На початку минулого століття майбутнє медицини пов’язували з використанням більш розвинених систем діагностики та персоналізованим лікуванням.
Ці очікування виправдалися, але 100 років тому ніхто навіть уявити не міг, що це стане можливим завдяки Digital Twins, або ж цифровим двійникам, — технології, яка змінює наше уявлення про точність оперативного втручання, протезування чи підбір медикаментів.
Уже до 2030 року світовий ринок цифрових двійників може сягнути $59,94 мільярда, щорічно зростаючи на 68%, згідно з прогнозом MarketsandMarkets.
Що таке цифрові двійники в медицині
«Цифровий двійник» — це віртуальна копія об’єкта, процесу чи системи, яка існує лише у цифровому світі. Характеристики цифрового двійника та його поведінка нічим не відрізняються від фізичного аналога при тому, що першим можна керувати в реальному часі й тестувати з його допомогою різні сценарії.
Технологія не нова, у 1960-ті її почали використовувати в NASA, щоб імітувати перебування космічного корабля Apollo в космосі. Це був чи не найперший приклад застосування цифрових двійників. Проте зараз їх можна зустріти на виробництві, у міському плануванні, будівництві, картуванні гідрологічних систем, а найбільш активними користувачами є інженери, дизайнери, економісти та медичні науковці.
Семен Фріш, Interactive Practice Leader, R&D Team, SoftServe додає:
«Сьогодні ця технологія розвивається надзвичайно швидко завдяки сучасним інструментам — відкритим стандартам обміну даними (наприклад, OpenUSD), генеративному штучному інтелекту, комп’ютерній графіці та потужним обчислювальним системам. Це дає можливість створювати нове покоління цифрових двійників — реалістичних, розумних і максимально наближених до реального світу. Такі двійники вже не просто моделюють об’єкти, а й можуть взаємодіяти з реальними системами в режимі реального часу. Вони враховують фізику матеріалів, освітлення, відображення та поведінку об’єктів, тому їх можна застосовувати для точного планування, тестування або прогнозування — від виробництва до медицини».
Що можуть цифрові двійники в секторі охорони здоров’я:
- керувати лікарнями, ефективно розподіляючи ресурси та персонал;
- моделювати різні методи лікування для пошуку найбільш дієвих;
- прогнозувати розвиток хвороб, щоб запобігти ускладненням;
- персоналізувати план лікування пацієнта з урахуванням його особливостей;
- точно планувати складні хірургічні втручання;
- передбачати та попереджати негативний вплив ліків;
- прискорити розроблення та тестування нових медичних препаратів.
Як і в інших галузях, створені для застосування у медицині цифрові двійники базуються на кількох основних технологіях:
- штучний інтелект і машинне навчання — аналізують дані, щоб виявляти неочевидні закономірності та прогнозувати подальші дії чи події;
- аналітика даних — щоб обробляти великі масиви неструктурованих даних для подальшої інтерпретації;
- інтернет речей — для збирання інформації про стан людини в реальному часі.
Результати їхньої роботи виглядають трохи фантастично, проте є велика кількість успішних прикладів використання Digital Twins саме в медичному напрямі. Розгляньмо найцікавіші кейси із цієї сфери.
Реальні приклади застосування цифрових двійників у сфері охорони здоров’я
Щороку журнал TIME формує свій традиційний перелік найкращих винаходів року на основі пропозицій журналістів та онлайн-заявок, куди також входять винаходи у сфері медицини.
У 2025 році в рейтингу опинилася система Paradigm від Proprio — технологія 3D-наведення в режимі реального часу. Вона створює цифрового двійника тіла пацієнта і далі саме його лікар використовує як мапу під час хірургічного втручання. Це дає можливість покращити ефективність операцій на хребті та зменшити ризики рецидивів.
Окрім Proprio цифрових двійників із медичною метою створюють і використовують інші компаній, про які йтиметься далі.
Dassault Systèmes: цифровий аватар Емма
Компанія, яка починала як аерокосмічний стартап, розробила віртуального помічника Емма для розвитку сфери охорони здоров'я. Це повний віртуальний близнюк однієї анонімної жінки, завдяки якому лікарі віртуально протестували вже сотні варіантів лікування, щоб поліпшити якість життя мільйонів пацієнтів.
3D-модель тіла Емми дає можливість аналізувати наслідки захворювань і тестувати нові медичні препарати без ризику для реальних людей. Також Емма веде Linkedin, де розповідає про свою роботу та ділиться можливостями цифрових двійників.
GSK: цифровий двійник для прискореного розроблення вакцин
COVID-19 став великим викликом для виробників вакцин: їм потрібно було не лише швидко знайти дієву формулу, але й підтвердити її безпеку для людей. У 2019 році компанія GSK об’єдналася з Atos і Siemens для створення цифрового двійника, який допоміг би в розробленні вакцини проти SARS-CoV-2.
Технологія була задіяна різними способами. В офлайн-режимі цифровий двійник використовували для симуляції процесу вакцинації, а онлайн — для моніторингу й управління процесом вакцинації на основі даних із датчиків.
