Digitale Zwillinge im Gesundheitswesen – eine neue Ära der Innovation für Unternehmen

Veröffentlicht: 2023-11-06

Digitale Zwillinge sind nur einige der neuen Technologien, die den Gesundheitssektor schnell verändern. Diese virtuellen Kopien sind wesentliche Aspekte zur Gewährleistung besserer Praktiken im Gesundheitswesen und kommen medizinischen Organisationen und der Patientenversorgung zugute. Insbesondere der Wert digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen wurde im Jahr 2023 auf etwa 1,6 Milliarden US-Dollar geschätzt. Experten dieser Branche erwarten ein deutliches Wachstum im Jahr 2028, wenn der Markt einen Wert von über 21,1 Milliarden US-Dollar haben wird. Das phänomenale exponentielle Wachstum Jahr für Jahr ist wirklich eine erstaunliche Leistung.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass rund 66 % der Führungskräfte im Gesundheitswesen beabsichtigen, ihre Investitionen in Gesundheitsroboter innerhalb des Dreijahreszeitraums zu erhöhen. Dieses Vertrauen in die Leistungsfähigkeit digitaler Zwillinge ist ein klarer Beweis dafür, welche erstaunlichen Vorteile diese Spitzentechnologien für die Patientenversorgung und das Betriebsmanagement mit sich bringen.

Es ist zu beachten, dass dieser Trend nicht nur vorübergehend ist, sondern eine absolute Veränderung des technologischen Einflusses im Bereich des Gesundheitsmanagements darstellt. In diesem Artikel wird die Bedeutung digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen untersucht und die Vorteile, Möglichkeiten und Herausforderungen hervorgehoben.

Digital twin in healthcare

Digitale Zwillinge im Gesundheitswesen verstehen

Digitale Zwillinge im Gesundheitswesen sind die Computerdarstellungen eines Systems, vom Patienten bis zum Krankenhaus und allem dazwischen, sowohl physische Einheiten als auch Prozesse. Die digitalen Gegenstücke umfassen elektronische Gesundheitsakten (EHRs), Krankheitsregister und Omics-Daten, einschließlich proteomischer, genomischer, metabolomischer und bionischer Daten sowie demografische und Lebensstilinformationen für jede Person.

Die Einführung neuer Technologien auf der Grundlage von IoT und KI hat in Verbindung mit der weit verbreiteten Verfügbarkeit mehrdimensionaler Daten, einschließlich Verhaltens-, biometrischer, kognitiver, emotionaler und psychologischer Informationen, erheblich zu einem Anstieg der Erforschung und Nützlichkeit digitaler Zwillinge beigetragen.

Bei voller Nutzung können digitale Zwillinge für das Gesundheitswesen bahnbrechende Muster für unser zukünftiges Management von Lebensstil, Gesundheit, Wohlbefinden und chronischen Krankheiten liefern. Beispielsweise werden diese virtuellen Modelle möglicherweise ständig mit Daten von tragbaren Geräten, mobilen Gesundheits-Apps und anderen Formen selbst gemeldeter Daten aktualisiert. Dies würde Gesundheitsdienstleistern Einblicke verschaffen, die ihnen noch nicht vertraulich sind, was für die Entwicklung genauer Behandlungsrichtlinien und personalisierter Beratung von entscheidender Bedeutung sein wird.

Laut Liu. funktionieren digitale Zwillinge im Gesundheitswesen in mehreren Stufen. Daher werden bei der Erstellung von DT-Modellen komplizierte Modellierungstechniken und -werkzeuge verwendet. Gesundheits-IoT und mobile Internettechnologien erleichtern die Echtzeit-Datenkonnektivität und den Austausch zwischen physischen und virtuellen Einheiten.

Dazu gehört es, Simulationsmodelle strengen Tests und Validierungen zu unterziehen und digitale Zwillingskopien schrittweise zu verfeinern. Das langfristige Ziel digitaler Zwillinge in der Patientenversorgung ist die Entwicklung eines maßgeschneiderten Patientenplans, der nach jeder Messung, jedem Scan oder jeder Untersuchung angepasst wird und Verhaltens- und genetische Daten widerspiegelt.

