Un gemelo digital es un modelo digital en tiempo real de un objeto o proceso que incorpora todos los datos disponibles y se actualiza a medida que hay nuevos datos disponibles. Los investigadores usan gemelos digitales para probar escenarios de manera segura y económica antes de probarlos en situaciones o entornos de la vida real.
Los gemelos digitales ya son comunes en la ingeniería y la fabricación, pero los científicos ahora buscan aplicar los mismos principios al mundo médico. Los gemelos digitales brindan a los investigadores la información que necesitan para detectar patrones de enfermedades y simular los efectos de los tratamientos e identificar los caminos más prometedores para futuras investigaciones entre personas reales.
En el pasado, era inusual ver gemelos digitales más allá de la fabricación industrial porque su costo de construcción era prohibitivo. Las nuevas tecnologías prolíficas y asequibles han reducido la barrera de entrada, ampliando los casos de uso de esta tecnología innovadora y haciendo que los gemelos digitales sean más accesibles. Gracias a esa tendencia continua, la tecnología de gemelos digitales está transformando la forma en que funcionan la atención médica y las ciencias de la vida para transformar la vida de las personas a las que sirven.
Los datos son clave
El uso de la tecnología de gemelos digitales permite comparaciones de “pacientes como yo” entre grandes cohortes de gemelos médicos similares. Esto puede ayudar a identificar marcadores biológicos de enfermedades y comparar y probar opciones de tratamiento para pacientes que comparten similitudes en edad, género, etnia e incluso condiciones subyacentes. Tal análisis sería imposible de hacer para los profesionales médicos en la misma escala con pacientes de la vida real.
La tecnología de gemelos digitales tiene el potencial de revolucionar la metodología de la investigación clínica. La tecnología permite a los usuarios hacer mejores preguntas, obtener mejores respuestas y obtener información procesable sin poner en riesgo la salud de los sujetos de la vida real. Por supuesto, el uso de gemelos digitales requiere una mentalidad que priorice los datos. La recopilación de más datos permite más gemelos digitales, lo que da como resultado más descubrimientos y un tratamiento más optimizado.
Los datos son la clave para desbloquear el futuro de la medicina. Y con la llegada de los “grandes” datos de salud (registros médicos electrónicos, imágenes médicas digitalizadas, secuenciación del genoma), todos somos candidatos para el hermanamiento digital.
Ventajas de los gemelos digitales
Los gemelos digitales ayudan a agrupar cohortes de pacientes comparables que serían imposibles o prohibitivamente costosos de reunir en la vida real. La tecnología también evita el uso de sujetos de la vida real con los consiguientes riesgos y problemas de consentimiento. Si se usa adecuadamente, la tecnología de gemelos digitales en el sector de la salud permite a los médicos determinar las terapias óptimas, mejorar los resultados de los pacientes y maximizar la eficiencia, lo que lleva a la reducción de costos hospitalarios.
En pocas palabras, los gemelos digitales brindan un entorno seguro para probar el impacto del cambio y serán fundamentales para muchos sectores a medida que buscamos recuperarnos de los efectos de la pandemia.
La pandemia ha planteado algunos desafíos nuevos y únicos, y las colaboraciones de investigación han comenzado a aprovechar los gemelos digitales para ayudar a los millones de afectados. Por ejemplo, los científicos están lidiando con lo que muchos ven como la próxima crisis de salud pública: el Covid-19 de larga distancia. Las estimaciones sugieren que es probable que una de cada 20 personas que han tenido el virus sufra síntomas de covid-19 que duren más de ocho semanas. Algunos todavía experimentan síntomas debilitantes muchos meses después.
Muchas personas están demasiado enfermas para soportar los regímenes de tratamiento experimental, y aún no está claro por qué algunas se recuperan rápidamente mientras que otras quedan con consecuencias a largo plazo. Los gemelos digitales tienen el potencial de develar los misterios de esta condición previamente desconocida, respondiendo preguntas clave como: ¿quién corre mayor riesgo y por qué?, ¿cuáles son los síntomas más comunes y qué tratamientos son más efectivos?
Nos hemos asociado con i2b2 tranSMART Foundation, una organización de investigación de código abierto sin fines de lucro con sede en Boston, para comprender y tratar mejor los impactos del Covid-19 a largo plazo. Juntos, construimos un enclave de datos para hacer esto posible y proporcionar las capacidades de almacenamiento avanzado, aprendizaje automático e inteligencia artificial computacional necesarias para generar gemelos digitales.
En el enclave de datos, los investigadores recopilan, almacenan y analizan datos de pacientes anónimos de todo el mundo dispersos en varios sistemas de monitoreo y registros de salud electrónicos, y los conocimientos se comparten con la comunidad de investigación clínica en general.
Usando esta tecnología, los investigadores usan antecedentes genéticos e historial médico, combinados con detalles de los efectos a largo plazo experimentados, para realizar millones de simulaciones de tratamientos individualizados. Esto significa que los investigadores pueden identificar la mejor opción de terapia posible, todo sin riesgo para los pacientes reales. Los pacientes que proporcionan sus datos pueden incluso beneficiarse directa e inmediatamente si la investigación produce un avance relevante.
La misma tecnología utilizada para comprender los síntomas de larga distancia de la COVID-19 también puede ayudar a crear gemelos digitales médicos de alta resolución y específicos de enfermedades que los médicos e investigadores pueden usar para muchas otras aplicaciones en el sector de la salud. La investigación impulsada por IA y los gemelos digitales apoyarán a los hospitales y centros de investigación en todo el mundo, lo que permitirá el uso de la tecnología a escala para promover la salud, la educación y las oportunidades económicas para mil millones de personas para 2030.
Importancia de las alianzas tecnológicas
La investigación de este tipo y escala requiere la movilización de cantidades colosales de datos de pacientes no identificados, incluidos conjuntos de datos sintéticos para ayudar a prevenir sesgos en los datos y el entrenamiento de algoritmos. Los investigadores deben aprovechar una importante capacidad computacional, de almacenamiento, de IA y de aprendizaje automático para hacer que estos conocimientos sean procesables, todo mientras se mantiene la privacidad del paciente y la seguridad de los datos.
Aquí es donde nosotros, en el sector de la tecnología, podemos tener un impacto genuino. Al combinar la experiencia, el conocimiento y la habilidad de los integrantes de la comunidad científica con la experiencia y la infraestructura de los socios tecnológicos, tenemos la mejor oportunidad de ganar la lucha contra la pandemia, y los gemelos digitales podrían ser una parte crucial de nuestro arsenal.
Durante los próximos cinco años, muchas más organizaciones e industrias confiarán en los gemelos digitales para digitalizar sus procesos, y necesitarán un entorno distribuido, híbrido y de múltiples nubes para hacerlo. Para ello, necesitarán un socio tecnológico que pueda proporcionar el hardware, el software y los servicios de integración de gestión de datos adecuados y, al mismo tiempo, proteger sus datos, su simulación y el objeto, proceso o persona del mundo real que representa.
Arash Ghazanfari es CTO del Reino Unido en Dell Technologies.