İnsan Kalbinin Sanal İkizi: Yaşayan Kalp Projesi

Uzun yıllardır diğer endüstrilerde standart haline gelen sanal dünyada simülasyon ve modelleme artık sağlık hizmetlerinde de giderek daha fazla gündeme geliyor. Sanal ikizlerin kullanımıyla tıp, araştırma ve hasta bakımını ileriye taşıyacak değerli bilgiler elde etmek mümkün oluyor. 

Dassault Systèmes Sanal İnsan Modelleme Kıdemli Direktörü Steve Levine diğer endüstrilerde olduğu gibi tıp alanında da sanal ikizlerin kullanımının yaygınlaşacağını şöyle açıklıyor: 

SANAL DÜNYADA TIBBİ BAKIMIN İYİLEŞTİRİLMESİ

“Yeni ürünlerin geliştirilmesi ve test edilmesinde simülasyon ve 3D modellemenin kullanılması, birçok endüstride değerini kanıtlayan bir yöntem. Örneğin otomotiv endüstrisinde çarpışma testleri günümüzde büyük ölçüde sanal ortamda gerçekleştirildiği için fiziksel olarak nadiren yapılıyor. Ancak tıpta, hastanın durumunun tam bir tablosunu sağlamayan 2D görüntülerle çalışmak halen yaygın durumda. Veriler artık dijital biçimde mevcut olduğundan, mevcut standardın 3D'ye dönüştürülmesi, diğer endüstrilerde olduğu gibi tıp alanında da sanal ikizlerin kullanımını mümkün kılacak.” Levine’e göre bu yaklaşım, yani gerçek nesnelerin ve süreçlerin dijital haritalanmasıyla örneğin vücut parçalarını, tek tek organları veya tüm insan vücudunu sanal olarak analiz etmeyi mümkün olacak. Ayrıca, modeller gerçek hasta verileriyle çalıştırılarak, sonuçlar gerçek muadili ile aynı koşullar altında simüle edilebilecek. 

Steve Levine, sanal ikizlerin kullanımından özellikle yararlanabilecek tıp disiplinlerinden birinin kardiyoloji olduğunu da dile getiriyor. Almanya merkezli Kalp Vakfı tarafından yayınlanan Kalp Raporu'na değinen Levine, kardiyovasküler hastalıkların Almanya'da açık ara en yaygın ölüm nedeni olduğuna dikkat çekerek bu doğrultuda Dassault Systèmes’in, sanal ikiz teknolojisini insan vücuduna uyarlamak için 2014 yılında Yaşayan Kalp Projesi'ni başlattığını belirtti.

YAŞAYAN KALP PROJESİ

“Yaşayan Kalp Projesi, insan kalbinin sanal ikizini gerçeğe dönüştürmeyi amaçlıyor” diyen Levine, bu amaçla araştırma, endüstri, tıp mesleği ve düzenleyici kurullardan oluşan 100'den fazla kurumun, güçlerini birleştirdiğini söylüyor. Dassault Systèmes ile iş birliği içinde, SIMULIA yazılım çözümünü kullanarak eksiksiz bir atan kalbin ilk gerçekçi 3D simülasyonu gerçekleştirilebilmiş.

ARAŞTIRMA, KLİNİKLER VE ENDÜSTRİDEN ÖNEMLİ KATKI

“Bilim insanları ve araştırmacılar, on yıllardır insan kalbinin karmaşık koşullarıyla uğraşıyor ve dolayısıyla Yaşayan Kalp Projesi'nin başarısına önemli ölçüde katkıda bulunuyor. Örneğin, Berlin, Charité'deki Kardiyovasküler Bilgisayar Destekli Tıp Enstitüsü, insan kalbini daha da iyi ve daha kapsamlı bir şekilde anlamak için yıllardır araştırma yapıyor. Enstitü, odağına diğer organlar, ilaçlar ve tedavi yöntemleri ile etkileşimi alıyor. Böylece araştırmacılar, kalbin sanal olarak tam  haritasını çıkarabilmeye yönelik değerli katkılar sağlıyorlar” diyen Levine, tüm ilerlemeye rağmen, halen cevap bekleyen pek çok soru olduğuna dikkat çekiyor. Özellikle karmaşık (doğuştan) kalp kusurları ve bunların tıbbi cihazlar ve olası yedek doku ile etkileşimde nasıl davrandıkları hala yoğun araştırma gerektiriyor.