Vorteile der Digital Twins-Technologie im Gesundheitswesen

Der Einsatz digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen ist weit verbreitet. Es kann sogar ein digitales Modell des menschlichen Körpers erstellt werden. Vor diesem Hintergrund sind hier einige wichtige Vorteile, die mit der Implementierung digitaler Zwillinge für das Gesundheitswesen verbunden sind:

Benefits of Digital Twins in Healthcare

Verbesserte Patientenversorgung

Ein Arzt könnte mithilfe seines digitalen Zwillings Behandlungen für den Patienten simulieren und so bei wichtigen Entscheidungen helfen, bevor er physische Behandlungen an der Person durchführt. Ein solcher Ansatz zielt darauf ab, die Verfahren sicherer zu machen und gleichzeitig den Pflegestandard zu erhöhen.

Vorausschauende Wartung

Digitale Zwillinge könnten zur Vorhersage von Ausfallszenarien und zur vorausschauenden Wartung wichtiger medizinischer Geräte im Gesundheitswesen eingesetzt werden. Dadurch können Gesundheitsdienstleister die Geräteleistung kontinuierlich verfolgen, um etwaige Ausfälle vorherzusehen, die andernfalls bei wichtigen medizinischen Arbeitsabläufen auftreten würden.

Erweiterte Schulung und Ausbildung

Die digitalen Zwillinge werden zu einer wichtigen Plattform zur Verbesserung der Ausbildungs- und Bildungsaktivitäten von Medizin- und Krankenpflegestudenten sowie anderen Beschäftigten im Gesundheitswesen. Es bietet den Lernenden eine interaktive Plattform, die ihnen hilft, anspruchsvolle chirurgische Prozesse und menschliche Körperzustände zu verstehen.

Forschung und Entwicklung

Digital Twining dient als wichtiges Instrument im Rahmen medizinischer Untersuchungen. Diese virtuellen Nachbildungen dienen als Plattformen für die Durchführung zahlreicher Forschungsexperimente und die Erforschung der Feinheiten genetischer Störungen. Dies kann einen großen Beitrag zur Veränderung von Gesundheitsansätzen und medizinischen Behandlungsverfahren leisten, insbesondere bei seltenen und komplexen Fällen.

Optimierung von Gesundheitssystemen

Digitale Zwillinge helfen Gesundheitseinrichtungen dabei, betriebliche Ineffizienzen und Engpässe in ihren Systemen zu erkennen. Durch diese proaktive Analyse können Manager ihre Ressourcen maximieren und so den Patientenfluss und die Leistungserbringung verbessern.

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Anwendungsfälle digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen

Die Anwendungen des digitalen Zwillings im Gesundheitswesen decken eine Vielzahl von Bereichen der Patientenversorgung und der Krankenhaus-/medizinischen Dienste ab. Der Einsatz digitaler Zwillinge erfreut sich immer größerer Beliebtheit. In diesem Abschnitt werden wichtige Anwendungen identifiziert, die zur Verbesserung der medizinischen Dienste und der Patientenversorgung beitragen.

Digital Twins Applications in Healthcare

Klinische Studien und Arzneimittelentwicklung

Die Anwendungsfälle digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen stellen eine neuartige Möglichkeit dar, mit den ethischen und logistischen Problemen umzugehen, die mit der Durchführung klinischer Studien und der Entwicklung von Arzneimitteln verbunden sind. Diese virtuellen Modelle simulieren komplizierte biologische Prozesse und Reaktionen des menschlichen Körpers.

Forscher können diese Modelle für umfassende Tests möglicher Behandlungen und Pharmawirkstoffe nutzen. Es beschleunigt den Versuchsprozess und reduziert gleichzeitig die Risiken herkömmlicher Versuche an Menschen oder Tieren, wodurch Ansätze zur Arzneimittelentwicklung sicherer und schneller werden.

Fernüberwachung von Patienten

Digitale Zwillinge sind zu einem unschätzbar wertvollen Werkzeug geworden, um das Wohlbefinden des Patienten aus der Ferne zu überwachen und ihm eine angemessene Pflege oder Behandlung zu bieten. Diese Fähigkeit ist besonders nützlich für Menschen, die in abgelegenen Gebieten leben, sowie für Menschen mit eingeschränkter Mobilität. Mit anderen Worten: Mit diesen virtuellen Versionen können Ärzte jederzeit Live-Daten überprüfen, um Abweichungen vom Normalzustand festzustellen, um rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen und einen präventiven Ansatz in der Medizin umzusetzen.

