醫療保健中的數位孿生—企業創新的新時代

數位孿生只是快速改變醫療保健產業的一些新技術。 這些虛擬副本是確保醫療保健行業更好的實踐、使醫療組織和患者護理受益的重要方面。 特別是，到 2023 年，醫療保健領域的數位雙胞胎價值預計約為 16 億美元。該行業的專家預計 2028 年將顯著增長，屆時市場價值將超過 211 億美元。 年復一年驚人的指數增長確實是一個驚人的壯舉。

此外，據發現，約66%的醫療保健主管打算在三年內增加對醫療保健機器人的投資。 對數位孿生能力的這種信心清楚地證明了這些尖端技術為病患照護和營運管理帶來了多麼驚人的好處。

值得注意的是，這種趨勢不僅僅是暫時的，而是健康管理領域技術影響力的絕對變化。 本文將探討數位孿生在醫療保健中的重要性，並著重於其好處、可能性和挑戰。

了解醫療保健中的數位孿生

醫療保健中的數位孿生是系統的電腦表示，從患者到醫院以及其間的一切，包括實體和流程。 數位對應物包含電子健康記錄（EHR）、疾病登記和組學數據，包括蛋白質組學、基因組學、代謝組學和仿生學數據，以及每個人的人口統計和生活方式資訊。

以物聯網和人工智慧為基礎的新技術的引入，加上多維數據（包括行為、生物識別、認知、情感和心理資訊）的廣泛使用，極大地促進了數位孿生的探索和實用性的激增。

如果充分利用，醫療數位孿生可以為我們未來生活方式、健康、保健和慢性病的管理提供突破模式。 例如，這些虛擬模型可能會不斷使用來自穿戴式裝置、行動健康應用程式和其他形式的自我報告資料的資料進行更新。 這將為醫療保健提供者提供他們尚未保密的見解，這將有助於制定準確的治療指南和個人化建議。

劉表示，醫療保健領域的數位孿生分多個階段運作。 因此，在建構DT模型時需要使用複雜的建模技術和工具。 健康物聯網和行動互聯網技術促進實體和虛擬實體之間的即時數據連接和交換。

這需要對模擬模型進行嚴格的測試和驗證，並逐步完善數位孿生副本。 數位孿生在患者護理中的長期目標是製定客製化的患者計劃，該計劃在每次測量、掃描或檢查後進行修改，反映行為和遺傳數據。

數位孿生技術在醫療保健領域的優勢

數位孿生在醫療保健領域的應用非常廣泛。 它甚至可以創建人體的數位模型。 話雖如此，以下是與醫療保健領域實施數位孿生相關的一些關鍵優勢：

加強病患照護

醫生可以使用數位孿生模擬患者的治療，幫助在對患者進行物理治療之前做出重要決定。 這種方法旨在使手術更安全，同時提高護理標準。

預測性維護

數位孿生可用於預測故障場景，並對醫療保健領域的關鍵醫療設備進行預測性維護。 這將使醫療保健提供者能夠持續追蹤設備效能，以便預見關鍵醫療工作流程中可能發生的任何故障。

強化培訓和教育

數位孿生將成為加強醫學和護理專業學生以及其他醫護人員培訓和教育活動的重要平台。 它為學習者提供了一個互動平台，幫助他們了解複雜的手術過程和人體狀況。

研究與開發

數位孿生是醫學研究過程中的重要工具。 這些虛擬複製品充當進行大量研究實驗並探究遺傳疾病的複雜性的平台。 這對於改變醫療保健方法和醫療程序大有幫助，特別是對於罕見和複雜的病例。

