Teknologi kembar digital sedang mengubah paradigma medis. Saat ini, dokter sudah dapat membangun kembali berbagai organ dari jantung hingga otak pasien melalui gambar tiga dimensi, dan dalam waktu dekat, diharapkan dapat membuat bayangan digital lengkap dari seluruh tubuh manusia, sehingga membuat operasi dan diagnosis menjadi lebih akurat dan dapat diprediksi.
Dan dengan perkembangan teknologi model besar kecerdasan buatan, kemampuan komputasi yang lebih kuat akan membuat konstruksi model tiga dimensi di masa depan menjadi lebih cepat dan mudah, setelah mengintegrasikan informasi gambar AI, dokter juga dapat membuat penilaian kesehatan pasien lebih komprehensif.
Dari jantung maya ke otak besar maya
6 bulan yang lalu, insinyur perangkat lunak Steven Levine menjalani operasi pengangkatan tumor otak selama 12 jam. Setelah didiagnosis dengan tumor otak jinak sebesar bola golf, dokter memodelkan otaknya, menemukan lokasi tepat tumor, dan melakukan operasi intervensi di bawah bimbingan gambar 3D. Enam minggu kemudian, Levine pulih sepenuhnya dari operasi.
"Sementara tumor itu tidak segera mengancam jiwa, itu telah menggerogoti bagian tengkorak saya, sinus dan menekan saraf optik." Levin mengatakan kepada reporter CBN, "Tumor juga mempengaruhi fungsi kelenjar pituitari dan mengeluarkan hormon pertumbuhan berlebih, yang membuat kaki dan tangan saya perlahan membesar." ”
Dokter bedah saraf dari University of California, San Diego, Thomas Beaumont, menggunakan teknologi digital kembar untuk merekonstruksi otak Leven, termasuk tumor. Selama operasi, melalui gambar di layar ruang operasi, Beaumont memasukkan kamera melalui satu lubang hidung Leven, dan menyuntikkan alat operasi melalui lubang hidung lainnya, memotong tumor secara bertahap dan memperbaiki jaringan yang rusak, menjalankan operasi dengan cara non-invasif.
Karena struktur tulang setiap pasien berbeda. Cara lengkung arteri karotis juga berbeda-beda. Semua ini harus divisualisasikan secara tiga dimensi untuk memastikan keberhasilan operasi. Dengan gambar tiga dimensi, dokter tidak perlu membayangkan struktur anatomi otak pasien dalam pikiran mereka, tetapi mereka dapat melihatnya langsung, ini membuat dokter lebih yakin selama operasi dan membuat operasi lebih akurat.
Operasi Lewin sangat sukses, setengah tahun kemudian, dia sudah kembali bekerja seperti biasa. Faktanya, teknologi kembar digital yang digunakan oleh Dr. Beaumont sebenarnya dikembangkan oleh Lewin sendiri, sehingga dia menjadi penerima manfaat dari teknologi yang dikembangkannya sendiri. Pengalamannya membuatnya semakin yakin bahwa teknologi ini di masa depan dapat membantu lebih banyak pasien dan mengurangi beban para dokter.
Saat ini, Leven sedang mendorong teknologi bayi digital dari laboratorium ke klinis, bayi digital ini akan mencakup jantung, otak, hati, dan organ tubuh lainnya. Untuk ini, Leven telah berjuang lebih dari sepuluh tahun.
Pada tahun 2014, di perusahaan tempatnya bekerja, Lévin memimpin proyek Living Heart pertama kali, proyek ini adalah alat pemodelan jantung manusia digital pertama yang disetujui oleh FDA Amerika, dapat membantu dokter intervensi jantung memahami struktur jantung pasien dengan lebih baik sebelum atau selama operasi, untuk menemukan solusi operasi terbaik.
Levin mengatakan kepada wartawan Diyi Caijing bahwa inspirasi untuk proyek jantung virtualnya berasal dari putrinya, Jesse. Jesse lahir dengan cacat jantung yang langka dan parah. Dokter menanamkan pacu jantung di jantungnya sejak lahir. Jesse sekarang berusia 35 tahun dan sudah mengganti pacu jantungnya sebanyak 5 kali.
Dokter menghadapi banyak ketidakpastian saat mengobati penyakit jantung Jesse, sebagian besar bergantung pada pengalaman dan spekulasi, yang meninggalkan kesan mendalam pada Levin. Sejak saat itu, Levin berharap untuk mengembangkan sistem digital yang dapat membantu dokter dalam penelitian perkembangan penyakit jantung bawaan seperti yang diderita Jesse.
"Sama halnya seperti sekarang tidak ada orang yang akan membuat pesawat atau mobil sungguhan, lalu mengendarainya untuk uji coba," kata Leven kepada wartawan First Financial, "Sebelum produk ini benar-benar dirakit, program perangkat lunak dan sistem komputer memungkinkan desainer untuk pertama-tama membuat dan menguji bagian-bagian ini di lingkungan virtual, jadi mengapa operasi jantung dan perangkat intervensi koroner tidak dapat direncanakan dan diuji lebih awal?"
Sebagai insinyur, Laiwen selalu memikirkan masalah ini dengan cara fisika. Dia berpendapat bahwa karena jantung adalah 'pompa', maka seharusnya terikat oleh hukum fisika. Konsep ini mendorong bentuk awal proyek jantung virtualnya.
Jika model yang dibangun benar, produk akhirnya akan benar. Ini adalah kesuksesan yang berasal dari sumber terbuka sistem. Lewin menyatakan bahwa kerjasama sumber terbuka proyek ini telah berlangsung selama sepuluh tahun. Ratusan dokter, insinyur, pembuat standar industri, pejabat pemerintah dari seluruh dunia terlibat dalam proyek ini, memberikan kontribusi dari keahlian profesional masing-masing, dengan tujuan membangun jantung tiga dimensi penuh fungsional pertama di lingkungan virtual.