Maßgeschneiderte Medizin

Der digitale Zwilling in der Medizin ist einer der fortschrittlichsten Ansätze zur Patientenversorgung. Durch die Nutzung vieler patientenspezifischer Informationen werden diese digitalen Repliken zur Festlegung einer personalisierten Behandlungsmethode verwendet, die den individuellen Gesundheitszustand, die Genetik, die Lebensweise und die besonderen medizinischen Anforderungen des Patienten berücksichtigt.

Dieser Ansatz ist individualisiert und gewährleistet eine hohe Behandlungseffizienz und ein verringertes Risiko für das Auftreten von Nebenwirkungen oder unwirksamen Maßnahmen. Es trägt dazu bei, positive Ergebnisse zu erzielen und die Lebensqualität der Patienten zu verbessern.

Operationsplanung

Die Implementierung digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen spielt eine wesentliche Rolle bei der Revolutionierung der Operationsplanung und -bereitschaft. Durch die Erstellung feiner 3D-Modelle der besonderen anatomischen Struktur einzelner Patienten können sich medizinische Fachkräfte virtuelle chirurgische Eingriffe präzise vorstellen und durchführen, um Schwierigkeiten vorherzusehen und zu minimieren und chirurgische Pläne zu maximieren. Eine solche detaillierte präoperative Planung trägt dazu bei, Komplikationen zu reduzieren, Operationszeiten zu verkürzen, die chirurgische Genauigkeit zu erhöhen und zu einer besseren postoperativen Erholung zu führen.

Epidemiemanagement

Digitale Zwillinge können dabei helfen, die Ausbreitung einer Pandemie wie Covid-19 einzudämmen. Da diese Technologien über alle Arten von Daten verfügen, einschließlich sozialer Treffpunkte, Bevölkerungsdichte, Anzahl von Gesundheitseinrichtungen und mehr, können sie Medizinern dabei helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen.

Mediziner können diese Daten nutzen, um die verschiedenen Faktoren zu analysieren, die die Ausbreitung der Krankheit beeinflussen, und proaktive Maßnahmen zu ergreifen, um die potenzielle Ausbreitung von Infektionskrankheiten durch die Anpassung verschiedener Parameter zu kontrollieren.

Prothetik und Implantate

Die Entwicklung und Anpassung von Prothesen und Implantaten an einzelne Patienten mit besonderen anatomischen Bedürfnissen stellt einen neuen Ansatz dar, der digitale Zwillinge nutzt, um optimale Passform und Funktionalität sicherzustellen.

Durch die Erstellung digitaler Duplikate der verletzten Körperteile von Patienten können medizinische Fachkräfte beispielsweise Prothesen und Implantate entwerfen, die in Bezug auf die spezifischen anatomischen Strukturen jedes Patienten äußerst präzise sind und so den Komfort und die Mobilität des Patienten gewährleisten. Diese digitalen Darstellungen können auch zur Simulation von Bewegungen und Rehabilitationsübungen nach dem Eingriff verwendet werden, was Physiotherapeuten dabei hilft, personalisierte Rehabilitationsprogramme zu verschreiben, um die Genesung zu beschleunigen und das Leben des Patienten zu verbessern.

Entwicklung medizinischer Geräte

Digital Twining in der Entwicklung medizinischer Geräte ermöglicht vollständige virtuelle Tests und Forschung. Entwickler können die Auswirkungen von Designvarianten bewerten, verschiedene Betriebsbedingungen testen und mögliche Fehlfunktionen vorhersehen, bevor sie mit der Herstellung tatsächlicher Einheiten fortfahren, indem sie virtuelle Nachbildungen medizinischer Instrumente erstellen.

Dieser proaktive Ansatz ist kosteneffizient und verringert das Risiko von Produktausfällen im Gesundheitswesen. Außerdem verkürzt es die Zeit bis zur Markteinführung dieser lebensrettenden Produkte. Durch die Implementierung digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen können Entwickler sichere und leistungsstarke Geräte liefern, die strengen Sicherheitsstandards entsprechen und eine verbesserte Patientenversorgung und Gesundheitsergebnisse gewährleisten.

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Krankenhausbetrieb

Der Einsatz von Digital Twining im Krankenhausbetrieb erleichtert die Entwicklung virtueller Versionen, mit denen verschiedene Elemente der Gesundheitsverwaltung bewertet und optimiert werden können. Krankenhausmanager können digitale Zwillinge verwenden, um die Effektivität ihrer Ressourcen zu bewerten und so die Bettenverwaltung, die Personalplanung und die Auslastung des Operationssaals zu verbessern. Eine optimierte Ressourcennutzung stärkt die Leistungsfähigkeit des Krankenhauses und die Arbeit des Personals und senkt dadurch die Betriebskosten.

