Imec progresează în crearea gemenelor digitale medicale pentru sănătatea intestinală

Suntem încântați să aducem înapoi Transform 2022 în persoană pe 19 iulie și virtual în perioada 20-28 iulie. Alăturați-vă liderilor în IA și date pentru discuții aprofundate și oportunități interesante de creare de rețele. Înregistrați-vă astăzi!


Sănătatea intestinului uman este strâns legată de bunăstarea mentală, diferite boli degenerative și inflamația cronică. Echilibrul microbilor din diferitele secțiuni ale tractului digestiv este o parte importantă a acestui lucru. Cercetătorii au făcut progrese incredibile în analiza microbilor care ies la sfârșit și în prelevarea de probe în apropierea celor două deschideri. Dar până acum, compoziția relativă a microbilor din diferite secțiuni ale mediului a fost un pic un mister.

O colaborare ambițioasă în Europa speră să schimbe acest lucru prin construirea unui geamăn digital al intestinului uman și a conexiunii sale cu diferite rezultate în materie de sănătate. La conferința Imec Future Summits de la Anvers, Chris Van Hoof, vicepreședinte pentru cercetare și dezvoltare la Imec și director general al Centrului de cercetare OnePlanet, a vorbit despre eforturile companiei de a construi un geamăn digital al intestinului uman. Echipa Imec lucrează pentru a realiza acest lucru combinând noi senzori, analize și tehnici de învățare automată cu sfaturi de la nutriționiști, medici, cercetători medicali, designeri de cipuri și oameni de știință din întreaga lume.

Cercetătorii medicali fac pași mari în construirea gemenilor digitali medicali prin explorarea oamenilor din exterior. Dar până acum înțelegem foarte puțin ce se întâmplă în interiorul tractului digestiv.

„Puteți face gastroscopie, colonoscopie și analize de scaun, dar nimeni nu a cartografiat întregul tract gastrointestinal”, a spus Van Hoof pentru VentureBeat.

Imec este un centru de cercetare și dezvoltare de ultimă generație care facilitează colaborarea industrială în jurul cipurilor de siliciu, nanotehnologiei și sănătății. Efortul actual implică colaborarea cu cercetătorii de la Universitatea Wageningen și de la Centrul Medical al Universității Radboud. Și Van Hoof a spus că caută contribuții și sfaturi de la alții pentru a ajuta la ghidarea căutării și a extinde cercetarea inițială.

Zona cea mai mare

Din punct de vedere medical, suprafața intestinului, numită lumen, se află în afara corpului. Medicii o consideră cea mai mare suprafață a corpului uman, la aproximativ 30 de metri pătrați. Acționează ca un filtru și un gardian pentru a capta nutrienții și a elimina deșeurile. Și sănătatea intestinală este corelată cu diabetul, sănătatea metabolică, pierderea în greutate, imunitatea slabă, sănătatea mintală și zeci de boli.

Există aproximativ 500 până la 800 de populații diferite de microbi în organism. Echilibrul relativ al acestor populații este adesea corelat cu diferite patologii. Diverse studii au legat mai multe boli cronice de populațiile microbiene. Și multe boli aparent fără legătură au semnături comune ale microbiomului, a spus Van Hoof.

Cercetătorii nu știu de ce oamenii dezvoltă un anumit costum sau cum să-l ajusteze. Într-un studiu recent, câțiva dintre colegii lui Van Hoof au consumat o dietă bogată în o serie de plante care le-ar putea afecta sănătatea intestinală. Toți cei din dietă au văzut o schimbare, dar diferențele erau unice pentru fiecare individ.

Multe părți ale unui geamăn digital medical

Elementele gemenului digital medical includ o nouă platformă de senzori încorporată într-o pastilă inteligentă, o toaletă care analizează scaunul și urina, o cutie de prânz inteligentă, camere care urmăresc ceea ce mănâncă oamenii și modul în care mănâncă oamenii și dispozitive portabile pentru a corela aceste măsuri cu stresul și bunastarea mentala.

În ceea ce privește materialul ingerabil, s-a depus multă muncă pentru a construi un pachet rezistent care este suficient de mic pentru a fi înghițit, suficient pentru a măsura lucrurile potrivite și suficient de dur pentru a supraviețui mediului dur, potrivit pentru descompunerea majorității substanțelor. În prezent, aceștia lucrează la procesul de reglementare și la modul de începere a studiilor primare la om la începutul anului viitor.

Pilulă inteligentă dezvoltată de Imec.
Fotografie prin amabilitatea Imec.

