L’IA dans les soins de santé devrait penser petit

Six minutes après le lancement de la mission Apollo 13 vers la lune en 1970, son réservoir d’oxygène a explosé. L’événement a incité la NASA à développer une nouvelle approche pour prédire les défaillances possibles de ses vaisseaux spatiaux. L’approche reposait sur des données de capteurs en continu, qui ont ensuite alimenté des simulations numériques approfondies, permettant ainsi des tests beaucoup plus rigoureux de systèmes spatiaux complexes. Il s’agissait de la toute première utilisation de la technologie de “jumeau numérique”.

Aujourd’hui, les systèmes de jumeaux numériques sont utilisés dans tous les secteurs pour améliorer les opérations et simuler avec précision tout changement dans un système. Les entreprises technologiques comme Apple et Tesla utilisent des jumeaux numériques pour surveiller les performances de leurs produits sur le terrain et déterminer si des composants spécifiques du système nécessitent une maintenance.

Les jumeaux numériques ont également été utilisés dans les soins de santé, bien que principalement dans la recherche et le développement de médicaments. Cependant, leur plus grand potentiel réside dans la gestion des maladies chroniques. En associant l’apprentissage automatique et la technologie Internet des objets (IoT) avec l’IA de jumeau numérique, une approche qui a débuté avec quelque chose d’aussi vaste que l’exploration spatiale a le potentiel de rendre les soins de santé vraiment individualisés.

La numérisation des soins traditionnels a échoué

La médecine moderne a fait des progrès incrémentiels vers les soins personnalisés au cours de la dernière décennie en donnant aux patients une voix dans la prise de décision et en faisant progresser la médecine de précision grâce aux avancées de la recherche génomique. Les deux ont aidé à adapter les soins à l’individu, mais pour la plupart, notre système de soins de santé adopte une approche de “groupe important” pour la prestation de soins.

C’est évident dans la façon dont nous gérons les maladies chroniques. Chacun des 133 millions d’Américains actuellement atteints d’une ou plusieurs maladies chroniques est soumis à un parcours de soins planifié – un régime de traitement, un régime alimentaire à la mode, souvent un certain nombre de médicaments – et son amélioration est mesurée en lots de milliers d’autres individus qui partagent sa condition.

Cette approche n’a pas fonctionné. Notamment, les dépenses américaines pour le diabète, les maladies cardiaques et le cancer continuent d’augmenter, et l’impact de la technologie sur les résultats et les coûts a été limité. Dans la gestion numérique du diabète, de la perte de poids et d’autres conditions, cet impact a été sans effet.

En mars, un rapport publié par Peterson Health Technology Institute a souligné ce manque de résultats durables. Le rapport a constaté que toutes les solutions évaluées présentent de mauvais résultats en termes d’engagement et de résultats au fil du temps. En conséquence, la perte de poids, la réduction du taux d’A1C, l’élimination des médicaments, le renversement du diabète et les avantages pour la santé, le bien-être et l’économie de ces solutions sont à la fois limités et non durables.

C’est parce que la plupart des solutions ne font que numériser un modèle de soins inefficace. Ils ne tiennent pas compte des différences individuelles. Chaque personne apporte son propre ensemble de facteurs culturels, biologiques, alimentaires, comportementaux et environnementaux qui influencent sa santé à un niveau profondément individuel.

Passer des soins “personnalisés” aux soins individualisés

L’IA de jumeau numérique promet un départ de la norme. Au cœur de la technologie se trouve le concept selon lequel chaque individu est un N de un. Le jumeau numérique d’un individu est informé par une mesure en continu de ses variables cliniques et comportementales uniques, et utilise ces données pour façonner les conseils de soins vers la meilleure et la plus saine version de cet individu.

