La NASA fue la primera entidad en utilizar la tecnología de gemelos digitales para simular y predecir sistemas físicos. Cuando explotó un tanque de oxígeno en la nave espacial Apolo 13, la NASA utilizó réplicas físicas de la nave para simular los daños.
En la actualidad, los gemelos digitales son más sofisticados y reciben datos de múltiples fuentes para reflejar con precisión las operaciones del mundo real, analizar comportamientos y ofrecer perspectivas predictivas en sectores como la fabricación, la construcción, las comunicaciones y la energía. La tecnología de gemelos digitales en la sanidad se ha quedado rezagada, pero está ganando terreno. Desde la planificación quirúrgica hasta la medicina de precisión, la tecnología se está probando en facultades de medicina, ensayos clínicos y formación de médicos. Sin embargo, se necesita más debate para comprender cómo encajará la tecnología en los escenarios médicos rutinarios.
¿Cómo funcionan los gemelos digitales médicos?
La tecnología de gemelos digitales en sanidad crea una réplica virtual de un paciente, órgano, sistema o proceso a partir de múltiples fuentes de datos, como imágenes, historiales médicos electrónicos y wearables. El gemelo virtual utiliza los datos para simular escenarios sanitarios, predecir resultados y personalizar tratamientos.
La inteligencia artificial (IA) utiliza los datos para construir un modelo de un sistema, órgano o paciente. Una vez establecida la réplica fundacional, la aplicación de IA puede actualizar continuamente el gemelo basándose en los datos del paciente. Algunas aplicaciones pueden incluso incluir influencias del estilo de vida o del entorno que afectan a la salud del paciente.
Los médicos pueden utilizar el gemelo para evaluar las opciones de tratamiento, valorar la medicación o la dosis, y trazar procedimientos complejos antes de interactuar con el paciente. Estas simulaciones pueden ayudar a los médicos a decidir un curso de acción y un plan de tratamiento que minimice las conjeturas médicas.
La mayoría de los gemelos digitales reciben datos de sus homólogos físicos, pero algunos gemelos pueden enviar y recibir datos. Un flujo de datos bidireccional permite a la aplicación basada en IA devolver ideas, como sugerir una vía quirúrgica más segura o una dosis alternativa de fármacos.
¿Están los médicos de acuerdo con la tecnología de gemelos digitales?
Según una encuesta de Sermo, el 54% de los médicos encuestados no tenía ninguna experiencia con la tecnología de gemelos digitales. Un 18% conocía el término pero no entendía cómo funcionaba, y otro 20% sólo había leído sobre él. Para algunos, como un médico generalista, los gemelos digitales parecen «prometedores, sobre todo para casos complejos»; sin embargo, su uso rutinario parece estar a años vista.
Independientemente de la familiaridad, los médicos podrían prever aplicaciones para los gemelos digitales en la simulación de casos complejos, la predicción de resultados futuros y la personalización de la asistencia. Un médico de urgencias describió la tecnología como avatares digitales «diseñados para analizar, simular y predecir resultados sanitarios individuales, avanzando la asistencia sanitaria hacia un tratamiento proactivo, personalizado y predictivo».
Aunque los profesionales sanitarios perciben positivamente la tecnología, muchos aún no están seguros de sus aplicaciones en el mundo real.
Aplicaciones clínicas de los gemelos digitales en la asistencia sanitaria
A la pregunta de dónde serían más útiles los gemelos digitales, el 37% de los encuestados no estaba seguro. Los médicos restantes consideraron las siguientes aplicaciones como posibles usos de los gemelos digitales, siempre que se establezcan las salvaguardias adecuadas.
Predecir las respuestas al tratamiento de enfermedades complejas
En un estudio clínico dirigido por la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford en el que participaron 50 hombres con cáncer de próstata de riesgo intermedio, los investigadores evaluaron la plataforma de modelado basada en IA de Avenda Health, Unfold AI, que funciona de forma similar a un gemelo digital integrando biomarcadores, resultados de biopsias, imágenes y datos clínicos para generar un mapa del cáncer en 3D específico para cada paciente. El estudio demostró que los márgenes definidos mediante este modelo de IA encapsulaban completamente el cáncer clínicamente significativo en el 80 % de los casos, en comparación con el 56 % que utilizaba márgenes convencionales, lo que sugiere que el mapeo personalizado puede reducir el riesgo de omitir tejido tumoral durante la planificación del tratamiento.
Personalizar la dosificación y selección de la medicación
La medicina de precisión pretende adaptar las decisiones diagnósticas, pronósticas y terapéuticas al paciente individual en lugar de a la media de la población. La tecnología de gemelos digitales apoya este enfoque integrando marcadores biológicos, datos genéticos, factores del estilo de vida y exposiciones ambientales en un modelo computacional dinámico del paciente. Estos modelos se basan en fuentes de datos heterogéneas -incluidas historias clínicas electrónicas, datos clínicos longitudinales y datos de comportamiento del mundo real- para generar simulaciones estadísticamente sólidas. En la práctica clínica, los gemelos digitales pueden utilizarse para predecir la progresión de la enfermedad, simular la dosificación de la medicación y las respuestas al tratamiento, y comparar las opciones terapéuticas antes de la intervención. Esto permite una toma de decisiones clínicas más informada y favorece vías de atención optimizadas e individualizadas, sobre todo para pacientes con enfermedades complejas o crónicas.
