医疗保健中的数字孪生——企业创新的新时代

数字孪生只是快速改变医疗保健行业的一些新技术。 这些虚拟副本是确保医疗保健行业更好的实践、使医疗组织和患者护理受益的重要方面。 特别是，到 2023 年，医疗保健领域的数字双胞胎价值预计约为 16 亿美元。该行业的专家预计 2028 年将出现显着增长，届时市场价值将超过 211 亿美元。 年复一年惊人的指数增长确实是一个惊人的壮举。

此外，据发现，约66%的医疗保健高管打算在三年内增加对医疗保健机器人的投资。 对数字孪生能力的这种信心清楚地证明了这些尖端技术为患者护理和运营管理带来了多么惊人的好处。

值得注意的是，这种趋势不仅仅是暂时的，而是健康管理领域技术影响力的绝对变化。 本文将探讨数字孪生在医疗保健中的重要性，重点介绍其好处、可能性和挑战。

了解医疗保健中的数字孪生

医疗保健中的数字孪生是系统的计算机表示，从患者到医院以及其间的一切，包括物理实体和流程。 数字对应物包含电子健康记录（EHR）、疾病登记和组学数据，包括蛋白质组学、基因组学、代谢组学和仿生学数据，以及每个人的人口统计和生活方式信息。

以物联网和人工智能为基础的新技术的引入，加上多维数据（包括行为、生物识别、认知、情感和心理信息）的广泛使用，极大地促进了数字孪生的探索和实用性的激增。

如果充分利用，医疗数字孪生可以为我们未来生活方式、健康、保健和慢性病的管理提供突破模式。 例如，这些虚拟模型可能会不断使用来自可穿戴设备、移动健康应用程序和其他形式的自我报告数据的数据进行更新。 这将为医疗保健提供者提供他们尚未保密的见解，这将有助于制定准确的治疗指南和个性化建议。

刘表示，医疗保健领域的数字孪生分多个阶段运作。 因此，在构建DT模型时需要使用复杂的建模技术和工具。 健康物联网和移动互联网技术促进物理和虚拟实体之间的实时数据连接和交换。

这需要对仿真模型进行严格的测试和验证，并逐步完善数字孪生副本。 数字孪生在患者护理中的长期目标是制定定制的患者计划，该计划在每次测量、扫描或检查后进行修改，反映行为和遗传数据。

数字孪生技术在医疗保健领域的优势

数字孪生在医疗保健领域的应用非常广泛。 它甚至可以创建人体的数字模型。 话虽如此，以下是与医疗保健领域实施数字孪生相关的一些关键优势：

加强患者护理

医生可以使用数字孪生模拟患者的治疗，帮助在对患者进行物理治疗之前做出重要决定。 这种方法旨在使手术更安全，同时提高护理标准。

预测性维护

数字孪生可用于预测故障场景，并对医疗保健领域的关键医疗设备进行预测性维护。 这将使医疗保健提供者能够持续跟踪设备性能，以便预见关键医疗工作流程中可能发生的任何故障。

强化培训和教育

数字孪生将成为加强医学和护理专业学生以及其他医护人员培训和教育活动的重要平台。 它为学习者提供了一个互动平台，帮助他们了解复杂的手术过程和人体状况。

研究与开发

数字孪生是医学研究过程中的重要工具。 这些虚拟复制品充当进行大量研究实验并探究遗传疾病的复杂性的平台。 这对于改变医疗保健方法和医疗程序大有帮助，特别是对于罕见和复杂的病例。

