Een digitale tweeling van elke patiënt maakt het leven van artsen veel makkelijker

Liesbet Geris (45) heeft net ontbeten in haar hotel in het centrum van Amsterdam. Haar ouders en haar zoon die haar vergezellen gaan nog even een rondje lopen in de stad, terwijl de Vlaamse hoogleraar (aan de Universiteit van Luik en de KU Leuven) tijd maakt voor een gesprek. „Als we de gezondheidszorg die we nu hebben willen behouden, dan hebben we meer gepersonaliseerd medisch advies nodig”, zegt Geris.

„Digitale tweelingen kunnen hierbij een rol van onschatbare waarde spelen.” Geris is coördinator van een Europees project dat het startschot geeft voor de ontwikkeling van digitale tweelingen van het gehele menselijk lichaam. Van patiënten tot ziekenhuizen, van bedrijven tot universiteiten: Geris bracht de afgelopen jaren iedereen bij elkaar rond de virtuele digitale tweeling.



Vanwege dit innovatieve werk kreeg ze twee weken geleden een eredoctoraat van de Universiteit van Amsterdam. Het gaat er daarbij om dat je actuele meetgegevens van een patiënt gebruikt als input voor computermodellen die een signaal afgeven wanneer er iets mis dreigt te gaan. Bovendien kunnen artsen vooraf in een digitale versie van de patiënt testen wat hun handelen voor effect heeft.

Per aandoening of lichaamssysteem kun je een gespecialiseerde tweeling ontwerpen, maar de gespecialiseerde tweelingen blijven ook voortdurend met elkaar ‘praten’. Hoe zou dat er in de praktijk uitzien? Geris: „Neem een denkbeeldige patiënt over tien, vijftien jaar: Rosa, een vrouw van 55 met een familiegeschiedenis van diabetes type 2. Ze heeft een actieve levensstijl en vertelt haar huisarts trots dat ze een smartwatch heeft en veel beweegt.

De huisarts stelt voor dat ze de data van haar smartwatch deelt met haar persoonlijke Virtual Human Twin Platform. Dat is een digitale omgeving waar al haar gezondheidsdata in een beveiligde kluis worden bewaard en waar ze zelf altijd toegang toe heeft. „In het platform bekijkt de huisarts welke digitale tweelingprogramma’s specifiek relevant zijn.

Vanwege Rosa’s familiegeschiedenis raadt hij bijvoorbeeld aan om het diabetes-programma te downloaden en ook het botten-programma is voor haar geïndiceerd in verband met haar leeftijd en een mogelijk risico op osteoporose. Rosa besluit bovendien om haar glucosedata en informatie over haar voeding te delen. „Na een jaar begint Rosa last te krijgen van spierkrampen waardoor ze veel minder beweegt dan normaal.

Hierdoor genereert het botten-programma automatisch een waarschuwing aan de huisarts en Rosa. „Bij de huisarts krijgt Rosa een lichamelijk onderzoek en bespreekt ze de digitale tweelingdata in meer detail. De diabetes-tweeling heeft, op basis van glucosemetingen en eetpatronen van de afgelopen maanden, vroege tekenen van diabetes opgespoord.

Omdat dit ook het risico op osteoporose kan verhogen, heeft de diabetes-tweeling de botten-tweeling hierop geattendeerd. Samen met de tweelingen geeft de huisarts Rosa een advies op maat.” Maar misschien wil niet iedereen weten dat zo’n risico bestaat? „Ja, maar hiermee kun je wel effectief iets voorkomen.

Als samenleving is het belangrijk dat we iets doen, want de gezondheidszorg die we nu hebben is niet betaalbaar en niet duurzaam. Dus als we onze gezondheidszorg willen behouden, dan moeten we eerder kunnen ingrijpen. En dat is echt niet zoals in de film Minority Report , waar wordt gehandeld vóórdat iets is gebeurd.

Het gaat hier om processen die al begonnen zijn, en waarop je nu nog kan interveniëren.” Gebruiken artsen nu al digitale tweelingen in de gezondheidszorg? „Het begin is er”, zegt Geris. Ze klapt haar laptop open en laat een plaatje zien van een hart.

„Kijk, de linkerkamer van het hart heeft een appendix, het linker hartoor. Soms komt daar bloed in en dat stolt, waardoor je bloedklonters krijgt. Als die naar de hersenen gaan, dan kun je een beroerte krijgen.

