پالسی نو علوم پزشکی تبریز

کلمه دیجیتال توئین (Digital Twin) به معنای "دوقلوی دیجیتال" است. این اصطلاح از دو بخش تشکیل شده: دیجیتال که به دنیای دیجیتال و فناوری اشاره دارد، و توئین (Twin) که به معنای دوقلو یا نسخه‌ای مشابه است. در نتیجه، دیجیتال توئین به یک نسخه دیجیتال یا شبیه‌سازی مجازی از یک شیء، سیستم، فرآیند یا حتی یک انسان در دنیای واقعی اشاره دارد. این نسخه دیجیتال با استفاده از داده‌های واقعی ساخته می‌شود و رفتار، ویژگی‌ها و عملکرد شیء واقعی را در محیط مجازی بازسازی می‌کند. دیجیتال توئین (Digital Twin) به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوظهور در حوزه سلامت، با ایجاد مدل‌های مجازی پویا از موجودیت‌های فیزیکی نظیر بیماران، اندام‌ها یا تجهیزات پزشکی، امکان ارائه مراقبت‌های دقیق‌تر و شخصی‌سازی‌شده را فراهم می‌کند. دیجیتال توئین یک مدل مجازی پویا است که با استفاده از فناوری‌های پیشرفته مثل اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و حسگرها، اطلاعات لحظه‌ای از یک شیء یا سیستم واقعی (مثل یک ماشین، ساختمان یا حتی بدن انسان) جمع‌آوری می‌کند و آن را در دنیای دیجیتال شبیه‌سازی می‌کند. این مدل مجازی به‌گونه‌ای طراحی شده که با تغییرات در دنیای واقعی به‌روز می‌شود و می‌تواند رفتار، وضعیت یا مشکلات احتمالی شیء واقعی را پیش‌بینی یا تحلیل کند. در حوزه درمان، دیجیتال توئین می‌تواند برای شبیه‌سازی بدن بیمار یا یک عضو خاص استفاده شود تا پزشکان بتوانند درمان را دقیق‌تر برنامه‌ریزی کنند.دیجیتال توئین مانند یک آینه دیجیتال است که رفتار و وضعیت یک شیء یا سیستم واقعی را نشان می‌دهد. می تواند، یک موجودیت فیزیکی مانند قلب بیمار یا تجهیزات پزشکی نظیر دستگاه MRI را بازنمایی می‌کند. این مدل با استفاده از داده‌های بلادرنگ (مانند نتایج آزمایش‌های پزشکی یا داده‌های سنسورهای پوشیدنی) به‌روز می‌شود و امکان پیش‌بینی وضعیت بیمار یا عملکرد تجهیزات را فراهم می‌کند. به‌عنوان مثال، دیجیتال توئین قلب بیمار می‌تواند، بدون نیاز به انجام آزمایش‌های واقعی اثرات یک دارو یا جراحی را پیش‌بینی کند،که این امر خطرات را کاهش می‌دهد.

اهداف دیجیتال توئین

هدف اصلی دیجیتال توئین ارتقای کیفیت مراقبت‌های پزشکی است. این فناوری به دنبال دستیابی به اهداف زیر است:

• تشخیص زودهنگام بیماری‌ها: شناسایی سریع بیماری‌ها برای بهبود نتایج درمانی.
• درمان‌های شخصی‌سازی‌شده: ارائه راهکارهای درمانی متناسب با ویژگی‌های منحصربه‌فرد هر بیمار.
• کاهش هزینه‌ها: بهینه‌سازی هزینه‌های درمان و نگهداری تجهیزات پزشکی.
• بهبود آموزش پزشکی: استفاده از شبیه‌سازی‌های واقعی برای آموزش پزشکان و دانشجویان.

 این اهداف در راستای افزایش دقت، کاهش هزینه‌ها و دسترسی‌پذیری خدمات سلامت طراحی شده‌اند.

کاربردها و پتانسیل‌ها

دیجیتال توئین در حوزه سلامت کاربردهای متنوعی دارد که در جدول زیر خلاصه شده‌اند:

این کاربردها در ایران، به‌ویژه برای بیماری‌های شایع مانند دیابت و بیماری‌های قلبی‌عروقی، پتانسیل بالایی دارند.

فرآیند پیاده‌سازی

پیاده‌سازی دیجیتال توئین شامل مراحل زیر است:

1. جمع‌آوری داده‌ها: گردآوری داده‌های بلادرنگ از منابع مختلف مانند آزمایش‌های پزشکی، تصاویر تشخیصی یا سنسورهای IoT.
2. ساخت مدل مجازی: استفاده از هوش مصنوعی و نرم‌افزارهای شبیه‌سازی برای ایجاد مدل دیجیتال.
3. به‌روزرسانی و تحلیل: به‌روزرسانی مدل با داده‌های جدید و تحلیل برای تصمیم‌گیری‌های پزشکی.
4. امنیت داده‌ها: حفاظت از داده‌ها با استفاده از رمزنگاری و پروتکل‌های امنیتی.

