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27 Junio 2022

El disruptivo avance de los gemelos digitales

La construcción de escenarios virtuales en base a réplicas exactas del mundo real abre un camino que revolucionaría la prevención, abordaje y predicción de enfermedades.

Los adelantos científicos aplicados a la medicina no terminan de sorprender. La acelerada irrupción de herramientas tecnológicas ha posibilitado el desarrollo e implementación de métodos insospechados hace un par de décadas dotando a los profesionales de la salud de nuevas técnicas de asistencia, diagnóstico y abordaje de enfermedades, incluso encontrándose a miles de kilómetros de distancia de los pacientes.

Los gemelos digitales también son parte de esta vorágine y representan un importante paso hacia la medicina de precisión. No solo permitirían anticiparse a episodios clínicos que de otro modo serían imposibles de predecir, sino que también podrían contribuir en la elaboración de fármacos, en el diseño de terapias personalizadas e incluso en la simulación de mejoras en hospitales [1].

¿En qué consiste esta tecnología? Se trata de la creación de copias digitales de seres humanos, con réplicas exactas de sus órganos y extremidades. Un clon virtual a disposición de los médicos para reaccionar a tiempo frente a hipotéticos escenarios clínicos.

“La simulación de órganos o incluso de todo el cuerpo humano requiere de un modelo biofisiológico impulsado por inteligencia artificial. Gracias a un moderno programa los pacientes pueden ver en realidad aumentada lo que sucede en su interior”, comenta Armando Lopes, informático de Siemens Healthineers para Latinoamérica.

En 2018, durante el Congreso de la Sociedad Radiológica de Norteamérica, la empresa alemana de dispositivos médicos presentó la aplicación que funde la realidad con el mundo virtual asegurando que revolucionará la medicina. 

En el marco de este proyecto, el Hospital Universitario de Heidelberg en Alemania ya cuenta con una réplica exacta del corazón de un paciente. “Se ve y palpita igual que el original. Célula por célula y músculo por músculo es idéntico al verdadero. Es un gemelo del órgano, pero con la particularidad que vive y respira solo a través de la pantalla”, comenta el cardiólogo Benjamin Meder, jefe de investigación genómica y del Instituto de Miocardiopatías del recinto asistencial.

En su desarrollo se utilizaron millones de datos recabados en diferentes exámenes, como resonancias magnéticas y tomografías computarizadas, los que se actualizan permanentemente. Luego, un programa dotado con inteligencia artificial formó redes neuronales que permitieron crear un modelo fisiológico del órgano.

“Su función básicamente es llevar un registro actualizado de los latidos, presión arterial, respiración y cualquier otro dato relevante del paciente para predecir con más exactitud sus riesgos. Esto es posible gracias a que la información recolectada se puede subir instantáneamente a la nube”, explica el especialista.

Si el médico lo requiere los datos pueden contrastarse con estudios científicos, ya que por medio de algoritmos la tecnología reconoce patrones comunes, aplica lo aprendido y ofrece análisis predictivos.

“Con la masificación de esta herramienta podríamos predecir con semanas o meses de anticipación qué pacientes se enfermarán o cómo reaccionarán a determinadas terapias”, concluye Meder.

Apolo 13

En la década de 1960 la NASA desarrolló una tecnología para simular en entornos seguros sistemas utilizados en el espacio. Esta demostró ser clave durante la misión Apolo 13 cuando los ingenieros de la agencia del gobierno estadounidense utilizaron 15 maquetas controladas por computadoras para evaluar y recrear las condiciones a bordo de la deteriorada nave, que se encontraba a más de 300 mil kilómetros de distancia. La información que recabaron resultó clave para guiar el regreso a la Tierra de la tripulación [2].

Fueron los albores de los gemelos digitales. Posteriormente vino su aplicación en distintos sectores como la manufactura, construcción y arquitectura optimizando sus procesos. Desde la ingeniería saltó a la medicina, con la finalidad de mejorar o proporcionar retroalimentación a la versión real [3]. También se proyectan como una herramienta que pemite el diseño de espacios de atención sanitara para un flujo de pacientes más eficiente y responder a las necesidades del personal.

Gracias a su constante evolución, basada en los datos facilitados por su par físico, el gemelo digital es capaz de llevar a cabo simulaciones y predicciones en respuesta a diversas circunstancias de tiempo real.

Impacto positivo

Los gemelos digitales son entidades dinámicas. Cuentan con la capacidad de aprender, actualizarse y comunicarse con sus homólogos físicos gracias al intercambio de datos que se da a lo largo del ciclo de vida del elemento replicado.

Sus ventajas encuentran aplicación en la administración, operatividad y mantenimiento de hospitales digitales y centros físicos de atención optimizando recursos y adelantándose a posibles fallos. También en la elaboración de fármacos que consideren el genoma, entorno y fenotipo de cada individuo. Añadir al historial médico marcadores específicos y disponer de un gemelo virtual debidamente anonimizado tendría un positivo impacto [4]. Es más, aunque actualmente se cuenta con una serie de dispositivos como relojes inteligentes que miden los pasos, horas de sueño, la alimentación y el ejercicio, el aporte de un gemelo digital al bienestar integral sería mayor al predecir con exactitud qué hábito de vida es adecuado para cada persona dependiendo de su contexto.

Aunque expertos aseguran que aún faltan por lo menos dos décadas para que la tecnología se masifique de forma segura y eficaz, estos avances demuestran que la realidad y ficción a veces confluyen en la misma dirección.

Referencias
[1] Kamel Boulos MN, Zhang P. Digital Twins: From Personalised Medicine to Precision Public Health. J Pers Med. 2021 Jul 29;11(8):745.
[2] Apolo 13: el primer Gemelo Digital. https://cuatro-cero.mx/noticias/apolo-13-el-primer-gemelo-digital/.
[3] Blair GS. Digital twins of the natural environment. Patterns (N Y). 2021 Oct 8;2(10):100359.
[4] Croatti A, Gabellini M, Montagna S, Ricci A. On the Integration of Agents and Digital Twins in Healthcare. J Med Syst. 2020 Aug 4;44(9):161.

Por Óscar Ferrari Gutiérrez

Mundo Médico

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