Digital tvilling inom hälsosektorn

Avatar photo

Tekniska framsteg tillåter nu att “kopiera” vår verklighet till virtuella världar, och det är ett av de mest trendiga koncepten, ofta relaterat till begreppet “digital tvilling”. Stora tekniska organisationer och företag fokuserar på att skapa så exakta kopior som möjligt av världen vi lever i och andra fysiska saker. Teknologier som IoT, AI, VR, sensorer, 3D-printing och metaverse öppnar upp fler möjligheter för ny utveckling, bland annat inom hälsosektorn. 

Tillväxten av digital tvillingteknologi, som är dimensionellt exakta digitala 3D-modeller som snabbt kan uppdateras för att återspegla förändringar med sina fysiska motsvarigheter, möjliggjort av artificiell intelligens och maskininlärningsteknik. Därför är den digitala tvillingen populär i tekniska tillämpningar som ett huvudsakligen tillverkningskoncept. Vi skrev tidigare om den digitala tvillingen och dess betydelse för en bransch, men idag kommer fokus helt att ligga på den digitala tvillingen inom hälso- och sjukvården.

Hur förbättrar digitalisering vården?

Inom vårdsektorn är listan över digitala tvillingfördelar redan omfattande och växer fortfarande. Från att skapa en virtuell modell av en persons kropp, ända ner till molekylär nivå, till att bestämma vilken kirurgisk procedur som skulle vara mest effektiv, eller att kunna förutse en patients svar på experimentella terapier utan att riskera patientens liv. Digitala tvillingar kan erbjuda en säker miljö för att testa hur modifieringar kommer att påverka ett systems prestanda. De möjliggör utvärdering och övervakning utan att vara i närheten. Problem kan förutses innan de uppstår, vilket ger tid att göra nödvändiga justeringar eller följa rätt procedurer.

Den speglade världen kommer att tillåta hälsovårdsledare att sammanföra data och intelligens i oöverträffad skala; ställa och svara på stora frågor som är avgörande för deras fortlevnad; och ompröva hur de fungerar, samarbetar och innoverar.

Accenture, speglad värld

Mer personlig medicin

Personlig medicin, även kallad precisionsmedicin, gör det lättare att skräddarsy medicinska behandlingar till individer baserat på deras speciella genetiska sammansättning, anatomi, beteende och andra aspekter. Precisionsmedicin ökar i popularitet då den tillfredsställer specifika individers behov enligt medicinska beslut och terapier. Detta har gjorts möjligt av digitala tvillingar. Hur? Digital tvilling skapar en potential att bygga en mer personlig medicin, och nedan hittar du några exempel:

Virtuella organ

Digitala tvillingar används inom medicin för att replikera den verkliga kroppen och skapa virtuella och anpassningsbara organmodeller. För att bedöma utvecklingen av sjukdomar över tid eller svaret på nya mediciner, terapier eller kirurgiska ingrepp, har flera företag arbetat med virtuella hjärtan som kan skräddarsys för individuella patienter och uppdateras. 

Till exempel har Philips skapat en “Dynamic HeartModel”, ett kliniskt verktyg som gör det möjligt för kardiologer att utvärdera olika hjärtfunktioner som är viktiga för diagnos och vård av patienter med hjärt-kärlsjukdom. 

Tommaso Mansi och hans forskargrupp på Siemens Healthineers har utvecklat en beräkningsmodell av ett digitalt hjärta som är tillgänglig på en dator. En prototyp som definitivt revolutionerar precisionsmedicin. 

Målet är att göra det möjligt för en läkare att använda den digitala tvillingens prediktiva vägledning i realtid när han utför en operation, vilket potentiellt ökar antalet patienter som kan dra nytta av behandlingen. 

Dessutom har det europeiska företaget FEops redan lanserat Heartguide-plattformen, där virtuella kopior av hjärtat eller dess understrukturer skapas från hjärtskanningar med hjälp av den senaste tekniken. Genom användningen av denna teknologi hoppas FEops kunna förbättra och bredda den skräddarsydda vården för patienter med strukturell hjärtsjukdom.

