超越：醫(yī)療和制藥發(fā)展的數字孿生前沿

在工業(yè)4.0時代，數字孿生在突破性技術融合的推動下，正在各個領域產生重大影響。醫(yī)療保健實驗正在產生重要成果，塑造其在醫(yī)療保健領域不同維度的應用。

用于患者管理的數字孿生：

通過整合個人的虛擬副本，數字孿生可用于預防性醫(yī)療保健。這被稱為人類數字孿生，融合了遺傳、生活方式和環(huán)境因素等因素。其范圍從代表整個人體到特定的器官。這些數據是從可穿戴傳感器、生活方式信息和臨床機構收集的。人類數字孿生還允許創(chuàng)建大量患者的數字復制品，從而能夠測試不同的藥物，以確定對每位患者最有效的治療方法。

示例：像“SIMULIA活體心臟”項目這樣的項目使用數字孿生技術，通過計算機模擬來觀察人體與藥物的相互作用，使醫(yī)生能夠探索心臟的復雜結構，并檢測與缺血性心臟病(IHD)等疾病相關的事件。

制藥行業(yè)的數字孿生：

隨著工業(yè)4.0的出現(xiàn)，制藥行業(yè)正在經歷范式轉變，參與被稱為制藥4.0的數字化運動。在醫(yī)藥產品開發(fā)周期中，數字孿生可以為智能制造做出貢獻。數字孿生可以幫助選擇最優(yōu)化、最有效的生產路徑、實時過程控制以及生物制造，減少物理實驗時間和成本，提高生產力，并提高產品質量。

分子與生物網絡之間復雜的動態(tài)關系使得藥物開發(fā)過程耗時長，成功率低?？梢酝ㄟ^將數字孿生集成到藥物發(fā)現(xiàn)過程、生物標志物識別和臨床試驗優(yōu)化來探索自上而下的方法。

示例：基因組和細胞生物過程的建模，得到了美國國家科學基金會(NSF)等資助組織的積極支持；美國國防高級研究計劃局(DARPA)發(fā)起了諸如生物香料等備受矚目的項目。

公共衛(wèi)生管理中的數字孿生：

數字孿生在分析大眾健康方面非常有幫助。它有助于促進人口福祉，并在突發(fā)疫情方面，管理病毒性疾病，如COVID-19等。

示例：Mater私立醫(yī)院放射科的3D動畫，由Siemens Healthineers制作，用于在患者需求增加、等待時間增加的情況下改善醫(yī)院流程。

數字孿生在內科和外科醫(yī)生的培訓和實踐:

數字孿生技術可用于模擬侵入性臨床程序，在選擇治療之前預測結果，提高干預成功率并降低患者風險。

示例：Dassault系統(tǒng)創(chuàng)建了計算機建模的數字孿生，通過3D建模和流動模擬顯示設計的手鐲的位置。其幫助波士頓兒童醫(yī)院心臟外科治療一名18歲右心房擴大的患者。

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