《人体数字孪生在个性化医疗中的应用：综述与未来展望》2025年4月11日《人体数字孪生在个性化医疗中的应用：综述与未来展望》一文深入探讨了人体数字孪生技术在个性化医疗领域的应用前景及其面临的挑战。文章指出，随着个性化医疗的兴起，对能够提供最佳治疗方案的个体虚拟模型的需求日益增长，而人体数字孪生正是满足这一需求的关键技术。人体数字孪生通过动态虚拟模型镜像人体物理实体，持续反映分子、生理、情绪和生活方式等方面的变化，不仅支持远程监测、诊断和处方，还促进手术、康复和整体个性化医疗，从而减轻传统医疗体系的压力。文章首先区分了传统数字孪生和人体数字孪生。两者都作为物理实体的虚拟表示，采用模型中心设计，依赖于双向数据流，并利用云计算、高速网络通信、数据采集系统和高级分析方法。然而，人体数字孪生比传统数字孪生更复杂，因为它需要整合认知和情感因素，例如情绪、心理状态和神经生理反应，这需要整合生物传感器和脑机接口技术。此外，人体数字孪生还必须考虑人类生物系统的复杂性，包括遗传继承和个体遗传差异，以及隐私、知情同意和数据伦理等社会和伦理问题。本文详细阐述了人体数字孪生的通用框架，包括五个相互依赖的组成部分：数据采集、数字建模与虚拟化、通信与计算、数据管理和数据分析与决策。数据采集层整合来自医疗物联网传感器、社交媒体和电子病历的数据，形成患者健康状况的完整画像。数字建模与虚拟化层将采集的数据转换为精确复制物理孪生的虚拟孪生，并通过沉浸式界面（如扩展现实或全息显示）提供访问。通信与计算层支持“实体孪生”和“虚拟孪生”之间的实时信息流，并利用人工智能算法和边缘计算进行数据分析。数据管理层组织、过滤和存储数据，确保虚拟孪生的可靠性和准确性。最后，数据分析与决策层利用人工智能和机器学习从大型临床数据集中提取重要模式，为医疗提供者提供数据驱动的建议。文章进一步讨论了人体数字孪生的设计要求，包括高质量数据、极高可靠性和低延迟通信、超低往返时间、数据隐私、安全性和完整性、数据存储和计算能力以及人工智能驱动的分析。这些要求对人体数字孪生的网络架构提出了严格的标准，需要下一代通信基础设施和边缘计算技术的支持。文章还详细介绍了人体数字孪生在医疗保健中的应用，包括：主动疾病诊断、个性化治疗、术前准备、疫苗研发和使用、个性化预防性医学以及优化医院运营。通过持续收集患者数据，人体数字孪生可以预测潜在感染和免疫反应，从而实现主动医疗。通过模拟各种治疗方案，人体数字孪生可以制定个性化治疗方案，提高治疗效果并最大限度地减少副作用。在术前准备中，人体数字孪生可以为外科医生提供虚拟练习平台。在疫苗研发中，人体数字孪生可以模拟各种免疫原性条件，加速药物研发过程。人体数字孪生还可以识别多发病的危险因素，从而采取个性化预防措施。此外，人体数字孪生还可以模拟和优化医院运营，提高效率并降低成本。文章还分析了人体数字孪生的特点，包括唯一标识符和终身链接、遗传信息的整合、与现实的同步反映、多源医疗数据的整合、自主增长和预测能力、健康评估和个性化洞察、交互式可视化和可访问的界面以及隐私、访问控制和安全系统基础设施。这些特点突出了人体数字孪生在个性化医疗中的优势。最后，文章讨论了人体数字孪生的一些开放性问题，包括伦理和政策问题（数据安全和隐私、数据偏差、基因谱分析风险以及公平获取）和技术局限性（新兴技术挑战）。此外，论文还探讨了社会和专业障碍，例如对算法决策的怀疑和对专业人员被取代的担忧。为了克服这些挑战，文章提出了未来的研究方向，包括克服数据稀缺、支持 人体数字孪生的移动性、推进联邦人体数字孪生、实现互操作的子系统管理、设计以用户为中心的界面、集成智能区块链解决方案、增强可解释人工智能、开发通用人工智能以及追求绿色人体数字孪生。这些研究方向将推动人体数字孪生技术的发展，使其更好地服务于个性化医疗。总而言之，本文对人体数字孪生技术进行了全面的综述，并对未来发展方向提出了有益的建议。该技术具有巨大的潜力，有望彻底改变医疗保健行业，但同时也面临着诸多挑战，需要持续的跨学科研究和合作才能实现其全部潜力。文章强调了技术创新与伦理考量并重的重要性，为人体数字孪生在个性化医疗中的应用提供了宝贵的参考。如需要《人体数字孪生在个性化医疗中的应用：综述与未来展望》（英文，共22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。★ 每日鲜鸡汤 ★Nothing is permanent in this world, not even our troubles. 世间万象皆无永恒，苦厄亦终将散去。早上好！
