Аннотация
Введение. На сегодняшний день цифровые двойники являются наиболее перспективным направлением развития современного здравоохранения. С их помощью возможно кардинально изменить подходы к диагностике, лечению и профилактике заболеваний. В медицине концепция цифровых двойников предполагает создание «цифрового пациента», что позволяет моделировать течение болезни, прогнозировать исходы и подбирать оптимальные терапевтические алгоритмы лечения с учетом индивидуальных особенностей организма. Такая трансформация системы здравоохранения влечет за собой революционные изменения в устоявшемся медицинском мышлении с акцентом на персонализированный подход, что требует пересмотра базовых принципов доказательной медицины. Цель исследования: провести систематический анализ современного состояния и перспектив применения технологий цифровых двойников (ЦД) в персонализированной медицине на основе обзора научной литературы за период 2019 – 2024 гг. Материал и методы. Настоящее исследование представляет собой нарративный обзор литературы с элементами scoping-review, охватывающий результаты исследований по тематике медицинских ЦД (МЦД) за последние ~5 лет (2019 – 2024). По результатам поиска было отобрано более 150 источников, из которых на основе чтения полных текстов релевантными признаны около 60. В итоговую библиографию включены 23 наиболее значимых источника, полностью соответствующих критериям отбора. Необходимо отметить, что выбор нарративного обзора с элементами scoping-review обусловлен стремлением не к исчерпывающему метаанализу, а к синтетическому осмыслению разнородных тенденций в поле, где методологические ограничения, такие как фрагментарность эмпирических данных и преобладание концептуальных работ, неизбежно влияют на глубину выводов. Результаты. Развитие концепции ЦД в медицине прошло несколько ключевых этапов. Переход от простых к интеллектуальным моделям отражает смену парадигмы традиционной медицины, где пациент рассматривается как динамическая система. В профессиональных кругах продолжает формироваться мнение об эффективном их использовании в здравоохранении. Сегодня известно об успешном применении ЦД в таких отраслях медицины, как диагностика, терапия, хирургия, реабилитация, фармация, профилактика, а также в системах для поддержки принятия клинических решений. Заключение. Проведенный анализ исследований трансформации МЦД демонстрирует их значительный потенциал использования в персонализированной медицине, принося ощутимую пользу в повышении точности диагностики и прогноза, индивидуализации лечения, обеспечении непрерывного мониторинга состояния здоровья пациентов и поддержке принятия клинических решений.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
П.В. Селивёрстов(1), Е.В. Крюков(1), В.Б. Гриневич(1), Е.В. Ивченко(1), Е.П. Минаков(2)
1-ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ,
Российская Федерация, 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6;
2-ФГБВОУ ВО «Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского» МО РФ,
Российская Федерация, 197198, Санкт-Петербург, ул. Ждановская, д. 13
Литература
Katsoulakis E., Wang Q., Wu H. et al. Digital twins for health: a scoping review. npj Digit Med. 2024; 7: 77. DOI: 10.1038/s41746-024-01073-0
. Tortora M., Pacchiano F., Ferraciolli S.F. et al. Medical Digital Twin: A Review on Technical Principles and Clinical Applications. J. Clin. Med. 2025; 14 (2): 324. DOI: 10.3390/jcm14020324
Тайц Б.М. «10П медицина» в решении вопросов снижения смертности, увеличения продолжительности и повышения качества жизни пожилого населения. Клиническая геронтология. 2021; 27 (11–12): 76–9. https://doi.org/10.26347/1607-2499202111-12076-079 [Taitz B.M. «10P Medicine» in addressing the issues of reducing mortality, increasing life expectancy, and improving the quality of life for the elderly population. Clinical Gerontology. 2021; 27 (11–12): 76–9 (in Russian)].
. Glaessgen EH, Stargel DS. The digital twin paradigm for future NASA and U.S. Air Force vehicles. In: 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. Honolulu, HI. 2012. DOI: 10.2514/6.2012-1818
. Селиверстов П.В., Гриневич В.Б., Крюков В.Б., Минаков Е.П. Роль цифровых двойников в терапевтическом сопровождении пациентов. Врач. 2025; 36 (6): 13–9. https://doi.org/10.29296/25877305-2025-06-03 [Seliverstov P.V., Grinevich V.B., Kryukov V.B., Minakov E.P. The Role of Digital Twins in the Therapeutic Support of Patients. Vrach. 2025; 36 (6): 13–9 (in Russian)].
Viceconti M., Hunter P. The Virtual Physiological Human: Ten Years After. Annu Rev Biomed Eng. 2016; 18: 103–23. DOI: 10.1146/annurev-bioeng-110915-114742
Dogba M.J., Dossa A.R., Breton E., Gandonou-Migan R. Using information and communication technologies to involve patients and the public in health education in rural and remote areas: a scoping review. BMC Health Serv Res. 2019; 19 (1): 128.
. Карпов О.Э., Храмов А.Е. Информационные технологии, и искусственный интеллект в медицине. М.: ДПК Пресс, 2022; 480. ISBN 978-5-91976-232-4. [Karpov O.E., Khramov A.E. Information Technologies and Artificial Intelligence in Medicine. Moscow: DPK Press, 2022; 480 (in Russian)].
Гриневич В.Б., Крюков В.Б., Минаков Е.П., Селиверстов П.В. Концепция применения цифровых двойников для прогнозирования значений ведущих показателей состояния здоровья пациентов. Врач. 2025; 36 (9): 83–6. https://doi.org/10.29296/25877305-2025-09-16 [Grinevich V.B., Kryukov V.B., Minakov E.P., and Seliverstov P.V. The concept of using digital twins to predict the values of leading indicators of patients’ health. Vrach. 2025; 36 (9): 83–6 (in Russian)].