Levin mengatakan kepada wartawan First Finance bahwa pada awalnya, banyak orang meragukan proyek ini, karena setiap operasi jantung melibatkan nyawa, dan saat ini operasi jantung masih mengandalkan keterampilan dan pengalaman dokter. Namun, secara bertahap, model tiga dimensi dibuat dari pemindaian CT dan gambar resonansi magnetik (MRI) yang umum, perangkat lunak ditingkatkan secara bertahap, dan proyek ini secara bertahap diverifikasi, yang menunjukkan hasil yang bagus dalam pengujian hewan dan manusia.
Proyek Heart Virtual Drive didorong oleh sistem ekosistem yang terus berkembang, kami bermitra dengan para peneliti kardiovaskular terkemuka, pengembang perangkat medis, lembaga regulasi, dan ahli jantung, dengan tujuan mengembangkan model jantung digital tubuh manusia yang terverifikasi secara klinis, sangat akurat, dapat dikomersialisasikan, dan terapi digital baru.
Anak-anak dengan penyakit jantung bawaan diharapkan menjadi yang pertama mendapat manfaat
Setelah beberapa tahun usaha, tim Lavine berhasil membangun jantung virtual yang lengkap dan menyediakannya kepada dokter bedah di Rumah Sakit Anak Boston. Lavine percaya bahwa karena kurangnya metode prediksi perkembangan penyakit jantung bawaan pada anak-anak oleh dokter jantung anak, maka departemen jantung anak berpotensi menjadi yang pertama dalam mengkomersialkan teknologi kembar digital.
Saat ini, dua kali seminggu, puluhan ahli berkumpul di departemen jantung Rumah Sakit Anak Boston, merencanakan operasi jantung paling rumit. Mereka menganalisis gambar tiga dimensi jantung yang diproyeksikan di layar, setiap pembuluh darah yang rusak atau ventrikel yang tidak normal dapat membahayakan kesehatan hidup anak-anak.
Gambar digital tiga dimensi ini dapat diputar atau dipecah secara bertahap di layar komputer, memungkinkan dokter bedah untuk merencanakan operasi yang akan datang dengan akurat. Dengan bantuan insinyur biomedis, dokter dapat melihat bagaimana aliran darah dan oksigen, sinyal listrik jantung, dan tekanan katup memengaruhi fungsi jantung, bahkan bisa memprediksi dampak katup yang akan mereka gunakan dalam perbaikan jantung melalui gambar digital.
Levin mengatakan bahwa suatu hari nanti, sensor atau perangkat wearable mungkin akan ditambahkan ke dalam teknologi digital ini untuk menciptakan jalur pengiriman data ke jantung virtual pasien. Loop umpan balik ini akan menciptakan 'kembar digital' dari jantung manusia, memberikan dokter metode baru untuk memastikan rencana operasi mereka adalah yang terbaik.
Dokter Bedah Jantung Pediatrik di Rumah Sakit Anak Boston dan Kepala Proyek Visualisasi 3D Komputer, David Hoganson, bertanggung jawab atas proyek ini. Hingga saat ini, timnya telah menyelesaikan sekitar 2000 operasi menggunakan model jantung digital.
Di Pusat Jantung Anak Rumah Sakit Xinhua yang berafiliasi dengan Universitas Jiao Tong Shanghai, Direktur Departemen Jantung Chen Sun harus menangani sejumlah besar pasien anak dengan penyakit jantung bawaan yang rumit setiap hari. Beberapa anak ini kadang-kadang membutuhkan perawatan segera karena perkembangan ventrikel yang buruk sejak lahir, sementara yang lain menderita penyakit Kawasaki atau miokarditis pada usia 2 atau 3 tahun, sementara banyak mekanisme dari penyakit-penyakit ini masih belum diketahui sampai sekarang.
Chen Sun mengatakan kepada wartawan First Financial bahwa timnya juga melakukan kerja sama penelitian industri-universitas di bidang digital twin, berdasarkan fusi citra multimodal ultrasonografi dan CT angiografi jantung, mengembangkan algoritma terkait, membangun model 3D dan 4D untuk penyakit jantung bawaan pada anak-anak, untuk lebih memahami perkembangan penyakit jantung bawaan pada anak-anak.
Chen Sun mengakui bahwa aplikasi teknologi digital di luar negeri dalam klinis unggul terutama didasarkan pada dua keunggulan: pertama, mereka memiliki sistem pembayaran yang matang, sehingga produk dapat lebih cepat dikomersialkan; kedua, ekosistem di luar negeri lebih berkembang, dengan penelitian lintas disiplin di bidang dasar medis, teknik, dan klinis membentuk suatu sistem.
Dokter utama Pusat Jantung Anak Rumah Sakit Xinhua, Dr. Peng Yongxuan, mengatakan kepada wartawan Ekonomi Pertama: "Jantung virtual telah menjadi pusat penelitian di bidang kardiovaskular domestik. Teknologi digital twin adalah tren yang akan membantu pengembangan tingkat medis lebih lanjut, dan akan membawa perubahan revolusioner ke dalam ranah medis."
Dia menyatakan bahwa dalam domain penyakit jantung anak di dalam negeri, teknologi jantung virtual saat ini berada pada tahap awal pengembangan dan optimasi melalui algoritma AI, peningkatan melalui fusi gambar multimodal, dan terus meningkatkan akurasi model digital kembar dalam tahap penelitian, akan terus mengeksplorasi aplikasinya di praktik klinis di masa depan.