医疗保健系统的优化

数字孪生帮助医疗机构查明其系统中的运营效率低下和瓶颈。 通过这种主动分析，管理人员可以最大限度地利用资源，从而改善患者流量和服务提供。

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数字孪生在医疗保健中的用例

医疗保健中的数字孪生应用涵盖患者护理和医院/医疗服务的多个领域。 数字孪生的使用变得越来越流行，本节介绍了有助于改善医疗服务和患者护理的重要应用。

临床试验和药物发现

数字孪生在医疗保健中的用例提出了一种处理临床试验和药物开发中的伦理和后勤问题的新方法。 这些虚拟模型模拟复杂的生物过程和人体的反应。

研究人员可以使用这些模型对可能的治疗方法和药物化合物进行广泛的测试。 它加快了试验过程，同时降低了传统人体或动物试验的风险，使药物开发方法更安全、更快捷。

患者远程监控

数字双胞胎已成为远程监测患者健康状况并为患者提供适当护理或治疗的宝贵工具。 这种功能对于生活在偏远地区的人们以及行动不便的人们尤其有用。 换句话说，通过这些虚拟版本，医生可以随时查看实时数据，发现是否有偏离正常的情况，以便及时采取措施，实施医学预防措施。

定制医疗

医学中的数字孪生是最先进的患者护理方法之一。 通过利用大量患者特定信息，这些数字复制品可用于确定个性化治疗模式，其中考虑到患者独特的健康状况、遗传、生活方式和特定的医疗要求。

这种方法是个体化的，可确保高治疗效率并降低出现不良反应或无效措施的风险。 它有助于获得积极的结果并提高患者的生活质量。

手术计划

医疗保健领域数字孪生的实施在彻底改变手术计划和准备情况方面发挥着至关重要的作用。 通过创建个体患者特定解剖结构的精细 3D 模型，医疗保健专业人员将能够精确想象和执行虚拟手术程序，预见并最大程度地减少困难并最大化手术计划。 如此详细的术前计划有助于减少并发症、缩短手术时间、提高手术准确性以及更好的术后康复。

疫情管理

数字孪生可以帮助控制 Covid-19 等流行病的传播。 由于这些技术拥有各种数据，包括社交聚会场所、人口密度、医疗机构数量等，因此它们可以帮助医疗专业人员做出明智的决策。

医疗专业人员可以利用这些数据来分析影响疾病传播的各种因素，并采取主动措施，通过调整不同的参数来控制传染病的潜在传播。

假肢和植入物

针对具有特殊解剖需求的个体患者开发和安装假肢和植入物，提出了一种利用数字孪生来确保最佳贴合和功能的新方法。

例如，通过对患者受伤的身体部位进行数字复制，医疗保健专业人员将设计出与每位患者的特定解剖结构高度准确的假肢和植入物，确保患者的舒适度和活动能力。 这些数字表示还可用于模拟术后运动和康复练习，这有助于物理治疗师制定个性化的康复计划，以加快康复速度并改善患者的生活。

医疗器械开发

医疗设备开发中的数字孪生提供了完整的虚拟测试和研究。 开发人员可以通过构建医疗器械的虚拟传真来评估设计变化的影响、测试不同的操作条件并预见可能的故障，然后再继续制造实际单元。

这种主动方法具有成本效益，并且可以降低医疗保健产品故障的风险。 此外，它还缩短了这些救生产品的上市时间。 医疗保健领域的数字孪生实施使开发人员能够提供符合严格安全标准的安全且高性能的设备，以确保改善患者护理和医疗保健结果。

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医院运营

在医院运营中使用数字孪生有助于开发虚拟版本，可用于评估和优化医疗保健管理的不同要素。 医院管理者可以使用数字孪生来评估其资源的有效性，以改善床位管理、人员调度和手术室利用率。 优化的资源利用可以增强医院的绩效和员工的工作，从而降低运营成本。

此外，数字孪生技术在医疗保健领域的特点为评估系统性能变化的影响提供了安全的基础，并使在医院环境中采取预防措施成为可能。 医院可以模拟可能的操作情况，提前制定风险防范预案。

医疗保健中数字孪生的真实示例

以下是医疗保健领域数字孪生的两个真实示例，展示了该技术正在改变患者护理和医疗保健管理的新方法。

1.用于电子病历的Babylon数字孪生

Babylon Digital Twin 是领先的平台，可帮助个人全面了解其医疗记录和其他健康信息。 该系统采用先进的人工智能技术和复杂的深度学习技术，提供有关器官状态和疾病诱发因素的重要信息。

