Ofrece la capacidad de crear una replica virtual del distintos órganos del cuerpo.
Dos veces por semana, un gran equipo de profesionales se reúne en el Hospital de Niños de Boston para planificar las cirugías cardíacas más complejas. Analizan réplicas tridimensionales de corazones en una pantalla, permitiendo a los cirujanos ver y descomponer cada parte digitalmente para planificar la cirugía con precisión. Con la ayuda de ingenieros biomecánicos, pueden anticipar el impacto en funciones cardíacas como el flujo de sangre, el sistema eléctrico del corazón y la presión sobre las válvulas, todo sin hacer una incisión.
En el futuro, esta tecnología incluirá sensores externos que permitirán que el corazón de un paciente transmita datos a su gemelo virtual. Esto mejorará aún más la precisión de las simulaciones quirúrgicas. Según David Hoganson, director del programa de visualización digital 3D del hospital, ya han utilizado estos modelos en aproximadamente 1300 cirugías.
La “clonación digital” en medicina ha avanzado significativamente, permitiendo la modelización de órganos como pulmones, hígado, cerebro y más. Esta tecnología también se usa para probar nuevos dispositivos médicos y medicamentos, lo que podría reducir o eliminar la necesidad de ensayos en animales y humanos.
El primer corazón virtual fue desarrollado por Steve Levine, un ingeniero de Dassault Systèmes, quien inició el proyecto Living Heart en 2014. Gracias a la colaboración de médicos, ingenieros y otros profesionales, se creó un corazón tridimensional funcional en un entorno virtual. Estos modelos permiten personalizar los rasgos y anatomía de cada paciente para probar diferentes intervenciones antes de la cirugía.
Según un informe de 2023 de las academias nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de Estados Unidos, un gemelo digital es una réplica virtual que imita la estructura y el comportamiento de un sistema físico, actualizándose con datos en tiempo real. La FDA está desarrollando estándares para evaluar esta tecnología emergente.
Los defensores de los gemelos digitales esperan ahorros de costos debido a cirugías más cortas y menos complicaciones. Se estima que en 2023 los ingresos por gemelos digitales en salud fueron de 1600 millones de dólares, y se espera que alcancen 21.100 millones para 2028.
La tecnología se volvió personal para Levine cuando los médicos le encontraron un tumor benigno en el cerebro. No era inmediatamente mortal, pero había causado varios problemas serios.
El neurocirujano Thomas Beaumont de la Universidad de California en San Diego creó una réplica digital de la cabeza de Steve Levine, incluyendo su tumor, para planificar su operación. Esta imagen 3D en la pantalla del quirófano permitió realizar una cirugía no invasiva, usando una cámara y herramientas quirúrgicas a través de las fosas nasales para eliminar el tumor y reparar el tejido. Según Beaumont, cada paciente tiene una estructura ósea única, y visualizarla en tres dimensiones reduce la tensión mental y aumenta la precisión de la cirugía.
Este tipo de trabajo es costoso, y ni los programas estatales ni los seguros privados suelen cubrir el costo de la ingeniería detrás de estas cirugías. En el Hospital de Niños de Boston, David Hoganson tiene más ingenieros biomédicos que cirujanos, gracias a los recursos de su institución.
Sin embargo, las academias nacionales de Estados Unidos advierten sobre el exceso de entusiasmo por la clonación virtual de órganos, afirmando que la publicidad supera la evidencia de su éxito. Recomiendan al gobierno federal invertir más en esfuerzos interinstitucionales para desarrollar gemelos digitales.
Recientemente, la Fundación Nacional de Ciencias, junto con los Institutos Nacionales de Salud y la FDA, otorgaron más de 6 millones de dólares en fondos de investigación para proyectos de gemelos digitales en medicina y biomedicina.
Varias entidades están explorando el uso de gemelos digitales, que se consideran prometedores para aplicaciones industriales, como el ajuste en tiempo real del rendimiento de motores de avión, y modelos virtuales para clima y sostenibilidad. En el futuro, la inteligencia artificial también se usará para construir estos modelos virtuales.