Sebagai teknologi dan alat bantu baru, jantung digital twin memerlukan metode penggunaan yang sistematis untuk mengungkapkan fungsinya yang kuat. Misalnya, beberapa parameter dua dimensi yang telah lama digunakan (diameter, luas) akan digantikan oleh parameter tiga dimensi (luas, volume), perencanaan pra-operasi, simulasi operasi, dan prediksi perkembangan penyakit semuanya memerlukan metode yang sesuai sesuai dengan berbagai jenis penyakit.
Dalam beberapa tahun terakhir, "kelahiran digital" semakin matang dalam bidang kedokteran, telah berkembang menjadi model paru-paru, hati, otak, sendi, mata, pembuluh darah, dan bagian tubuh lainnya. Pembangunan kembar maya seluruh tubuh manusia juga berpotensi terjadi dalam waktu dekat. Saat ini, teknologi baru ini telah digunakan untuk menguji produk peralatan medis baru, serta memprediksi dampak molekul obat baru pada organ dan sel. Di masa depan, ini mungkin dapat mengurangi bahkan menggantikan percobaan hewan.
Model-model ini akan membantu mendirikan dasar yang konsisten untuk kedokteran kardiovaskular berbasis komputasi, memacu perkembangan pendidikan dan pelatihan, desain perangkat medis, uji klinis, dan diagnosis klinis, serta menyediakan cara yang lebih efektif untuk inovasi dan transformasi perangkat medis canggih. Saat ini, FDA Amerika Serikat telah memperpanjang perjanjian penelitian kerja sama dengan sistem jantung virtual Dassault Systemes hingga 10 tahun untuk mengevaluasi pemasangan dan kinerja perangkat kardiovaskular, termasuk pacu jantung.
Dengan perkembangan AI generatif, proyek jantung virtual Dassault sedang memperkenalkan model bahasa besar. Lewin mengatakan kepada wartawan First Financial bahwa timnya saat ini sedang menguji model jantung virtual generasi baru yang dapat dikonfigurasi untuk pasien individu atau kelompok pasien, dan kemampuan kustomisasi dan otomatisasi yang didorong oleh AI akan membantu menyederhanakan dan mempercepat pengembangan perangkat medis.
"Salah satu keuntungan dari model AI adalah bahwa di masa depan kita mungkin tidak memerlukan sejumlah besar data pasien, hanya memerlukan sedikit data saja untuk terus belajar dan menghasilkan sejumlah besar data. Ini adalah dampak penting perkembangan AI terhadap teknologi kembar digital." kata Laven.
Selain itu, dengan bantuan kemampuan AI, cara sebelumnya dalam memodelkan jantung secara individual juga akan mengalami perubahan. "Pemodelan manual sering memerlukan waktu yang sangat lama, sekarang dapat dilakukan secara otomatis dengan satu kali klik, mempersingkat siklus dari beberapa hari menjadi beberapa menit, yang akan menjadi revolusioner bagi seluruh proses," katanya.
Era kedokteran AI akan segera tiba
Di dalam negeri, dokter klinis juga sedang menyelidiki prospek penerapan teknologi kembar virtual. Baru-baru ini, di ruang operasi Rumah Sakit Ruijin yang berafiliasi dengan Sekolah Kedokteran Universitas Jiao Tong Shanghai, dilakukan 'perang presisi' kolaborasi manusia dan mesin. Tim neurologi fungsional Rumah Sakit Ruijin, yang dipimpin oleh Zhou Hongyu, mengimpor data citra CT dan MRI pasien ke dalam sistem robot operasi bernama Sino. Melalui sistem algoritma kecerdasan buatan, sistem ini dapat secara otomatis merekonstruksi model tiga dimensi di dalam tengkorak, dan menggambarkan dengan presisi kontur tiga dimensi dari abses.
Dengan bantuan gambar data 3D, Guo Liemei, wakil kepala dokter dari Departemen Bedah Saraf Rumah Sakit Renji, dengan lancar mengontrol lengan robot robot bedah, dan perlahan-lahan mengirimkan tabung drainase ke tengah rongga abses melalui saluran preset dengan akurasi pemosisian berulang 0,1 mm sesuai dengan jalur bedah yang direncanakan oleh robot.
Zhou Hongyu menjelaskan kepada reporter keuangan pertama bahwa di masa lalu, operasi semacam ini mengandalkan "rasa" dan pengalaman dokter, tetapi sekarang dengan perkembangan teknologi neuroimaging, dimungkinkan untuk pasca-proses data gambar untuk CT dan resonansi magnetik, membangun struktur otak dalam yang harus diamati melalui kraniotomi di masa lalu, dan merencanakan jalur bedah berdasarkan sistem tiga dimensi, menghindari pembuluh darah dan area fungsional penting, dan mencapai posisi yang tepat dan navigasi bedah melalui robot, yang dapat menembus batas fisiologis mata manusia dan tangan manusia.
"Sistem ini menampilkan kedalaman tusukan dan offset sudut secara real time, dan juga dapat dengan cerdik menghindari pembuluh darah dan area fungsional, yang merupakan perspektif yang tidak dapat dicapai dengan operasi tradisional." Katanya.
Kepala Departemen Bedah Saraf Rumah Sakit Renji, Profesor Feng Junfeng, mengatakan kepada wartawan Fist Finance pertama: "Bedah Saraf telah memasuki 'era milimeter'. Pembelajaran mesin terus mengumpulkan data operasi, di masa depan mungkin dapat mengoptimalkan jalur penyuntikan secara mandiri, menjadi 'Asisten AI' bagi dokter."
