Des systèmes virtuels pour des soins de santé personnalisés
Les soins de santé constituent un coût élevé et croissant pour les pays du monde entier. Les coûts de santé représentent environ 10 % du PIB des pays de l’OCDE et augmentent de 7 à 11 % chaque année, principalement en raison du vieillissement de la population et des maladies chroniques. Dans ce contexte, la productivité du secteur n’a pas augmenté. «Le secteur de la santé n’a pas réalisé de gains de productivité, car il demeure fortement dépendant du travail humain et n’a pas adopté la numérisation ni l’automatisation comme l’ont fait d’autres secteurs au cours des 30-40 dernières années», explique Balázs Benyó, professeur titulaire au département d’ingénierie du contrôle et des technologies de l’information de l’Université de technologie et d’économie de Budapest. Des solutions de santé personnalisées et de précision pourraient contribuer à atténuer une partie des pressions croissantes, tout en améliorant la santé des patients, en particulier en soins intensifs. Dans le cadre du projet DCPM(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), Balázs Benyó et ses collègues ont créé des modèles de patients virtuels, des jumeaux numériques des systèmes métabolique, cardiovasculaire et pulmonaire humains, spécialement conçus pour guider la prise de décision clinique dans les unités de soins intensifs. «L’objectif est de permettre une prise en charge individualisée des soins intensifs dans ces domaines essentiels», explique Balázs Benyó.
Des jumeaux numériques pour une médecine personnalisée
Les jumeaux numériques sont largement utilisés dans l’industrie et la recherche scientifique pour modéliser le comportement des systèmes et développer des prédictions précises sur la manière d’optimiser les performances. «Nos modèles remplissent cette fonction en améliorant avec précision les données cliniques, souvent insuffisantes, afin de fournir une image physiologique claire de l’état du patient», ajoute Balázs Benyó. Les modèles personnalisés doivent permettre de prédire avec précision les réponses spécifiques aux différents choix de traitement, avec des données relativement limitées. La solution développée dans le cadre de DCPM est une approche de modélisation minimale, capturant les dynamiques clés qui peuvent être identifiées avec les données disponibles. Ces capacités peuvent ensuite être utilisées dans des environnements cliniques pour personnaliser, optimiser et automatiser les soins, réduisant la charge et les coûts, et augmentant la productivité et les résultats.
Valider les modèles et déployer les systèmes
DCPM a, entre autres accomplissements, introduit un traitement personnalisé de contrôle de la glycémie au sein de l’unité de soins intensifs de l’hôpital universitaire de Liège, en Belgique. Ce système a donné naissance à une société, Insilicare, et est utilisé dans sept unités de soins intensifs belges, ainsi qu’en Malaisie, en Hongrie et en Nouvelle-Zélande. L’équipe a validé un modèle cardiovasculaire minimal et sa capacité à prédire avec précision le débit cardiaque et l’hémodynamique en cas de choc septique. Il entre maintenant dans ses premiers essais cliniques axés sur sa validation. Les chercheurs ont également développé et validé un cadre de modélisation de la mécanique pulmonaire à plusieurs échelles pour guider la ventilation mécanique invasive et spontanée, dont ont besoin près de 80 % des patients des unités de soins intensifs. «Ce système est actuellement testé sous différentes formes en Belgique, en Chine, en Malaisie et en Nouvelle-Zélande, et a été étendu aux maladies respiratoires chroniques extrahospitalières», souligne Balázs Benyó. Le projet a également développé une méthode de mesure de la glycémie par ondes électromagnétiques, des modèles de réseaux neuronaux prédisant la variabilité future de la sensibilité à l’insuline des patients, un système innovant de capteurs respiratoires passifs et plusieurs dispositifs non invasifs peu chers pour les soins intensifs et ambulatoires, tels que des oxymètres de pouls.
Intégration dans les systèmes de santé européens
Plusieurs des systèmes de DCPM font l’objet d’essais cliniques, tandis que les jumeaux numériques de la mécanique pulmonaire sont en passe d’être adoptés dans les parcours de soins. «Les trois domaines sont bien avancés sur le plan de la réglementation et des premières étapes de la commercialisation», confie Balázs Benyó. Les collaborations durables établies dans le cadre du projet ont également permis d’élargir la recherche à d’autres domaines, tels que la thérapie de reconnaissance des émotions pour les troubles du spectre autistique et l’apport nutritionnel personnalisé.
