生物數位分身技術也展現了拯救和改善人類生命以及降低醫療成本的巨大潛力。本文將探討這一新興技術的原理、應用以及未來發展方向。
編譯／酷魯
在現代醫療領域，生物數位分身（Bio Digital Twin）此一創新醫療技術正處於醫療產業轉型與變革的最前線。這項技術將深刻影響健康照護與營養保健，在改善人們健康狀況的同時，並推動精準醫療與預防醫學的發展。
以資料導向為核心，提供量身客製的個性化治療
數位分身已經成為現代科技的關鍵組成部分，我們可以在提升工廠生產效率以及確保噴射引擎可靠性的實際應用場景中找到它的身影。隨著資料收集和電腦建模技術的快速發展，數位分身技術的應用場景也在不斷擴展，生物數位身分即為其中一項新興的熱門領域。
生物數位分身技術涉及透過軟體模型複製人體，結合了對生物、生理、基因組和健康紀錄資料的分析。健康照護供應商可以使用這些模型，以前所未有的速度和精度測試藥物和療法，降低醫病間的風險。結合 AI 和先進分析技術，該技術便能預測並提升患者一生的健康狀況，開創精準醫療的新紀元。
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生物數位分身技術的核心在於整合大量的患者治療資料，利用 AI 和機器學習，該技術可以為個別患者量身客製個性化治療。這種資料導向式的技術，不僅讓整體醫療品質獲得全面性的提升，還能實現疾病的早期檢測和預防。
NTT Research 以精準心臟病學為重點，2030 年推出最終研發成果
日本電信巨頭 NTT 於 2019 年 7 月成立的研究組織 NTT Research，正處於生物數分身所掀起醫療革命風暴之風眼的核心，該組織旗下的 NTT 醫療與健康資訊學（MEI）實驗室便致力推動數位分身計畫。
該計畫首要重點是精準心臟病學，並為此開發能為急性心肌梗塞（AMI）和慢性心臟衰竭（CHF）進行建模的心血管生物數位分身（Cardiovascular Bio Digital Twin，CV BioDT）技術。健康照護供應商可以使用該技術量身訂做出顛覆傳統治療方法的個性化治療方案，不僅減輕醫療系統負擔，並能改善患者的治療成效。
MEI 實驗室負責人 Joe Alexander 表示，將心臟作為生物數位分身研究的開始起點是合乎邏輯的，因為心血管疾病是全球主要的死因。如今噴射客機會將數位分身模型搭配三角測量用來定位並排除引擎故障，NTT Research 也開始將這樣的模型與技術應用在心血管控制系統上。
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他們其中一項目標是讓奈米感測更完善，以便能夠即時收集有關心臟如何以微流體（microfluidics）層級運作的資料。這需要在人體幹細胞中植入能精確提供輸出入讀數的特殊細胞，同時必須在心臟和循環系統的運算建模方面取得重大進展。對此，NTT Research 開發了一種取代傳統運算流體動力學方法的突破性替代方案，亦即一個專為保持泵與閥（pump-and-valve）機制得以全速運行，進而可靠緩解急性心臟衰竭的獨特生物數位分身平台。
NTT Research 預計會在 8 到 10 年內率先在大阪國立心血管中心（National Cardiovascular Center）展開小規模的人體概念驗證研究，最終技術成果預計會在 2030 年推出。
瓦赫寧根大學結合體驗與偏好，提供客製化營養管理與個性化飲食建議
除了心血管疾病之外，生物數位分身也適用於營養管理。每個人對營養的反應不同，同樣一根香蕉，有的人吃了血糖可能急劇上升，長期可能引起代謝疾病，但有的人卻不會。荷蘭瓦赫寧根大學（Wageningen University）科學家利用生物數位分身技術預測人們對食物的反應，進而讓量身訂製的個性化營養與飲食建議成為可能。
再者，高血脂是心血管疾病的重要預測指標，但目前還沒有可以監測身體血脂量的感測器。瓦赫寧根大學集結了營養專家、行為科學家、生物資訊學家成立研究團隊，透過長期所收集的中年超重受測者相關健康數據，開發出名為「我、我的飲食和我」（Me, my diet and I）的生物數位分身模型，該模型可以模擬並預測身體的反應。
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該團隊最終目標是制定綜合考量身體質量指數（BMI）、年齡、脂肪分布、血壓和營養的個性化飲食方案，以便協助人們改善血糖和血脂的驟升狀況。該飲食方案還會考慮到個人飲食偏好，進而擬定出更容易被接受和遵循的個性化飲食計畫。
從心血管疾病到營養管理，生物數位分身開啟更多應用可能性
不論從心臟或營養管理做為生物數位分身的研發切入點，都將開啟更多可能性的大門。我們可以開發特定患者專屬的生物數位分身來模擬藥物治療，並自動判定哪種藥物治療在緊急情況下最有效。
不僅如此，在建立治療心臟疾病的數位分身的過程中，也可將肺、肺系統、腎臟乃至神經控制都納入考量，讓治療更精準、更有效。就像針對營養管理的生物數位分身模型可以儘可能地將年齡、血壓、血糖、血脂、BMI 及偏好等資訊全都納入考量一樣，讓真正的個性化飲食建議成真。
相信各類專屬生物數位分身將為帶動個性化營養管理/醫療、預防醫學及精準醫學的蓬勃發展，或許糖尿病、自閉症或阿茲海默症因此消除的一天很快就會來到。
(本文授權非營利轉載，請註明出處：CIO Taiwan)
