POSITIVE EFFECTS AND POSSIBLE RISKS OF USING DIGITAL TWINS IN MEDICINE

POSITIVE EFFECTS AND POSSIBLE RISKS OF USING DIGITAL TWINS IN MEDICINE

Anastasia Vantyaeva

PHD student of the Higher School of Modern Social Sciences (Faculty) Lomonosov Moscow State University,

Russia, Moscow

ПОЗИТИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ И ВОЗМОЖНЫЕ РИСКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ В МЕДИЦИНЕ

Вантяева Анастасия Сергеевна

выпускница аспирантура Высшей школы современных социальных наук (факультет) Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова,

РФ, г. Москва

Инновационные технологии становятся неотъемлемой частью нашей жизни. Они используются в различных сферах общества, автоматизируя рутинные процессы и улучшая условия труда. Здравоохранение является одной из сфер с наибольшим количеством позитивных эффектов вследствие внедрения инновационных технологий. Они автоматизируют однотипные задачи, минимизируют ошибки, вызванные человеческим фактором, увеличивают скорость и уровень оказания медицинских услуг. Технологии активно используются в первичной диагностики заболеваний, для помощи принятия врачебных решений, в хирургии, в процессе разработки лекарственных препаратов, в кардиологии и ряде других направлений.

Для того, чтобы сделать медицину еще более прогрессивной и эффективной, появилась идея создания «Цифровых двойников». Изначально они использовались в промышленности для создания виртуальных моделей оборудования и процессов производства, но затем начали применяться и в других отраслях. В современном понимании цифровой двойник – это виртуальная копия одного экземпляра реальной физической системы (объекта, устройства, оборудования, производства), которая позволяет объективно оценивать состояние системы в реальном времени и моделировать полный жизненный цикл этой системы. Сфера разработки и применения цифровых двойников активно расширяется благодаря увеличению скорости передачи данных в реальном времени, технологиям машинного обучения и виртуальной реальности.

То есть теперь в медицинском учреждении будет храниться не только информация о пациенте “N” с его объективными и субъективными показателями и историческими данными, но и персонализированная виртуальная копия - цифровой двойник пациента “N”.  Цифровой двойник может выглядеть как трехмерная модель человеческого органа или системы органов, созданная на основе медицинских изображений, таких как рентгеновские снимки, МРТ или КТ сканы. Эта модель может быть использована для визуализации внутренних структур органа или системы органов, а также для анализа и планирования медицинских процедур. Цифровой двойник может также включать данные о физиологических параметрах организма, таких как кровяное давление, пульс, уровень глюкозы в крови и т.д.

Использование цифровых двойников в медицине имеет множество позитивных эффектов:

1. Улучшение качества медицинской помощи. Использование цифровых двойников позволяет улучшить качество медицинской помощи и сократить количество ошибок в диагностике и лечении больных.
2. Оптимизация лечения. Использование цифрового двойника позволяет оптимизировать лечение пациента, учитывая его индивидуальные особенности и медицинскую историю.
3. Улучшение эффективности медицинских исследований. Цифровые двойники позволяют проводить более точные и эффективные медицинские исследования.
4. Улучшение доступности медицинской помощи. Использование цифровых двойников позволяет улучшить доступность медицинской помощи для пациентов, особенно в удаленных или труднодоступных регионах.

В целом, цифровые двойники имеют огромный потенциал для использования в медицине. Они могут помогать в диагностике рака. С их помощью можно создать модель опухоли и провести виртуальную биопсию. Это позволяет определить тип рака и выбрать наиболее эффективный метод лечения. Цифровые двойники также могут быть использованы для обучения медицинских специалистов. С помощью виртуальных моделей они могут изучать анатомию и практиковать различные процедуры и операции. Это позволит повысить квалификацию медицинских специалистов и улучшить качество медицинской помощи.

Одним из главных преимуществ цифровых двойников является возможность проведения виртуальных экспериментов. Например, с помощью цифровых двойников можно провести виртуальное тестирование новых лекарственных препаратов. Это позволит ускорить процесс разработки новых лекарств и сократить время, необходимое для их тестирования.

Кроме того, цифровые двойники могут быть использованы для создания индивидуальных программ лечения. Например, с помощью сканирования тела пациента можно создать точную копию его организма и провести виртуальный анализ состояния здоровья. На основе этого анализа можно разработать индивидуальную программу лечения, которая будет наиболее эффективной для данного пациента.

В связи с этим, западные исследователи призывают медицинское сообщество к масштабированию цифровых двойников, созданию общих платформ с информацией по всем виртуальным копиям пациентов. [1] Однако для этого нужно разработать методы быстрого и надежного объединения информации о пациенте в цифровой двойник, продолжить развитие способов измерения неопределенности в данных о пациентах и прогнозных моделях. То есть для того, чтобы быть по-настоящему полезным, цифровой двойник должен быть предсказательным и количественно оценивать неопределенность.

