Digital Twins în domeniul sănătății – o nouă eră a inovației pentru întreprinderi

Gemenii digitali sunt doar câteva dintre noile tehnologii care transformă rapid sectorul sănătății. Aceste copii virtuale sunt aspecte esențiale pentru asigurarea unor practici mai bune în industria medicală, în beneficiul organizațiilor medicale și al îngrijirii pacienților. În special, gemenii digitali în domeniul sănătății au fost estimați să valoreze aproximativ 1,6 miliarde de dolari în 2023. Experții din această industrie se așteaptă la o creștere semnificativă în 2028, când piața va valora peste 21,1 miliarde de dolari. Creșterea exponențială fenomenală, an după an, este cu adevărat o performanță uimitoare.

În plus, s-a descoperit că aproximativ 66% dintre directorii din domeniul sănătății intenționează să își mărească investițiile în roboți din domeniul sănătății în decurs de trei ani. O astfel de încredere în capacitatea gemenilor digitali este o dovadă clară a beneficiilor uimitoare pe care aceste tehnologii de ultimă generație le aduc îngrijirii pacienților și gestionării operaționale.

Trebuie remarcat faptul că această tendință nu este doar temporară, ci o schimbare absolută a influenței tehnologice în domeniul managementului sănătății. Acest articol va explora importanța gemenilor digitali în domeniul sănătății, evidențiind beneficiile, posibilitățile și provocările.

Înțelegerea gemenilor digitali în domeniul sănătății

Gemenii digitali din domeniul sănătății sunt reprezentări computerizate ale unui sistem, de la pacienți la spitale și tot ce se află între ele, atât entități fizice, cât și procese. Omologii digitali încorporează dosare electronice de sănătate (EHR), registre de boli și date omice, inclusiv date proteomice, genomice, metabolomice și bionice, plus informații demografice și despre stilul de viață pentru fiecare persoană.

Introducerea de noi tehnologii susținute de IoT și AI, împreună cu disponibilitatea pe scară largă a datelor multidimensionale, inclusiv a informațiilor comportamentale, biometrice, cognitive, emoționale și psihologice, a contribuit în mod semnificativ la o creștere a explorării și utilității gemenilor digitali.

Cu o utilizare completă, gemenii digitali pentru asistența medicală pot oferi un model revoluționar pentru gestionarea viitoare a stilului de viață, a sănătății, a bunăstării și a bolilor cronice. De exemplu, aceste modele virtuale pot continua să fie actualizate cu date provenite de la dispozitive purtabile, aplicații mobile de sănătate și alte forme de date auto-raportate. Acest lucru le-ar oferi furnizorilor de servicii medicale informații la care nu sunt încă confidențiali, ceea ce va fi esențial pentru dezvoltarea unor ghiduri de tratament precise și a unor sfaturi personalizate.

Potrivit lui Liu, gemenii digitali din domeniul sănătății funcționează în mai multe etape. Ca urmare, în construirea modelelor DT se utilizează tehnici și instrumente de modelare complicate. Tehnologiile IoT în domeniul sănătății și internetul mobil facilitează conectivitatea și schimbul de date în timp real între entitățile fizice și virtuale.

Aceasta presupune supunerea modelelor de simulare la teste și validări riguroase, precum și perfecționarea progresivă a copiilor gemene digitale. Obiectivul pe termen lung pentru gemenii digitali în îngrijirea pacienților este de a dezvolta un plan personalizat pentru pacienți, care să fie modificat după fiecare măsurare, scanare sau examinare, reflectând datele comportamentale și genetice.

Avantajele tehnologiei Digital Twins în domeniul sănătății

Utilizarea gemenilor digitali în domeniul sănătății este larg răspândită. Se poate crea chiar și un model digital al corpului uman. Acestea fiind spuse, iată câteva avantaje cheie asociate cu implementarea gemenilor digitali pentru asistența medicală:

Îngrijirea îmbunătățită a pacienților

Un medic ar putea simula tratamentele pentru pacient cu ajutorul geamănului digital al acestuia, ajutându-l să ia decizii importante înainte de a efectua tratamentele fizice pe persoană. O astfel de abordare are ca scop să facă procedurile mai sigure și, în același timp, să ridice standardul de îngrijire.

