Met digitale tweelingen kun je nauwkeurig voorspellen hoe hardware in de echte wereld zal werken. Hetzelfde geldt voor het menselijk lichaam, stelt Valentina Lavezzo, Team Lead Biophysics Models of Patients bij Philips. "Met digitale tweelingen van patiënten kunnen we voorspellen hoe ze gaan reageren op bepaalde procedures, maar ze helpen ook om diagnoses te verbeteren en behandeling beter te plannen. Ze kunnen zelfs artsen tijdens behandelingen real-time helpen."
Lavezzo zoekt met haar team naar - en is bezig met het ontwikkelen van – gebruiksscenario’s voor digitale tweelingen. Bij Philips begon ze op het gebied van digitale simulaties met projecten in de mondverzorging: "We ontwikkelden een nieuwe generatie Sonicare AirFloss, die de ruimte tussen de tanden reinigt met een combinatie van water en lucht. Ons team was verantwoordelijk voor het ontwerp van het mondstuk, zodat het zo effectief mogelijk schoonmaakt, zonder dat het pijn doet aan het tandvlees."
Voordelen virtueel testen
De voordelen van virtueel testen waren in dit project duidelijk, aldus Lavezzo: “We konden elk ontwerp virtueel testen en zien wat er zou gebeuren. Wat als we het mondstuk kleiner zouden maken, of anders zouden vormen? Zo kwamen we erachter dat water in een bepaalde X-vorm beter reinigt dan de gewone draadflosser.”
Daarna ging de Team Lead zich bezighouden met projectmanagement voor verschillende mondverzorgingsproducten. "Toen maakte ik voor het eerst kennis met het concept van de digitale tweeling. Als je een digitaal model van een product kunt maken om te testen hoe het reageert, waarom zou je dan niet hetzelfde doen voor een echte patiënt?”
Met biofysische modellen, of virtuele patiënten, kunnen onderzoekers de toekomstige status van patiënten voorspellen: hoe gaan ze reageren op bepaalde procedures? Ook helpen digitale tweelingen om de diagnose, behandelingsselectie, planning en begeleiding van patiënten te verbeteren, stelt Lavezzo.
Voorspellen met digitale tweeling
"Een goed voorbeeld het vervangen van een aortaklep via een katheter. Met een digitale tweeling kunnen we via het beeldscherm voorspellen hoe de patiënt zal reageren op een bepaald type klep dat op een bepaalde plaats wordt geplaatst. Voor artsen betekent dit dat ze patiënten effectiever kunnen behandelen, in minder tijd en hopelijk de eerste keer goed."
Tegelijk laat dit voorbeeld zien dat het concept van de digitale patiënt zich nog in een vroeg stadium bevindt, benadrukt Lavezzo. “In dit geval maken we alleen een virtuele simulatie van de aorta, niet van de hele patiënt. Digitale tweelingen hebben veel potentie, maar we zijn nog ver verwijderd van het creëren van een volledig digitaal model van een patiënt.”
Uitdagingen overwinnen
Een volgende stap na de nu gebruikte enkelvoudige orgaanmodellen op het gebied van hart- en vaatziekten is het inzetten van digitale tweelingen bij ziekten waarbij meerdere organen betrokken zijn, zoals het cardio-pulmonaire systeem. Maar er zijn daarbij wel uitdagingen te overwinnen.
Ten eerste is validatie heel belangrijk, meent Lavezzo. “Je moet ervoor zorgen dat je de juiste beslissingen neemt. Ook de beperkte beschikbaarheid van gegevens waarop we modellen kunnen bouwen is een uitdaging. In de nabije toekomst moeten we meer data verzamelen via wearables en sensoren, en data combineren die binnen en buiten het ziekenhuis zijn verzameld als we nieuwe doorbraken willen creëren op dit onderzoeksgebied. Maar als we deze uitdagingen aankunnen, denk ik dat we nog versteld gaan staan van wat digitale tweelingen kunnen doen om de gezondheidszorg te verbeteren.”
