数字双胞胎会改善现实世界的医疗保健吗?

医疗保健行业领导者和FDA当局表示，数字双胞胎有助于加速医疗创新和监管审批。

在未来，这些工具甚至可以帮助医生准确地优化针对特定患者的治疗方案。

简而言之，数字孪生体可以帮助医疗保健提供商以更低的成本和更高的患者安全性，更快地将挽救生命的创新推向市场。

数字孪生体用于优化药物的气溶胶沉积

当肿瘤靶向治疗没有达到目标或“击中”健康组织时，接受喷雾输送化疗药物的患者会损失很多。幸运的是，像Ansys计算流体动力学(CFD)这万博样的工具可以帮助研究人员研究传统的药物输送。

CBBL确定了药物的最佳气溶胶释放位置，使其靶向肺部的特定位置。他们通过反向追踪呼吸树中气溶胶颗粒的路径来实现这一目标。

事实上，俄克拉荷马州立大学计算生物流体和生物力学实验室(CBBL)的研究人员发现，只有20%的吸入药物能到达肺部的目标。其余的细胞进入了非癌组织，通常会产生不良反应。

CBBL的研究人员想看看限制活性药物在气溶胶中的颗粒大小和区域(而不是在整个喷雾中均匀分布)是否会提高输送效率。

他们通过一个成人上呼吸道的数字双胞胎成功地模拟了气溶胶颗粒的运动。然后，研究小组改变了一些参数，比如颗粒的直径、吸入流速和药物在气雾剂中的初始位置。研究人员最终优化了医用气雾剂，使其输送效率超过90%。

气道结构属于CBBL的虚拟人体系统，这是一个数字双胞胎的集合，可以模拟成人和儿童坐着和站着的呼吸系统。通过从CT/MRI扫描中输入肺部几何形状，研究人员现在可以创建特定患者的双胞胎。

数字双胞胎也足够聪明，可以帮助医学研究人员治疗我们的大脑。例如，法国初创公司Sim&Cure开发了一种基于患者的数字孪生体，用于治疗动脉瘤。

如果不及时治疗，脑动脉瘤可能会危及生命。Sim&Cure使用模拟和数字双胞胎来帮助神经外科医生最大限度地提高患者在接受治疗时的安全性。

动脉瘤是由动脉壁变弱引起的血管膨出。他们可以在2%的人口中找到。这些动脉瘤中的一小部分可能会导致血栓、中风和死亡。

脑部手术通常是修复动脉瘤的最后手段。然而，血管内修复是一种侵入性较小的选择，风险较低。它使用导管引导的植入物来支撑受损的动脉，减轻因血流不规则而对动脉瘤造成的压力。

不幸的是，国家生物技术信息中心(NCBI)的研究结果显示，高达65%的血管内手术存在地理上的问题(即，它们没有达到目标)。例如，如果囊内装置没有扩张到动脉瘤的体积，血液就会填补空隙并施加额外的压力。

Sim&Cure提出的解决方案可以帮助外科医生选择最佳的植入物，以适应动脉瘤的横截面和长度。他们甚至获得了监管部门的批准，可以帮助外科医生选择和部署优化动脉瘤修复的血管内植入物。

在病人准备好接受手术后，Sim&Cure的软件会根据3D旋转血管造影成像创建动脉瘤和周围血管的3D模型。Sim&Cure的尺寸调整软件使用这种个性化模型为外科医生提供合适的植入设备选择。一旦外科医生识别出设备，该软件就会创建一个输入文件，以便在Ansys机械系统中进行分析。万博

然后外科医生可以运行10到20秒的模拟，旋转和放大部署的设备。这有助于外科医生敏锐地了解植入物和动脉瘤之间的相互作用关系。在不到五分钟的时间内，可以评估许多植入物以优化程序。

至少可以说，初步试验令人印象深刻。虽然10%的血管内治疗需要随访，但在撰写本文时，没有一个使用Sim&Cure软件的手术需要额外的干预。

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