Situasi serupa juga diharapkan akan terjadi di ruang kateter jantung rumah sakit di masa depan. Profesor Ge Junbo, Kepala Departemen Kardiologi Rumah Sakit Affiliated Zhongshan dari Universitas Fudan, menggambarkan kepada wartawan First Financial sebuah adegan "ruang kateter metaverse": ruang kateter ini terdiri dari sistem pendukung keputusan AI, sistem kontrol suara, sistem bantuan robotik dan umpan balik sentuhan, sistem realitas campuran holografis digital, dan internet super cepat.
"Di lab cath ini, semua informasi pasien telah dicerminkan ke sistem perangkat lunak dokter sebelum perawatan bedah, dan dokter dapat mensimulasikan operasi dan anatomi setelah mengenakan perangkat virtual hibrida seperti Vision Pro, dan proses bedah telah dilatih sebelumnya." Ge Junbo memberi tahu reporter keuangan pertama.
Dia percaya bahwa manifestasi dan dimensi "metaverse" juga berlaku untuk diagnosis dan pengobatan penyakit jantung. Dari "metaverse" ke "alam semesta pikiran", di masa depan, kembar digital dapat menggunakan teknologi AI untuk secara akurat membangun organ digital (manusia digital), menguraikan apa yang mungkin terjadi dalam situasi nyata (virtual), dan memungkinkan dokter dan pasien untuk memahami konsekuensi dari faktor penyakit.
"Ini akan membantu memahami keterkaitan antara berbagai penyakit pembuluh darah kompleks, seperti bagaimana penyakit aterosklerosis arteri memengaruhi seluruh jaringan pembuluh darah dalam tubuh manusia," kata Ge Junbo, "Ini sangat penting untuk manajemen diagnosis dan pengobatan penyakit pembuluh darah umum. Pengetahuan konvensional tidak lagi dapat memprediksi konsekuensi lengkap dari penyakit, di masa depan integrasi informasi seperti karakteristik pasien, manifestasi klinis, profil biomarker omik, dan imunologi gambaran akan menjadi tren."
Ge Junbo menyatakan bahwa teknologi kelingan digital yang tumpuk dengan model kecerdasan buatan besar, di masa depan dapat melakukan prediksi yang akurat terhadap penyakit pembuluh darah umum, juga dapat berperan lebih besar dalam bidang operasi penggantian katup, membantu para dokter dalam membuat prediksi dan keputusan kapan untuk melakukan intervensi terhadap penyakit.
Pada minggu lalu, Departemen Jantung Rumah Sakit Zhongshan meluncurkan model jantung pertama di Tiongkok (CardioMind). Model ini mengintegrasikan data diagnosis multimodal dan pengalaman medis terkemuka untuk mewujudkan proses cerdas dari pengumpulan riwayat medis hingga diagnosis bantu. Yang lebih penting, sistem ini melampaui analisis data teks tunggal, dan mampu mengintegrasikan dan merasionalkan data multimodal seperti elektrokardiogram, gambar ultrasonografi, dan pemeriksaan laboratorium.
Namun standarisasi data-data ini masih menghadapi tantangan. "Digital twin adalah deskripsi organ berdasarkan berbagai gambar medis tiga dimensi dan sinyal fisiologis. Citra 3D CT/MRI adalah dasar dari digital twin, karena struktur organ setiap individu berbeda, gambar-gambar ini dapat digunakan untuk menyesuaikan model AI, untuk aplikasi personalisasi." Seorang ahli citra medis mengatakan kepada wartawan Ekonomi Pertama, "Saat ini, digital twin organ belum membentuk standar yang konsisten, tetapi dapat disederhanakan sesuai dengan kebutuhan spesifik, seperti dalam skenario panduan operasi."
Beberapa dokter juga menunjukkan kepada reporter keuangan pertama bahwa karena variabilitas subjektif yang besar dari data fisiologis tubuh manusia, ini akan meningkatkan kesulitan standardisasi. "Data tubuh manusia sangat kompleks, dengan ratusan juta variabel berinteraksi satu sama lain, dan sangat sulit untuk mensimulasikannya secara akurat." Profesor Pan Wenzhi, kepala dokter dari Departemen Kardiologi Rumah Sakit Zhongshan, mengatakan kepada reporter keuangan pertama, "Untuk membuktikan apakah suatu terapi layak, bahkan jika itu adalah hipotesis sederhana, biasanya perlu untuk memasukkan ribuan pasien selama beberapa tahun uji klinis, yang menelan biaya ratusan juta yuan. " Karena pasien tidak bisa diulang-ulang trial and error. ”
Pada saat yang sama, ia mengatakan bahwa penerapan model besar AI memiliki keuntungan paling besar untuk data objektif, seperti data gambar, patologi dan data darah, yang dapat memberi dokter fungsi tambahan tertentu.
Lewin mengakui kepada wartawan First Financial bahwa saat ini proyek jantung virtual masih menunggu evaluasi dari otoritas pengawas, dan akan membutuhkan waktu sebelum masuk secara luas ke klinis. Ketika berbicara tentang tantangan, dia mengatakan, "Kurangnya standar adalah tantangan terbesar, tidak hanya setiap perusahaan membuat produknya sendiri tanpa standar yang sama, tetapi juga standar di setiap negara berbeda. Oleh karena itu, industri perlu segera menetapkan standar teknologi kembar digital sebagai referensi untuk persetujuan pengawasan, agar teknologi ini dapat segera diperkenalkan ke klinis."
Konten ini hanya untuk referensi, bukan ajakan atau tawaran. Tidak ada nasihat investasi, pajak, atau hukum yang diberikan. Lihat Penafian untuk pengungkapan risiko lebih lanjut.
