生物醫(yī)療領域的數(shù)字孿生則有望延長生命。數(shù)字孿生市場主要目標是工業(yè)和制造業(yè)，據(jù)《財富商業(yè)洞察》預測，數(shù)字孿生市場2023年的市值將達到115.1億美元，到 2030年其年復合增長率將達到42.6%。而新興的生物數(shù)字孿生子集也正受到越來越多的關注。
數(shù)字孿生市場主要目標是工業(yè)和制造業(yè)，據(jù)《財富商業(yè)洞察》預測，數(shù)字孿生市場2023年的市值將達到115.1億美元，到 2030年其年復合增長率將達到42.6%。而新興的生物數(shù)字孿生子集也正受到越來越多的關注。
(資料圖)
打造一個與醫(yī)學相關的人類數(shù)字替身的想法其實并不再像以前那么遙遠，2022年8月發(fā)表的一篇綜述文章僅以心血管疾病為重點，文章發(fā)現(xiàn)有15家公司對該新興領域有商業(yè)興趣以及3項與心臟相關的專利申請和88篇同行評審論文。
這些都是數(shù)字孿生在生物醫(yī)療領域的應用基礎。
心血管生物數(shù)字孿生
大家對數(shù)字孿生整體類別的興趣激增，導致了一些混亂。這種混亂在所謂的“技術(shù)炒作”周期中常常發(fā)生，仔細研究一下心血管生物數(shù)字孿生有助于澄清問題。
首先，這個小眾領域的存在說明了一些問題。
應用于生物醫(yī)療領域的數(shù)字孿生并不一定代表整個人，和創(chuàng)建飛機機翼或起落架等子系統(tǒng)的孿生體一樣，可以對生理系統(tǒng)建模，生理系統(tǒng)更小一些，并不是整個人體。
其次，孿生并非純粹由數(shù)據(jù)驅(qū)動。
心血管生物數(shù)字孿生不是一系列心電圖讀數(shù)、壓力測試結(jié)果、血壓讀數(shù)或其他類似數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生在最開始時需要構(gòu)建物理模型所需的參數(shù)，例如四個相互連接的心腔與靜脈和動脈網(wǎng)絡相連，進而實現(xiàn)確定的血流量。
這兩點聽起來可能很簡單，但思維上的模糊卻比比皆是。只是簡單地將健康數(shù)據(jù)和人工智能混在一起并不能得到數(shù)字孿生，這樣做不能強化個人電子健康記錄，也無法實現(xiàn)醫(yī)學上有效的模擬、測試和預測目標。
數(shù)字孿生的模擬模型
如果你正在構(gòu)建“客戶的數(shù)字孿生”，萬一出錯，可能會對業(yè)務產(chǎn)生影響，但不會造成生死攸關的后果。
而心血管數(shù)字孿生的早期用例都極有可能涉及危重病人，因此數(shù)字孿生組成部分的定義必須精確。
心血管系統(tǒng)非常復雜，但可以對其進行機械式的描述。
例如，一個電路圖中的電容器、二極管和電阻器可以代表人的心腔、瓣膜和全身的血管，電流則代表血液流動，這樣理解的話，該模型就是由模擬電路驅(qū)動的系統(tǒng)而不是由二元數(shù)據(jù)驅(qū)動。這一點也就成了建立各種假設情景的框架。
數(shù)字孿生的形成
要將通用模型調(diào)整為個體數(shù)字孿生模型需要結(jié)合群體層面的知識和患者自身的數(shù)據(jù)，從我們的角度來看，這一過程包括兩個步驟。
首先是建立一個數(shù)字群體，其中包括各種假設場景和不同情況下的相應預測測量結(jié)果，這可能涉及使用大型公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)集的各項工作。
接下來是將觀察到的患者測量數(shù)據(jù)與觀察到的情境結(jié)合起來，再使用統(tǒng)計推斷找到哪些最初的假設場景最有可能解釋當前的觀察結(jié)果。這種假設場景的分布就形成了數(shù)字孿生。
讓我們?yōu)樾呐K升級
心臟的數(shù)字孿生體并不是個能夠以虛擬的方式拿到手里左右轉(zhuǎn)動的三維全息圖，這其實其實存在一個誤解，數(shù)字孿生終歸看上去確實是個相當樸素的數(shù)學模型。
我們的心血管生物數(shù)字孿生的目標是找到科學合理的方法，提高個體心臟狀況的可視性，降低心臟衰竭對全球死亡率的負面作用。其他生物數(shù)字孿生可能也有類似的愿景。而對于制造、運輸和其他領域的數(shù)字孿生系統(tǒng)，目標也是系統(tǒng)模擬，以便更好地了解它及支持更好的決策制定。
不管是哪種情況，如果您正在參與這一類的數(shù)字孿生計劃，請考慮采用以下的共識和方法：
將最終目標放在首位，而不是將技術(shù)放在首位。充分認識到建立數(shù)字孿生系統(tǒng)需要一個能代表目標系統(tǒng)的好模型，而且該模型必須是為特定的最終目標專門建立的。結(jié)合群體數(shù)據(jù)和個人數(shù)據(jù)生成假設場景和預測。牢記數(shù)學的重要性：生物數(shù)字孿生更多的是統(tǒng)計分布，而不是光亮的物體。數(shù)字孿生的市場價值如此之高，其原因是數(shù)字孿生的巨大改進潛力，生物醫(yī)療領域的數(shù)字孿生則有望延長生命。
