Digital twin moet behandeling van herseninfarct of -bloeding verbeteren

Onderzoekers van Amsterdam UMC ontvangen een Horizon-subsidie van 10 miljoen euro van de Europese Commissie voor de ontwikkeling van een digital twin van een patiënt met een herseninfarct of -bloeding. Dit moet het eenvoudiger maken te bepalen wat de beste behandeling is voor deze specifieke patiënt.

Het Gemini-project is opgezet door een consortium van negentien partners uit twaalf verschillende landen. Vanuit Nederland is Amsterdam UMC betrokken. Het doel van het project is het testen van een behandeling voor individuele patiënten, zodat vooraf duidelijk is welke behandeling goed werkt en welke juist niet.

Wat is een digital twin?

De onderzoekers wijzen erop dat simulaties een steeds grotere rol spelen in onze wereld. Zo spelen simulaties inmiddels een onmisbare rol bij het ontwerpen van onder meer auto’s en vliegtuigen. Een ander voorbeeld dat zij noemen is Max Verstappen, die een race eerst op een virtueel racecircuit rijdt voordat hij in zijn Formule 1-bolide stapt.

Een digital twin is een vorm van een simulatie. De term omschrijft een digitale kopie van een fysiek object of omgeving. Dit kan een object zijn zoals een computer, maar ook een industriële omgeving zoals een fabriek. Ook in de zorg zijn er allerlei toepassingen voor digital twins te bedenken. Zo kan een dergelijke simulatie helpen bij het voorbereiden van een operatie, maar ook bij het optimaliseren van processen in een ziekenhuis.

Steeds gebruikelijker

In de zorg zijn simulaties en digital twins dan ook steeds gebruikelijker. Zo zijn digital twins eerder ingezet om onder meer de inzet van sociale robots te verbreden en de behandeling van hartziekten te verbeteren.

Alfons Hoekstra, hoogleraar Computational Science aan de Universiteit van Amsterdam, legt uit hoe een digital twin van een patiënt tot stand komt: “Het is geen animatie, maar gaat om echte berekeningen. We voeren van de patiënt met een beroerte de bloeddruk in, het hartritme, de informatie uit de hersenscan en andere medische gegevens. Vervolgens rolt er een soort ‘digitale tweeling’ uit waarop we behandelingen kunnen simuleren.”

Is een bloedprop intact verwijderbaar?

Een voorbeeld is het verwijderen van een bloedprop bij een herseninfarct. Het uitvoeren van simulaties stelt artsen in staat te zien of een specifieke behandeling de bloedprop intact laat, of deze juist uiteen doet vallen. Belangrijk, want het uiteenvallen van een bloedprop kan levensbedreigend zijn. “Door vooraf te testen krijgt de patiënt de meest optimale behandeling”, meldt hoogleraar Neuroradiologie Charles Majoie.

“Het blijft een versimpeling, maar we komen nu wel te weten wat goed voor de individuele patiënt is. Hoe meer metingen we in de digitale tweeling kunnen stoppen, des te preciezer kunnen we voorspellen wat de beste behandeling zal zijn”, voegt Hoekstra toe.

‘Nieuwe tak van sport’

Hoekstra spreekt van een nieuwe tak van sport, aangezien de manier waarop bij dergelijke Digital Twins kunstmatige intelligentie (AI) wordt ingezet afwijkt. De manier waarop de onderzoekers data invoeren in het computermodel heet ook wel ‘kennisgedreven kunstmatige intelligentie’. De inzet van diepgaande biologische en medische kennis van beroertes staat hierbij centraal.

Dit in tegenstelling tot datagedreven AI, waarbij men puur kijkt naar grote hoeveelheden gegevens van een groot aantal eerdere patiënten. Datagedreven AI maakt het onder meer mogelijk om voorspellingen te doen.

Techniek uitwerken

Het Gemini-project krijgt 10 miljoen euro subsidie vanuit de EU. Daarnaast brengen twee partners uit Zwitserland en een Taiwanese partner samen nog eens drie miljoen euro in. Alle 19 partners leveren daarnaast expertise op gebied van computersimulatie en geneeskunde. Het project staat onder leiding van Amsterdam UMC.

Met behulp van dit geld willen de onderzoekers de komende vier jaar werken aan de techniek die het mogelijk maakt een dergelijke digital twin te creëren. Zodra deze techniek beschikbaar is, verwachten de onderzoekers nog zo’n twee jaar nodig te hebben voor het realiseren van een computersimulatie die in de praktijk inzetbaar is.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Beeld: Mohamed Hassan via Pixabay