醫療保健系統的最佳化

數位孿生幫助醫療機構找出其係統中的營運效率低下和瓶頸。 透過這種主動分析，管理人員可以最大限度地利用資源，從而改善患者流量和服務提供。

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數位孿生在醫療保健中的用例

醫療保健中的數位孿生應用涵蓋患者護理和醫院/醫療服務的多個領域。 數位孿生的使用變得越來越流行，本節介紹了有助於改善醫療服務和病患照護的重要應用。

臨床試驗和藥物發現

數位孿生在醫療保健中的用例提出了一種處理臨床試驗和藥物開發中的倫理和後勤問題的新方法。 這些虛擬模型模擬複雜的生物過程和人體的反應。

研究人員可以使用這些模型對可能的治療方法和藥物化合物進行廣泛的測試。 它加快了試驗過程，同時降低了傳統人體或動物試驗的風險，使藥物開發方法更安全、更快捷。

患者遠端監控

數位雙胞胎已成為遠端監測患者健康狀況並為患者提供適當護理或治療的寶貴工具。 這種功能對於生活在偏遠地區的人們以及行動不便的人尤其有用。 換句話說，透過這些虛擬版本，醫生可以隨時查看即時數據，發現是否有偏離正常的情況，以便及時採取措施，實施醫學預防措施。

客製化醫療

醫學中的數位孿生是最先進的病患照護方法之一。 透過利用大量患者特定訊息，這些數位複製品可用於確定個人化治療模式，其中考慮到患者獨特的健康狀況、遺傳、生活方式和特定的醫療要求。

這種方法是個別化的，可確保高治療效率並降低不良反應或無效措施的風險。 它有助於獲得積極的結果並提高患者的生活品質。

手術計劃

醫療保健領域數位孿生的實施在徹底改變手術計劃和準備方面發揮著至關重要的作用。 透過創建個別患者特定解剖結構的精細 3D 模型，醫療保健專業人員將能夠精確想像和執行虛擬手術程序，預見並最大程度地減少困難並最大化手術計劃。 如此詳細的術前計畫有助於減少併發症、縮短手術時間、提高手術準確性以及更好的術後復健。

疫情管理

數位孿生可以幫助控制 Covid-19 等流行病的傳播。 由於這些技術擁有各種數據，包括社交聚會場所、人口密度、醫療機構數量等，因此它們可以幫助醫療專業人員做出明智的決策。

醫療專業人員可以利用這些數據來分析影響疾病傳播的各種因素，並採取主動措施，透過調整不同的參數來控制傳染病的潛在傳播。

義肢和植入物

針對具有特殊解剖需求的個別患者開發和安裝義肢和植入物，提出了一種利用數位孿生來確保最佳貼合和功能的新方法。

例如，透過對患者受傷的身體部位進行數位複製，醫療保健專業人員將設計出與每位患者的特定解剖結構高度準確的義肢和植入物，確保患者的舒適度和活動能力。 這些數字表示還可用於模擬術後運動和復健練習，這有助於物理治療師制定個人化的復健計劃，以加快復健速度並改善患者的生活。

醫療器材開發

醫療設備開發中的數位孿生提供了完整的虛擬測試和研究。 開發人員可以透過建構醫療器材的虛擬傳真來評估設計變化的影響、測試不同的操作條件並預見可能的故障，然後再繼續製造實際單元。

這種主動方法具有成本效益，並且可以降低醫療保健產品故障的風險。 此外，它還縮短了這些救生產品的上市時間。 醫療保健領域的數位孿生實施使開發人員能夠提供符合嚴格安全標準的安全且高性能的設備，以確保改善患者護理和醫療保健結果。

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醫院運營

在醫院營運中使用數位孿生有助於開發虛擬版本，可用於評估和優化醫療保健管理的不同要素。 醫院管理者可以使用數位孿生來評估其資源的有效性，以改善床位管理、人員調度和手術室利用率。 優化的資源利用可以增強醫院的績效和員工的工作，從而降低營運成本。

此外，數位孿生技術在醫療保健領域的特點為評估系統性能變化的影響提供了安全的基礎，並使在醫院環境中採取預防措施成為可能。 醫院可以模擬可能的操作狀況，事先制定風險防範計畫。

醫療保健中數位孿生的真實範例

以下是醫療保健領域數位孿生的兩個真實範例，展示了該技術正在改變患者護理和醫療保健管理的新方法。

1.用於電子病歷的Babylon數位孿生

Babylon Digital Twin 是領先的平台，可幫助個人全面了解其醫療記錄和其他健康資訊。 該系統採用先進的人工智慧技術和複雜的深度學習技術，提供有關器官狀態和疾病誘發因素的重要資訊。