Darüber hinaus bieten die Merkmale der digitalen Zwillingstechnologie im Gesundheitswesen eine sichere Grundlage für die Bewertung der Auswirkungen von Änderungen auf die Systemleistung und ermöglichen die Einführung präventiver Maßnahmen im Krankenhausumfeld. Krankenhäuser können mögliche Betriebsbedingungen simulieren, um erweiterte Pläne zur Risikoprävention zu erstellen.

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Beispiele aus der Praxis für digitale Zwillinge im Gesundheitswesen

Hier sind zwei Beispiele aus der Praxis für digitale Zwillinge im Gesundheitswesen, die die neuen Ansätze zeigen, mit denen diese Technologie die Patientenversorgung und Gesundheitsverwaltung verändert.

1. Babylon Digital Twin für elektronische Krankenakten

Babylon Digital Twin ist die führende Plattform, die Einzelpersonen hilft, das Gesamtbild ihrer Krankenakten und anderer Gesundheitsinformationen zu sehen. Durch den Einsatz fortschrittlicher KI-Technologie in Verbindung mit hochentwickelten Deep-Learning-Techniken liefert das System wichtige Informationen über den Organstatus und die prädisponierenden Faktoren für Krankheiten.

Derzeit konzentriert sich die Plattform nur auf 20 Krankheiten, eine Ausweitung auf mehr als 80 Krankheiten wird jedoch für die Zukunft erwartet. Der digitale Zwilling von Babylon bestätigt die zunehmende Rolle individueller Gesundheitsdaten, die es Menschen ermöglichen, den Überblick über ihre Gesundheit und ihr Wohlbefinden zu behalten.

2. Digitaler Zwilling des Krankenhausstationsmanagements im Mater Hospital Dublin

Das Mater Hospital Dublin ist ein Beispiel für den transformativen Charakter des digitalen Zwillings im Gesundheitswesen, der den reibungslosen Betrieb von Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen verbessert. Das Mater Hospital Dublin nutzte digitale 3D-Repliken, um den täglichen Stationsbetrieb kritisch zu bewerten und so die Radiologieabteilung zu verbessern. Infolgedessen bedeutete eine deutliche Verkürzung der Patientenwartezeit für kritische CT- und MRT-Scans eine echte Verbesserung des Patientenerlebnisses im Rahmen der Digital-Twin-Initiative.

Die Integration von Workflow-simulierten digitalen Zwillingen im Mater Hospital führte zu einer Verkürzung der Wartezeit für CT- oder MRT-Scans um etwa 240 Minuten. Diese Optimierung trug zu kürzeren Patientendurchlaufzeiten bei, was zu einer Steigerung der MRT- und CT-Scankapazitäten um 32 % bzw. 26 % führte.

Herausforderungen bei der Einführung der digitalen Zwillingstechnologie im Gesundheitswesen

Digitale Zwillinge im Gesundheitswesen stellen mehrere Herausforderungen dar, die bei der Umsetzung in jedem Schritt mit Vorsicht angegangen werden müssen. Hier sind einige der wichtigsten Herausforderungen:

Challenges of Digital Twin in Healthcare

Bedenken hinsichtlich der Datensicherheit und des Datenschutzes

Digitale Zwillinge im Gesundheitswesen nutzen große Mengen sensibler Gesundheitsinformationen. Daher sollten diese Daten vor Verstößen oder unbefugtem Zugriff geschützt werden. Die Datenverschlüsselung ist für die Wahrung der Patientenvertraulichkeit unerlässlich. Dies ist sowohl im Rahmen der HIPAA-Vorschriften in den USA als auch der DSGVO in Europa erforderlich.

Datengenauigkeit und Vollständigkeit

Genauigkeit und Vollständigkeit bei der Dateneingabe sind eines der Hauptthemen bei digitalen Zwillingen. Um eine vollständige und genaue Krankengeschichte, genetische Informationen, Lebensstilfaktoren und sogar Echtzeit-Gesundheitsdaten zu erhalten, muss man sehr sorgfältig auf Details achten. Dabei handelt es sich um ein ausgeklügeltes Datenerfassungssystem.