Ketika Konsumsi Bertemu AI｜Dari “Metaverse” ke “dunia batin”, organ-organ manusia seperti jantung dan otak sedang direkonstruksi
Teknologi kembar digital sedang mengubah paradigma medis. Saat ini, dokter sudah dapat membangun kembali berbagai organ dari jantung hingga otak pasien melalui gambar tiga dimensi, dan dalam waktu dekat, diharapkan dapat membuat bayangan digital lengkap dari seluruh tubuh manusia, sehingga membuat operasi dan diagnosis menjadi lebih akurat dan dapat diprediksi.
Dan dengan perkembangan teknologi model besar kecerdasan buatan, kemampuan komputasi yang lebih kuat akan membuat konstruksi model tiga dimensi di masa depan menjadi lebih cepat dan mudah, setelah mengintegrasikan informasi gambar AI, dokter juga dapat membuat penilaian kesehatan pasien lebih komprehensif.
Dari jantung maya ke otak besar maya
6 bulan yang lalu, insinyur perangkat lunak Steven Levine menjalani operasi pengangkatan tumor otak selama 12 jam. Setelah didiagnosis dengan tumor otak jinak sebesar bola golf, dokter memodelkan otaknya, menemukan lokasi tepat tumor, dan melakukan operasi intervensi di bawah bimbingan gambar 3D. Enam minggu kemudian, Levine pulih sepenuhnya dari operasi.
"Sementara tumor itu tidak segera mengancam jiwa, itu telah menggerogoti bagian tengkorak saya, sinus dan menekan saraf optik." Levin mengatakan kepada reporter CBN, "Tumor juga mempengaruhi fungsi kelenjar pituitari dan mengeluarkan hormon pertumbuhan berlebih, yang membuat kaki dan tangan saya perlahan membesar." ”
Dokter bedah saraf dari University of California, San Diego, Thomas Beaumont, menggunakan teknologi digital kembar untuk merekonstruksi otak Leven, termasuk tumor. Selama operasi, melalui gambar di layar ruang operasi, Beaumont memasukkan kamera melalui satu lubang hidung Leven, dan menyuntikkan alat operasi melalui lubang hidung lainnya, memotong tumor secara bertahap dan memperbaiki jaringan yang rusak, menjalankan operasi dengan cara non-invasif.
Karena struktur tulang setiap pasien berbeda. Cara lengkung arteri karotis juga berbeda-beda. Semua ini harus divisualisasikan secara tiga dimensi untuk memastikan keberhasilan operasi. Dengan gambar tiga dimensi, dokter tidak perlu membayangkan struktur anatomi otak pasien dalam pikiran mereka, tetapi mereka dapat melihatnya langsung, ini membuat dokter lebih yakin selama operasi dan membuat operasi lebih akurat.
Operasi Lewin sangat sukses, setengah tahun kemudian, dia sudah kembali bekerja seperti biasa. Faktanya, teknologi kembar digital yang digunakan oleh Dr. Beaumont sebenarnya dikembangkan oleh Lewin sendiri, sehingga dia menjadi penerima manfaat dari teknologi yang dikembangkannya sendiri. Pengalamannya membuatnya semakin yakin bahwa teknologi ini di masa depan dapat membantu lebih banyak pasien dan mengurangi beban para dokter.
Saat ini, Leven sedang mendorong teknologi bayi digital dari laboratorium ke klinis, bayi digital ini akan mencakup jantung, otak, hati, dan organ tubuh lainnya. Untuk ini, Leven telah berjuang lebih dari sepuluh tahun.
Pada tahun 2014, di perusahaan tempatnya bekerja, Lévin memimpin proyek Living Heart pertama kali, proyek ini adalah alat pemodelan jantung manusia digital pertama yang disetujui oleh FDA Amerika, dapat membantu dokter intervensi jantung memahami struktur jantung pasien dengan lebih baik sebelum atau selama operasi, untuk menemukan solusi operasi terbaik.
Levin mengatakan kepada wartawan Diyi Caijing bahwa inspirasi untuk proyek jantung virtualnya berasal dari putrinya, Jesse. Jesse lahir dengan cacat jantung yang langka dan parah. Dokter menanamkan pacu jantung di jantungnya sejak lahir. Jesse sekarang berusia 35 tahun dan sudah mengganti pacu jantungnya sebanyak 5 kali.
Dokter menghadapi banyak ketidakpastian saat mengobati penyakit jantung Jesse, sebagian besar bergantung pada pengalaman dan spekulasi, yang meninggalkan kesan mendalam pada Levin. Sejak saat itu, Levin berharap untuk mengembangkan sistem digital yang dapat membantu dokter dalam penelitian perkembangan penyakit jantung bawaan seperti yang diderita Jesse.
"Sama halnya seperti sekarang tidak ada orang yang akan membuat pesawat atau mobil sungguhan, lalu mengendarainya untuk uji coba," kata Leven kepada wartawan First Financial, "Sebelum produk ini benar-benar dirakit, program perangkat lunak dan sistem komputer memungkinkan desainer untuk pertama-tama membuat dan menguji bagian-bagian ini di lingkungan virtual, jadi mengapa operasi jantung dan perangkat intervensi koroner tidak dapat direncanakan dan diuji lebih awal?"
Sebagai insinyur, Laiwen selalu memikirkan masalah ini dengan cara fisika. Dia berpendapat bahwa karena jantung adalah 'pompa', maka seharusnya terikat oleh hukum fisika. Konsep ini mendorong bentuk awal proyek jantung virtualnya.
