Digital twin w medycynie: definicja i zastosowanie

• Czym jest digital twin?
  
• Gdzie cyfrowy bliźniak znajduje zastosowanie?
  
• Digital twin a medycyna
  

Czym jest digital twin?

Cyfrowy bliźniak to, ogólnie rzecz ujmując, wirtualna reprezentacja fizycznych obiektów, przedmiotów, ale też procesów czy systemów. 

Co do czasu zrodzenia się tej idei, to panują różne poglądy i zajmowane są odmienne stanowiska. Łączy je wszystkie natomiast amerykańska agencja kosmiczna NASA.

Niektórzy uważają, że geneza wynalazku sięga lat 70. ubiegłego wieku przy okazji misji Apollo 13. Wtedy to na skutek problemów ze zbiornikiem tlenu przeprowadzono symulacje w Houston, które pozwoliły na wdrożenie rozwiązań mogących bezpiecznie sprowadzić astronautów na Ziemię. Inni wskazują natomiast, że sam pomysł miał miejsce znacznie wcześniej – już bowiem przy projektowaniu kapsuł wysyłanych w kosmos. Termin tak naprawdę został jednak ukuty dopiero w 2010 roku. Również i tu pierwsze skrzypce grała NASA, która stworzyła komputerową replikę statku kosmicznego w celu wyeliminowania błędów konstrukcyjnych i ulepszenia pojazdu, który mógłby eksplorować pozaziemskie obszary. 

Czynnikiem pozwalającym na rozwój koncepcji jest skanowanie laserowe. Dzięki możliwościom informatycznym, które są dostępne w XXI wieku, tak naprawdę niewiele stoi na przeszkodzie, by stworzyć cyfrowy odpowiednik całej rzeczywistości.

Gdzie cyfrowy bliźniak znajduje zastosowanie?

Na tę chwilę z największym powodzeniem w budowie i produkcji wszelkiej maści urządzeń, szczególnie tych z rodzaju skomplikowanych oraz kosztownych. Dzięki wirtualnej manifestacji fizycznego obiektu bez większego problemu można dokonać zmian, pomijając konieczność tworzenia jego kopii w rzeczywistości. Włączenie takich działań skorelowane jest ze sporymi oszczędnościami – nie tylko na gruncie finansowym, ale i temporalnym. Naukowcy mogą pozwolić sobie na komfort testowania prototypów w takiej ilości, w jakiej trzeba, by do użytku oddać najlepszą możliwą wersję mechanizmów i sprzętów. Jak widać, korzystają na tym nie tylko producenci, ale i konsumenci.

Digital twin a medycyna

Pomysł zakorzenił się również w medycynie. Nie trzeba przeprowadzać testów na żywych tkankach i organizmach, kiedy tworzone są ich cyfrowe odpowiedniki, a symulację operacji można wykonać za pomocą kilku kliknięć i dowiedzieć się, czy zakończy się ona spodziewanym efektem. 

Nie tylko pojedyncze organy (serce czy płuca) posiadają swoje wirtualne reprezentacje, ale i ludzie. W przyszłości być może do każdego pacjenta zostanie przypisany jego cyfrowy surogat, na którym lekarze będą mogli do woli eksperymentować, by włączone leczenie przyniosło jak najwięcej dobrego. Niektórych danych molekularnych nie sposób pozyskać, działając w ramach przyjętych zasad i procedur. Tu również z pomocą przychodzi digital twin.

To, co można zrobić z wirtualnym człowiekiem i jego narządami, uczynić także trzeba na polu samych zabiegów i operacji. Symultanicznie z rozwojem powyższych technologii oddaje się do użytku cyfrowe bliźniaki złożonych czynności medycznych. Wszystko to dlatego, by niepotrzebnie nie ryzykować zdrowiem pacjenta, ale i nie uciekać się do działań etycznie wątpliwych.

Digital twin to zatem szansa na zdecydowanie bardziej dobraną i spersonalizowaną terapię leczniczą, która, miejmy nadzieję, już niebawem stanie się powszechnym narzędziem w rękach lekarzy, nie zaś pieśnią dalekiej przyszłości. To także możliwość uskuteczniania pewnych procedur bez zbędnego narażania na szwank zdrowia pacjentów czy zwierząt uczestniczących w różnych badaniach i doświadczeniach.