Levine’e göre klinik ortam da Yaşayan Kalp Projesi ile yakından bağlantılı: “Burada üstesinden gelinmesi gereken zorluk ise güvenlik için yüksek regülasyon standartlarını karşılarken aynı zamanda uygun maliyetle yenilikçi tedavi yöntemlerini araştırmak. Örneğin Berlin Alman Kalp Merkezi ve Tübingen'deki Alman Kalp Yetkinlik Merkezi'nden klinik tedavi uzmanları, modeli günlük çalışmalarında değerlendirerek, simülasyonları inceleyerek ve iyileştirme yaklaşımları bularak projeyi destekliyorlar.

Tıbbi cihaz bileşenleri üreticisi ADMEDES gibi tıbbi teknoloji sektöründen şirketler, geliştirme aşamasında modeli halihazırda kullanıyor. Simülasyonlar aracılığıyla yeni uygulamaları ve cihazları doğrudan Yaşayan Kalp modelinde test edebiliyorlar. Sanal test laboratuvarlarından elde edilen bulgularla, pahalı ve zaman alan prototip yapımı ve hayvan testleri azaltılabiliyor. Hayvan modellerinden farklı olarak, sanal kalp, kullanıldıkça zaman içinde bir insan kalbini daha doğru bir şekilde temsil etmek için klinik verileri birleştirebiliyor. Bu sayede, yeni tıbbi cihazların pazara sunulma süresini kısaltmaya katkıda bulunan daha hızlı bir geliştirme ve onay süreci elde ediliyor. Aynı zamanda şirketlerden gelen geri bildirimler, modelin daha da geliştirilmesine yardımcı oluyor.”

GÜNÜMÜZDE HALİHAZIRDA KULLANILIYOR

Dassault Systèmes Sanal İnsan Modelleme Kıdemli Direktörü Steve Levine Yaşayan Kalp Projesi’nin sağlık sektöründeki halihazırdaki kullanım pratikleri hakkında şu bilgileri veriyor: “ABD Gıda ve İlaç Dairesi de dahil olmak üzere tüm katılımcıları sayesinde, Yaşayan Kalp Projesi şimdiden birçok başarıya imza attı. Örneğin yeni doğanlarda ciddi kalp kusurlarını düzeltme operasyonlarında klinik tedavileri desteklemek için kişiselleştirilmiş kalp modelleri halihazırda kullanılıyor. En iyi yaklaşımı belirlemek için, hekim rehberliğinde birçok sanal ameliyat yapılabiliyor. Tıp öğrencileri ile hastane personeli ve hatta hastalar da Yaşayan Kalp'ten yararlanabiliyor; kalbin sanal ikizi, sanal dünyada cerrahi prosedür eğitimleri için sağlık sektöründe kullanılabiliyor. Ayrıca simülasyon sayesinde geliştirme döngüleri ve test serileri hızlandırılabiliyor ve optimize edilebiliyor. Örneğin, sanal kalp yardımıyla yapay kalp kapakçıklarını grupların veya bireysel hastaların hastalık durumlarına daha iyi uyarlamak mümkün. Bu sayede hayvanlar üzerinde yapılan ve çoğu zaman tartışmalı bulunan fiziksel testler veya özel olarak yapılmış laboratuvar modelleri ortadan kalkmaya başlıyor.”

SONRAKİ ADIM: SANAL İNSAN VÜCUDU

Bu alanda devam eden araştırmalar, hasta bakımının iyileştirilmesine ve ilaçların veya tıbbi teknolojinin gelecekte yeni bir düzeye ulaşmasına katkıda bulunacak. Steve Levine, Dassault Systèmes’in Yaşayan Akciğer ve Yaşayan Beyin gibi diğer organlara yönelik projeler üzerinde de ortaklarıyla birlikte çalıştığını ifade ediyor: “Örneğin Yaşayan Beyin, şu anda epilepsi gibi nöronal bozuklukları araştırmak için kullanılıyor. Burada da bireysel hasta verilerinden yararlanarak beyin aktiviteleri simüle edilebilecek ve böylece hastalığın anlaşılması, nöbetlerin tahmin edilmesi veya nöbet tiplerinin sınıflandırılmasına yardımcı olunacak. Bu karmaşık organların sanal modelleri zaten o kadar gelişmiş ki, bir adım daha ilerisini düşünmek yani çeşitli bireysel modelleri birleştirmek ve böylece tüm insan vücudunu simüle etmek şimdiden mümkün. Sanal ikizin bu şekilde kullanımı, kişiselleştirilmiş tıbbın gelişimini daha da ileriye taşımanın yolunu açıyor. Böylece gelecekte her hasta kendi vücuduna, genlerine ve metabolizmasına uygun tedaviyi tam olarak alma şansına sahip olacak.”