Jumeau virtuel pour la santé

Les jumeaux virtuels sont devenus incontournables dans l’industrie aéronautique et la mobilité, domaines dans lesquels la virtualisation a permis des progrès considérables en matière de sécurité, de qualité, d’empreinte écologique et de compétitivité économique.

Grâce aux jumeaux virtuels personnalisés des organes, du métabolisme ou encore des tumeurs cancéreuses, MEDITWIN permettra aux professionnels de santé de mettre en œuvre les soins les plus appropriés à chaque personne.

MEDITWIN s’appuiera sur l’expérience accumulée par Dassault Systèmes et les partenaires depuis de nombreuses années dans le domaine des jumeaux numériques pour la santé, tels que l’initiative Living Heart Project de Dassault Systèmes , du Living Brain, sans oublier les actions du PEPR Santé Numérique que copilotent l'INRIA et l’INSERM, pour donner quelques exemples. 

Les apports scientifiques du projet MEDITWIN permettront de créer un environnement expérimental virtuel dans lequel il sera possible de tester des interventions, simuler l’effet de traitements ou encore prédire l’évolution de l’état de santé pour un individu donné, garantissant un degré de fidélité.

Voici quelques exemples d'applications concrètes développées dans les aires de la cardiologie, oncologie et neurologie :

• Planification personnalisée d’une chirurgie
• Ajustement des traitements en fonction de simulations métaboliques ou pharmacologiques
• Comparaison de scénarios diagnostiques et thérapeutiques pour l’aide à la décision clinique

De nombreux challenges technologiques seront adressés par le consortium pour la création de tels jumeaux et concernent principalement :

• L’exploration de nouvelles formes de représentation 3D

Nous visons à définir des espaces de représentation appropriés pour traiter l’anatomie et la physiologie humaine qui sont naturellement 3D, variables dans le temps et particulière à chaque individu. Cette nouvelle représentation permettra l’unification de l’ensemble des données médicales multimodales et bruitées au sein du jumeau virtuel. Ces représentations ouvriront des perspectives inédites pour l'analyse et la compréhension des pathologies.

• L’excellence dans les technologies de simulation numérique

Afin de rendre le jumeau virtuel simulable, il est nécessaire de caractériser les modèles d'évolution bio-physiques (lois de croissance, déformation, activité mécanique ou électromagnétique, processus bio-chimiques, etc.), que ce soit à partir d’observations réelles ou synthétiques.

La prise en compte de l’incertitude dans les données et dans les modèles, notamment due à des tissus inhomogènes, seront autant de défis à relever. Les simulations développées permettront de créer un patrimoine unique pour la compréhension de processus complexes. 

• Le développement d’une nouvelle génération d’IA fondée sur le savoir et le savoir faire

De nouvelles technologies disruptives en Intelligence Artificielle sont nécessaires pour faire face aux challenges scientifiques, de la génération d’organes virtuels conformes jusqu’à la simulation temps-réel de problèmes complexes. Les modèles seront guidés par la connaissance de la physique et de la biologie pour créer des espaces de représentations ayant un niveau de confiance et de robustesse élevé.

• Faciliter l’échange et la compatibilité des systèmes

Tout cela sera possible grâce aux systèmes d’interopérabilité qui seront mis en place dans le projet et qui permettront la communication naturelle entre l’ensemble des systèmes d’information. Ces nouvelles ontologies permettront l’indexation automatique des données hétérogènes fournies par l’ensemble des partenaires (textes, images, modèles 3D).

Les solutions développées deviennent également des supports d’explication, de dialogue et de suivi. En visualisant l’impact d’une pathologie ou d’un traitement, elles facilitent la compréhension pour le patient, renforcent la relation praticien-patient, et favorisent l’engagement thérapeutique.

Elles permettront notamment :

• D’illustrer les mécanismes d’action d’un traitement pour en expliquer l’intérêt ou les effets secondaires
• De co-construire un plan de soin en rendant visible les choix possibles
• De limiter les erreurs grâce à une approche fondée sur la prédiction
• D’optimiser les coûts de santé par une prévention et un suivi ciblé

L’usage des jumeaux virtuels en médecine ouvre la voie à une transformation majeure : il permettra de passer d’une approche réactive à une médecine prédictive, personnalisée et proactive.

Concrètement, cela se traduit par la possibilité de simuler des traitements sur une représentation virtuelle d’un patient avant de les appliquer, d’anticiper les risques de maladies ou de complications ou de planifier des interventions chirurgicales plus sûres. L’adaptation du jumeau virtuel par des données issues du monde réel (capteurs connectés ou autres) permettra également d’optimiser le suivi des patients à distance.

Ces outils transforment déjà l’avenir de la santé, comme l’illustre le livre blanc de Dassault Systèmes sur la médecine de précision de nouvelle génération.

Ils présentent également un fort potentiel pour la recherche clinique, par exemple grâce à des initiatives de développement d’essais cliniques virtuels soutenues par la FDA (Food and Drug Administration).