建模和仿真可以将研究转化为临床护理。我向所有参与的人致以最高的敬意。这个项目已经拯救了许多生命，并将继续这样做。这是一段精彩的旅程，我们才刚刚开始。

感谢史蒂夫·莱文、汤姆·巴迪奇、章瑶、菲利普和阿什利·马斯特森、大卫和其他所有为今天的成就做出贡献的人。这真的是在挽救生命，这是医学的未来，也是生命科学的未来。这是虚拟人体孪生的一个绝佳示范，感谢大家，期待未来的更多发展。
接下来是位于全球各地的Living Heart团队成员通过抛纸团接力祝贺Living Heart十周年的视频。第一位成员展示祝贺Living Heart十周年的打印纸，并进行祝福，结束后把打印纸揉成一团，假装把纸团抛给下一个人，下一个人隔空假装接住纸团，打开展示并祝福。