Jika model yang dibangun benar, produk akhirnya akan benar. Ini adalah kesuksesan yang berasal dari sumber terbuka sistem. Lewin menyatakan bahwa kerjasama sumber terbuka proyek ini telah berlangsung selama sepuluh tahun. Ratusan dokter, insinyur, pembuat standar industri, pejabat pemerintah dari seluruh dunia terlibat dalam proyek ini, memberikan kontribusi dari keahlian profesional masing-masing, dengan tujuan membangun jantung tiga dimensi penuh fungsional pertama di lingkungan virtual.
Levin mengatakan kepada wartawan First Finance bahwa pada awalnya, banyak orang meragukan proyek ini, karena setiap operasi jantung melibatkan nyawa, dan saat ini operasi jantung masih mengandalkan keterampilan dan pengalaman dokter. Namun, secara bertahap, model tiga dimensi dibuat dari pemindaian CT dan gambar resonansi magnetik (MRI) yang umum, perangkat lunak ditingkatkan secara bertahap, dan proyek ini secara bertahap diverifikasi, yang menunjukkan hasil yang bagus dalam pengujian hewan dan manusia.
Proyek Heart Virtual Drive didorong oleh sistem ekosistem yang terus berkembang, kami bermitra dengan para peneliti kardiovaskular terkemuka, pengembang perangkat medis, lembaga regulasi, dan ahli jantung, dengan tujuan mengembangkan model jantung digital tubuh manusia yang terverifikasi secara klinis, sangat akurat, dapat dikomersialisasikan, dan terapi digital baru.
Anak-anak dengan penyakit jantung bawaan diharapkan menjadi yang pertama mendapat manfaat
Setelah beberapa tahun usaha, tim Lavine berhasil membangun jantung virtual yang lengkap dan menyediakannya kepada dokter bedah di Rumah Sakit Anak Boston. Lavine percaya bahwa karena kurangnya metode prediksi perkembangan penyakit jantung bawaan pada anak-anak oleh dokter jantung anak, maka departemen jantung anak berpotensi menjadi yang pertama dalam mengkomersialkan teknologi kembar digital.
Saat ini, dua kali seminggu, puluhan ahli berkumpul di departemen jantung Rumah Sakit Anak Boston, merencanakan operasi jantung paling rumit. Mereka menganalisis gambar tiga dimensi jantung yang diproyeksikan di layar, setiap pembuluh darah yang rusak atau ventrikel yang tidak normal dapat membahayakan kesehatan hidup anak-anak.
Gambar digital tiga dimensi ini dapat diputar atau dipecah secara bertahap di layar komputer, memungkinkan dokter bedah untuk merencanakan operasi yang akan datang dengan akurat. Dengan bantuan insinyur biomedis, dokter dapat melihat bagaimana aliran darah dan oksigen, sinyal listrik jantung, dan tekanan katup memengaruhi fungsi jantung, bahkan bisa memprediksi dampak katup yang akan mereka gunakan dalam perbaikan jantung melalui gambar digital.
Levin mengatakan bahwa suatu hari nanti, sensor atau perangkat wearable mungkin akan ditambahkan ke dalam teknologi digital ini untuk menciptakan jalur pengiriman data ke jantung virtual pasien. Loop umpan balik ini akan menciptakan 'kembar digital' dari jantung manusia, memberikan dokter metode baru untuk memastikan rencana operasi mereka adalah yang terbaik.
Dokter Bedah Jantung Pediatrik di Rumah Sakit Anak Boston dan Kepala Proyek Visualisasi 3D Komputer, David Hoganson, bertanggung jawab atas proyek ini. Hingga saat ini, timnya telah menyelesaikan sekitar 2000 operasi menggunakan model jantung digital.
Di Pusat Jantung Anak Rumah Sakit Xinhua yang berafiliasi dengan Universitas Jiao Tong Shanghai, Direktur Departemen Jantung Chen Sun harus menangani sejumlah besar pasien anak dengan penyakit jantung bawaan yang rumit setiap hari. Beberapa anak ini kadang-kadang membutuhkan perawatan segera karena perkembangan ventrikel yang buruk sejak lahir, sementara yang lain menderita penyakit Kawasaki atau miokarditis pada usia 2 atau 3 tahun, sementara banyak mekanisme dari penyakit-penyakit ini masih belum diketahui sampai sekarang.
Chen Sun mengatakan kepada wartawan First Financial bahwa timnya juga melakukan kerja sama penelitian industri-universitas di bidang digital twin, berdasarkan fusi citra multimodal ultrasonografi dan CT angiografi jantung, mengembangkan algoritma terkait, membangun model 3D dan 4D untuk penyakit jantung bawaan pada anak-anak, untuk lebih memahami perkembangan penyakit jantung bawaan pada anak-anak.
Chen Sun mengakui bahwa aplikasi teknologi digital di luar negeri dalam klinis unggul terutama didasarkan pada dua keunggulan: pertama, mereka memiliki sistem pembayaran yang matang, sehingga produk dapat lebih cepat dikomersialkan; kedua, ekosistem di luar negeri lebih berkembang, dengan penelitian lintas disiplin di bidang dasar medis, teknik, dan klinis membentuk suatu sistem.
Dokter utama Pusat Jantung Anak Rumah Sakit Xinhua, Dr. Peng Yongxuan, mengatakan kepada wartawan Ekonomi Pertama: "Jantung virtual telah menjadi pusat penelitian di bidang kardiovaskular domestik. Teknologi digital twin adalah tren yang akan membantu pengembangan tingkat medis lebih lanjut, dan akan membawa perubahan revolusioner ke dalam ranah medis."
Dia menyatakan bahwa dalam domain penyakit jantung anak di dalam negeri, teknologi jantung virtual saat ini berada pada tahap awal pengembangan dan optimasi melalui algoritma AI, peningkatan melalui fusi gambar multimodal, dan terus meningkatkan akurasi model digital kembar dalam tahap penelitian, akan terus mengeksplorasi aplikasinya di praktik klinis di masa depan.