Herausforderungen bei der Interoperabilität

Dies ist ein wichtiges Problem bei der Verknüpfung, dem Vergleich und der Vermischung von Gesundheitsdaten aus verschiedenen Quellen ohne Interoperabilität. Es fördert die Dateninteroperabilität und standardisiert daher Datenformate und harmonisiert andere Datensysteme, um genaue und zeitnahe Daten zwischen verschiedenen Gesundheitsplattformen auszutauschen.

Skalierende Implementierung

Digitale Zwillinge für Gesundheitsanwendungen werden von der Pilotphase bis zur breiten Einführung in verschiedenen Gesundheitsdienstumgebungen mit einer Reihe einzigartiger Skalierungsprobleme konfrontiert sein. Die digitalen Zwillinge im Gesundheitswesen werfen wichtige Fragen dazu auf, wie mit Komplikationen bei der Datenintegration umgegangen werden kann, wie bestehende Regulierungsmechanismen eingehalten werden können und wie Standardpraktiken und -ansätze erforderlich sind. Um den maximalen Nutzen digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen voll ausschöpfen zu können, ist es zwingend erforderlich, kooperative Partnerschaften und eine Kultur zu schaffen, die Innovation und Flexibilität fördert.

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Die Zukunft des Gesundheitswesens

Digitale Zwillinge können möglicherweise die vielen Dimensionen der Patientenversorgung, des Gesundheitsbetriebs und der Forschung revolutionieren. Die Einführung digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen wird einen großen Wandel in den Gemeinden mit sich bringen und die Art und Weise der Patientenversorgung verändern.

Wie aus dem Twindex-Bericht hervorgeht, glaubt mehr als die Hälfte der Befragten, dass digitale Zwillinge in den nächsten sechs Jahren in Gesundheitseinrichtungen an Akzeptanz gewinnen werden. Darüber hinaus geht fast die Hälfte der Befragten (52 %) davon aus, dass die digitale Zwillingstechnologie in den nächsten drei Jahren im Gesundheitswesen und in der Life-Science-Branche weit verbreitet sein wird.

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Lassen Sie Appinventiv Ihr Partner bei der Einführung digitaler Zwillinge sein

Die Entwicklung digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen ist eine bahnbrechende Technologie, die die Art und Weise der Patientenversorgung verändern und gleichzeitig die betriebliche Effektivität und verschiedene andere Prozesse verbessern kann.

Ein bedeutendes Beispiel für diesen Technologietrend ist YouCOMM, ein vielseitiges Patientenportal, das es Krankenhauspatienten ermöglicht, bei Bedarf auf Pflegekräfte zuzugreifen, um ihre einfachen Anliegen zu beantworten. Dabei handelt es sich um die Übermittlung von Nachrichten an den Patienten durch die manuelle Auswahl von Sprachbefehlen oder Kopfgesten. Der Einsatz der Digital-Twin-Technologie im Gesundheitswesen in solchen Bereichen kann die Patientenversorgung verbessern und die Gesundheitsversorgung rationalisieren.

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FAQs

F. Was ist das Konzept des digitalen Zwillings im Gesundheitswesen?

A. Eine digitale Zwillingstechnologie im Gesundheitswesen erstellt digitale Darstellungen realer Dinge oder Prozesse, wie z. B. Patienten, Organe und ganze Krankenhausumgebungen. Der Prozess wird mithilfe anderer moderner Technologien wie IoT und KI durchgeführt.

F. Was ist ein Beispiel für digitale Zwillinge im Gesundheitswesen?

F. Ein Beispiel für die digitale Zwillingstechnologie im Gesundheitswesen ist die Erstellung eines digitalen Duplikats des Körpers eines Patienten, das Gesundheitsdaten, Lebensstildaten und Echtzeit-Tracking-Daten umfasst. Dieser virtuelle Spiegel hilft bei der Vorhersage und Kontrolle von Gesundheitsproblemen, bietet personalisierte Behandlungsprogramme und liefert vorbeugende Gesundheitsmaßnahmen.

F. Welchen Nutzen haben digitale Zwillinge im Gesundheitswesen?

A. Digitale Zwillinge im Gesundheitswesen haben verschiedene Verwendungszwecke, wie zum Beispiel die simulierte Patientenbehandlung, die Ausbildung von Ärzten, die Optimierung des Gesundheitssystems, die Wartung medizinischer Instrumente sowie Forschung und Entwicklung in der Medizin. Der andere Zweck, dem sie dienen, ist eine bessere Operationsplanung und Krankheitsmodellierung und damit eine bessere epidemische Verwaltung.