الدكتور ستيفن ليفين، كبير مسؤولي الإستراتيجية في شركة Dassault Systèmes، والمسؤول عن استراتيجية ورؤية نظام المحاكاة الخاص بها - SIMILIA، عرض في مؤتمر جمعية أطباء القلب في إسرائيل مشروع القلب الحي، الذي تقوده شركة Dassault Systèmes مع أكثر من 40 هيئة أكاديمية، والعلوم والصناعة من العالم
الدكتور ستيفن ليفين، كبير مسؤولي الإستراتيجية في شركة Dassault Systèmes، والمسؤول عن استراتيجية ورؤية نظام المحاكاة الخاص بها - SIMILIA، عرض في مؤتمر جمعية أطباء القلب في إسرائيل مشروع القلب الحي، الذي تقوده شركة Dassault Systèmes مع أكثر من 40 هيئة أكاديمية، والعلوم والصناعة من العالم.
ما هو مشروع "قلب الإنسان"؟
"في صناعة السيارات اليوم، من المعتاد إجراء اختبارات تصادم السيارات داخل الكمبيوتر. إذا كان عليك في الماضي بناء نماذج أولية باهظة الثمن، وبالتالي قليلة أيضًا، يتم إخضاع السيارات اليوم لآلاف من عمليات المحاكاة الحاسوبية، ثم يتم نقل النموذج الذي يحتوي على جميع التغييرات مباشرة من التصميم المحوسب إلى الإنتاج. يقول ليفين.
وأضاف: "عندما يكون لديك نموذج كمبيوتر، يمكنك أيضًا رؤية ما يحدث داخل السيارة، وما يحدث للسائق، خاصة رقبته أثناء الحادث. اليوم هو المعيار. فلماذا لا يعد هذا أيضًا هو المعيار في صناعة الأجهزة الطبية؟ هل يتعلق الأمر بالطريقة التي تعمل بها الصناعة أم بالطريقة التي تتبنى بها التكنولوجيا؟ ولحل هذه المشكلة، قررنا إنشاء محاكاة للقلب تكون على نفس المستوى الموجود في الصناعات الأخرى."
"قبل إعداد المحاكاة، كنا بحاجة إلى فهم الأنسجة الأساسية للقلب. قمنا كمهندسين بمحاكاة ميكانيكا الأنسجة، سواء السلبية (قوة المواد - وحتى المواد المركبة من صناعة الطائرات) والنشطة وحولناها إلى شيء يشبه القلب. قمنا بربط الهيكل بهندسة القلب والمكون الكهربائي (الأعصاب) ووصلنا إلى قلب ينبض. ومن أجل تطوير نموذج تم التحقق منه وترجمة تكنولوجيا المحاكاة لتحسين رعاية المرضى، لا تكفي القدرات الهندسية فحسب، بل القدرات العلمية والطبية العصبية أيضًا.
"بعد أن اكتسبنا الخبرة، يتعلم النظام مجموعة متنوعة من التطبيقات. على سبيل المثال، من الممكن تجربة الأجهزة الطبية (وأولاً وقبل كل شيء الدعامات). نقوم باختبار أشكال وأحجام مختلفة من الدعامات في ظل ظروف واقعية لأننا نستطيع إعادة إنتاج حركة القلب وفهم جميع القوى المؤثرة عليه. وبما أن الدعامة ستشكل نفسها بفضل درجات الحرية المضمنة فيها، فإننا نجري تجارب للتأكد من أن حوافها لن تلحق الضرر بالشريان."
"نحن نعمل أيضًا مع شركات الأدوية - على التأثيرات الكيميائية للأدوية على السلوك الكهربائي للقلب. اليوم، لعلاج مشاكل ضربات القلب، عليك التدخل من خلال الجراحة، وقد يكون من الممكن تطوير دواء يحل المشكلة دون الحاجة إلى التدخل الجراحي".
يسمح لنا النموذج بالبدء على مستوى العضو بأكمله والنزول إلى أسفل المقياس لفحص سلوك الخلايا وحتى البنية الجزيئية. تعد البيانات التي نولدها للأجهزة الطبية التي تخضع لاختبارات المحاكاة ضرورية للعملية التنظيمية. لقد تأكدنا من أن القلب يدعم النظام الأساسي الذي يدير المعلومات بدءًا من النموذج وحتى الإنتاج - منصة التجربة ثلاثية الأبعاد"
جرب الدعامات في محاكاة واقعية
كيف خطرت لك الفكرة؟
"كان هناك شيئان أدىا إلى ذلك. أولاً، يتضح أن طريقة استخدام التكنولوجيا في التصنيع أفضل بكثير من طريقة استخدامها في الطب. تحدثنا إلى العملاء ورأينا أن شركات الأجهزة الطبية استخدمت أداتنا ولكن فقط لتصميم الجهاز وليس لتجربته في بيئة واقعية. ونتيجة لذلك، كانت هناك العديد من العمليات الجراحية التي باءت بالفشل".