Sebagai teknologi dan alat bantu baru, jantung digital twin memerlukan metode penggunaan yang sistematis untuk mengungkapkan fungsinya yang kuat. Misalnya, beberapa parameter dua dimensi yang telah lama digunakan (diameter, luas) akan digantikan oleh parameter tiga dimensi (luas, volume), perencanaan pra-operasi, simulasi operasi, dan prediksi perkembangan penyakit semuanya memerlukan metode yang sesuai sesuai dengan berbagai jenis penyakit.
Dalam beberapa tahun terakhir, "kelahiran digital" semakin matang dalam bidang kedokteran, telah berkembang menjadi model paru-paru, hati, otak, sendi, mata, pembuluh darah, dan bagian tubuh lainnya. Pembangunan kembar maya seluruh tubuh manusia juga berpotensi terjadi dalam waktu dekat. Saat ini, teknologi baru ini telah digunakan untuk menguji produk peralatan medis baru, serta memprediksi dampak molekul obat baru pada organ dan sel. Di masa depan, ini mungkin dapat mengurangi bahkan menggantikan percobaan hewan.
Model-model ini akan membantu mendirikan dasar yang konsisten untuk kedokteran kardiovaskular berbasis komputasi, memacu perkembangan pendidikan dan pelatihan, desain perangkat medis, uji klinis, dan diagnosis klinis, serta menyediakan cara yang lebih efektif untuk inovasi dan transformasi perangkat medis canggih. Saat ini, FDA Amerika Serikat telah memperpanjang perjanjian penelitian kerja sama dengan sistem jantung virtual Dassault Systemes hingga 10 tahun untuk mengevaluasi pemasangan dan kinerja perangkat kardiovaskular, termasuk pacu jantung.
Dengan perkembangan AI generatif, proyek jantung virtual Dassault sedang memperkenalkan model bahasa besar. Lewin mengatakan kepada wartawan First Financial bahwa timnya saat ini sedang menguji model jantung virtual generasi baru yang dapat dikonfigurasi untuk pasien individu atau kelompok pasien, dan kemampuan kustomisasi dan otomatisasi yang didorong oleh AI akan membantu menyederhanakan dan mempercepat pengembangan perangkat medis.
"Salah satu keuntungan dari model AI adalah bahwa di masa depan kita mungkin tidak memerlukan sejumlah besar data pasien, hanya memerlukan sedikit data saja untuk terus belajar dan menghasilkan sejumlah besar data. Ini adalah dampak penting perkembangan AI terhadap teknologi kembar digital." kata Laven.
Selain itu, dengan bantuan kemampuan AI, cara sebelumnya dalam memodelkan jantung secara individual juga akan mengalami perubahan. "Pemodelan manual sering memerlukan waktu yang sangat lama, sekarang dapat dilakukan secara otomatis dengan satu kali klik, mempersingkat siklus dari beberapa hari menjadi beberapa menit, yang akan menjadi revolusioner bagi seluruh proses," katanya.
Era kedokteran AI akan segera tiba
Di dalam negeri, dokter klinis juga sedang menyelidiki prospek penerapan teknologi kembar virtual. Baru-baru ini, di ruang operasi Rumah Sakit Ruijin yang berafiliasi dengan Sekolah Kedokteran Universitas Jiao Tong Shanghai, dilakukan 'perang presisi' kolaborasi manusia dan mesin. Tim neurologi fungsional Rumah Sakit Ruijin, yang dipimpin oleh Zhou Hongyu, mengimpor data citra CT dan MRI pasien ke dalam sistem robot operasi bernama Sino. Melalui sistem algoritma kecerdasan buatan, sistem ini dapat secara otomatis merekonstruksi model tiga dimensi di dalam tengkorak, dan menggambarkan dengan presisi kontur tiga dimensi dari abses.
Dengan bantuan gambar data 3D, Guo Liemei, wakil kepala dokter dari Departemen Bedah Saraf Rumah Sakit Renji, dengan lancar mengontrol lengan robot robot bedah, dan perlahan-lahan mengirimkan tabung drainase ke tengah rongga abses melalui saluran preset dengan akurasi pemosisian berulang 0,1 mm sesuai dengan jalur bedah yang direncanakan oleh robot.
Zhou Hongyu menjelaskan kepada reporter keuangan pertama bahwa di masa lalu, operasi semacam ini mengandalkan "rasa" dan pengalaman dokter, tetapi sekarang dengan perkembangan teknologi neuroimaging, dimungkinkan untuk pasca-proses data gambar untuk CT dan resonansi magnetik, membangun struktur otak dalam yang harus diamati melalui kraniotomi di masa lalu, dan merencanakan jalur bedah berdasarkan sistem tiga dimensi, menghindari pembuluh darah dan area fungsional penting, dan mencapai posisi yang tepat dan navigasi bedah melalui robot, yang dapat menembus batas fisiologis mata manusia dan tangan manusia.
"Sistem ini menampilkan kedalaman tusukan dan offset sudut secara real time, dan juga dapat dengan cerdik menghindari pembuluh darah dan area fungsional, yang merupakan perspektif yang tidak dapat dicapai dengan operasi tradisional." Katanya.
Kepala Departemen Bedah Saraf Rumah Sakit Renji, Profesor Feng Junfeng, mengatakan kepada wartawan Fist Finance pertama: "Bedah Saraf telah memasuki 'era milimeter'. Pembelajaran mesin terus mengumpulkan data operasi, di masa depan mungkin dapat mengoptimalkan jalur penyuntikan secara mandiri, menjadi 'Asisten AI' bagi dokter."