Planificación quirúrgica o simulación de procedimientos
Proporcionar a los cirujanos detalles gráficos de los procedimientos quirúrgicos requiere una gran potencia de cálculo y un procesamiento gráfico eficiente. Nvidia, el principal fabricante de chips gráficos, participó en un proyecto de gemelos digitales para la preparación quirúrgica. El proceso crea modelos anatómicos fotorrealistas a partir de datos de TC mediante segmentación de órganos, refinamiento de mallas y texturización. Estos gemelos humanos digitales podrían ayudar a los cirujanos a estar mejor preparados para las intervenciones, reducir los tiempos quirúrgicos (y, por tanto, también la fatiga del cirujano), identificar vías quirúrgicas seguras y mejorar la seguridad del paciente.
Modelización de la progresión de enfermedades crónicas
El Centro de Innovación en Salud Computacional y Digital de Duke ha creado gemelos digitales que simulan el impacto de las intervenciones médicas en afecciones crónicas como las enfermedades cardiovasculares. La aplicación utiliza las réplicas virtuales de pacientes para comprimir el tiempo, demostrando cómo los tratamientos pueden afectar a los resultados futuros. Los médicos pueden ver cómo progresa una enfermedad sin tratamiento y comparar los resultados de distintas opciones de tratamiento. Permite a los médicos personalizar el tratamiento de los pacientes que sufren enfermedades crónicas.
Educación y formación médica
A medida que se introduce más tecnología en la asistencia sanitaria, los gemelos digitales se convierten en herramientas excelentes para que los profesionales médicos perfeccionen sus habilidades. Con los gemelos digitales, los cirujanos pueden practicar antes de implantar una nueva tecnología. Los gemelos permiten a los estudiantes de medicina experimentar el impacto de la medicación y la dosificación en los resultados de los pacientes, aumentando la competencia de los médicos en medicina de precisión. Aunque los gemelos digitales tienen el potencial de mejorar los resultados quirúrgicos y clínicos, un miembro de Sermo señaló que las simulaciones aún no son lo mismo que enfrentarse a un paciente y a todas las complicaciones que conlleva, un sentimiento que otros compartieron.
Preocupación de los médicos por los gemelos digitales en la asistencia sanitaria
Los médicos comparten preocupaciones similares a las de otras personas que evalúan el uso de gemelos digitales en su campo de especialización. Se preguntan por la exactitud y privacidad de los datos, las implicaciones legales y la validación de los modelos. A diferencia de otros sectores, las preocupaciones de los sanitarios tienen un peso añadido, ya que implican decisiones que cambian la vida. Las principales preocupaciones, según una encuesta de Sermo, eran la precisión y fiabilidad de las simulaciones (30%) y la necesidad de validación en el mundo real (24%).
Fiabilidad y precisión de las simulaciones
Dado que las simulaciones precisas dependen de datos precisos, la selección de las fuentes de datos es un factor crucial en la creación de gemelos humanos digitales. Cada instancia debe estipular las fuentes de datos para una total transparencia, y las simulaciones deben estar libres de sesgos de IA para garantizar que los resultados son representativos de las influencias genéticas, sociales y ambientales del paciente. Sin estas garantías, los médicos pueden cuestionar la utilidad de la tecnología.
Privacidad de los datos y consentimiento del paciente
¿A quién pertenece el gemelo digital? Si los pacientes consienten que se utilicen sus datos para construir gemelos digitales, ¿pierden el control de su información? ¿Podrían sus datos ser utilizados numerosas veces por múltiples médicos sin su conocimiento? ¿Es posible que los gemelos humanos digitales se conviertan en la Henrietta Lacks del mundo digital? Como señaló un médico generalista: «Todavía hay muchas cosas que no comprendemos del todo sobre los límites y el aspecto ético de esta tecnología».
Integración en flujos de trabajo y HCE
Los gemelos digitales extraen datos de múltiples fuentes, pero rara vez transmiten datos fuera de su aplicación. Establecer interfaces con los sistemas de HCE para acceder a la información completa del paciente requerirá un tiempo de desarrollo considerable. Sin integración, los médicos pueden tener que introducir los datos del tratamiento en varios lugares, lo que aumenta su carga de trabajo.
Cuestiones legales o de responsabilidad
Más allá de la cuestión de la propiedad, la sanidad debe abordar los problemas de responsabilidad. ¿Qué ocurre si un error en un gemelo digital provoca un mal resultado? ¿Qué responsabilidad tiene el paciente a la hora de proporcionar información precisa y completa? ¿Podrían utilizarse los gemelos para ilustrar a las compañías de seguros la conveniencia de una determinada actuación? ¿Qué acceso, en su caso, deben tener las aseguradoras al gemelo digital de un paciente?