این فرآیند نیازمند زیرساخت‌های فناوری پیشرفته و آموزش تخصصی است.

نمونه‌های موفق جهانی

دیجیتال توئین در سطح جهانی دستاوردهای قابل‌توجهی داشته است:

• ایالات متحده: شرکت Philips با استفاده از دیجیتال توئین قلب (HeartNavigator) دقت جراحی‌های قلب را تا 30 درصد افزایش داده است.
• آلمان: Siemens Healthineers با بهره‌گیری از دیجیتال توئین برای دستگاه‌های MRI، هزینه‌های تعمیر را تا 20 درصد کاهش داده است.
• انگلستان: بیمارستان Great Ormond Street از دیجیتال توئین برای شبیه‌سازی جراحی‌های قلب کودکان استفاده می‌کند، که نتایج درمانی را بهبود بخشیده است.

مزایا و چالش‌ها

مزایای دیجیتال توئین شامل افزایش دقت تشخیص و درمان، کاهش هزینه‌ها و بهبود آموزش پزشکی است. بااین‌حال، چالش‌هایی مانند هزینه‌های اولیه بالا، نیاز به زیرساخت‌های ارتباطی پیشرفته (مانند اینترنت 5G) و نگرانی‌های مرتبط با حریم خصوصی داده‌ها وجود دارد. در ایران، محدودیت دسترسی به اینترنت پرسرعت در مناطق روستایی می‌تواند مانع پیاده‌سازی این فناوری شود.

مسیر پیاده‌سازی در ایران

ایران با توجه به جمعیت جوان و پیشرفت زیرساخت‌های دیجیتال، ظرفیت بالایی برای بهره‌گیری از دیجیتال توئین دارد. پیشنهادات برای پیاده‌سازی عبارت‌اند از:

1. آموزش تخصصی: برگزاری دوره‌های آموزشی در دانشگاه‌های علوم پزشکی.
2. تمرکز بر اولویت‌ها: هدف‌گذاری روی بیماری‌های شایع مانند دیابت و بیماری‌های قلبی.
3. توسعه زیرساخت‌ها: گسترش اینترنت 5G و ایجاد پلتفرم‌های بومی.
4. پروژه‌های آزمایشی: اجرای طرح‌های اولیه در بیمارستان‌های تخصصی مانند بیمارستان قلب شهید مدنی تبریز.
5. تدوین قوانین: تنظیم استانداردهای حریم خصوصی و پوشش بیمه‌ای برای فناوری‌های دیجیتال توئین.

دیجیتال توئین با ایجاد مدل‌های مجازی دقیق از بیماران و تجهیزات پزشکی، پتانسیل تحول در نظام سلامت را دارد. تجربه‌های موفق جهانی نشان‌دهنده اثربخشی این فناوری است. در ایران، با رفع چالش‌های زیرساختی و سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های بومی، می‌توان از این فناوری برای بهبود تشخیص، درمان و مدیریت منابع سلامت بهره برد. انجام مطالعات بومی برای ارزیابی اثربخشی دیجیتال توئین در نظام سلامت ایران ضروری است.

منابع:

1. Coorey, G., Figtree, G. A., Fletcher, D. F., & Redfern, J. (2021). The health digital twin: Advancing precision cardiovascular medicine through dynamic modelling and simulation. European Heart Journal - Digital Health, 2(4), 617-626. https://doi.org/10.1093/ehjdh/ztab087
2. Fuller, A., Fan, Z., Day, C., & Barlow, C. (2020). Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research. IEEE Access, 8, 108952-108971. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2998358
3. Gartner. (2021). Top Strategic Technology Trends for 2022: Digital Twins. Gartner Research.
4. Liu, M., Fang, S., Dong, H., & Xu, C. (2021). Review of digital twin about concepts, technologies, and industrial applications. Journal of Manufacturing Systems, 58, 346-361. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2020.06.017
5. NHS. (2022). Great Ormond Street Hospital: Annual Report 2021-2022. National Health Service.
6. Philips. (2021). HeartNavigator: Enhancing Cardiac Interventions. Philips Healthcare.
7. Rasheed, A., San, O., & Kvamsdal, T. (2020). Digital Twin: Values, Challenges and Enablers From a Modeling Perspective. IEEE Access, 8, 21980-22012. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2970143
8. Siemens Healthineers. (2020). Digital Twin Technology in Medical Imaging. Siemens Healthineers.
9. World Health Organization. (2021). Digital Health: Opportunities and Challenges. WHO Report.

نگارش: سوگند حبیبی 

کارشناس فناوری اطلاعات سلامت معاونت درمان دانشگاه