数字孪生技术助力运动员心脏健康监测，开启医疗新时代

塔塔咨询服务公司TCS近日展示了一项数字医疗技术成果——为一名残障运动员创建了心脏数字孪生模型这也是该公司未来运动员项目的重要组成部分。随着数字技术的持续进步与硬件成本的不断下降个性化健康监测正逐步走向大众市场这一项目正是对医疗与体育分析未来图景的一次前瞻性探索。项目主角是29岁的残障运动员米莉·皮克尔斯。20岁时她因触电事故导致右腿膝盖以下被截肢左脚她称之为人类脚也失去了包括大脚趾在内的两根脚趾。如今她的目标是在明年的伦敦马拉松赛中跑进四个半小时并借助数字健康技术实现这一目标。TCS通过传感器与人工智能技术在她每次训练后提供个性化分析报告。从挑战自我到追逐马拉松梦想皮克尔斯表示自己一直是个运动达人在经历那场严重事故后她立志重返跑道。2023年她成为首位完成红牛400赛事的截肢运动员——这项被誉为全球坡度最陡的400米赛事要求参赛者攀爬一段滑雪跳台。看到赛事视频时我很害怕但正因如此我觉得我必须去做她说道。站上顶点的那一刻我真的找回了自信也让我相信自己能够完成艰难的挑战。正是这次经历让她将目光投向了伦敦马拉松。然而42公里的马拉松对她而言是一次巨大的跨越——做出参赛决定时她的最长跑步记录仅为3公里。训练过程并不顺遂一次半程马拉松训练后她在轮椅上度过了整整三周首次参加全程马拉松时跑到约31公里处左脚伤口开始大量出血被迫以步行完成剩余赛程。第二次马拉松同样因伤不得不走完部分路程。尽管如此她依然斗志昂扬计划在2027年的伦敦马拉松中跑进四个半小时并将参与今年赛事中8公里路段的比赛作为热身准备。皮克尔斯坦言由于身体的特殊状况她在训练上需要高度个性化的指导。网上有很多说法但很难判断到底该怎么做所以这种个性化建议对我来说非常宝贵。此前她一直无法理解为何在两次马拉松训练中总感到疲惫、恢复困难而这一项目让她得以真正了解自己的身体。技术如何赋能运动员TCS英国创新负责人维德·森介绍皮克尔斯使用的可穿戴传感器可进行消费级心电图检测能够采集心律及大量身体数据。一天的数据经过分析第二天早上运动员就能收到关于训练状况的反馈报告。数据的采集与分析由两支团队协同完成一支位于加利福尼亚州专注于运动员监测服务另一支位于印度专注于健康数据分析。森指出智能手表虽然能显示心率的升降但这只是浅层数据。TCS团队能够深入分析心脏腔室的扩张与收缩参数例如收缩力度及恢复到正常功能所需的时间。以米莉为例我们发现尽管许多表层指标已经恢复正常表面上看她已从训练中完全恢复但一些不那么显眼的指标显示她的心脏仍承受着一定压力。这意味着她的恢复时间可能需要六个小时而非四个小时。这些洞察带来了切实改变。皮克尔斯了解到睡眠不足会影响她的训练状态由此开始调整作息、保持规律睡眠训练意愿也随之提升。心脏数据还帮助她认识到情绪波动对训练表现的影响。医疗健康的未来方向森表示这类技术将有力支撑医疗行业从治病向防病的战略转型。医疗行业正在从治疗走向预防因为这才是真正的价值所在。他透露TCS团队正在探索为人体器官构建数字孪生模型通过模拟分析预测器官在不同条件下的运行状态。事实上TCS已将这套方案应用于更广泛的场景。传感器技术的价格持续下降加之人工智能强大的数据处理能力为医疗行业推广数字预防医学创造了理想条件。TCS加利福尼亚团队已在养老院中应用这一技术通过监测老年人的步态评估其身体局限性并制定适合的运动方案以帮助老年人保持更长时间的行动能力。在其他行业数字孪生技术同样大有可为。森举例说美妆行业可以借助皮肤数字孪生模型通过显微镜分析皮肤各层结构建立皮肤在不同条件下的行为模型从而为消费者定制专属护肤品。皮克尔斯还指出这项技术的进步或许能够减少动物实验的需求。这应该是这项技术带来的一个令人欣慰的成果她说。QAQ1心脏数字孪生技术是什么它是如何工作的A心脏数字孪生技术是通过可穿戴传感器采集运动员的心脏数据结合人工智能进行深度分析构建出反映个人心脏运作规律的数字模型。与智能手表仅显示心率高低不同这项技术能分析心脏腔室的扩张与收缩力度、恢复时间等深层参数帮助运动员了解真实的身体恢复状况从而制定更科学的训练计划。Q2TCS的未来运动员项目只适用于专业运动员吗A不是。TCS的未来运动员项目同时服务于专业运动员和业余运动员。专业运动员波士顿马拉松冠军德斯·林登的目标是提升个人最佳成绩而业余运动员米莉·皮克尔斯的目标则是在不受伤的前提下完赛。这一项目的技术正逐步走向大众随着传感器价格下降和人工智能的普及个性化健康监测有望成为更多人可及的服务。Q3数字孪生技术除了用于运动员训练还有哪些应用场景A数字孪生技术的应用前景十分广泛。目前TCS团队已在养老院中利用传感器监测老年人步态帮助制定适合的运动方案以延长老年人保持行动能力的时间。此外美妆行业也可借助皮肤数字孪生模型为消费者定制个性化护肤产品。从医疗角度看该技术还有助于推动医疗行业从治疗走向预防并有望减少动物实验的需求。