Întreținerea predictivă

Gemenii digitali ar putea fi folosiți pentru a prezice scenarii de defecțiune și pentru a efectua întreținerea predictivă a dispozitivelor medicale cheie în contextul asistenței medicale. Acest lucru va permite furnizorilor de servicii medicale să urmărească în permanență performanța dispozitivelor pentru a prevedea orice defecțiuni care ar putea apărea în timpul unor procese medicale cruciale.

Formare și educație augmentată

Gemenii digitali vor deveni o platformă importantă pentru îmbunătățirea activităților de formare și educație ale studenților la medicină și asistență medicală, precum și ale altor lucrători din domeniul sănătății. Le oferă cursanților o platformă interactivă care îi ajută să înțeleagă procesele chirurgicale sofisticate și condițiile corpului uman.

Cercetare și dezvoltare

Întoarcerea digitală servește ca un instrument important în cursul investigațiilor medicale. Aceste replici virtuale acționează ca platforme pentru realizarea unei serii de experimente de cercetare și pentru sondarea complexității tulburărilor genetice. Acest lucru poate contribui în mare măsură la transformarea abordărilor de asistență medicală și a procedurilor de tratament medical, în special pentru cazurile rare și complexe.

Optimizarea sistemelor de sănătate

Gemenii digitali ajută unitățile să identifice ineficiențele operaționale și blocajele din sistemele lor. Prin această analiză proactivă, managerii pot maximiza resursele, îmbunătățind astfel fluxul de pacienți și furnizarea de servicii.

Cazuri de utilizare a gemenilor digitali în domeniul sănătății

Aplicațiile gemenei digitale în domeniul sănătății acoperă o multitudine de domenii în cadrul îngrijirii pacienților și al serviciilor spitalicești/medicale. Utilizarea gemenilor digitali devine din ce în ce mai populară, iar această secțiune identifică aplicații importante care contribuie la îmbunătățirea serviciilor medicale și a îngrijirii pacienților.

Studii clinice și descoperirea medicamentelor

Cazurile de utilizare a gemenilor digitali în domeniul sănătății prezintă o modalitate nouă de abordare a problemelor de etică și logistică care însoțesc desfășurarea studiilor clinice și dezvoltarea medicamentelor. Aceste modele virtuale simulează procese și reacții biologice complicate ale corpului uman.

Cercetătorii pot folosi aceste modele pentru a testa pe scară largă posibile tratamente și compuși farmaceutici. Aceasta accelerează procesul de testare, reducând în același timp riscurile legate de testele convenționale pe oameni sau pe animale, ceea ce face ca abordările de dezvoltare a medicamentelor să fie mai sigure și mai rapide.

Monitorizarea la distanță a pacientului

Gemenii digitali au devenit un instrument de neprețuit pentru monitorizarea bunăstării pacientului la distanță și pentru a oferi îngrijiri sau tratamente adecvate pacienților. O astfel de capacitate este utilă în special pentru persoanele care locuiesc în zone îndepărtate, precum și pentru cele care au dificultăți de mobilitate. Cu alte cuvinte, cu ajutorul acestor versiuni virtuale, medicii pot verifica în permanență datele în direct pentru a afla dacă există abateri de la normalitate, pentru a lua măsuri în timp util și pentru a implementa o abordare preventivă în medicină.

Medicină personalizată

Geamănul digital în medicină este una dintre cele mai avansate abordări în ceea ce privește îngrijirea pacienților. Prin exploatarea unei mari cantități de informații specifice pacientului, aceste replici digitale sunt folosite pentru a determina un mod de tratament personalizat care să țină cont de starea de sănătate unică a unei persoane, de genetica, de modul de viață și de cerințele medicale specifice.

Această abordare este individualizată și asigură o eficiență ridicată a tratamentului și un risc redus de apariție a reacțiilor adverse sau a măsurilor ineficiente. Ea contribuie la obținerea rezultatelor pozitive și la îmbunătățirea calității vieții pacienților.

Planificarea operației

Implementarea gemenilor digitali în domeniul sănătății are un rol esențial în revoluționarea planificării și pregătirii chirurgicale. Prin crearea unor modele 3D fine ale structurii anatomice specifice fiecărui pacient în parte, profesioniștii din domeniul sănătății vor putea să își imagineze cu precizie și să efectueze proceduri chirurgicale virtuale, prevăzând și minimizând dificultățile și maximizând planurile chirurgicale. O astfel de planificare preoperatorie detaliată este utilă pentru reducerea complicațiilor, scurtarea duratei de operare, creșterea preciziei chirurgicale, precum și pentru a conduce la o mai bună recuperare postoperatorie.