Le pouvoir de la technologie de jumeau numérique réside dans son attention portée aux petites choses – les choses que nous mangeons et faisons – et à leur impact sur notre santé actuelle et future. Dans la pratique, les jumeaux numériques peuvent prédire avec précision l’effet qu’un dîner de steak aura sur la santé métabolique ou cardiovasculaire d’une personne spécifique. Dans la mesure où cet impact peut être négatif, les jumeaux numériques peuvent proposer des moyens d’en atténuer les conséquences. Il peut suggérer une promenade de 10 minutes ou un dessert de rechange. Au lieu de glace, peut-être s’agit-il de pain aux bananes et au yaourt grec avec des baies fraîches ou simplement d’une séquence différente.

De cette manière, l’IA de jumeau numérique peut montrer à un individu ce qui l’attend s’il reste sur sa trajectoire actuelle et les grands changements qui peuvent survenir en faisant de petits ajustements au fil du temps. Continuez votre routine actuelle, et vous pourrez arrêter de prendre du metformine dans trois semaines. Revenez à vos anciennes habitudes, et vous pouvez vous attendre à renouveler votre ordonnance.

Il s’agit d’une technologie puissante, et même si son impact sur les soins de santé a été reconnu principalement dans l’université, elle commence à trouver son rôle dans les cas d’utilisation commerciaux. En 2014, Dassault Systemes et la FDA ont lancé SIMULIA Living Heart, un projet qui travaille avec les fabricants de dispositifs pour développer et affiner les dispositifs cardiaques à un rythme plus rapide. Au début de la pandémie, OnScale a développé Project BreathEasy un jumeau numérique des poumons des patients atteints de COVID-19 pour améliorer et optimiser l’utilisation des ressources de ventilation.

Les chercheurs médicaux utilisent également des modèles de maladies de jumeaux numériques pour prédire l’efficacité des interventions pharmaceutiques basées sur des processus biologiques complexes et extrêmement individuels. Takeda Pharmaceuticals a adopté la technologie pour raccourcir les processus pharmaceutiques et faire des prédictions réalistes d’entrée-sortie pour les réactions biochimiques. Plus récemment, les chercheurs ont utilisé la technologie de jumeau numérique pour simuler les résultats de la thérapie et déterminer le meilleur traitement pour le carcinome oropharyngé en fonction de l’individu.

La gestion des maladies chroniques est la prochaine frontière

Un rapport récent publié dans Nature affirme que les jumeaux numériques sont “prêts à apporter des contributions importantes” aux soins contre le cancer, en particulier dans la surveillance de la progression de la maladie et l’évaluation des réponses au traitement, qui varient malheureusement d’individu à individu. Le même rapport analyse les jumeaux numériques cardiaques alimentés par l’imagerie, les dossiers médicaux électroniques, les données génétiques et les données des dispositifs portables en continu, et leur potentiel pour prédire les événements cardiaques aigus.

Ces progrès donneront lieu à des technologies de soins de santé qui changeront la vie. Leur pouvoir réside dans un concept au cœur de leur objectif : rien de complexe n’est statique.

C’est particulièrement vrai de nos systèmes biologiques. Un jumeau numérique nécessite des milliers de points de données par jour, par individu, pour vraiment comprendre l’interaction entre la biologie, la culture, le mode de vie, les préférences et la santé d’un individu. Certaines de ces données sont déjà capturées par les dispositifs portables et les applications mobiles, mais sans un modèle qui met ces données dans le contexte de l’individu et de son parcours de soins, elles sont sans direction.

Dans le monde de la gestion des maladies chroniques, les petites choses peuvent très rapidement devenir de grandes choses, menaçant la vie. Et même si la santé numérique a suscité l’espoir des patients avec des expressions comme “personnalisation”, les outils et les approches qui leur ont été proposés n’ont pas répondu à leurs besoins et préférences uniques.

L’IA de jumeau numérique va renverser cette approche en nous aidant à mieux comprendre et à améliorer notre santé à un niveau profondément personnalisé. Il s’agit d’une technologie prête à tenir la promesse des soins individualisés.