Uman fiziologic virtual - Virtual Physiological Human

Omul virtual fiziologic ( VPH ) este o inițiativă europeană care se concentrează pe un cadru metodologic și tehnologic care, odată stabilit, va permite investigarea colaborativă a corpului uman ca un sistem complex unic . Cadrul colectiv va face posibilă împărtășirea resurselor și observațiilor formate de instituții și organizații, creând modele computerizate disparate, dar integrate ale funcțiilor mecanice, fizice și biochimice ale unui corp uman viu.

VPH este un cadru care își propune să fie descriptiv, integrativ și predictiv. Clapworthy și colab. afirmă că cadrul ar trebui să fie descriptiv, permițând observațiilor de laborator și de asistență medicală din întreaga lume „să fie colectate, catalogate, organizate, partajate și combinate în orice mod posibil”. Ar trebui să fie integrator, permițând analiza colaborativă a acestor observații de către profesioniști afiliați pentru a crea „ipoteze sistemice”. În cele din urmă, ar trebui să fie predictiv, încurajând interconectările dintre modelele predictive extensibile și scalabile și „rețelele sistemice care solidifică acele ipoteze sistemice”, permițând în același timp compararea observațională.

Cadrul este format din colecții mari de date anatomice , fiziologice și patologice stocate în format digital, de obicei prin simulări predictive dezvoltate din aceste colecții și prin servicii destinate sprijinirii cercetătorilor în crearea și întreținerea acestor modele, precum și în crearea a tehnologiilor utilizatorilor finali care urmează să fie utilizate în practica clinică. Modelele VPH vizează integrarea proceselor fiziologice pe diferite scale de lungime și timp (modelare pe mai multe scări). Aceste modele fac posibilă combinarea datelor specifice pacientului cu reprezentări bazate pe populație. Obiectivul este de a dezvolta o abordare sistemică care să evite o abordare reducționistă și să caute să nu subdivizeze sistemele biologice într-un mod particular prin scară dimensională (corp, organ, țesut, celule, molecule), prin disciplină științifică ( biologie , fiziologie , biofizică , biochimie , biologie moleculară , bioinginerie ) sau subsistem anatomic ( cardiovascular , musculo-scheletic, gastrointestinal etc.).

Istorie

Conceptele inițiale care au condus la inițiativa Virtual Physiological Human au provenit din Proiectul IUPS Physiome . Proiectul a fost demarat în 1997 și a reprezentat primul efort mondial de definire a fiziomului prin dezvoltarea bazelor de date și a modelelor care au facilitat înțelegerea funcției integrative a celulelor, organelor și organismelor. Proiectul s-a axat pe compilarea și furnizarea unui depozit central de baze de date care ar lega informații experimentale și modele de calcul de la multe laboratoare într-un cadru unic, auto-consistent.

După lansarea Proiectului Physiome, au existat multe alte inițiative la nivel mondial de acțiuni cuplate slab, toate concentrându-se pe dezvoltarea metodelor de modelare și simulare a fiziopatologiei umane. În 2005, a avut loc un atelier de experți al Fiziomului, ca parte a Conferinței de imagistică funcțională și modelare a inimii de la Barcelona, ​​unde a fost prezentată o carte albă intitulată Către om fiziologic virtual: modelare și simulare pe mai multe niveluri a anatomiei și fiziologiei umane . Scopul acestei lucrări a fost acela de a contura o imagine de ansamblu clară a activităților relevante în curs de desfășurare a VPH, de a construi un consens cu privire la modul în care acestea pot fi completate cu noi inițiative pentru cercetătorii din UE și de a identifica posibile provocări de cercetare pe termen mediu și lung.

În 2006, Comisia Europeană a finanțat o acțiune de coordonare și sprijin intitulată STEP: Structuring The EuroPhysiome . Consorțiul STEP a promovat un proces semnificativ de consens care a implicat peste 300 de părți interesate, inclusiv cercetători, experți din industrie, factori de decizie politici, medici etc. Rezultatul principal al acestui proces a fost o broșură intitulată Seeding the EuroPhysiome: A Roadmap to the Virtual Physiological Human . Acțiunea STEP și foaia de parcurs de cercetare rezultată au fost esențiale în dezvoltarea conceptului VHP și în inițierea unui proces mult mai mare care implică finanțare semnificativă pentru cercetare, proiecte mari de colaborare și o serie de inițiative conexe, nu numai în Europa, ci și în Statele Unite, Japonia și China.

VPH formează acum o țintă esențială a celui de-al șaptelea program-cadru al Comisiei Europene și își propune să sprijine dezvoltarea modelelor de computer specifice pacienților și aplicarea acestora în asistența medicală personalizată și predictivă. Rețeaua umană virtuală de excelență fiziologică (VPH NoE) își propune să conecteze diferitele proiecte VPH în cadrul celui de-al șaptelea program-cadru.

Obiectivele inițiativei

Proiectele legate de VPH au primit finanțare substanțială din partea Comisiei Europene pentru a continua progresele științifice în acest domeniu. Comisia Europeană insistă asupra faptului că proiectele legate de VPH demonstrează o participare industrială puternică și indică în mod clar o cale de la știința de bază la practica clinică. În viitor, se speră că VPH va duce în cele din urmă la un sistem de sănătate mai bun, care urmărește să producă următoarele beneficii:

  • soluții personalizate de îngrijire
  • nevoia redusă de experimente pe animale
  • abordări mai holistice ale medicinei
  • abordări preventive pentru tratamentul bolilor

Soluțiile de îngrijire personalizată sunt un obiectiv cheie al VPH, cu noi medii de modelare pentru asistență medicală predictivă și individualizată, pentru a avea ca rezultat o mai bună siguranță a pacientului și o eficacitate a medicamentelor. Se anticipează că VPH ar putea duce, de asemenea, la îmbunătățirea asistenței medicale printr-o mai bună înțelegere a proceselor fiziopatologice. Utilizarea datelor biomedicale de la un pacient pentru a simula tratamente și rezultate potențiale ar putea împiedica pacientul să experimenteze tratamente inutile sau ineficiente. Utilizarea modelării in-silico (prin simulare computerizată) și testarea medicamentelor ar putea reduce, de asemenea, necesitatea experimentelor pe animale.

Un obiectiv viitor este acela că va exista, de asemenea, o abordare mai holistică a medicinei, cu corpul tratat ca un singur sistem multi-organ, mai degrabă decât ca o colecție de organe individuale. Instrumentele integrative avansate ar trebui să contribuie în continuare la îmbunătățirea sistemului european de sănătate la mai multe niveluri diferite, care includ diagnosticarea, tratamentul și îngrijirea pacienților și, în special, calitatea vieții.

Proiecte

Vezi si

Referințe

Bibliografie

  • Clapworthy, G., Kohl, P., Gregerson, H., Thomas, S., Viceconti, M., Hose, D., Pinney, D., Fenner, J., McCormack, K., Lawford, P., Van Sint Jan, S., Waters, S. și Coveney, P. 2007, „Modelare digitală umană: o viziune globală și o perspectivă europeană”, în Modelarea umană digitală: o viziune globală și o perspectivă europeană, Berlin: Springer, pp. 549-555.
  • Hunter, PJ 2006. Modelarea sistemelor de viață: proiectul IUPS / EMBS Physiome. Proceduri IEEE, 94, 678-991
  • Viceconti, M., Testi, D., Taddei, F., Martelli, S., Clapworthy, GJ, Van Sint Jan, S., 2006. Modelarea biomecanică a aparatului musculo-scheletic: stare și probleme cheie. Proceduri ale IEEE 94 (4), 725-739.

linkuri externe