《麦肯锡直接加速创新：医疗科技研发中数字孪生的潜力》
医疗科技行业近年来在提升患者治疗与成果上取得了显著进展。然而，随着产品及监管法规的日益复杂化，以及将新创新推向市场的周期延长，设计和开发高级医疗科技产品的挑战性也随之增加。2022年设备批准量降至九年低点，较2019年水平下降了20%。在这种环境下，数字化转型对于提高产品开发效率与效果至关重要，同时也能增强产品性能与质量。
数字孪生技术，即真实世界系统、产品或过程的虚拟表示，已经在其他行业中普遍应用。超过70%的跨行业大型企业C级技术高管表示其组织正在探索和投资数字孪生技术。到2026年，该技术市场价值预计将从2020年的31亿美元增长至482亿美元。本文探讨了数字孪生在医疗科技研发中的潜在价值，并阐述了如何充分利用这一技术的全潜力。
数字孪生是一种能够快速测试、监控和维护实体环境中的真实世界实体的技术，通过集成多个来源的数据，提供高度真实的副本。借助数字孪生，工程师可以测试更多设计迭代，识别更多新想法，并以比传统工具快10,000倍的速度自动循环遍历广泛的产品设计参数。此外，它们还能帮助减少物理原型数量，从而降低开发成本和缩短上市时间。
数字孪生在医疗科技领域具有广泛的应用前景，包括但不限于产品设计与开发、运营和商业决策支持。通过数字孪生，企业期望改善产品安全性、可靠性、性能和成本。具体优势包括：
- 前所未有的产品性能：数字孪生能够实现产品性能超越传统方法多年优化后所能达到的水平。
- 降低产品开发成本与时间：基于数字孪生的虚拟验证可减少所需物理原型的数量，从而降低成本并加快上市速度。
- 更快、更安全的临床试验：利用数字孪生研究产品与患者之间的相互作用、验证疗效并在多种运行条件下预测可靠性。这有助于减少临床试验所需的患者数量和试验时长。
- 加速护理交付：通过虚拟再现临床工作流程，评估和预测能识别和消除因设备使用或患者流量优化不佳导致的过程瓶颈。
- 真正的个性化：假设数据隐私和网络安全风险得到完全解决，数字孪生可能成为个体患者的个人代表，为提供针对每个个体的具体治疗方案或生活方式改变的个性化医学预测提供依据。
数字孪生的采用在医疗科技行业尚处于起步阶段，但其潜力巨大。为了更好地理解和评估当前行业对数字孪生的采纳情况，文章提出了一种五级数字孪生成熟度评估框架，从最低级别（无使用）到最高级别（闭环现实世界链接）。随着成熟度级别的提升，可以从数字孪生中提取出更多价值。一项针对约70位医疗科技研发领导者的调查揭示了目前行业的状态：15%的受访者表示已经至少在某些产品上达到了最高成熟度水平。其中一个案例是通过数字孪生提高了临床试验效率，实现了模拟运行时间的30倍提升。另一个案例则是通过数字孪生大幅加速了新产品的临床试验进程，通过虚拟测试设备与各种不同身体形状和结构的兼容性，将临床试验患者数量从1000人以上减少至200人左右，成本降低了75%，节省了超过3000万美元。
然而，尽管数字孪生在医疗科技领域展现出巨大潜力，大多数医疗科技企业尚未充分受益于其带来的改进。实施过程中遇到的主要障碍包括：
- 人员：70%的受访者认为缺乏合适的能力是阻碍他们实施数字孪生技术的关键因素。
- 资源：有限的预算和资源分配也是影响因素之一。
- 合规与信任：确保数字孪生模型的准确性和可信度对于获取监管机构的信任至关重要，这需要投入时间和资源进行验证和认证。
综上所述，数字孪生作为医疗科技研发领域的一种重要工具，具有显著提升产品性能、降低成本和加速创新的潜力。然而，要充分挖掘其价值，医疗科技企业需要克服人员、资源和合规性方面的挑战，同时加强与其他利益相关方的合作，以确保数字孪生技术的有效应用和普及。
