La NASA a été la première entité à utiliser la technologie des jumeaux numériques pour simuler et prévoir des systèmes physiques. Lorsqu’un réservoir d’oxygène a explosé sur le vaisseau spatial Apollo 13, la NASA a utilisé des répliques physiques du vaisseau pour simuler les dommages.
Aujourd’hui, les jumeaux numériques sont plus sophistiqués, recevant des données de sources multiples pour refléter avec précision les opérations du monde réel, analyser les comportements et fournir des informations prédictives dans des secteurs tels que la fabrication, la construction, les communications et l’énergie. La technologie des jumeaux numériques dans le domaine de la santé a pris du retard, mais elle gagne du terrain. De la planification chirurgicale à la médecine de précision, la technologie est testée dans les écoles de médecine, les essais cliniques et la formation des médecins. Toutefois, des discussions plus approfondies sont nécessaires pour comprendre comment la technologie s’intégrera dans les scénarios médicaux de routine.
Comment fonctionnent les jumeaux numériques médicaux ?
La technologie du jumeau numérique dans les soins de santé crée une réplique virtuelle d’un patient, d’un organe, d’un système ou d’un processus à partir de plusieurs sources de données telles que des images, des dossiers médicaux électroniques et des dispositifs portés sur soi. Le jumeau virtuel utilise les données pour simuler des scénarios de santé, prédire les résultats et personnaliser les traitements.
L‘intelligence artificielle (IA) utilise les données pour construire un modèle d’un système, d’un organe ou d’un patient. Une fois la réplique fondamentale en place, l’application d’intelligence artificielle peut mettre à jour en permanence le jumeau sur la base des données du patient. Certaines applications peuvent même inclure les influences du mode de vie ou de l’environnement qui ont un impact sur la santé du patient.
Les médecins peuvent utiliser le jumelage pour évaluer les options de traitement, les médicaments ou la posologie, et planifier des procédures complexes avant d’interagir avec le patient. Ces simulations peuvent aider les cliniciens à décider d’une ligne de conduite et d’un plan de traitement qui minimisent les conjectures médicales.
La plupart des jumeaux numériques reçoivent des données de leurs homologues physiques, mais certains jumeaux peuvent envoyer et recevoir des données. Un flux de données bidirectionnel permet à l’application basée sur l’IA de renvoyer des informations, telles que la suggestion d’une voie chirurgicale plus sûre ou d’un autre dosage de médicament.
Les médecins sont-ils prêts à adopter la technologie du jumeau numérique ?
D’après un sondage Sermo, 54 % des médecins interrogés n’avaient aucune expérience de la technologie du jumeau numérique. Environ 18 % connaissaient le terme mais ne comprenaient pas comment il fonctionnait, et 20 % n’avaient lu que des articles à ce sujet. Pour certains, comme un médecin généraliste, les jumeaux numériques semblent « prometteurs, en particulier pour les cas complexes » ; cependant, il faudra encore des années avant qu’ils ne soient utilisés de manière routinière.
Indépendamment du degré de familiarité, les médecins pourraient prévoir des applications pour les jumeaux numériques dans la simulation de cas complexes, la prédiction des résultats futurs et la personnalisation des soins. Un médecin urgentiste a décrit la technologie comme des avatars numériques « conçus pour analyser, simuler et prédire les résultats de santé individuels, faisant évoluer les soins de santé vers un traitement proactif, personnalisé et prédictif ».
Bien que les professionnels de la santé perçoivent la technologie de manière positive, nombre d’entre eux ne sont pas encore sûrs de ses applications dans le monde réel.
Applications cliniques des jumeaux numériques dans les soins de santé
À la question de savoir où les jumeaux numériques seraient le plus utiles, 37 % des répondants n’étaient pas sûrs. Les autres médecins ont considéré les applications suivantes comme des utilisations possibles des jumeaux numériques, à condition que les garanties appropriées soient en place.
