Schizofrenie je chronická porucha mozku, která postihuje přibližně jedno procento světové populace. Léčba je přitom složitá, nákladná, zdlouhavá a často riziková. Schizofrenii často nelze úspěšně léčit použitím jediného typu léčby na všechny pacienty. Simulační technika ve zdravotních zařízeních dokáže vyhodnotit, zlepšovat a optimalizovat celou řadu léčebných procesů nejen v neurovědě.
Modernizace léčby duševních onemocnění
Vedle klasických léčiv a hloubkové mozkové stimulace (DBS), kdy implantované elektrody v mozku vysílají elektrické impulsy regulující abnormální mozkovou aktivitu pacienta, volí lékaři účinnější neinvazivní metodu tDCS - transkraniální stimulaci stejnosměrným proudem. Touto neurostimulací lze léčit celou řadu duševních onemocnění, jako depresi, obsedantně-kompulzivní poruchy, migrény, centrální a neuropatické chronické bolesti a také schizofrenii. Velmi slabý elektrický proud proniká do hlavy přes povrchové elektrody vytvářející elektrické pole, které selektivně moduluje činnost neuronů v mozkové kůře. Rozsáhlý neurofyziologický výzkum ukázal, že stejnosměrný elektrický proud dokáže pozitivně ovlivnit rychlost přenosu nervových vzruchů. S ohledem na léčbu schizofrenie pomocí inovativní metody tDCS se v nedávné době uskutečnil experiment, který je založený na počítačových simulacích.
Výpočetní technika zvyšuje úspěšnost léčby
V rámci projektu UberCloud 200 se za posledních šest let uskutečnilo 200 cloudových experimentů na lidském mozku. Projekt, na kterém spolupracovali lékařští specialisté spolu s technologickými firmami včetně Dassault Systèmes, simuloval přesný model lidské hlavy, zahrnující veškeré faktory včetně kůže, lebky, mozkomíšního moku, šedé a bílé hmoty mozkové. Simulace umožňuje ověřit velké množství konfigurací umístění elektrod aplikovaných na hlavě. Díky tomu mohou lékaři přesně cílit na konkrétní oblasti mozku daného pacienta bez ovlivnění jeho zdravých částí.
Počítačové simulace metody tDCS výrazně zlepšují účinnost této neinvazivní stimulace mozku a snižují rizikovost léčby na minimum. S jejich pomocí lze detailně předvídat distribuci proudu, umožnit léčení a hodnocení výsledků specifického pacienta a usnadnit analýzy citlivosti parametrů a variace montáže elektrod. V budoucnu by mělo být možné provádět mnoho paralelních simulací umístění elektrod na různých místech na hlavě. Tím se výrazně urychlí hledání optimálního umístění elektrod u jednotlivých pacientů. Cílem je dosáhnout možnosti provedení simulace interaktivně v (téměř) reálném čase.
Simulační modelování v medicíně
Simulace a cloudové řešení našlo již své uplatnění v dalších oborech vedle neurovědy. V roce 2014 vznikl projekt The Living Heart, v rámci kterého lze provádět virtuální testování kardiovaskulárních zařízení na integrované platformě 3DEXPERIENCE společnosti Dassault Systèmes. Ta za účelem vývoje aplikací pro realistické 3D simulace a optimalizace funkčnosti lékařských zařízení vytvořila značku SIMULIA. Simulace umožňuje provádět elektrickou, mechanickou a brzy i chemickou analýzu zdravotnického vybavení a zjišťovat jejich přímý vliv na lidské srdce. Virtuálně simulované klinické studie a operace dovolí lékařům pochopit lépe procesy, které se mohou odehrát v průběhu zákroku, a zajistit tak nejlepší výsledek pro daného pacienta.
Virtuální modelování lidského těla bude čím dál tím využívanější v praxi lékařů. Důvodem jsou snížené náklady na vývoj a testování, zkrácení doby vývoje, snadnější plnění výkonnostních cílů, možnost ověření očekávaných výsledků, snížení rizik pro pacienty, lepší výsledky a nulové budoucí závady. Společnost Dassault Systèmes plánuje simulovat lidi od hlavy až k patě. Momentálně pracuje jak na simulaci lidského mozku, tak na simulacích operací nohou.