פורצים גבולות בחקר מחלות הלב

על פי מחקר של ארגון הבריאות העולמי 17.3 מיליון אנשים ברחבי העולם מתו ממחלות לב במהלך שנת 2008. אלו מהווים 30 אחוזים מכלל מקרי המוות בעולם. במקביל, דוח של איגוד הלב האמריקאי החוזה את עתיד מחלות הלב בארה”ב, מאמין כי סך העלויות הרפואיות הישירות של מחלות לב יגיע לכ-818.1 מיליארד דולר במהלך שלושת העשורים הבאים. מה אם היינו מספרים לכם שיש דרך לחקור מחלות לב ואת אופן הטיפול בהם בצורה וירטואלית?

Living Heart Project שפותח לצורך טיפול ומניעת מחלות לב, מתבסס על פלטפורמת 3DEXPERIENCE של דאסו סיסטמס, בסיוע צוות רב-תחומי של מומחי לב שהתגייסו לכך. זהו למעשה מודל הסימולציה הריאליסטי הראשון בעולם בתלת ממד של לב אנושי שלם. המומחים אומרים כי כעת יאפשר הפרויקט את השלב הבא באבחון, טיפול ומניעת מחלות לב באמצעות מודלים וירטואליים אישיים בתלת ממד. כדי להבין יותר בנושא זה, פנינו אל אלי בויקיס, מנכ”ל
דאסו סיסטמס ישראל.
כיצד חברת דאסו סיסטמס עוברת מפלטפורמות לתכנון מטוסים, לתחום הלב האנושי?
חברת דאסו סיסטמס פועלת כבר מעל 30 שנה בתחום התוכנות לעיצוב ותכנון בתלת ממד. פעילות החברה החלה בסוף שנות ה-70 כשקבוצת מהנדסים מומחים בחנו את אופן תכנון ועיצוב המטוסים בחברת האב Dassault Aviation, והחליטה כי תכנון דו ממדי אינו רלוונטי יותר, ועל כן פיתחו תוכנה לתכנון בתלת ממד. זמן לא רב לאחר מכן הוקמה דאסו סיסטמס, והחלה לפעול כחברה עצמאית. כיום, תוכנות החברה מסייעות ליצור מציאות וירטואלית בתלת ממד בכ-12 תעשיות שונות (ביניהן תעשיית התעופה, הרכב, הספנות, ההיי טק ועוד).
בין מגוון התחומים בהם פועלת החברה, נמצא גם תחום מדעי החיים בו היא מתמקדת בשלושה תת-תחומים: פתרונות לחברות פארמה, פתרונות לחברות מכשור רפואי, וכן התאמה לדרישות רגולציה. אם כך, אין זה מפליא כי החברה חשפה לאחרונה את הפרויקט הסודי עליו היא עובדת בשנים האחרונות, ובמרכזו יצירת מודל וירטואלי מדויק בתלת ממד של לב אנושי. הפעילות החדשה מסמלת את הכניסה של החברה לשימוש ב-big data כדי להשיג פרסונליזציה של טיפולי לב.

מהי החשיבות בפיתוח מודל תלת ממדי ללב החי?
כיום, המחסור במודלים תלת ממדיים ריאליסטיים של הגוף האנושי, מגביל את יכולות המדענים לחזות התנהגות של מכשור רפואי באנשים. על כן הצליח הפרויקט למשוך אליו קהילה רב תחומית של רדיולוגים, מומחי ביו-מכניקה, מומחי טכנולוגיה, חוקרי רפואה, רופאים, יצרני מכשור רפואי ורגולטורים, שעתידים לקבל גישה למודלים החישוביים בתלת מימד שיסייעו לתרגם את החדשנות הטכנולוגית למחקר ולמוצרים ושירותים בשוק.
במרכז הפרויקט נמצא מודל תלת ממד של לב, המבוסס על אפליקציות הסימולציה הריאליסטית בפלטפורמת 3DEXPERIENCE של דאסו סיסטמס. מומחי הסימולציה של החברה השתמשו בחידושים האחרונים של אפליקציות SIMULIA כדי לפתח את המודל התלת ממדי המקיף, הכולל התנהגות אלקטרונית ומכנית של הלב, באופן חי וריאליסטי.