Prévoir les réponses aux traitements pour les maladies complexes
Dans le cadre d’une étude clinique menée par la faculté de médecine de l’université de Stanford auprès de 50 hommes atteints d’un cancer de la prostate à risque intermédiaire, les chercheurs ont évalué la plateforme de modélisation basée sur l’IA d’Avenda Health, Unfold AI, qui fonctionne de la même manière qu’un jumeau numérique en intégrant des biomarqueurs, des résultats de biopsie, des données d’imagerie et des données cliniques afin de générer une carte du cancer en 3D spécifique au patient. L’étude a montré que les marges définies à l’aide de ce modèle d’IA encapsulaient complètement le cancer cliniquement significatif dans 80 % des cas, contre 56 % pour les marges conventionnelles, ce qui suggère que la cartographie personnalisée peut réduire le risque de manquer du tissu tumoral lors de la planification du traitement.
Personnalisation du dosage et du choix des médicaments
La médecine de précision vise à adapter les décisions diagnostiques, pronostiques et thérapeutiques au patient individuel plutôt qu’à la moyenne de la population. La technologie des jumeaux numériques soutient cette approche en intégrant des marqueurs biologiques, des données génétiques, des facteurs liés au mode de vie et des expositions environnementales dans un modèle informatique dynamique du patient. Ces modèles s’appuient sur des sources de données hétérogènes, notamment des dossiers médicaux électroniques, des données cliniques longitudinales et des données comportementales réelles, pour générer des simulations statistiquement fiables. Dans la pratique clinique, les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour prédire l’évolution de la maladie, simuler le dosage des médicaments et les réponses au traitement, et comparer les options thérapeutiques avant l’intervention. Cela permet de prendre des décisions cliniques plus éclairées et de soutenir des parcours de soins optimisés et individualisés, en particulier pour les patients souffrant de maladies complexes ou chroniques.
Planification chirurgicale ou simulation de procédure
Fournir aux chirurgiens des détails graphiques pour les procédures chirurgicales nécessite une puissance de calcul importante et un traitement graphique efficace. Nvidia, le principal fabricant de puces graphiques, a participé à un projet de jumeau numérique pour la préparation chirurgicale. Le processus crée des modèles anatomiques photoréalistes à partir de données de tomodensitométrie en utilisant la segmentation des organes, l’affinement du maillage et la texturation. Ces jumeaux humains numériques pourraient aider les chirurgiens à mieux se préparer aux interventions, à réduire la durée des opérations (et donc la fatigue des chirurgiens), à identifier des voies chirurgicales sûres et à améliorer la sécurité des patients.
Modélisation de la progression des maladies chroniques
Le Center for Computational and Digital Health Innovation de Duke a créé des jumeaux numériques qui simulent l’impact des interventions médicales sur les maladies chroniques telles que les maladies cardiovasculaires. L’application utilise les répliques virtuelles des patients pour comprimer le temps, en démontrant comment les traitements peuvent affecter les résultats futurs. Les médecins peuvent voir comment une maladie évolue en l’absence de traitement et comparer les résultats de différentes options thérapeutiques. Cela permet aux médecins de personnaliser le traitement des patients souffrant de maladies chroniques.
Éducation et formation médicales
À mesure que la technologie fait son entrée dans les soins de santé, les jumeaux numériques deviennent d’excellents outils permettant aux professionnels de la santé d’affiner leurs compétences. Grâce aux jumeaux numériques, les chirurgiens peuvent s’exercer avant de mettre en œuvre une nouvelle technologie. Les jumeaux permettent aux étudiants en médecine d’expérimenter l’impact des médicaments et de la posologie sur les résultats des patients, ce qui renforce les compétences des cliniciens en matière de médecine de précision. Bien que les jumeaux numériques aient le potentiel d’améliorer les résultats chirurgicaux et cliniques, un membre de Sermo a fait remarquer que les simulations ne sont toujours pas la même chose que de faire face à un patient et à toutes les complications qu’il entraîne, un sentiment partagé par d’autres.
