未来将让虚拟病人替患者进行临床试验？

强大的计算机再通过运行算法，解析复杂的方程式，从而生成在外观和行为上与真实人体器官相似度极高的虚拟器官。现在，美国食品药品监督管理局（FDA)正在使用计算机模拟代替真实人体，来评估新的乳房摄影术系统。

除了加快临床试验进程并降低潜在风险，在某些特定疾病的诊断或疗法设计上，计算机模拟医学也可以发挥风险干预措施的作用。例如，由FDA批准的基于云服务的HeartFlow分析，使临床医生可以根据患者心脏的CT图像来判断病人是否患有冠状动脉疾病。HeartFlow系统可以利用这些图像构建流经冠状血管的血液流体动力学模型，从而识别异常状况及其严重性。如果没有这项技术，医生将需要进行侵入性血管成像，以决定是否开展以及如何进行治疗。在特定患者的虚拟数字模型上开展实验，还可以帮助医生针对不同患者的不同情况进行个性化精准治疗。

计算机模拟医学的思维逻辑并不是近年来才有的。数十年来，在数百种操控条件下构建和模拟物体的外观和性能一直是现代工程学的基石，例如设计电子电路，飞机和建筑物等。但是，在医学研究和临床治疗的发展道路中，计算机模拟医学的广泛应用仍然存在着各种各样的障碍。

首先，我们必须确定这项技术的预测能力和可靠程度，这就需要更多的研究来实现，包括从不同性别和种族的患者群体中生成高质量的医学数据库；完善数学模型，以模拟人体中频繁发生的许多相互作用过程；以及进一步修改基于计算机语言和图像识别的人工智能方法，让其能够具备生物学认知。科学界和商业合作团队正在解决这些问题，例如达索系统（Dassault Systemes)的“活体心脏计划”（Living Heart Project)，虚拟生理人类研究所的综合生物医学研究项目和微软公司合作开发的Healthcare NEXT等。

近年来，FDA和欧洲监管机构已经批准了基于计算机诊断的一些商业用途，但是要满足监管标准的要求仍需要花费大量的时间和金钱。考虑到医疗卫生系统的复杂性，创造这些工具仍然具备挑战性。计算机模拟医学必须为疾病患者、临床医生和医疗机构提供成本更低的巨大价值，才能更广泛和快速地进入应用阶段。

文章摘选自《环球科学》