Kroppsskanning

Om du sett Star Trek och minns en kroppsskanner som kan skapa en 3D-datoriserad representation av din kropp för att övervaka din hälsa, nu har science fiction-filmens vision blivit verklighet. Jeff Kaditz, amerikansk start-up-VD, designade Q Bio Gemini, den första digitala tvillingplattformen för att skanna hela kroppen. Enligt företagets hemsida kan dess avancerade fysiska beräkningsmodeller, som är mer exakta än traditionell MR för många sjukdomar, skapar en helkroppsskanning på 15 minuter utan användning av strålning eller andningsuppehåll. 

Patientdata

En patients hälsoinformation, inklusive medicinska journaler, resultat av diagnostiska tester och undersökningar, en historia av receptbelagda mediciner och data från bärbara enheter och andra källor, kan samlas in och lagras för att konstruera en digital tvilling av patienten.

Därför finns det fler och fler appar som hjälper till att hålla koll på en persons hälsoförändringar över tid. Bärbara sensorer och banbrytande algoritmer kan förutse början av infektion, inflammation och insulinresistens. Vi har skrivit om “wearables” i den här artikeln. Den bärbara tekniken ger en del insikter i hjärtfrekvens, fysisk aktivitet, hudtemperatur och andra hälsodata. Den digitala tvillingen kan användas för att identifiera förändringar i hälsotillstånd och möjliga faror som kräver ytterligare forskning när den paras ihop med redan existerande information om sjukdomsprogression och dataanalys.

Digitala tvillingsimuleringar 

Digital tvillingsimulering möjliggör virtuell representation av modeller som kan skapa data för att hjälpa till i forskning och utveckling. Denna teknik är mycket viktig inom hälso- och sjukvården då den tillåter medicinsk personal att förutsäga resultatet innan man väljer behandling eller terapi. Med den virtuella representationen är det möjligt att ta reda på hur en specifik behandling eller vilken lösning som är bäst för patienten innan man testar den på patienten utan på den virtuella kopian av dess kropp eller organ.

Digital tvilling inom operation

Tanken bakom en kirurgisk digital tvilling är att en patientmodell byggs och operation kan planeras i en multidisciplinär teamkonferens, praktiseras i förväg i en simulator och hänvisas till under operationen för att kontrollera anatomin och minimera oavsiktliga strukturella skador. Sådana metoder kan hjälpa till att förhindra de fel som kan uppstå under en operation och göra det möjligt för läkare att förbereda sig bättre på vad som kommer att hända.

Patientövervakning

Prediktiv analys genom simulering gör det möjligt att upptäcka symtom i ett tidigt skede, och särskilt med vissa sjukdomar, kan förebyggande och igenkännande av sjukdomar vid rätt tidpunkt rädda liv. Tack vare den digitala tvillingassistansen har läkare tillgång till information i realtid.

Hur kommer den digitala tvillingen att fortsatt utvecklas inom vården?

De exempel som lyfts fram i den här artikeln är bara några för att visa hur digital tvillingteknik hjälper till med diagnos och behandling av allvarliga sjukdomar. Digital tvillingforskning fokuserar på speciella situationer eller åkommor, såsom cancer eller hjärtbesvär och kritisk vård, och i allmänhet hjälpa till med patientjournaler, laboratorieresultat, genetiska data, optimalt beslutsfattande och simulering av olika scenarier innan implementering i den verkliga världen.

Teknologier som AI, maskininlärning, 3D-modellering och prediktiv analys är nyckeln för effektiva digitala tvillingar och för att skapa korrekta datamodeller. Dessutom, med skyddet av patientdata och integration, såväl som utvärderingen av IoT-aktiverade enheter och förbättrad övervakning av sjukvårdsinrättningar, har digitala tvillingar blivit en viktig faktor i utvecklingen, och fortfarande kommer de att utvecklas inom den medicinska sektorn med fokus på på mjukvara-som-en-medicinsk-tjänst. Detta kommer att öka den populära attraktionskraften för digitala tvillingar och göra det mer lönsamt för vårdorganisationer. Ta en titt på produkterna nedan och förvandla din anläggning till en smart framtid för sjukvård.