Echipa a vrut să poată efectua măsurători chimice și biologice, să înregistreze caracteristici fizice precum sunetul și să comunice fără fir. Avea nevoie și de electronice foarte eficiente, deoarece trebuia să funcționeze până la o săptămână. De asemenea, trebuiau să construiască un fel de GPS, astfel încât stomacul să poată urmări unde se mișcă prin corp.

Modele de rafinat

Astăzi, cunoașterea factorilor care îmbunătățesc sau agravează sănătatea intestinală este cunoscută doar la nivelul populației generale. Drept urmare, medicii tind să se concentreze pe sfaturi la nivel de populație, cum ar fi evitarea alimentelor grase sau picante, care nu este întotdeauna utilă.

„Sperăm să creăm un model al persoanei pentru a vedea ce cauzează practic crizele, astfel încât persoana să nu fie un cobai pentru tratament”, a spus Van Hoof, „mai degrabă geamănul digital este cobai pentru a încerca noi intervenții. pentru.vezi ce ar merge cel mai bine pentru ei.

Echipa explorează o serie de strategii, de la gemeni digitali individualizați la gemeni digitali mai mari pentru grupuri bazate pe genotip, fenotip sau caracteristici comportamentale sau microbiomi. Van Hoof a spus: „Există speranță că nu va trebui să creăm miliarde de modele. În schimb, am putea crea câteva modele și apoi le-am rafina pe baza datelor pe care le captăm pentru a le face mai ușor de gestionat. »

Crearea acestor noi modele va necesita o abordare diferită față de alte domenii. De exemplu, un cercetător cardiovascular poate monitoriza datele electrocardiogramei pentru a diagnostica multe boli fără să știe ceva anume despre pacient. „Dar nu există un standard de aur pentru cum ar trebui să arate semnalul pentru sănătatea intestinului”, a spus el.

Perspective acționabile

Efortul este și pe partea interfeței cu utilizatorul a geamănului digital. Majoritatea țărilor au piramide de bază ale sănătății care caracterizează elementele de bază ale unei diete sănătoase. Dar ca oamenii să mănânce mai mult din unele lucruri și mai puțin din altele necesită mai degrabă o abordare comportamentală decât informațională.

De exemplu, au creat o cutie inteligentă de gustări echipată cu camere pentru a studia comportamentele oamenilor de gustare. Se dovedește că mulți oameni, în special cei care gustă frecvent, tind să mănânce mai multe calorii decât consumă din cauza obiceiurilor alimentare inconștiente. iar senzorii purtabili pot urmări schimbările mentale și de stres înainte ca cineva să guste.

“Vedem schimbări fiziologice înainte ca o persoană să aibă pofta de dulciuri. Aceasta face parte din modelul pe care sperăm să-l conectăm cu sănătatea intestinală, unde putem percepe aceste semnale și, sperăm, să îndreptăm oamenii către alternative sănătoase”, a spus Van Hoof. .

Construiți cadrul de date potrivit

Un geamăn digital al sănătății intestinale implică reunirea datelor din mai multe surse și nimeni nu știe cum să o facă la scară. În cele din urmă, speranța este că geamănul digital poate funcționa cu senzori, aplicații și infrastructură de date de la multe părți. Dar, între timp, grupul integrează totul în infrastructura OpenPlanet a Imec, o platformă low-code pentru cercetarea sănătății și mediului.

OpenPlanet include aplicații pentru colectarea datelor, conectivitate, stocare și analiză a datelor. De asemenea, acceptă algoritmi și aplicații organizate pentru diferite cazuri de utilizare. De exemplu, datele de la dispozitivele portabile pot fi partajate în direct între medic și pacient sau între un geamăn digital și un avatar de sănătate. Acest lucru poate ajuta la democratizarea accesului la gemenii digitali, pe lângă modelele prefabricate, formatele de date și fluxurile de lucru gestionate de învățare automată, cu balustrade adecvate de securitate și confidențialitate.

Van Hoof consideră că cercetările anterioare privind relația dintre sănătatea intestinală și alte domenii au fost îngreunate din cauza diferitelor moduri de colectare, formatare și analiză a datelor. Ei evită aceste probleme prin construirea și integrarea tuturor pieselor în interior. Instrumente precum învățarea federată ar putea ajuta în viitor să susțină o gamă mai largă de senzori, surse de date și aplicații.

Crearea unui geamăn digital va necesita studii suplimentare și mulți parteneri cu experiență medicală, de afaceri și în domeniul sănătății. Van Hoof a spus că caută alte părți care să se alăture efortului în tehnologia produselor alimentare și a băuturilor, companiile farmaceutice și medicale.

Misiunea lui VentureBeat este să fie o piață publică digitală pentru factorii de decizie tehnici pentru a afla despre tehnologia transformatoare a întreprinderii și pentru a efectua tranzacții. Aflați mai multe despre calitatea de membru.

Add Comment