Préoccupations des médecins concernant les jumeaux numériques dans les soins de santé
Les médecins partagent les mêmes préoccupations que les autres personnes qui évaluent l’utilisation des jumeaux numériques dans leur domaine d’expertise. Ils s’interrogent sur l’exactitude et la confidentialité des données, les implications juridiques et la validation des modèles. Contrairement à d’autres secteurs, les préoccupations des professionnels de la santé sont d’autant plus importantes qu’elles concernent des décisions qui changent la vie des patients. Les principales préoccupations, comme le montre un sondage Sermo, sont la précision et la fiabilité des simulations (30 %) et la nécessité d’une validation dans le monde réel (24 %).
Fiabilité et précision des simulations
La précision des simulations dépendant de la précision des données, la sélection des sources de données est un facteur crucial dans la création de jumeaux humains numériques. Chaque cas doit stipuler les sources de données pour une transparence totale, et les simulations doivent être exemptes de biais d’IA pour garantir que les résultats sont représentatifs des influences génétiques, sociales et environnementales du patient. Sans ces garanties, les médecins pourraient remettre en question l’utilité de cette technologie.
Confidentialité des données et consentement du patient
À qui appartient le jumeau numérique ? Si les patients acceptent que leurs données soient utilisées pour construire des jumeaux numériques, perdent-ils le contrôle de leurs informations ? Leurs données pourraient-elles être utilisées plusieurs fois par plusieurs médecins à leur insu ? Est-il possible que les jumeaux humains numériques deviennent les Henrietta Lacks du monde numérique ? Comme l’a fait remarquer un médecin généraliste, « il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas complètement concernant les limites et l’aspect éthique de cette technologie ».
Intégration dans les flux de travail et les DSE
Les jumeaux numériques extraient des données de sources multiples, mais ils transmettent rarement des données en dehors de leur application. La mise en place d’interfaces avec les systèmes de DSE pour accéder à des informations complètes sur les patients nécessitera un temps de développement important. En l’absence d’intégration, les médecins peuvent être amenés à saisir les données de traitement à plusieurs endroits, ce qui alourdit leur charge de travail.
Questions juridiques ou de responsabilité
Au-delà de la question de la propriété, les soins de santé doivent répondre aux préoccupations en matière de responsabilité. Que se passe-t-il si une erreur de jumeau numérique entraîne un mauvais résultat ? Quelle est la responsabilité du patient dans la fourniture d’informations exactes et complètes ? Les jumeaux pourraient-ils être utilisés pour illustrer la pertinence d’une action pour les compagnies d’assurance ? Quel accès, le cas échéant, les assureurs devraient-ils avoir au jumeau numérique d’un patient ?
La technologie des jumeaux numériques nécessite une grande plate-forme dotée d’une capacité de stockage de données et d’une puissance de calcul considérables. La protection de ces données contre les accès non autorisés devient une responsabilité partagée, car les médecins créent des jumeaux à partir des données personnelles des patients et les plateformes accèdent à de multiples sources de données comparatives.
Absence de validation en situation réelle
Comment les médecins sauront-ils que la technologie fonctionne ? Quels sont les normes et les protocoles d’essai à mettre en place pour valider une application de jumeau numérique ? Autant de questions qui restent largement sans réponse. Comme l’a fait remarquer un pneumologue enthousiaste sur Sermo, « les jumeaux numériques pourraient vraiment changer la façon dont nous abordons les soins aux patients, mais je suis curieux de savoir à quel point ces modèles seront précis et fiables dans des contextes cliniques réels ».
Les applications cliniques actuelles étant limitées, la validation dans le monde réel reste une question ouverte.
Que réserve l’avenir à la technologie des jumeaux numériques ?
Près de la moitié (45 %) des personnes interrogées dans le cadre d’un sondage Sermo souhaitaient voir la technologie en pratique avant de s’engager à l’utiliser. D’autres voulaient voir des données à l’appui, tandis que 23 % utiliseraient les outils avec une forte supervision humaine. Enfin, 21 % des personnes interrogées doutent de la valeur clinique de ces outils.