Для кожного етапу виробництва вакцини створювали цифрових двійників, які спільно використовувалися для моделювання всієї виробничої лінії. Результатом стала поява вакцини Sanofi/GSK, яку використовували для щеплення у п’яти європейських країнах.
Siemens Healthineers AG: цифровий двійник серця
Німецька компанія, яка тривалий час виробляє медичне обладнання різного рівня складності, розробила віртуального двійника, щоб зберігати людські серця. Зокрема, захищати від ішемічної хвороби серця, яка є однією з найбільших медичних проблем у світі.
Тепер цифровий двійник може прогнозувати індивідуальні ризики конкретного пацієнта, оцінювати ступінь захворювання та моделювати ефективні плани лікування для покращення якості медичної допомоги.
Пацієнт, для серця якого створюється віртуальний двійник, може з першого разу отримати ефективний метод серцево-судинної терапії, що не тільки позбавить його від негативного досвіду лікування, але й допоможе знизити навантаження на медичну систему у країні його перебування.
Це рішення базується на штучному інтелекті, який аналізує медичні зображення, фізіологічні показники та динаміку кровообігу в серці, створюючи персоналізовану тривимірну модель органу.
Johnson Controls & Microsoft: платформа для цифрових двійників комплексних середовищ
Компанія Johnson Controls створила власний майданчик для цифрових двійників на базі PaaS-платформи Microsoft Azure Digital Twins для моделювання операцій з управління будівель медичних закладів. Використовуючи інформацію від численних датчиків, цифровий двійник може надіслати запит на обслуговування несправного ліфта або системи опалення та охолодження до їхньої поломки.
Цифрові двійники також допомагають співробітникам і відвідувачам знайти доступні місця для паркування або найменш завантажені приміщення в будівлях, що актуально під час погіршення епідеміологічної ситуації.
Віртуальні двійники в Україні
У вересні 2025 року з’явився цифровий двійник Мінцифри Михайла Федорова. Зараз він доступний у Telegram за ніком @thedigital_bot (у WhatsApp він запрацює пізніше) для користувачів, які авторизувалися через застосунок «Дія».
Поставити питання можна голосом або текстом, а відповідь пролунає саме голосом міністра — таку можливість реалізував розробник віртуального асистента, польська компанія ElevenLabs.
Щоб натренувати цифрового двійника, було використано понад 10 тисяч висловлювань, дописів у соцмережах та інших публічних матеріалів авторства Михайла Федорова.
«Це крок у нову еру взаємодії громадян і держави, де технології дають змогу швидко і прозоро комунікувати та вирішувати проблеми разом», — розповів Михайло Федоров.
Україна впевнено рухається шляхом цифровізації державних сервісів, проте цифрових двійників розробляє не тільки Мінцифри й не тільки для вирішення суспільно важливих завдань. Медичні кейси також є, і найбільш яскравий із них це healthtech-стартап eXtra Vision, який заснували троє лікарів із Харкова.
Ідея полягає в тому, щоб створити 3D-модель мозку на основі даних, що були отримані під час комп’ютерної томографії або магнітно-резонансної томографії. Вони дають можливість створити об’ємну цифрову копію голови або хребта людини. Цифровий двійник завантажується у хмару, де з ним синхронізуються окуляри доповненої реальності, якими під час операції користуються нейрохірурги.
Крім того, задіяні датчики, які відстежують рухи інструментів і рук лікаря. Це забезпечує високу точність роботи, коли потрібно визначити місце втручання, зробити розріз, прорахувати об’єм тканин для подальшого видалення тощо.
Майбутнє цифрових двійників у медицині
Кількість практичних кейсів із використання Digital Twins у системі охорони здоров’я, очевидно, зростатиме. Частково ця тенденція зумовлена технологічним прогресом.
«Найбільші зміни в цій сфері сьогодні відбуваються завдяки штучному інтелекту. Наприклад, у компанії NVIDIA це напрям Physical AI і платформа Cosmos, які допомагають створювати моделі, що можуть не лише симулювати, а й розуміти фізичні закони світу. Іншими словами, такі системи вчаться поводитися як реальні об’єкти. Наприклад, передбачати, як рухатиметься рідина або як взаємодіють матеріали за різних умов», — додав Семен Фріш із SoftServe.
Експерт також навів приклад Google DeepMind, де працюють над World Models і Genie 3, які дають можливість будувати віртуальні світи для навчання штучного інтелекту. На його думку, це важливо, адже замість тестування в реальності, AI може тренуватися у симульованому середовищі, де безпечно експериментувати та передбачати майбутні сценарії.
«Завдяки таким підходам цифрові двійники стають активними системами, які здатні самостійно робити висновки, прогнозувати й оптимізувати процеси. У перспективі це відкриє шлях до нових способів використання — від віртуальних лабораторій у медицині до «розумних» фабрик, які навчаються з власних даних у реальному часі», — наголосив Семен Фріш.
Підписуйтеся на ProIT у Telegram, щоб не пропустити жодної публікації!