Managementul epidemiilor

Gemenii digitali pot ajuta la controlul răspândirii unei pandemii precum Covid-19. Deoarece aceste tehnologii dispun de tot felul de date, inclusiv locurile de întâlnire socială, densitatea populației, numărul de unități sanitare și multe altele, ele pot ajuta cadrele medicale să ia decizii în cunoștință de cauză.

Profesioniștii din domeniul medical pot utiliza aceste date pentru a analiza diverși factori care influențează răspândirea bolii și pot lua măsuri proactive pentru a controla potențiala răspândire a bolilor infecțioase prin ajustarea diferiților parametri.

Proteze și implanturi

Dezvoltarea și adaptarea protezelor și a implanturilor la pacienții individuali cu nevoi anatomice speciale prezintă o nouă abordare care utilizează gemeni digitali pentru a asigura o potrivire și o funcționalitate optime.

De exemplu, prin realizarea de duplicate digitale ale părților corpului accidentate ale pacienților, profesioniștii din domeniul sănătății vor proiecta proteze și implanturi foarte precise în raport cu structurile anatomice specifice ale fiecărui pacient, asigurând confortul și mobilitatea pacientului. De asemenea, aceste reprezentări digitale pot fi aplicate pentru a simula mișcările și exercițiile de reabilitare post-procedură, ceea ce îi ajută pe fizioterapeuți să prescrie programe de reabilitare personalizate pentru a accelera recuperarea și a îmbunătăți viața pacienților.

Dezvoltarea dispozitivelor medicale

Îngemănarea digitală în dezvoltarea dispozitivelor medicale oferă teste și cercetări virtuale complete. Dezvoltatorii pot evalua efectele variațiilor de proiectare, pot testa diferite condiții de funcționare și pot prevedea posibilele defecțiuni înainte de a trece la fabricarea unităților reale prin construirea de facsimile virtuale de instrumente medicale.

Această abordare proactivă este eficientă din punct de vedere al costurilor și reduce riscul de eșec al produselor în domeniul sănătății. De asemenea, scurtează timpul de introducere pe piață a acestor produse care salvează vieți. Implementarea gemenilor digitali în domeniul sănătății permite dezvoltatorilor să livreze dispozitive sigure și de înaltă performanță, conforme cu standarde de siguranță stricte, care asigură îmbunătățirea îngrijirii pacienților și a rezultatelor în domeniul sănătății

Operațiuni spitalicești

Utilizarea gemenizării digitale în operațiunile spitalicești facilitează dezvoltarea de versiuni virtuale care pot fi utilizate pentru a evalua și optimiza diferite elemente ale administrării asistenței medicale. Managerii spitalelor pot utiliza gemeni digitali pentru a evalua eficiența resurselor lor în vederea îmbunătățirii gestionării paturilor, a programării personalului și a utilizării sălii de operații. Utilizarea optimizată a resurselor consolidează performanța spitalului și activitatea personalului, reducând astfel costurile de funcționare.

În plus, caracteristicile tehnologiei gemenilor digitali în domeniul sănătății oferă un teren sigur pentru evaluarea efectelor schimbărilor asupra performanței sistemelor și fac posibilă adoptarea de măsuri preventive în mediul spitalicesc. Spitalele pot simula posibilele condiții de funcționare pentru a face planuri avansate de prevenire a riscurilor.

Exemple din lumea reală de gemeni digitali în domeniul sănătății

Iată două exemple reale de gemeni digitali în domeniul sănătății, care arată noile abordări prin care această tehnologie transformă îngrijirea pacienților și administrarea serviciilor medicale.

1. Babylon Digital Twin pentru dosarele medicale electronice

Babylon Digital Twin este principala platformă care îi ajută pe indivizi să vadă imaginea de ansamblu a dosarelor lor medicale și a altor informații despre sănătate. Utilizând o tehnologie avansată de inteligență artificială cuplată cu tehnici sofisticate de învățare profundă, sistemul oferă informații esențiale privind starea organelor și factorii predispozanți ai bolilor.