La viabilité de la technologie des jumeaux numériques varie selon les spécialités. Par exemple, IBM Watson s’est heurté à de nombreuses difficultés pour mettre au point un jumeau numérique destiné à révolutionner le traitement du cancer. Le projet Watson for Oncology d’IBM devait combler le fossé entre la recherche de pointe et la pratique clinique en identifiant des options de traitement personnalisées. Cependant, le projet n’a pas été en mesure de prendre en compte les complexités du traitement du cancer, ce qui a conduit à son échec.
Une autre étude récente a utilisé des jumeaux numériques pour prédire les résultats de 1 800 patients atteints de diabète de type 2. Chaque patient avait un jumeau numérique qui reflétait son alimentation, sa glycémie, son état métabolique et ses habitudes de vie. La plateforme a suggéré des choix alimentaires à chaque patient sur la base des relevés actuels. Après un an, les patients ont montré une amélioration significative de leur taux d’hémoglobine A1c et ont eu besoin de moins de médicaments antidiabétiques. Nombre d’entre eux ont vu leur poids diminuer et leur résistance à l’insuline s’atténuer.
Ces deux études illustrent la valeur de la technologie dans l’amélioration des soins aux patients tout en soulignant les défis qui peuvent limiter son efficacité. À l’heure actuelle, la technologie est utilisée dans le cadre d’essais cliniques et de la recherche médicale pour fournir des jumeaux qui répondent au manque de validation dans le monde réel et à l’imprécision des données. À mesure que le volume de données d’essai valides augmentera, les médecins seront plus enclins à faire confiance à la technologie en milieu clinique.
Comment la technologie des jumeaux numériques pourrait-elle changer la vie quotidienne des médecins ?
Si leur efficacité est prouvée dans la pratique clinique, les jumeaux humains numériques peuvent permettre aux médecins de passer d’une approche réactive à une approche prédictive, de simuler des procédures complexes et de gérer les maladies chroniques. En fin de compte, ils réduiront les conjectures, amélioreront les résultats et encourageront l’apprentissage tout au long de la vie.
Les médecins auront davantage confiance dans les plans de traitement, connaissant les résultats possibles. Ils fourniront des médicaments plus ciblés afin de réduire les visites au cabinet liées aux essais et aux erreurs. Ils pourront expérimenter des traitements innovants dans le cadre d’un développement professionnel continu. Les jumeaux numériques ont le potentiel d’améliorer les résultats pour les patients et d’aider à maintenir le bien-être des médecins grâce à une technologie qui permet de gagner du temps.
Une voie à suivre
La technologie des jumeaux numériques est très prometteuse pour la transformation des soins de santé, mais son adoption clinique à grande échelle dépendra de la résolution des problèmes d’éthique et de gouvernance. Une validation solide, une atténuation des biais et une protection forte de la vie privée des patients et de la sécurité des données doivent être établies avant que les jumeaux numériques puissent être intégrés en toute sécurité dans les soins de routine. Un dialogue constructif sur la qualité des données, le consentement, la transparence et la responsabilité est essentiel pour garantir que ces outils soutiennent – plutôt qu’ils ne minent – la prise de décision clinique.
Les médecins jouent un rôle essentiel dans ce processus. Votre expertise clinique est nécessaire pour guider les développeurs dans la définition des cas d’utilisation appropriés, l’identification des biais et l’établissement de normes de validation rigoureuses. Sans l’implication précoce et soutenue des médecins, les applications de jumeaux numériques risquent de ne pas atteindre leur potentiel ou d’éroder la confiance entre les patients et les cliniciens. Sermo offre aux médecins une plateforme confidentielle pour discuter de la technologie dans les soins de santé. En tant que communauté, les membres de Sermo peuvent explorer les questions clés entourant la technologie et évaluer les mises en œuvre dans le monde réel parmi des pairs internationaux. C’est grâce à ces discussions fructueuses qu’il est possible d’aller de l’avant. Faites partie de l’avenir en rejoignant la communauté Sermo.