Селиверстов П.В., Шаповалов В.В., Кравчук Ю.А., Саликова С.П., Шаваева Ф.В., Исаева П.А., Салманова М.М., Арсланбекова Р.М. Информационные технологии на основе искусственного интеллекта в эру персонализированной оценки здоровья. Молекулярная медицина. 2025; 23 (3): 11–8. [Seliverstov P.V., Shapovalov V.V., Kravchuk Yu.A., Salikova S.P., Shavaeva F.V., Isaeva P.A., Salmanova M.M., Arslanbekova R.M. Information Technologies Based on Artificial Intelligence in the Era of Personalized Health Assessment. Molecular Medicine. 2025; 23 (3): 11–8 (in Russian)].
Sun T, He X, Li Z. Digital twin in healthcare: Recent updates and challenges. Digit Health. 2023; 9: 20552076221149651. DOI: 10.1177/20552076221149651
. Grieves M. Digital twin: mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems. In: Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. Springer. 2017; 85–113. DOI: 10.1007/978-3-319-38756-7_4
. Stahlberg E.A, Abdel-Rahman M., Aguilar B. et al. Exploring approaches for predictive cancer patient digital twins: opportunities for collaboration and innovation. Front Digit Health. 2022; 4: 1007784. DOI: 10.3389/fdgth.2022.1007784
Venkatesh K.P., Brito G., Kamel Boulos M.N. Health digital twins in life science and health care innovation. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2024; 64: 159–70. DOI: 10.1146/annurev-pharmtox-022123-022046
Минаков Е.П., Гриневич В.Б., Крюков Е.В. и др. Базы данных потенциальных цифровых двойников программно-моделирующего комплекса прогнозирования ведущих показателей состояния пациентов. Врач. 2025; 10: 28–33. DOI: 10.29296/25877305-2025-10-05 [Minakov E.P., Grinevich V.B., Kryukov E.V., et al. Databases of potential digital twins of the software and modeling complex for predicting leading indicators of patients’ condition. Vrach. 2025; 10: 28–33 (in Russian)].
. Moingeon P., Chenel M., Rousseau C. et al. Virtual patients, digital twins and causal disease models: paving the ground for in silico clinical trials. Drug Discov Today. 2023; 28 (7): 103605. DOI: 10.1016/j.drudis.2023.103605
Björnsson B., Borrebaeck C., Elander N. et al. Digital twins to personalize medicine. Genome Med. 2019; 12: 4. DOI: 10.1186/s13073-019-0701-3
. Vallée A. Digital twins for healthcare systems. Front Digit Health. 2023; 5: 1253050. DOI: 10.3389/fdgth.2023.1253050
Laubenbacher R., Mehrad B., Shmulevich I., Trayanova N. Digital twins in medicine. Nat Comput Sci. 2024; 4 (3): 184–91. DOI: 10.1038/s43588-024-00607-6
. Coorey G., Figtree G.A., Fletcher D.F. et al. The health digital twin to tackle cardiovascular disease a review of an emerging interdisciplinary field. npj Digit Med. 2022; 5: 126. DOI: 10.1038/s41746-022-00640-7
Huang P.H., Kim K.H., Schermer M. Ethical Issues of Digital Twins for Personalized Health Care Service: Preliminary Mapping Study. J. Med. Internet Res. 2022; 24 (1): e33081. DOI: 10.2196/33081
. Sahal R., Alsamhi S.H., Brown K.N. Personal Digital Twin: A Close Look into the Present and a Step towards the Future of Personalised Healthcare Industry. Sensors (Basel). 2022; 22 (15): 5918. DOI: 10.3390/s22155918
Machado T.M., Berssaneti F.T. Literature review of digital twin in healthcare. Heliyon. 2023; 9 (10): e19390. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e19390
Chang H.C., Gitau A.M., Kothapalli S. et al. Understanding the need for digital twins’ data in patient advocacy and forecasting oncology. Front Artif Intell. 2023; 6: 1260361. DOI: 10.3389/frai.2023.1260361
De Benedictis A., Mazzocca N., Somma A. et al. Digital Twins in Healthcare: An Architectural Proposal and Its Application in a Social Distancing Case Study. IEEE J. Biomed Health Inform. 2023; 27 (10): 5143–54. DOI: 10.1109/JBHI.2022.3205506
Карась С.И. Виртуальные пациенты как формат симуляционного обучения в непрерывном медицинском образовании (обзор литературы). Бюллетень сибирской медицины. 2020; 19 (1): 140–9. https://doi.org:10.20538/1682-0363-2020-1-140-149 [Karas S.I. Virtual patients as a format of simulation training in continuing medical education (literature review). Bulletin of Siberian Medicine. 2020; 19 (1): 140–9 (in Russian)].
В России создадут стандарт для цифровых медицинских двойников. Медвестник. 2024. URL: https://medvestnik.ru/content/news/V-Rossii-sozdadut-standart-dlya-cifrovyh-medicinskih-dvoinikov.html [V Rossii sozdadut standart dlya cifrovyh medicinskih dvoinikov. Medvestnik. 2024. URL: https://medvestnik.ru/content/news/V-Rossii-sozdadut-standart-dlya-cifrovyh-medicinskih-dvoinikov.html (in Russian)]