În prezent, platforma se concentrează doar pe 20 de boli, dar în viitor se preconizează extinderea sa pentru a cuprinde peste 80 de boli. Digital Twin de la Babylon confirmă rolul din ce în ce mai important al datelor de sănătate individuale care le permite oamenilor să fie la curent cu starea lor de sănătate și bunăstare.

2. Managementul secției de spital Digital Twin la Spitalul Mater din Dublin

Spitalul Mater din Dublin este un exemplu al naturii transformatoare a înfrățirii digitale în domeniul sănătății în ceea ce privește îmbunătățirea bunei funcționări a spitalelor și a unităților sanitare. Spitalul Mater din Dublin a utilizat replici digitale 3D pentru a evalua în mod critic operațiunile zilnice ale secției, cu scopul de a îmbunătăți departamentul de radiologie. Ca urmare, o reducere semnificativă a timpului de așteptare a pacienților pentru scanările critice CT și RMN a marcat o îmbunătățire reală a experienței pacienților în cadrul inițiativei de înfrățire digitală.

Integrarea gemenilor digitali cu simularea fluxului de lucru la Spitalul Mater a dus la o scădere cu aproximativ 240 de minute a timpului de așteptare pentru scanările CT sau RMN. O astfel de optimizare a contribuit la reducerea timpului de răspuns al pacienților, ceea ce a dus la creșterea capacităților de scanare RMN și CT cu 32% și, respectiv, 26%.

Provocările adoptării tehnologiei Digital Twin în domeniul sănătății

Înfrățirea digitală în domeniul asistenței medicale prezintă mai multe provocări care trebuie abordate cu prudență la fiecare etapă de implementare. Iată câteva dintre principalele provocări:

Preocupări legate de securitatea și confidențialitatea datelor

În cadrul înfrățirii digitale în domeniul asistenței medicale se utilizează cantități mari de informații sensibile privind sănătatea. Prin urmare, astfel de date ar trebui să fie protejate împotriva oricărei încălcări sau a accesului neaprobat. Criptarea datelor este esențială dacă se dorește păstrarea confidențialității pacienților; aceasta este cerută atât în conformitate cu normele HIPAA în SUA, cât și cu GDPR în Europa.

Precizia și caracterul complet al datelor

Acuratețea și caracterul complet al datelor introduse reprezintă una dintre principalele probleme legate de gemenii digitali. Pentru a obține un istoric medical complet și precis, informații genetice, factori de stil de viață și chiar date de sănătate colectate în timp real, trebuie să fim foarte atenți la detalii. Acest lucru implică un sistem sofisticat de colectare a datelor.

Provocări legate de interoperabilitate

Aceasta este o problemă importantă în ceea ce privește conectarea, compararea și amestecarea datelor privind sănătatea din diferite surse fără interoperabilitate. Aceasta promovează interoperabilitatea datelor și, prin urmare, standardizează formatele de date și armonizează alte sisteme de date pentru a face schimb de date exacte și în timp util între diferite platforme de asistență medicală.

Punerea în aplicare la scară largă

Gemenii digitali pentru aplicațiile din domeniul sănătății se vor confrunta cu o serie de probleme unice de scalare, de la faza pilot până la adoptarea pe scară largă în diverse medii de servicii de sănătate. Gemenii digitali din domeniul sănătății pun întrebări-cheie privind modul de gestionare a complicațiilor legate de integrarea datelor, respectarea mecanismelor de reglementare existente și necesită practici și abordări standard. Pentru a realiza pe deplin beneficiile maxime ale gemenilor digitali în domeniul asistenței medicale, este obligatoriu să se creeze parteneriate de colaborare și o cultură care să accepte inovația și flexibilitatea.

Viitorul asistenței medicale

Gemenii digitali pot revoluționa potențial numeroasele dimensiuni ale îngrijirii pacienților, ale operațiunilor de asistență medicală și ale cercetării. Adoptarea gemenilor digitali în domeniul asistenței medicale va aduce o transformare majoră în comunități și va schimba modul în care este furnizată îngrijirea pacienților.

După cum reiese din raportul Twindex, peste jumătate dintre respondenți cred că gemenii digitali vor fi mai bine acceptați în unitățile sanitare în următorii șase ani. Mai mult, aproape jumătate dintre respondenți, 52%, preconizează că în următorii trei ani va exista o utilizare pe scară largă a tehnologiei de înfrățire digitală în domeniul sănătății și în industria științelor vieții.