Un proiect finanțat de UE a creat „gemeni digitali” ai arterelor pentru a testa virtual tratamentele anevrismelor

Medicii ar putea testa virtual mai multe variante de tratament pentru anevrismele aortice înainte de a interveni asupra pacientului, folosind modele digitale construite pe baza imaginilor medicale individuale. Proiectul european MeDiTATe a combinat imagistica, simularea circulației sângelui și modelarea pereților arteriali pentru a apropia această tehnologie de utilizarea clinică.

Un anevrism apare atunci când o porțiune a unei artere se dilată și peretele vascular devine mai vulnerabil. În cazul aortei, cea mai mare arteră a organismului, ruptura poate provoca o hemoragie severă și poate pune viața pacientului în pericol.

Decizia privind tratamentul depinde de forma, dimensiunea și poziția anevrismului, de rezistența pereților arteriali și de modul în care circulă sângele. Doi pacienți cu diagnostice asemănătoare pot avea anatomii și riscuri diferite.

Proiectul MeDiTATe, finanțat de Uniunea Europeană și lansat în 2020, a urmărit construirea unor modele digitale personalizate ale sistemului cardiovascular. Aceste modele sunt numite „gemeni digitali” deoarece reproduc virtual caracteristici ale corpului unui pacient și permit simularea comportamentului acestora.

Pentru construirea unui asemenea model, imaginile medicale sunt transformate într-o reprezentare tridimensională a arterelor. Simulările calculează apoi circulația sângelui, presiunea și tensiunile care acționează asupra pereților vasculari.

Medicii pot folosi modelul pentru a testa diferite proceduri într-un mediu virtual. În cazul unei intervenții endovasculare, de exemplu, pot compara modul în care dispozitive diferite ar modifica circulația sângelui și presiunea exercitată asupra anevrismului.

Testarea virtuală nu înlocuiește evaluarea medicală și intervenția propriu-zisă. Ea oferă informații suplimentare pentru alegerea procedurii și permite analizarea unor variante înainte ca dispozitivele să fie introduse în corpul pacientului.

Tehnologiile dezvoltate prin proiect pot simula în timp real sau într-un interval scurt circulația sângelui și solicitarea pereților arteriali. Modelele au fost validate împreună cu medici și prin platforme experimentale, potrivit prezentării publicate de CORDIS.

Proiectul a pregătit 14 cercetători aflați la începutul carierei. Activitatea lor a urmărit integrarea mai multor componente care sunt de obicei dezvoltate separat: imagistică medicală, modelare geometrică, simulări ale fluidelor, comportamentul mecanic al țesuturilor și metode de calcul mai rapide.

Una dintre colaborări a implicat PrediSurge, o companie franceză de tehnologie medicală specializată în simulări personalizate pentru proceduri endovasculare. MeDiTATe a contribuit la extinderea capacităților sale de simulare și la consolidarea bazei științifice a produselor dezvoltate.

RBF Morph, o altă companie implicată, a continuat dezvoltarea tehnologiilor de modificare a rețelelor geometrice folosite în simulări. Aceste metode permit adaptarea rapidă a unui model existent la anatomia unui pacient nou, fără reconstruirea completă a întregului sistem.

Metodele au fost integrate în simulări complexe care combină mai multe tipuri de fenomene fizice. Proiectul a folosit și modele simplificate, create pentru a reduce timpul de calcul, precum și procese asistate de inteligență artificială.

Un alt rezultat este LivGemini, un start-up fondat în timpul proiectului de cercetătorul Leonardo Geronzi. Compania urmărește transformarea simulărilor cardiovasculare avansate în platforme interactive pe care medicii să le poată folosi pentru planificarea intervențiilor și alegerea tratamentului.

Trecerea de la un model de cercetare la un instrument clinic necesită mai mult decât performanță tehnică. Sistemele trebuie să fie suficient de rapide, ușor de utilizat de personalul medical, compatibile cu imaginile și echipamentele existente și validate pentru situațiile în care vor fi folosite.

Proiectul MeDiTATe s-a încheiat la jumătatea anului 2024, dar rezultatele sale sunt continuate prin trei inițiative: Pandora, ROMed2VR și SafeBot4Twin.

Aceste proiecte urmăresc integrarea sigură a inteligenței artificiale, folosirea realității virtuale și a altor forme de vizualizare imersivă și extinderea gemenilor digitali către aplicații clinice mai largi.

MeDiTATe a contribuit și la crearea cursului „Digital Twins: Modelling and Applications”, inclus în programul internațional de master „Technology and New Frontier Management” al Universității din Roma Tor Vergata.

Cursul transferă metodele folosite în proiect către formarea viitorilor ingineri și manageri de inovare. Studenții învață cum sunt construite modelele digitale și cum pot fi folosite simulările în medicină și în alte domenii.

Articolul CORDIS nu precizează că tehnologia este deja folosită în mod curent în spitale și nici nu anunță autorizarea unui dispozitiv medical rezultat din proiect. Rezultatele descrise arată trecerea de la cercetare către instrumente și companii care încearcă să apropie simulările personalizate de practica medicală.