如果有一種數(shù)字化的“虛擬病人”可以準(zhǔn)確地告訴你某項(xiàng)治療對(duì)某人是否奏效，那該有多酷?聽起來有點(diǎn)科幻，但我們現(xiàn)在就正朝著這個(gè)方向前進(jìn)。

數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)醫(yī)療行業(yè)的重要性，就相當(dāng)于人類基因組測(cè)序?qū)︶t(yī)療的重要性一樣。有瑞典研究人員最近這樣寫道：“鑒于醫(yī)學(xué)問題的重要性，數(shù)字孿生的潛力值得在與人類基因組計(jì)劃類似的規(guī)模上進(jìn)行協(xié)同研究?！?/p>

數(shù)字孿生技術(shù)并不新鮮。計(jì)算機(jī)建模和模擬在工程和制造等其他領(lǐng)域很常見，數(shù)字孿生的根源可以追溯到20世紀(jì)70年代阿波羅十三號(hào)太空計(jì)劃期間的NASA。但是數(shù)字孿生對(duì)于醫(yī)療行業(yè)來說是很新鮮的，因?yàn)樵摷夹g(shù)正在這個(gè)領(lǐng)域獲得越來越多的關(guān)注，將在未來幾年繼續(xù)成倍增長(zhǎng)。

2021年有1/4的醫(yī)療業(yè)高管表示，他們所在的組織正在試水?dāng)?shù)字孿生技術(shù)，此外有66%的醫(yī)療行業(yè)高管預(yù)計(jì)，未來三年他們對(duì)數(shù)字孿生的投資將會(huì)有所增加。

數(shù)字孿生可以提高醫(yī)療組織的績(jī)效，發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的地方，提供定制化和個(gè)性化的醫(yī)療和診斷方案，支持新藥和新設(shè)備的開發(fā)。

那么數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)醫(yī)療到底意味著什么?

數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)個(gè)性化醫(yī)療意味著什么?

數(shù)字孿生技術(shù)充當(dāng)著物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁，使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其他來源的數(shù)據(jù)支持學(xué)習(xí)、推理和重新校準(zhǔn)，以改進(jìn)決策。簡(jiǎn)而言之，數(shù)字孿生是一種高度復(fù)雜的數(shù)字模型，是物理事物的精準(zhǔn)孿生，對(duì)于醫(yī)療行業(yè)來說，這里的“事物”就是指人體，對(duì)人體的建模要復(fù)雜得多。

使用數(shù)字孿生對(duì)個(gè)人的基因構(gòu)成、生理特征和生活方式進(jìn)行建模，以打造個(gè)性化的醫(yī)療。因此，與專注于更大樣本組的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)技術(shù)相比，數(shù)字孿生具有更加個(gè)性化的特點(diǎn)。

把人體數(shù)字化，創(chuàng)建一個(gè)人體內(nèi)部系統(tǒng)和器官功能齊全的復(fù)制品，其目的是為了加強(qiáng)醫(yī)療手段和患者治療方案。器官建模中的數(shù)字孿生技術(shù)能給醫(yī)生帶來很多好處，例如發(fā)現(xiàn)還未惡化的疾病、試驗(yàn)治療方法、改進(jìn)手術(shù)準(zhǔn)備等等。

數(shù)字孿生醫(yī)療應(yīng)用正在崛起

在個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域，我們看到數(shù)字孿生在虛擬器官、基因組醫(yī)學(xué)、個(gè)性化健康信息、定制藥物治療、全身掃描和手術(shù)計(jì)劃方面都取得了進(jìn)展。

一個(gè)很好的例子是2014年啟動(dòng)的Living Heart項(xiàng)目，旨在利用眾包來創(chuàng)建人類心臟的開源數(shù)字孿生。