מה המודל מאפשר, מבחינה בריאותית?
במסגרת הפרויקט נוצרה אפליקציה המשתמשת בסריקות אקו לב, MRI ו-CT, וכן בנתוני מחקרים כדי ליצור מודל תלת ממדי אישי של ליבו של כל מטופל. הטכנולוגיה יכולה לסייע לזהות סיכון אפשרי למחלות לב, או לאפשר למנתח להתאמן על הליך הניתוח לפני שהוא מבצע אותו במטופל האמיתי.
האפליקציה אף פועלת על מחשבי טאבלט. באמצעות עט מגע על הטאבלט, יכולים משתמשים להתמקד בדימוי התלת ממד של הלב, לבחון אזורים נפרדים של הלב מזוויות שונות, לצפות במאפיינים האלקטרוניים והמכניים, ולצפות במערכת העצבים והשרירים של הגוף לצד מאפיינים אחרים. לדוגמא, משתמשים יכולים לסקור את פנים הלב תוך שהם “עומדים” בתוך אחד החדרים או העורקים.
נראה כי מנתחי לב לא ירצו לבצע ניתוח לפני אימון עצמי על ההליך. היום מדובר באחוז קטן בלבד של מנתחים שעברו הכשרה וירטואלית. אימון וירטואלי של ניתוחים ופעילות רפואית מורכבת עתיד להיעשות באמצעות סוג של פלטפורמה שאנו מציעים כיום.
מאחר ומודל תלת ממד משמש כדרך הכנה לקראת הליך כירורגי, ניתן באמצעותו גם לתעד הסבר מפורט של בחירה בהליכים מסוימים במהלך הניתוח. אם מקבלים החלטות בעת ניתוח, ניתן לחזור אף שנים לאחר מכן על הסיבות בגללן התקבלו החלטות. חוויות אלה הן חיוניות לעתיד.

מהו החיסכון והתייעלות בשימוש במודל זה?
שימוש בטכנולוגיה בסביבות קליניות יכול לסייע לשלוט בעלויות הגוברות של טיפולים רפואיים ולהימנע מטעויות. “מנתחי לב מגלים כי שימוש באינטואיציה שלהם יחד עם הדמיות תלת ממד יכול לספק תוצאות טובות ומהירות יותר”, אמר לאחרונה פרופ’ ג’וליוס גוצ’יונה מבית הספר לרפואה של סן פרנסיסקו שבאוניברסיטת קליפורניה, שלקח חלק ביצירת הפרויקט. לדבריו, כירורגים יוכלו לסנן החוצה את האינטואיציות שאינן הגיוניות ושאין להן בסיס פיזיקלי יציב. רופאים אשר מסירים רקמות לב זקוקים לסיוע מה-IT כדי להחליט כמה רקמה להסיר ומאיזה מיקום. בנוסף, טכנולוגיה יכולה גם לסייע להחליט מהו הזמן הטוב ביותר לניתוח כדי להימנע מניתוחים נוספים.
ואכן, דרך שימוש בתמונות של אקו קרדיוגרם, MRI ו-CT, לצד נתוני מחקר קרדיולוגי, סימולציות אישיות בתלת ממד יכולות לסייע לאנשי רפואה להבין טוב יותר את התנהגות לב המטופל, ללא צורך בתהליכים פולשניים נוספים. במקביל מציין גוצ’יונה כי הדמיית תלת מימד מניבה יתרונות קליניים. יישום נוסף של ההדמיה ההולוגרפית הינו בתכנון ניתוחים, ומפחית את הזמן לניתוח מסוים ביותר מחצי. כך יש גם חיסכון בעלויות וגם שיפור מסתמן של תוצאות הניתוח, מאחר והמטופל אינו תחת הרדמה לזמן כה ארוך.
בדאסו סיסטמס מקווים כי הסימולציה הריאליסטית של הלב האנושי תהפוך לא רק לכלי לימודי שיקדם מחקר וחדשנות, אלא גם תוכל להוביל להאצה של סבבי אישור רגולציה והפחתת עלויות פיתוח של מכשירים חדשים ומותאמים אישית, ובסופו של דבר תאפשר אבחון מוקדם ושיפור תוצאות טיפולים.
פרויקט Living Heart Project הוא דוגמא מובילה לערך ולפוטנציאל של סימולציה ריאליסטית בטיפולי בריאות, ומודל המציג כיצד שיתופיות יכולה לקדם רגולציה בתחום המכשור הרפואי, ולשפר את הגישה של מטופלים לטכנולוגיה רפואית מובילה.