Situasi serupa juga diharapkan akan terjadi di ruang kateter jantung rumah sakit di masa depan. Profesor Ge Junbo, Kepala Departemen Kardiologi Rumah Sakit Affiliated Zhongshan dari Universitas Fudan, menggambarkan kepada wartawan First Financial sebuah adegan "ruang kateter metaverse": ruang kateter ini terdiri dari sistem pendukung keputusan AI, sistem kontrol suara, sistem bantuan robotik dan umpan balik sentuhan, sistem realitas campuran holografis digital, dan internet super cepat.
"Di lab cath ini, semua informasi pasien telah dicerminkan ke sistem perangkat lunak dokter sebelum perawatan bedah, dan dokter dapat mensimulasikan operasi dan anatomi setelah mengenakan perangkat virtual hibrida seperti Vision Pro, dan proses bedah telah dilatih sebelumnya." Ge Junbo memberi tahu reporter keuangan pertama.
Dia percaya bahwa manifestasi dan dimensi "metaverse" juga berlaku untuk diagnosis dan pengobatan penyakit jantung. Dari "metaverse" ke "alam semesta pikiran", di masa depan, kembar digital dapat menggunakan teknologi AI untuk secara akurat membangun organ digital (manusia digital), menguraikan apa yang mungkin terjadi dalam situasi nyata (virtual), dan memungkinkan dokter dan pasien untuk memahami konsekuensi dari faktor penyakit.
"Ini akan membantu memahami keterkaitan antara berbagai penyakit pembuluh darah kompleks, seperti bagaimana penyakit aterosklerosis arteri memengaruhi seluruh jaringan pembuluh darah dalam tubuh manusia," kata Ge Junbo, "Ini sangat penting untuk manajemen diagnosis dan pengobatan penyakit pembuluh darah umum. Pengetahuan konvensional tidak lagi dapat memprediksi konsekuensi lengkap dari penyakit, di masa depan integrasi informasi seperti karakteristik pasien, manifestasi klinis, profil biomarker omik, dan imunologi gambaran akan menjadi tren."
Ge Junbo menyatakan bahwa teknologi kelingan digital yang tumpuk dengan model kecerdasan buatan besar, di masa depan dapat melakukan prediksi yang akurat terhadap penyakit pembuluh darah umum, juga dapat berperan lebih besar dalam bidang operasi penggantian katup, membantu para dokter dalam membuat prediksi dan keputusan kapan untuk melakukan intervensi terhadap penyakit.
Pada minggu lalu, Departemen Jantung Rumah Sakit Zhongshan meluncurkan model jantung pertama di Tiongkok (CardioMind). Model ini mengintegrasikan data diagnosis multimodal dan pengalaman medis terkemuka untuk mewujudkan proses cerdas dari pengumpulan riwayat medis hingga diagnosis bantu. Yang lebih penting, sistem ini melampaui analisis data teks tunggal, dan mampu mengintegrasikan dan merasionalkan data multimodal seperti elektrokardiogram, gambar ultrasonografi, dan pemeriksaan laboratorium.
Namun standarisasi data-data ini masih menghadapi tantangan. "Digital twin adalah deskripsi organ berdasarkan berbagai gambar medis tiga dimensi dan sinyal fisiologis. Citra 3D CT/MRI adalah dasar dari digital twin, karena struktur organ setiap individu berbeda, gambar-gambar ini dapat digunakan untuk menyesuaikan model AI, untuk aplikasi personalisasi." Seorang ahli citra medis mengatakan kepada wartawan Ekonomi Pertama, "Saat ini, digital twin organ belum membentuk standar yang konsisten, tetapi dapat disederhanakan sesuai dengan kebutuhan spesifik, seperti dalam skenario panduan operasi."
Beberapa dokter juga menunjukkan kepada reporter keuangan pertama bahwa karena variabilitas subjektif yang besar dari data fisiologis tubuh manusia, ini akan meningkatkan kesulitan standardisasi. "Data tubuh manusia sangat kompleks, dengan ratusan juta variabel berinteraksi satu sama lain, dan sangat sulit untuk mensimulasikannya secara akurat." Profesor Pan Wenzhi, kepala dokter dari Departemen Kardiologi Rumah Sakit Zhongshan, mengatakan kepada reporter keuangan pertama, "Untuk membuktikan apakah suatu terapi layak, bahkan jika itu adalah hipotesis sederhana, biasanya perlu untuk memasukkan ribuan pasien selama beberapa tahun uji klinis, yang menelan biaya ratusan juta yuan. " Karena pasien tidak bisa diulang-ulang trial and error. ”
Pada saat yang sama, ia mengatakan bahwa penerapan model besar AI memiliki keuntungan paling besar untuk data objektif, seperti data gambar, patologi dan data darah, yang dapat memberi dokter fungsi tambahan tertentu.
Lewin mengakui kepada wartawan First Financial bahwa saat ini proyek jantung virtual masih menunggu evaluasi dari otoritas pengawas, dan akan membutuhkan waktu sebelum masuk secara luas ke klinis. Ketika berbicara tentang tantangan, dia mengatakan, "Kurangnya standar adalah tantangan terbesar, tidak hanya setiap perusahaan membuat produknya sendiri tanpa standar yang sama, tetapi juga standar di setiap negara berbeda. Oleh karena itu, industri perlu segera menetapkan standar teknologi kembar digital sebagai referensi untuk persetujuan pengawasan, agar teknologi ini dapat segera diperkenalkan ke klinis."
(Sumber artikel: Yicai)
Sumber: East Money
Penulis: Ekonomi Keuangan Pertama