La tecnología de gemelos digitales requiere una gran plataforma con almacenamiento masivo de datos y potencia informática. Proteger esos datos de accesos no autorizados se convierte en una responsabilidad compartida, ya que los médicos crean gemelos a partir de los datos personales de los pacientes y las plataformas acceden a múltiples fuentes para obtener datos comparativos.
Falta de validación en el mundo real
¿Cómo sabrán los médicos que la tecnología funciona? ¿Qué normas y protocolos de prueba deben establecerse para validar una aplicación de gemelos digitales? Son preguntas que en gran medida siguen sin respuesta. Como señaló un neumólogo entusiasta en Sermo, «los gemelos digitales podrían cambiar realmente la forma en que abordamos la atención al paciente, pero tengo curiosidad por saber hasta qué punto estos modelos serán precisos y fiables en los entornos clínicos del mundo real.»
Con las limitadas aplicaciones clínicas actuales, la validación en el mundo real sigue siendo una cuestión abierta.
¿Qué depara el futuro a la tecnología de los gemelos digitales?
Casi la mitad (45%) de los encuestados en un sondeo de Sermo querían ver la tecnología en la práctica antes de comprometerse a utilizarla. Otros querían ver datos de apoyo, mientras que el 23% utilizaría las herramientas con una fuerte supervisión humana. Otro 21% se mostró escéptico sobre su valor clínico.
La viabilidad de la tecnología de gemelos digitales varía según la especialidad. Por ejemplo, IBM W atson se encontró con numerosos retos a la hora de ofrecer un gemelo digital para revolucionar el tratamiento del cáncer. El proyecto Watson para Oncología de IBM debía salvar la distancia entre la investigación puntera y la práctica clínica, identificando opciones de tratamiento personalizadas. Sin embargo, el proyecto fue incapaz de adaptarse a las complejidades de la atención oncológica, por lo que fracasó.
Otro estudio reciente utilizó gemelos digitales para predecir los resultados de 1.800 pacientes con diabetes de tipo 2. Cada paciente tenía un gemelo digital que reflejaba su ingesta alimentaria, sus niveles de glucosa en sangre, su estado metabólico y sus hábitos de vida. La plataforma sugería a cada paciente opciones alimentarias basadas en las lecturas actuales. Al cabo de un año, los pacientes mostraron una mejora significativa de los niveles de hemoglobina A1c y necesitaban menos medicación antidiabética. Muchos experimentaron una mejor reducción de peso y una menor resistencia a la insulina.
Estos dos estudios ilustran el valor de la tecnología para mejorar la atención al paciente, al tiempo que ponen de relieve los retos que pueden limitar su eficacia. En la actualidad, la tecnología se está utilizando en ensayos clínicos e investigación médica para proporcionar gemelos que resuelvan la falta de validación en el mundo real y de precisión de los datos. A medida que aumente el volumen de datos de pruebas válidas, será más probable que los médicos confíen en la tecnología en entornos clínicos.
¿Cómo podría la tecnología de los gemelos digitales cambiar la vida diaria de los médicos?
Si se demuestra su eficacia en la práctica clínica, los gemelos humanos digitales pueden permitir a los médicos pasar de una atención reactiva a otra predictiva, simular procedimientos complejos y gestionar enfermedades crónicas. En última instancia, reducirán las conjeturas, mejorarán los resultados y fomentarán el aprendizaje permanente.
Los médicos tendrán más confianza en los planes de tratamiento, al conocer los posibles resultados. Proporcionarán una medicación más específica para reducir las visitas a la consulta relacionadas con el ensayo y error. Podrán experimentar tratamientos innovadores para un desarrollo profesional continuo. Los gemelos digitales tienen el potencial de mejorar los resultados de los pacientes y ayudar a mantener el bienestar de los médicos con una tecnología que ahorra tiempo.
Un camino hacia adelante
La tecnología de gemelos digitales es muy prometedora para transformar la asistencia sanitaria, pero su adopción clínica generalizada dependerá de que se aborden primero los retos éticos y de gobernanza. Antes de que los gemelos digitales puedan integrarse con seguridad en la atención rutinaria, deben establecerse una validación sólida, una mitigación de los sesgos y una protección sólida de la privacidad del paciente y la seguridad de los datos. Un diálogo significativo sobre la calidad de los datos, el consentimiento, la transparencia y la responsabilidad es esencial para garantizar que estas herramientas apoyen -en lugar de socavar- la toma de decisiones clínicas.
Los médicos desempeñan un papel fundamental en este proceso. Su experiencia clínica es necesaria para guiar a los desarrolladores en la definición de casos de uso apropiados, la identificación de sesgos y el establecimiento de normas de validación rigurosas. Sin una participación temprana y sostenida de los médicos, las aplicaciones de gemelos digitales corren el riesgo de no alcanzar su potencial o de erosionar la confianza entre pacientes y médicos. Sermo ofrece a los médicos una plataforma confidencial para debatir sobre la tecnología en la asistencia sanitaria. Como comunidad, los miembros de Sermo pueden explorar las cuestiones clave que rodean a la tecnología y evaluar las implantaciones en el mundo real entre colegas de todo el mundo. Es a través de estos debates significativos como puede forjarse un camino hacia el futuro. Forma parte del futuro uniéndote a la comunidad Sermo.