"العامل الثاني هو ابنتي التي ولدت وهي تعاني من مشكلة خطيرة في القلب - وهو انعكاس وظائف جانبي القلب. لا يستطيع الأطباء علاجها لأنهم لا يفهمون كيف يعمل قلبها، لكنهم مع ذلك قاموا بزراعة جهاز تنظيم ضربات القلب، الذي تعطل عدة مرات داخل الجسم. كمهندسين، يبدو من الغريب أنه مع كل المعرفة التي لدينا حول نظام القلب والأوعية الدموية، لا يمكننا أن نفعل أكثر من مجرد إجراء الملاحظات. يبدو الأمر كما لو أن شركة طائرات ستبني ألف طائرة، وترسلها في الهواء وترى أي منها تطير ثم تصنعها. لقد أمضيت 25 عامًا في التحدث مع أطباء القلب لحل المشكلة. ولحسن الحظ، فإن ابنتي تعمل بشكل جيد إلى حد معقول اليوم."
"زودتني هذه التجربة برؤية ثاقبة لمحدودية المجال، من حيث القدرة على تجربة الأجهزة لأنه من المستحيل تجربة الأجهزة في قلوب الأطفال، ولا يوجد أطفال افتراضيون مثل من يستخدمونها مثلاً لتصميم السيارات. في الصناعة الطبية ليس لدينا مريض افتراضي. يستخدم الأطباء أفضل تقديراتهم، لكننا في الصناعة لا نساعدهم بقدر ما نستطيع".
"لقد تحدثت إلى الكثير من الخبراء ورأيت أن الجميع يعرفون جزءًا من اللغز، وقمت بإعداد المشروع لمعرفة ما إذا كنا سنجمع كل القطع معًا إذا كان بإمكاننا فهمها. تبدو واعدة."
"يمكننا مساعدة الطبيب على فهم ما يحدث. يمكن للأطباء تجربة خيارات مختلفة لزرع الجهاز لمعرفة أي منها سيكون أفضل. يمكننا أن نرى المستقبل لأنه يمكننا تسريع عملية الشيخوخة على الكمبيوتر لنرى ما ستكون عليه نتائج الجراحة خلال عامين. لن يقدم الكمبيوتر الإجابة، لكنه سيمنحهم أداة تشخيصية لم تكن متوفرة لديهم حتى الآن."
كما ذكرنا، فهو لا يزال قلبًا كما كان ينبغي أن ينظر إليه في الكتب، ما هو المطلوب لإنشاء محاكاة لقلب معين؟
"لدينا القدرة على القيام بذلك، كل ما نحتاج إليه هو البيانات، يمكننا استخدام البيانات من الأشعة المقطعية أو التصوير بالرنين المغناطيسي، وبالإضافة إلى الخواص الميكانيكية التي يمكن قياسها، يمكننا بناء قلبك. لا يتم تنفيذها بالسرعة التي ينبغي أن تكون ولا تزال ليست عملية روتينية. في غضون سنوات قليلة سيكون ذلك ممكنا."
ما رأيك في الصناعة الإسرائيلية؟
"في إسرائيل هناك موجة من الابتكارات التي لا توجد في معظم أنحاء العالم، وهناك عدد قليل جدا من الأماكن التي تتطلع إلى الأمام مثل إسرائيل. هنا هو الجمع بين الاعتراف بأهمية الفرق متعددة التخصصات من الأطباء والمهندسين. في الولايات المتحدة، وهي دولة مبتكرة أيضًا، لدينا تاريخ أطول، وبالتالي من الصعب القيام بأشياء جديدة، وبالتالي في رأيي، إسرائيل عدوانية ولديها موارد فكرية وخبرة هندسية ودعم من الحكومة".
هل الجهات الإسرائيلية شريكة في المشروع؟
"لدينا عدد من العملاء في إسرائيل في مجال الأجهزة الطبية، ونتيجة لهذه الرحلة أتوقع العمل بشكل وثيق مع جامعة تل أبيب وشركات الأجهزة الطبية، وأنا مقتنع بأنهم سيشاركون. وباعتبارنا عملاء يستخدمون هذه الأداة، يمكننا أن نسمح لهم بمشاركة أكبر في تطوير التكنولوجيا."
متى سنحصل على مثل هذه المحاكاة لأعضاء الجسم الأخرى؟
"من الصعب أن نقول متى. ويعتمد ذلك على تبادل المعرفة بين الأطباء وغيرهم من المتخصصين، والأشخاص الذين يعملون في الدماغ أو الأعضاء الأخرى. إذا شارك الجميع المعلومات، يمكننا القيام بذلك في غضون سنوات قليلة. إذا لم يشاركوا، علينا أن نفعل ذلك خطوة بخطوة. كل عضو في الجسم لديه قاعدة بياناته الخاصة ومجموعة المعرفة."
