《数字孪生：从个性化医学到精准公众健康》

技术的发展已经改变了从制造业到银行业的每一个行业，当然，因其广泛影响，医学也不例外。在当今的医疗保健实践中，数字设备和服务在帮助医务人员和患者方面发挥着重要作用，从数据采集到临床沟通，再到疾病管理中的决策支持，等等。在侧重于改善诊断、药物有效性和治疗服务的医学研究中，数据分析和建模等重要任务也受到技术的推动。首先主要用于工业和工程企业的新兴的数字孪生技术，被奉为一种令人兴奋和很有前景的技术方法，它同样可以进一步推进医学发现，改善临床和公众健康结果。

从概念上讲，数字孪生是一个物理对象、过程或服务的数字化副本或表示，但也远不止于此。它是一个虚拟模型(数据加算法)，具有传统模型和仿真中没有的特殊特征，能够动态地将物理世界和数字世界配对，并利用现代技术（如智能传感器技术、数据分析和人工智能），检测和预防系统故障，改善系统性能，探索创新机会。数字孪生的最终目标（至少在制造业方面）是在虚拟空间中对物理对象进行迭代建模、测试和优化，直到该模型达到预期性能，然后在物理世界中进行构建或增强。

与工程和制造业中的物理产品和过程相比，医疗行业中数字化镜像的主要来源实体之一——人体本身——要复杂得多。幸运的是，由于当今先进的科学知识和广泛的模拟能力，我们可以构建数字孪生来模拟人体的不同方面或功能，如生物物理学系统或蛋白质结构。这将使药物相互作用、治疗效果、诊治安全等研究问题得到更有效的评估。通过利用每位患者的电子病历和患者生成的数据，数字孪生技术还可以赋能个性化医学研究。

根据美国FDA 2013年发布的统计数据，从治疗抑郁症到治疗癌症，药物无效的患者比例从38%到75%不等。这是由于在接受相同或类似药物的患者之间存在着个性化的差异。个性化医学是一种正在兴起的医疗保健方法，它旨在通过针对每位患者所独有的各种变量（如基因构成、生活方式和环境因素）提供“量身定制”的疾病治疗和预防干预措施，来解决这一极为重要的问题。由于能够模拟不同生理特征和机制差异的个体患者，因此，数字孪生是实施个性化医学的一种自然的互补策略。总之，将数字孪生技术应用于医学和公众健康，可以推动传统电子病历(侧重于个人)及其总体(覆盖各类人群)进行急需的根本性变革，使其为精准医学和公众健康的新时代做好准备。

数字孪生能够促进学习和发现新知识，产生和测试新的假设，进行计算机模拟实验和比较。数字孪生将在未来制定高度个性化的治疗和干预措施中发挥关键作用。本文概述了该技术的发展历史和主要概念，介绍了数字孪生在个性化医学、公众健康和智慧健康城市方面的一些应用实例，随后简要讨论了此类应用中涉及的关键技术和其它挑战，包括数字孪生应用于人体模型时出现的伦理问题。目标是揭示数字孪生在现实世界中的实用性和意义。

如需要《数字孪生：从个性化医学到精准公众健康》（英文，共12页），请在本微信公众号中赞赏（点喜欢或稀罕作者后按本公众号设定打赏）后发来email地址索取。