想象一下，未来肿瘤科医生可以使用您的肿瘤和器官系统的虚拟模拟模型来评估您对多种治疗方案的反应。这就是癌症治疗的未来——数字孪生——技术与创新相结合，为更精准、更个性化的治疗铺平道路。
“数字孪生在加速科学突破、改变肿瘤发现和精准医疗方法方面前景广阔，”数据影响与治理副总裁兼首席数据与分析官Caroline Chung医学博士表示。“虽然这仍是一项新兴技术，尚未准备好在临床上使用，但它有可能为患者和医疗保健提供者提供信息，指导医疗决策，并协助研究人员发现和开发更好的癌症检测方法和治疗方法。”
什么是数字孪生？
数字孪生最初是在航空航天工程中引入的，但从那时起，这个术语就进入了许多行业，包括医疗保健。
那么，什么是数字孪生？数字孪生是一个代表现实世界对象、系统或流程的虚拟模型。它持续接收来自现实世界对应方的数据，从而预测未来结果并帮助做出更明智的决策。数字孪生的关键特性在于它能够与物理版本交互，在虚拟世界和现实世界之间建立双向连接。
数字孪生在医院和医疗保健系统中有着广泛的应用，从优化资源和运营工作流程到培训和教育，不一而足。数字孪生还可以增强和提升新药和新疗法的研究和发现，同时加深我们对疾病的理解。
在临床护理和癌症治疗方面，数字孪生可以根据个体患者的数据（例如临床评估、基因检测结果以及影像和实验室检查）来呈现患者的肿瘤和器官系统。该数字模型可用于在虚拟环境中模拟肿瘤对化疗、放疗和免疫疗法各种组合的反应。然后，患者和护理团队可以确定最有希望的方案，这些方案将患者的风险降至最低，并带来最佳疗效。数字孪生可以持续陪伴患者，并作为他们的孪生兄弟进行更新，以指导关于进一步治疗、随访和生存期的持续决策。
Chung 还承认数字孪生可以为患者和护理人员提供新的透明度、教育和理解水平，就像她作为教授和放射肿瘤学家在诊所看到的那样，对临床决策和治疗过程有详细的见解和共同的考虑。
“有了数字孪生，患者可以更好地了解自己的病情以及治疗方案背后的原理，”她说，“这些知识可以增强患者的自信心和自主权，帮助患者和护理人员做出明智的护理决策。”
挑战和未来方向
虽然数字孪生技术对于肿瘤治疗有着巨大的潜力，但要充分发挥其潜力并以安全有效的方式将其带给患者，仍有许多工作要做。
Chung补充道：“在医疗保健领域，数字孪生技术在各个领域都面临挑战，包括数学和模型开发、数据质量和流程、操作实施以及人员培训。除了技术和操作的成熟度之外，我们还需要考虑隐私和伦理方面的因素，并更好地理解这些工具将如何影响我们的决策过程，以确保肿瘤学领域数字孪生技术的安全性、完整性和有效性。”
一个主要挑战是确定衡量数字孪生质量和性能的最佳方法，而数字孪生的质量和性能会因数据的质量、可用性和可理解性而有很大差异。患者通常会在多个环境中接受护理。因此，为了使他们的数字孪生能够伴随他们并持续更新，来自每个环境的数据都需要能够输入到数字孪生中，并且质量足够高，以确保预测有意义。如何在确保患者隐私和数据安全的同时实现这种数据互联互通，是一个关键但尚未解决的挑战。
作为MD 安德森肿瘤数据科学研究所 (IDSO)的联合主任，Chung 深度参与了MD 安德森团队如何开发这项技术。
“IDSO 在整个组织范围内整合数据科学方法，以支持利用数字孪生的探索，”她说道。“我们的研究人员正在开发计算模型，这将帮助我们构建数字孪生，从而为个体患者找到最佳治疗方案。其他研究人员正在开发必要的流程，以实现必要的高质量数据流，还有一些团队正在研究如何利用这项新兴技术更好地支持人类决策。”
为了充分利用数字孪生技术的所有发展成果，我们需要跨领域合作——航空航天、工程、气候科学、认知科学、社会科学等——共同应对挑战，并实现利用数字孪生技术改善人类健康和福祉的目标。Chung 与来自学术界、实验室和工业界不同机构的专家一起，通过美国国家科学、工程和医学院以及最近发布的共识研究报告《数字孪生的基础研究差距和未来方向》开始促进这种合作。该报告旨在指出跨领域数字孪生研究的差距和基础需求，以便能够识别某个专业领域的有前景的实践并将其转化为其他领域的实践。
“随着研究和技术的不断进步以及该领域合作的不断增多，数字孪生将彻底改变癌症治疗的格局，甚至更多，”Chung说道。“我相信这项创新将为癌症治疗带来有意义的改善，并为我们有幸照顾的患者及其亲人带来希望。”