該項(xiàng)目將為計(jì)算機(jī)化的心血管醫(yī)學(xué)打下統(tǒng)一的基礎(chǔ)，作為教育和培訓(xùn)、醫(yī)療器械設(shè)計(jì)、測(cè)試、臨床診斷和監(jiān)管科學(xué)的通用技術(shù)基礎(chǔ)，為現(xiàn)有的和未來的尖端創(chuàng)新直接轉(zhuǎn)化為改進(jìn)患者護(hù)理的措施創(chuàng)造有效的途徑。

在基因組醫(yī)學(xué)方面，有瑞典研究人員使用類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎小鼠模型關(guān)節(jié)中基因活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)分析生成了一個(gè)數(shù)字孿生，用于預(yù)測(cè)不同類型和不同劑量的關(guān)節(jié)炎藥物的效果?，F(xiàn)有類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎藥物的無效性大約在40%到70%，而基于數(shù)字孿生的計(jì)算讓研究人員能夠篩選出數(shù)千種還未經(jīng)過測(cè)試的藥物，以預(yù)測(cè)可能更有效的藥物。

瑞士的Empa研究中心正在研究運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化慢性疼痛患者的藥物劑量。年齡和生活方式等特征有助于定制數(shù)字孿生，幫助預(yù)測(cè)止痛藥的效果。此外，患者提供了有關(guān)于不同劑量校準(zhǔn)數(shù)字孿生精度有效性的信息。

醫(yī)療領(lǐng)域面臨的7個(gè)數(shù)字孿生技術(shù)挑戰(zhàn)

然而挑戰(zhàn)也是存在的，下面就是數(shù)字孿生技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)帶來的一些挑戰(zhàn)：

• 需要強(qiáng)大的IT基礎(chǔ)設(shè)施：如果沒有互連的、成熟的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字孿生將不具備有效以實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。
• 需要收集有用的數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)需要是無噪音的，數(shù)據(jù)流需要是恒定的、不間斷的。如果數(shù)據(jù)較差且不一致，那么數(shù)字孿生就存在性能不佳的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)閿?shù)字孿生處理的數(shù)據(jù)可能是較差的、有缺失的。
• 需要確保隱私和安全：為了克服這一挑戰(zhàn)，數(shù)字孿生的關(guān)鍵支持技術(shù)——數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)——必須是遵循現(xiàn)有實(shí)踐的、符合不斷更新的安全和隱私法規(guī)。
• 在組織內(nèi)贏得并保持對(duì)該技術(shù)的信任：需要在基礎(chǔ)層面進(jìn)一步討論和解釋數(shù)字孿生技術(shù)，以確保最終用戶和組織了解數(shù)字孿生所能帶來的好處和它存在的局限性，從而克服信任挑戰(zhàn)。
• 管理期望值：討論大家對(duì)于數(shù)字孿生的期望值，包括積極因素和消極因素，確保在開發(fā)數(shù)字孿生系統(tǒng)時(shí)采取?適當(dāng)?shù)男袆?dòng)措施。
• 整合標(biāo)準(zhǔn)化建模：?從初始設(shè)計(jì)到數(shù)字孿生仿真階段都需要一種標(biāo)準(zhǔn)的方法，確保用戶是能夠理解的，同時(shí)確保開發(fā)和實(shí)施數(shù)字孿生的每個(gè)階段之間順暢的信息流。
• 考慮道德影響：數(shù)字孿生會(huì)加劇不平等。數(shù)字孿生可能不是每個(gè)人都可以使用的技術(shù)，在數(shù)字孿生群體中識(shí)別出的模式可能會(huì)導(dǎo)致孤立和歧視。因此，隨著這項(xiàng)新興技術(shù)不斷成熟，你需要實(shí)施治理措施，包括確保數(shù)據(jù)使用透明度、衍生收益、數(shù)據(jù)隱私等方案采取措施。

數(shù)字孿生技術(shù)的光明未來

數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2019年的38億美元增長(zhǎng)到2025年的358億美元。

數(shù)字孿生技術(shù)是2022年醫(yī)療領(lǐng)域最重要的技術(shù)趨勢(shì)之一，有可能幫助醫(yī)療行業(yè)更快速、以更經(jīng)濟(jì)的方式為患者提供治療方案。