目前，该平台仅关注 20 种疾病，但预计未来将扩展到涵盖 80 多种疾病。 巴比伦的数字孪生证实了个人健康数据的日益重要的作用，使人们能够掌握自己的健康和福祉。

2. 都柏林 Mater 医院的病房管理数字孪生

都柏林马特医院是医疗保健领域数字孪生在增强医院和医疗机构平稳运行方面具有变革性的一个例子。 都柏林 Mater 医院利用 3D 数字复制品严格评估其日常病房运营，旨在改善放射科。 因此，在数字孪生计划下，患者等待关键 CT 和 MRI 扫描的时间显着减少，标志着患者体验的真正改善。

Mater 医院集成工作流程模拟数字双胞胎后，CT 或 MRI 扫描的等待时间减少了约 240 分钟。 这种优化有助于缩短患者周转时间，使 MRI 扫描和 CT 扫描能力分别增加 32% 和 26%。

在医疗保健领域采用数字孪生技术的挑战

医疗保健领域的数字孪生提出了一些挑战，在实施的每一步中都必须谨慎应对。 以下是一些主要挑战：

数据安全和隐私问题

医疗保健中的数字孪生使用大量敏感的健康信息。 因此，应保护此类数据免遭任何泄露或未经批准的访问。 如果要维护患者的机密性，数据加密至关重要； 美国的 HIPAA 合规性和欧洲的 GDPR 合规性均要求这样做。

数据的准确性和完整性

数据输入的准确性和完整性是数字孪生的主要问题之一。 为了获得完整准确的病史、遗传信息、生活方式因素，甚至收集到的实时健康数据，必须非常小心细节。 这涉及到复杂的数据收集系统。

互操作性挑战

这是链接、比较和混合来自不同来源的健康数据而没有互操作性的一个重要问题。 它促进数据互操作性，从而标准化数据格式并协调其他数据系统，以便在不同医疗保健平台之间交换准确、及时的数据。

扩展实施

用于健康应用的数字孪生从试点阶段到在各种健康服务环境中广泛采用，将面临许多独特的扩展问题。 医疗保健数字孪生提出了如何管理数据集成复杂性、遵守现有监管机制以及需要标准实践和方法的关键问题。 为了充分实现数字孪生在医疗保健领域的最大效益，必须建立合作伙伴关系以及拥抱创新和灵活性的文化。

另请阅读：数字孪生技术如何帮助您的业务发展？

医疗保健的未来

数字孪生有可能彻底改变患者护理、医疗保健运营和研究的许多方面。 在医疗保健领域采用数字孪生将为社区带来重大变革，并改变患者护理的提供方式。

Twindex 报告显示，超过一半的受访者认为数字孪生将在未来六年内获得医疗机构的更多认可。 此外，近一半的受访者（52%）预测，未来三年内，数字孪生技术将在医疗保健和生命科学行业得到广泛使用。

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医疗保健领域数字孪生的发展是一项改变游戏规则的技术，可以改变患者的护理方式，同时提高运营效率和各种其他流程。

这种技术趋势的一个重要例子是 YouCOMM，这是一个多功能患者门户网站，使住院患者能够根据自己的简单要求联系护士。 它涉及通过手动选择语音命令或头部姿势向患者发送消息。 在这些领域的医疗保健中使用数字孪生技术可以改善患者护理的提供并简化医疗保健服务。

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常见问题解答

问：医疗保健领域的数字孪生概念是什么？

答：医疗保健领域的数字孪生技术创建真实事物或过程的数字表示，例如患者、器官和整个医院环境。 该过程是在物联网和人工智能等其他现代技术的帮助下完成的。

问：医疗保健领域数字孪生的例子是什么？

问：数字孪生技术在医疗保健领域的一个例子是构建患者身体的数字副本，其中包括健康数据、生活方式数据和实时跟踪数据。 这个虚拟镜子有助于预测和控制健康问题，提供个性化的治疗方案，并提供预防性医疗保健措施。

问：数字孪生在医疗保健领域有哪些用途？

答：医疗保健数字孪生有多种用途，例如模拟患者治疗、医生培训、卫生系统优化、医疗仪器维护以及医学研发。 他们的另一个目的是更好的手术计划和疾病建模，从而更好的流行病管理。