Daarom moeten artsen een occluder plaatsen, een soort stop in het linker hartoor. Die operatie heet een linkerhartoorsluiting. Maar de precieze vorm van de stop die nodig is, ziet er in ieder individueel geval anders uit.

Op beelden kun je niet altijd goed zien welke vorm die stop precies moet hebben. Maar als we van tevoren een virtueel 3D-model van het linkerhartoor maken, dan kunnen we daar de stop inpassen en vervolgens de bloedstroom in die hartkamer simuleren om te zien of het goed werkt. „Ook voor stents en 3D-geprinte botimplantaten gebruiken we dit.

Bedrijven bieden het als service aan. Artsen sturen beelden door via een beveiligde link. Die bedrijven maken een 3D-model, analyseren dat en geven opties door aan artsen.

We zien dat artsen zich hierdoor zekerder voelen tijdens operaties, alsof ze gesteund worden door een collega. Het is ook een bezuiniging, want vaak worden meerdere stents of stops gebruikt voordat er een perfecte fit is. Door dit soort modellen te gebruiken hebben onderzoekers kunnen aantonen dat er een reductie is in het aantal stents dat wordt gebruikt.

” Dit is een computermodel van iets fysieks: een stop of een stent. Maar in hoeverre zijn digitale tweelingen in de toekomst meer virtueel? „Als we spreken over digitale tweelingen, dan heeft dat altijd een fysieke en een virtuele component. In de industrie is de koppeling tussen het fysieke en het virtuele vaak in real time.

Sensorlezingen van een vliegtuig geven bijvoorbeeld updates die meteen worden ingevoerd in een virtueel model en dat model kan ook direct weer data terugsturen. „Maar in de geneeskunde kan dit bijna nooit, omdat je met mensen te maken hebt. Je kunt wel computermodellen maken van menselijke cellen, weefsels, organen of systemen, om daar meer over te weten te komen.

En daarmee kunnen we een breder, virtueel beeld krijgen van de gehele gezondheid van een individu. Dat gaat dus verder dan alleen de geometrische vorm van een specifiek onderdeel van het lichaam. Dan moet je eerder denken aan Rosa die adviezen krijgt op basis van gecombineerde modellen.

” Is er nog een rol weggelegd voor kunstmatige intelligentie om digitale tweelingen beter te maken? „Gedeeltelijk. Als we niet zoveel data hebben, maar we weten wel hoe iets werkt, dan gebruiken we eerder de fysische mechanismen die we kennen. Neem een CT-scan, waar signalen worden omgezet in een zwart-witwaarde.

Dat is gebaseerd op pure fysica. Maar als we data van de smartwatch van een patiënt vergelijken met een grote hoeveelheid data van anderen om daarmee een voorspelling te doen voor die ene patiënt, dan gebruiken we AI. In de praktijk zie je vaak combinaties van modellen met AI en modellen zonder.

” Zijn digitale tweelingen een vorm van preventie? „Ja, maar bij ‘gewone’ preventie zitten we vaak te vroeg in het proces. Mensen zijn dan nog niet ziek en dan komt opeens de overheid die zegt: je moet gaan wandelen, je moet elke dag zoveel gram groente eten. Dat zijn algemene adviezen waar mensen vaak hun schouders over ophalen.

Met de digitale tweeling krijgen mensen adviezen en waarschuwingen die gebaseerd zijn op hun eigen data en die indiceren dat er iets dreigt mis te lopen. Daar zullen mensen toch anders op reageren. „Tegelijkertijd kunnen onderzoekers de data, met toestemming van de patiënt, gebruiken voor onderzoeken waar een tekort is aan data, bijvoorbeeld bij onderzoek naar zeldzame ziektes en aandoeningen.

Mijn tweelingdata kunnen op die manier ook anderen helpen.” Hoe gaan al die digitale tweelingen straks goed samenwerken? „We moeten een publieke infrastructuur bouwen. Een plek waar onderzoekers met elkaar kunnen communiceren, waar we modellen kunnen koppelen en informatie tussen modellen kunnen uitwisselen.

Een platform waar je als onderzoeker gaat kijken naar een bepaald model en op basis van jouw keuzes ook weer andere modellen krijgt aangeraden, net als bij Spotify of Netflix. Dat is belangrijk, want zonder samenwerking op grote schaal gaan we de grote problemen in de gezondheidszorg niet oplossen. Met geld van de Europese Commissie gaan we dat platform nu bouwen.

”.