Étudions un scénario spécifique. Un médecin inspecte l'angiographie d'un patient et constate un problème :un rétrécissement des artères coronaires peut bloquer le flux sanguin vers le muscle cardiaque. Le médecin doit décider s'il faut insérer un tube dans l'artère pour élargir à nouveau le passage - un stent , en jargon technique. Mais l'insertion d'un tel stent est une procédure invasive et, en fait, le médecin n'est pas sûr que le blocage soit suffisamment grave pour justifier une intervention aussi importante.
Les ordinateurs sont très bons pour résoudre des équations compliquées avec lesquelles nous, les humains, ne pouvons pas faire grand-chose.
Bien plus intéressante que l'information purement anatomique (l'image du blocage sur l'angiogramme), elle est fonctionnelle informations – à savoir :combien de sang coule encore vers le cœur ? Un exemple de paramètre fonctionnel pertinent est la réserve de débit fractionnaire (FFR). Le FFR mesure la perte de pression à travers le blocage. Si la perte de pression est trop importante (FFR <0,80), le flux sanguin vers le cœur est insuffisant et un stent est nécessaire. Si la perte de charge est limitée (FFR> 0,80), la pose d'un stent n'est pas nécessaire. Le plus gros inconvénient est que la mesure de ce FFR également est une procédure invasive. Opter pour une procédure invasive pour justifier éventuellement une autre procédure invasive ressemble donc à un argument assez circulaire. Les modèles informatiques, en revanche, peuvent fournir un moyen d'obtenir ces informations fonctionnelles de manière non invasive.
Les ordinateurs sont très bons pour résoudre des équations compliquées avec lesquelles nous, les humains, ne pouvons pas faire grand-chose. A partir des images anatomiques avec le rétrécissement, des modèles informatiques peuvent simuler le flux sanguin dans les artères coronaires. Cela se fait en résolvant les équations dites de Navier-Stokes. Grâce à ce modèle de flux sanguin, le médecin peut désormais calculer virtuellement la FFR. Et ensuite, il/elle peut décider sur la base de ce modèle si une intervention chirurgicale doit être effectuée ou non.
Les modèles informatiques peuvent donc établir un lien important entre les informations anatomiques et fonctionnelles, sans avoir à opérer. De cette façon, ils peuvent exposer une partie du corps humain qui échappe à notre œil.
Bien sûr, les modèles informatiques peuvent faire bien plus que simplement aider le médecin dans le processus de diagnostic. Imaginez qu'il y ait plusieurs choses que le médecin doit décider, telles que la longueur et le diamètre du stent qu'il souhaite utiliser, mais aussi le nombre de stents et l'emplacement précis où ces stents doivent être insérés) . Chaque stratégie de stent peut conduire à une réponse physiologique différente, dont l'une fournira un meilleur résultat que l'autre. Mais comment le médecin peut-il savoir, avant que l'intervention n'ait lieu, quelle sera finalement la meilleure solution pour un patient en particulier ?
Avec ce modèle informatique du flux sanguin, le médecin peut également - virtuellement - placer un stent au niveau du rétrécissement et évaluer la qualité du flux sanguin actuel. La FFR peut maintenant être calculée après la mise en place virtuelle de l'endoprothèse. Et cela peut être fait non pas une fois, mais plusieurs fois, pour toutes les différentes stratégies de stent. Ensuite, le FFR peut être utilisé pour déterminer quelle était finalement la meilleure solution, que le médecin peut mettre en œuvre chez le patient. Baser ce choix sur des modèles informatiques est connu sous le nom de planification de traitement virtuelle. Le gros avantage est que le médecin peut essayer autant que nécessaire, car c'est "uniquement" virtuel.
Le but ultime est de créer un soi-disant "jumeau numérique" d'un patient
L'exemple ci-dessus n'est pas simplement inventé. HeartFlow est un exemple d'entreprise américaine impliquée dans la planification de ce type d'intervention. FEops est une entreprise belge qui propose, entre autres, une planification virtuelle des traitements fait pour remplacer les valves cardiaques défectueuses.
Des stratégies similaires peuvent être développées pour d'autres organes, comme le cerveau, les reins, les poumons, etc. A terme, l'ambition des modèles informatiques est de mieux comprendre le fonctionnement du corps humain. Cela nécessite également de s'intéresser aux interactions à plus petite échelle (niveau cellulaire et moléculaire) et à plus grande échelle (connexions entre différents organes). Chacun de ces modèles a sa propre approche, chacun avec ses propres défis.
Le but ultime est de créer un soi-disant 'jumeau numérique ' d'un malade. Ce nom peut être pris au pied de la lettre :l'intention est de faire une copie numérique du patient aussi précise que possible. Ce sera donc un jour un sacré travail de rassembler toutes ces pièces de puzzle et d'intégrer tous les modèles dans un seul grand modèle du corps humain. Tout comme avec la planification de traitement virtuelle est l'idée du "jumeau numérique" pour tester virtuellement de nouveaux traitements et médicaments avant qu'ils ne soient appliqués au vrai patient. La plus grande différence est que l'accent n'est plus mis sur un seul organe, mais sur un corps entier.
Les modèles informatiques permettent donc de plus en plus de développer des traitements uniques qui sont testés pour la situation spécifique dans le corps d'un seul patient. C'est ce qu'on appelle le 'médicament spécifique au patient ' - et c'est l'une des nombreuses tendances qui refaçonneront fondamentalement la médecine telle que nous la connaissons au cours des prochaines décennies.
