Le jumeau numérique à notre secours !

Le jumeau numérique (en anglais, digital twin) est une réplique virtuelle d’un objet, d’un processus ou d’un système qui peut être utilisé à diverses fins. La représentation numérique fournit à la fois les éléments et la dynamique de fonctionnement d’un dispositif de l’Internet des Objets tout au long de son cycle de vie. S’il ne remplace pas son original physique, le jumeau numérique en intègre toutes les fonctionnalités.

Une aubaine pour notre santé

Bien qu’il ne soit pas nouveau sur le marché, car déjà utilisé dans différentes industries pour aider à optimiser les processus de fabrication, le flux de travail et les modèles de machines, il fait son apparition dans le domaine de la médecine comme la société Siemens Healthineers qui a pu adapter le concept des modèles numériques aux organes humains.

La simulation d’organes, voire du corps humain tout entier, nécessite un modèle bio-physiologique piloté par l’intelligence artificielle. En mettant au point des algorithmes très poussés et grâce à sa puissance de calcul avancé il devient donc possible aux patients de visualiser leurs organes en réalité augmentée.

Pour faire de cette technologie une réalité, des millions de données sont utilisées et prises à des moments différents de celles du patient dans l’IRM. La tomodensitométrie (scanographie) ou autres technologies, qui sont mises à jour en permanence forment ensemble des réseaux neuronaux, avec lesquels des modèles physiologiques multi-échelles sont créés.

Cette technologie représente une avancée importante vers la médecine de précision, puisqu’elle permet de prédire des situations qui seraient autrement imperceptibles. L’une des caractéristiques des jumeaux numériques est que, contrairement à l’approche industrielle fondée sur des données génériques, ils utilisent un amas de données personnelles qui reflètent aux mieux l’organisme humain.

Le premier organe simulé avec cette méthode était le cœur.

Basé sur l’imagerie par résonance magnétique et les algorithmes développés par Siemens Healthineers, le modèle simule le processus physiologique de cet organe vital. Ainsi, les jumeaux numériques permettent aux projections virtuelles de prédire la réponse de l’organe à un traitement avant son intervention.

Différents professionnels de la santé soulignent les avantages de cette technologie.

« Nous pourrions prédire des semaines ou des mois à l’avance quels patients seront malades, comment un patient en particulier réagira à une certaine thérapie. Cela pourrait révolutionner la médecine »,a déclaré le cardiologue Benjamin Meder, qui a testé le logiciel numérique du cœur à l’hôpital universitaire de Heidelberg en Allemagne.

Les budgets de la santé étant de plus en plus sollicités, des outils d’IA tels que le jumeau numérique du cœur permettrait également d’économiser des dizaines de milliers de dollars en prévoyant les résultats et en évitant les interventions chirurgicales inutiles.

Données en quantité, montants informatiques moins élevés et algorithmes de plus en plus sophistiqués, signifie que les coûts générés par les outils d’Intelligence Artificielle devraient grimper à 6,7 milliards USD d’ici 2021 contre 811 millions en 2015. (étude de recherche Frost & Sullivan).

Et l’éthique dans tout ça ?

« Bien sûr, cela soulève des questions éthiques : préféreriez-vous utiliser un outil ou un médicament testé sur des millions de patients numériques ou sur quelques dizaines d’humains ? demande Nina Miolane chercheuse à l’INRIA et à l’université de Stanford.

« Et il est extrêmement complexe d’y répondre. Mais pour le moment, ces usages sont plutôt envisagés comme un soutien, une première étape avant les tests physiques. » Et selon ce point de vue, ils permettent surtout de gagner du temps et d’amoindrir les risques des essais cliniques en éliminant d’office les scenarii trop dangereux.