לבנות תומכן ללב אנושי ספציפי באמצעות סימולציה

ד"ר סטיבן לוין, מנהל אסטרטגיה ראשי בחברת דאסו סיסטמס, והאחראי על אסטרטגיית וחזון מערכת הסימולציה שלה – SIMULIA , מעדכן אותנו בהתקדמות בפרויקט הדמיית הלב האנושי, המפותח בשיתוף פעולה עם חברות מתחום התרופות והמיכשור הרפואי והאקדמיה

ד"ר סטיבן לוין, מנהל אסטרטגיה ראשי בחברת דאסו סיסטמס, והאחראי על אסטרטגיית וחזון מערכת הסימולציה שלה – SIMULIA  הדגים בכנס Sciente In The Age of Experience את פרויקט הלב האנושי, – The Living Heart Project אותו מובילה דאסו סיסטמס עם יותר מ- 40 גופי אקדמיה, מדע ותעשייה מהעולם. כעת, בראיון l-CHIPORTAL שהתקיים במהלך כנס Science in the Age of Experience בבוסטון, מעדכן לוין כי נרשמה התקדמות גדולה, גם אם המטרה עדיין רחוקה – של התאמת הסימולציה ללב החולה. עדכון נוסף הוא שלא רק ההיבט המכאני והחשמלי של הלב משולבים בסימולציה, אלא גם היבטים ביולוגיים, בזכות הצטרפותה לפרויקט של BIOVIA – חטיבה המבוססת על חברה בשם זה שנרכשה לאחרונה, שמאפשרת גם ניסויי תרופות על הלב המסומלץ.

"הקהילה המשתתפת בפרויקט הלב האנושי היא מולטי דיסציפלינרית, והיא כוללת חוקרים באקדמיה, רופאים קרדיולוגים פעילים, שותפים תעשייתיים, וכן גופים רגולטוריים שהבולט בהם הוא ה-FDA. "אנו מתקדמים במפת הדרכים לפיתוח הטכנולוגיה."

"היום אנחנו מאפשרים שפה משותפת, שבה אותו מודל של הלב משמש ליישומים השונים שכל קהילה מתעניינת בה – אבחנה, ניתוח וכו'. למשל מנתח יוכל לבצע סימולציה כדי לראות מה צפוי לקרות לחולה שנתיים שלוש בעתיד אם הוא יבצע הליך ניתוחי מסוים, וכך יוכל לבחור את ההליך הניתוחי שיקל על חיי החולה לאורך זמן."

"אחד הבסיסים של הפרויקט הוא תרגום המונחים לשפה שהחולה יוכל להבין. קרדיולוגים מתעניינים מאוד בפרויקט, כי יש להם קושי בהסבר לחולים מה מצבו. לדוגמה, אנחנו יכולים להציג לחולה הדמיה של הפעולה של הלב שלו באמצעות הכנסת נתוני הא.ק.ג לסימולציה, וצפייה בתלת ממד דרך משקפיים ועל מכשיר הטלפון שלו."

"בישראל שותפות בתוכנית חברת מדינול ואוניברסיטת תל אביב. מדינול היא חברה המפתחת ומייצרת מיכשור רפואי, בעיקר תומכנים (סטנטים), והם משתמשים בתוכנה שלנו לשפר את התכנון כדי לנסות את המכשירים לפני שהם עוברים לניסויים בפועל, כך אפשר להגדיל את אמינות התומכן ולחזק את העמידות שלו באמצעות ניסוי במודל לב מייצג. בדיוק כמו שחברות מכוניות מרסקות אלפי מכוניות בסביבת סימולציה ראליסטית, כך גם מדינול יכולה להראות כיצד יתנהג התומכן בתוך לב אמיתי, ולהאיץ את מהלך הפיתוח, וכן לקדם את תהליך הרגולציה של ההתקן."

"בשלב ראשון ניתן יהיה לבחור צורות שונות של לבבות בעלי פגמים שונים, ולערוך סימולציה המראה לב דומה ככל האפשר. בעתיד הכוונה היא לסמלץ את הלב הספציפי של החולה".

"התקדמנו המון בכיוון זה.  יש שתי בעיות של יצירת לב מותאם אישית, האחת היא הגודל והצורה – כל לב שונה מעט, וככל שמזדקנים וכשיש מחלות לב, הוא משתנה. השרירים והתהליך החשמלי צריכים להיות בעלי אותה התנהגות פיזיולוגית כמו של הלב האמיתי של החולה. יש לנו כלים שמאפשרים לנו לעבור במהירות מהדמיות MRI או CT כדי לשחזר את הגיאומטריה של הלב. אנחנו מפעילים סדנאות, כולל אחת שתתקיים בישראל בסתיו, כשאנשים יוכלו לבוא, לקבל נתוני MRI ולייצר בסימולציה לב אינדיבידואלי בצורה ובגודל הנכונים."

"הבעיה השניה היא הצורך למדל את מצב המחלה. אם עד כה עבדנו עם לב אידאלי, שכמובן אין איתו בעיות שצריך לפתור, התחלנו לעבוד עם אינטל ו-MIT (אינטל תרמה זמן מיחשוב-על) על סימולציה של תהליכי שינוי העוברים על הלב בעת מחלה; למשל חולשה של השריר. יצרנו בסיס נתונים של תכונות, שמאפשר לשלוף מבסיס הנתונים את המודל המייצג את הלב הספציפי."

"התקדמנו מאוד. לא השלמנו, אבל כבר הצלחנו לזהות כמה מצבי מחלות. העבודה שלנו הוצגה מעט לפני הכנס בוושינגטון במקביל למפגש של ה-FDA. במפגש השתתפו 75 אנשים מהגופים השותפים בפרויקט, ובהם נציג MIT ו-15 נציגים מהקהילות השונות".

הרחבת הטווח

"המודל שלנו מתמקד עד כה בסימולטור להדמיית מכשור רפואי, מכיוון ש- SIMULIA מתמקדת בעיקר באלקטרומכאניקה, ולכן אנחנו מתמקדים במכשירים כמו תומכנים, שסתומים וקוצבי לב. ביחד עם העמיתים שלנו מ-BIOVIA התחלנו לבחון את האינטראקציה של התרופות עם הלב. הרעיון הוא לבנות פלטפורמה משותפת המתבססת על פלטפורמת 3DEXPERIENCE של דאסו סיסטמס, כדי לחלוק את הנתונים בין הקהילות, שתורחבנה גם לכלול חברות תרופות, כך שנוכל להשתמש באותו בסיס נתונים כדי לנסות התקנים ותרופות, ובפרט שילוב שלהם."

"תחום נוסף שנשלב בסימולציה הוא ההיבט הגנומי. הבנת הייחודיות המקומית וייצוג של קהילות בכל העולם, יוסיפו מידע נוסף על הלב".