科學研究 - 用數字孿生再現大腦與心臟疾病，有望實現個性化治療

在虛擬空間上再現真是世界的「數字孿生」，已開始用於對大腦和心臟疾病進行高精度建模，以提高對每個患者的治療效果。2023年在歐洲已開始了面向阿茲海默症的臨床試驗，印度的初創企業也開始致力於糖尿病的治療，日本也出現了這方面的動向。這種個別對應每名患者狀況的醫療方式將促進個性化醫療的發展。

國立循環器病研究中心等將數字孿生技術用於再現心臟病等（供圖：國立循環器病研究中心）

由西班牙的Neuro Electronics和龐佩烏·法布拉大學組成的技術合作團隊Neurotwin於2023年開始了使用數字孿生治療阿茲海默症的臨床試驗。首先在虛擬空間中構建了30名患者的大腦模型，模擬用電流刺激腦神經的反應。

研究團隊將在2024年開始在多家醫院對癲癇患者的大腦進行電流刺激臨床試驗。癲癇一般通過藥物或手術治療，同時對腦神經進行電流刺激的研究也在不斷取得進展。

之所以使用數字孿生技術，是因為即使是同樣患有阿茲海默症和癲癇的患者，腦内神經細胞工作異常的部位和發作的機制也各不相同。Neurotwin的媒體負責人介紹說：「如果能夠重現每名癲癇患者大腦中發作的擴散方式，就可以最適化電流刺激的方法」。

製作模型時使用的是由磁共振造影裝置（MRI）拍攝的腦結構、頭皮、頭蓋骨的形狀，以及用腦波和功能性核磁共振（fMRI）測量的腦血流等數據。Neuro Electronics已製作完成重現腦結構的數字孿生，今後還將導入腦波等數據。

數字孿生是在虛擬空間上再現現實世界的技術。在醫療應用中，整合每名患者的臟器和組織的形狀、腦波、血流等數據，可以製作出比以往手法更精緻的患者病態模型。在實際進行用藥等治療之前，可以預估效果和副作用。製作模型時多數使用人工智慧（AI）。

在印度，初創企業Twin Health於2022年6月發布了使用數字孿生有效治療2型糖尿病的成果。在199名重現健康狀態並應用於治療的患者中，半年後167人（84%）血糖值恢復正常。

Twin Health與美國克利夫蘭醫藥合作，於2022年2月開始了臨床試驗。使用數字孿生的150人與通常療法投藥治療的75人比較糖尿病的治療效果。每天收集約170種生物指標和體重、血壓等約3千種數據，讓AI學習，並再現健康狀態。同時也給出改善飲食和運動的建議。1年後比較血糖值指標糖化血紅素比例正常化的對比。

日本也開始嘗試數字孿生醫療。NTT美國子公司的NTT調查和國立循環器病研究中心致力於開發出數字孿生再現心臟疾病和治療效果的技術。研究團隊彙總了發生心力耗竭的狗、豬、山羊投餵大約20種治療藥物以及使用輔助循環裝置等治療儀器後的血壓和心率等數據，並進行建模。