目前，該平台僅關注 20 種疾病，但預計未來將擴展到涵蓋 80 多種疾病。 巴比倫的數位孿生證實了個人健康數據的日益重要的作用，使人們能夠掌握自己的健康和福祉。

2. 都柏林 Mater 醫院的病房管理數位孿生

都柏林馬特醫院是醫療保健領域數位孿生在增強醫院和醫療機構平穩運作方面具有變革性的一個例子。 都柏林 Mater 醫院利用 3D 數位複製品嚴格評估其日常病房運營，旨在改善放射科。 因此，在數位孿生計畫下，患者等待關鍵 CT 和 MRI 掃描的時間顯著減少，標誌著患者體驗的真正改善。

Mater 醫院整合工作流程模擬數位雙胞胎後，CT 或 MRI 掃描的等待時間減少了約 240 分鐘。 這種優化有助於縮短患者周轉時間，使 MRI 掃描和 CT 掃描能力分別增加 32% 和 26%。

在醫療保健領域採用數位孿生技術的挑戰

醫療保健領域的數位孿生提出了一些挑戰，在實施的每一步中都必須謹慎應對。 以下是一些主要挑戰：

資料安全和隱私問題

醫療保健中的數位孿生使用大量敏感的健康資訊。 因此，應保護此類資料免遭任何洩漏或未經批准的存取。 如果要維護病患的機密性，資料加密至關重要； 美國的 HIPAA 合規性和歐洲的 GDPR 合規性均要求這樣做。

數據的準確性和完整性

資料輸入的準確性和完整性是數位孿生的主要問題之一。 為了獲得完整且準確的病史、遺傳資訊、生活方式因素，甚至收集到的即時健康數據，必須非常小心細節。 這涉及到複雜的數據收集系統。

互通性挑戰

這是連結、比較和混合來自不同來源的健康數據而沒有互通性的重要問題。 它促進數據互通性，從而標準化數據格式並協調其他數據系統，以便在不同醫療保健平台之間交換準確、及時的數據。

擴展實施

用於健康應用的數位孿生從試點階段到在各種健康服務環境中廣泛採用，將面臨許多獨特的擴展問題。 醫療保健數位孿生提出瞭如何管理資料整合複雜性、遵守現有監管機制以及需要標準實踐和方法的關鍵問題。 為了充分實現數位孿生在醫療保健領域的最大效益，必須建立合作夥伴關係以及擁抱創新和靈活性的文化。

另請閱讀：數位孿生技術如何幫助您的業務發展？

醫療保健的未來

數位孿生有可能徹底改變患者護理、醫療保健運作和研究的許多方面。 在醫療保健領域採用數位孿生將為社區帶來重大變革，並改變患者護理的提供方式。

Twindex 報告顯示，超過一半的受訪者認為數位孿生將在未來六年內獲得更多醫療機構的認可。 此外，近一半的受訪者（52%）預測，未來三年內，數位孿生技術將在醫療保健和生命科學產業中廣泛應用。

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醫療保健領域數位孿生的發展是一項改變遊戲規則的技術，可以改變患者的照護方式，同時提高營運效率和各種其他流程。

這種技術趨勢的一個重要例子是 YouCOMM，這是一個多功能患者入口網站，使住院患者能夠根據自己的簡單要求聯繫護理師。 它涉及透過手動選擇語音命令或頭部姿勢向患者發送訊息。 在這些領域的醫療保健中使用數位孿生技術可以改善患者護理的提供並簡化醫療保健服務。

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常見問題解答

Q：醫療保健領域的數位孿生概念是什麼？

答：醫療保健領域的數位孿生技術創建真實事物或流程的數位表示，例如病患、器官和整個醫院環境。 這個過程是在物聯網和人工智慧等其他現代技術的幫助下完成的。

Q：醫療保健領域數位孿生的例子是什麼？

Q：數位孿生技術在醫療保健領域的一個例子是建立患者身體的數位副本，其中包括健康數據、生活方式數據和即時追蹤數據。 這個虛擬鏡子有助於預測和控制健康問題，提供個人化的治療方案，並提供預防性醫療保健措施。

Q：數位孿生在醫療保健領域有哪些用途？

答：醫療保健數位孿生有多種用途，例如模擬患者治療、醫生培訓、衛生系統優化、醫療儀器維護以及醫學研發。 他們的另一個目的是更好的手術計劃和疾病建模，從而更好的流行病管理。