Rekommenderade produkter

3D-skrivare

Sjukvården har stor nytta av additiv tillverkning. 3D-utskrift används inom sjukvården för att skapa externa proteser, kraniala eller ortopediska implantat och personliga luftvägsstentar. Det har emellertid också visat sig användbart vid kirurgisk planering och har använts vid svåra operationer med öppet hjärta eller till och med vid ansiktstransplantation. Läs om de industriella tillämpningarna av 3D-utskrift för att ta reda på mer om hur det förbättrar medicinsk tillverkning och dentalproduktion. 

Servostyrningar

TMCM-1636 hårdvarumanualen är en enaxlig servodrivare för 3-fas BLDC-motorer och DC-motorer märkta +24V eller +48V. Den har CAN- och UART-gränssnitt och kan kommunicera med antingen TMCL- eller CANopen-protokollen. Servodrivare som förutom att de är vanliga inom laboratorieautomation, robotteknik, tillverkning, motoriserade bord och stolar, återfinns även i en mängd vanliga medicinska tillämpningar, såsom:

  • Bord för patienthantering
  • Ventilation för patientens andning
  • Bärbara falska hjärtan
  • Bensågar
  • Injektion av kontrast

Energimätare

Sjukvårdens smarta framtid sker inte utan smarta mätare, och en del av sådan utrustning är energimätare som fungerar genom att hjälpa till att identifiera ineffektivitet. Genom att mäta all anläggningens utrustning kan personalen observera exakt hur mycket energi varje komponent förbrukar. 

Applikationer:

  • Övervaka energiförbrukningen för varje våning, kontorssektor eller enhet
  • Allokera energikostnader för att sänka driftskostnader, optimera byggnadens energieffektivitet
  • Ansluta till strömhanteringsprogramvara för att dra full nytta av den digitala IoT-energiinstallationen

Programmerbara logikstyrningar, PLC

Maskinautomationstyrningar med artificiell intelligens möjliggör maskininlärning och optimering vid änden (edge) med snabb och exakt kontroll genom att synkronisera alla EtherCAT-enheter, såsom visionssensorer, servodrivare och fältenheter, och anomaliidentifiering genom att visualisera platser med fel. Eftersom PLC-system gör det enkelt att samla in och skicka driftsdata, använder hälso- och sjukvårdssystem PLC:er i centrala kraftverk för integration, fjärrövervakning och automatiserad styrning av mekanik-elektriska system. Tack vare det uppnår de operativ effektivitet och högkvalitativ patientvård.

Seriella enhetsservrar

Signalenhetsservrar från Moxa (NPort 5410-serien) är medicinskt EN60601-1-2 och EN55011 certifierade, och Moxa nätverksservrar hjälper sjukvårdare att ansluta flera seriella övervakningsenheter vid sängkanten. Som ett resultat kan medicinsk personal elektroniskt övervaka sina patienters tillstånd och använda EMR för att ersätta traditionella pappersdiagram (elektroniska journaler). Upptäck fler medicinska applikationsenheter från Moxa.

Effektmätare

Effektövervakningsutrustning övervakar och analyserar aktivt den dedikerade anläggningens infrastruktur för eldistribution, som inkluderar MV, LV, operationssalar och intensivvårdsavdelningar.

Medicinsk ansvarsfriskrivning

Allt innehåll i den här artikeln är endast för informations- och utbildningsändamål och ersätter inte professionell medicinsk rådgivning eller konsultationer med sjukvårdspersonal.

Total
0
Shares
Tidigare inlägg

Phoenix Contact webinar: Strömtillförlitlighet med gästföreläsare Volker Bramm & Peter Ketler

Nästa inlägg
Development Boards

Bygga elektroniska kretsar med RND-komponenter

Relaterade inlägg