Однако при всем многообразии положительных эффектов, использование цифровых двойников в медицине имеет определенные риски:

1. Неправильное использование данных. Если данные, полученные при создании цифрового двойника, будут использоваться неправильно, то это может привести к ошибкам в диагностике и лечении пациента.
2. Нарушение конфиденциальности. Цифровой двойник содержит личные данные о пациенте, включая его медицинскую историю, результаты анализов и т.д. Если эти данные попадут в руки злоумышленников, то это может привести к серьезным последствиям для пациента.
3. Ограничения доступа к новым технологиям. Не все медицинские учреждения могут иметь доступ к новым технологиям создания цифровых двойников, что может привести к неравномерности качества медицинской помощи в разных регионах.
4. Недостаточная подготовка медицинского персонала. Для работы с цифровыми двойниками медицинскому персоналу необходимо иметь соответствующую подготовку и опыт. Недостаточная подготовка может привести к ошибкам в диагностике и лечении пациента.

Кроме того, разработка цифровых двойников для медицины сталкивается с рядом сложностей, которые могут затруднить процесс их создания и использования:

1. Сбор данных. Для создания цифрового двойника необходимо собрать большое количество данных о пациенте, включая медицинскую историю, результаты тестов и обследований, а также данные о стиле жизни и привычках. Однако, не всегда удается получить доступ к полной информации о пациенте.
2. Качество данных. Качество данных, используемых для создания цифрового двойника, может оказаться недостаточным или неполным. Это может привести к неверным выводам и ошибкам при проведении диагностики и лечения.
3. Неоднородность данных: Данные о пациентах могут быть собраны из разных источников и в различных форматах, что может затруднить их обработку и анализ.
4. Недостаточное количество экспертов: Разработка цифровых двойников для медицины требует большого количества экспертов, включая врачей, исследователей, инженеров и программистов. Однако, недостаточное количество квалифицированных специалистов может замедлить процесс разработки.

Несмотря на некоторые риски и сложности создания цифровых двойников, различные отечественные учреждения и компании начали заниматься разработкой и тестированием данных технологий. Например, в Первом Московском государственном медицинском университете им. И.М. Сеченова ученые занимаются созданием цифровых двойников кардиологических и онкологических заболеваний. В онкологии цифровые двойники создаются по трем направлениям – рак легких, рак почек и колоректальный рак, в кардиологии, по двум – гипертоническая болезнь и ишемическая болезнь сердца. [2] Благодаря инновационным разработкам процесс определения риска метастазирования станет более быстрым и точным. Кроме того, технологии позволят снизить нагрузку на специалистов и освободит врачей от рутинных трудоемких операций, т.к. в университете собрано несколько тысяч биологических образцов пациентов с различными новообразованиями. [3]

Что касается отношения социума к подобно рода инновациям, то об этом говорить еще рано. Конечно даже на этапе разработки технологий можно встретить позитивный или негативный отклик общественности, однако наиболее репрезентативные выводы получится сделать после того, как технологии будут интегрированы в систему и апробированы специалистами и людьми.

В завершение, стоит отметить, что цифровые двойники имеют огромный потенциал для использования в медицине. Они могут быть использованы для диагностики и лечения различных заболеваний, обучения медицинских специалистов, а также для создания индивидуальных программ лечения и проведения виртуальных экспериментов. Конечно, есть некоторые сложности и риски использования цифровых двойников. Они связаны с правилами использования чувствительных данных, а также с доступностью технологий. Однако большинство людей признает, что цифровые двойники могут стать полезным инструментом в медицине, если будут соблюдены соответствующие правила хранения и использования медицинских данных. Также важно обеспечить доступность этой технологии для всех слоев населения, чтобы она не стала привилегией только для богатых пациентов.

Список литературы:

1. Digital twin technology a ‘powerful tool’ but requires significant investment, say experts. The Alan Turing Institute. URL: https://www.turing.ac.uk/news/digital-twin-technology-powerful-tool-requires-significant-investment-say-experts-0 (Дата обращения: 25.04.2023)
2. Возможности цифровых двойников в медицине обсудили в Академии наук. Научная Россия. URL: https://scientificrussia.ru/articles/funktsii-tsifrovyh-dvojnikov-v-meditsine-obsudili-v-akademii-nauk (Дата обращения: 26.04.2023)
3. В Сеченовском Университете создают цифровые двойники кардиологических и онкологических заболеваний. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации. URL: https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/novosti-podvedomstvennykh-uchrezhdeniy/50272/ (Дата обращения: 01.05.2023)