塔塔咨詢(xún)服務(wù)公司（TCS）近日展示了一項(xiàng)數(shù)字醫(yī)療技術(shù)成果——為一名殘障運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)建了心臟數(shù)字孿生模型，這也是該公司"未來(lái)運(yùn)動(dòng)員項(xiàng)目"的重要組成部分。隨著數(shù)字技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步與硬件成本的不斷下降，個(gè)性化健康監(jiān)測(cè)正逐步走向大眾市場(chǎng)，這一項(xiàng)目正是對(duì)醫(yī)療與體育分析未來(lái)圖景的一次前瞻性探索。

項(xiàng)目主角是29歲的殘障運(yùn)動(dòng)員米莉·皮克爾斯。20歲時(shí)，她因觸電事故導(dǎo)致右腿膝蓋以下被截肢，左腳（她稱(chēng)之為"人類(lèi)腳"）也失去了包括大腳趾在內(nèi)的兩根腳趾。如今，她的目標(biāo)是在明年的倫敦馬拉松賽中跑進(jìn)四個(gè)半小時(shí)，并借助數(shù)字健康技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。TCS通過(guò)傳感器與人工智能技術(shù)，在她每次訓(xùn)練后提供個(gè)性化分析報(bào)告。

從挑戰(zhàn)自我到追逐馬拉松夢(mèng)想

皮克爾斯表示，自己"一直是個(gè)運(yùn)動(dòng)達(dá)人"，在經(jīng)歷那場(chǎng)嚴(yán)重事故后，她立志重返跑道。2023年，她成為首位完成紅牛400賽事的截肢運(yùn)動(dòng)員——這項(xiàng)被譽(yù)為全球坡度最陡的400米賽事，要求參賽者攀爬一段滑雪跳臺(tái)。

"看到賽事視頻時(shí)我很害怕，但正因如此，我覺(jué)得我必須去做，"她說(shuō)道。"站上頂點(diǎn)的那一刻，我真的找回了自信，也讓我相信自己能夠完成艱難的挑戰(zhàn)。"正是這次經(jīng)歷，讓她將目光投向了倫敦馬拉松。

然而，42公里的馬拉松對(duì)她而言是一次巨大的跨越——做出參賽決定時(shí)，她的最長(zhǎng)跑步記錄僅為3公里。訓(xùn)練過(guò)程并不順?biāo)欤阂淮伟氤恬R拉松訓(xùn)練后，她在輪椅上度過(guò)了整整三周；首次參加全程馬拉松時(shí)，跑到約31公里處，左腳傷口開(kāi)始大量出血，被迫以步行完成剩余賽程。第二次馬拉松同樣因傷不得不走完部分路程。盡管如此，她依然斗志昂揚(yáng)，計(jì)劃在2027年的倫敦馬拉松中跑進(jìn)四個(gè)半小時(shí)，并將參與今年賽事中8公里路段的比賽作為熱身準(zhǔn)備。

皮克爾斯坦言，由于身體的特殊狀況，她在訓(xùn)練上需要高度個(gè)性化的指導(dǎo)。"網(wǎng)上有很多說(shuō)法，但很難判斷到底該怎么做，所以這種個(gè)性化建議對(duì)我來(lái)說(shuō)非常寶貴。"此前，她一直無(wú)法理解為何在兩次馬拉松訓(xùn)練中總感到疲憊、恢復(fù)困難，而這一項(xiàng)目讓她得以真正了解自己的身體。

技術(shù)如何賦能運(yùn)動(dòng)員

TCS英國(guó)創(chuàng)新負(fù)責(zé)人維德·森介紹，皮克爾斯使用的可穿戴傳感器可進(jìn)行"消費(fèi)級(jí)心電圖"檢測(cè)，能夠采集心律及大量身體數(shù)據(jù)。"一天的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析，第二天早上運(yùn)動(dòng)員就能收到關(guān)于訓(xùn)練狀況的反饋報(bào)告。"數(shù)據(jù)的采集與分析由兩支團(tuán)隊(duì)協(xié)同完成：一支位于加利福尼亞州，專(zhuān)注于運(yùn)動(dòng)員監(jiān)測(cè)服務(wù)；另一支位于印度，專(zhuān)注于健康數(shù)據(jù)分析。

森指出，智能手表雖然能顯示心率的升降，但這只是淺層數(shù)據(jù)。TCS團(tuán)隊(duì)能夠深入分析心臟腔室的擴(kuò)張與收縮參數(shù)，例如收縮力度及恢復(fù)到正常功能所需的時(shí)間。"以米莉?yàn)槔�，我們發(fā)現(xiàn)盡管許多表層指標(biāo)已經(jīng)恢復(fù)正常，表面上看她已從訓(xùn)練中完全恢復(fù)，但一些不那么顯眼的指標(biāo)顯示，她的心臟仍承受著一定壓力。這意味著她的恢復(fù)時(shí)間可能需要六個(gè)小時(shí)，而非四個(gè)小時(shí)。"

這些洞察帶來(lái)了切實(shí)改變。皮克爾斯了解到，睡眠不足會(huì)影響她的訓(xùn)練狀態(tài)，由此開(kāi)始調(diào)整作息、保持規(guī)律睡眠，訓(xùn)練意愿也隨之提升。心臟數(shù)據(jù)還幫助她認(rèn)識(shí)到情緒波動(dòng)對(duì)訓(xùn)練表現(xiàn)的影響。

醫(yī)療健康的未來(lái)方向

森表示，這類(lèi)技術(shù)將有力支撐醫(yī)療行業(yè)從"治病"向"防病"的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。"醫(yī)療行業(yè)正在從治療走向預(yù)防，因?yàn)檫@才是真正的價(jià)值所在。"他透露，TCS團(tuán)隊(duì)正在探索為人體器官構(gòu)建數(shù)字孿生模型，通過(guò)模擬分析預(yù)測(cè)器官在不同條件下的運(yùn)行狀態(tài)。

事實(shí)上，TCS已將這套方案應(yīng)用于更廣泛的場(chǎng)景。傳感器技術(shù)的價(jià)格持續(xù)下降，加之人工智能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，為醫(yī)療行業(yè)推廣數(shù)字預(yù)防醫(yī)學(xué)創(chuàng)造了理想條件。TCS加利福尼亞團(tuán)隊(duì)已在養(yǎng)老院中應(yīng)用這一技術(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)老年人的步態(tài)，評(píng)估其身體局限性并制定適合的運(yùn)動(dòng)方案，以幫助老年人保持更長(zhǎng)時(shí)間的行動(dòng)能力。

在其他行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)同樣大有可為。森舉例說(shuō)，美妝行業(yè)可以借助皮膚數(shù)字孿生模型，通過(guò)顯微鏡分析皮膚各層結(jié)構(gòu)，建立皮膚在不同條件下的行為模型，從而為消費(fèi)者定制專(zhuān)屬護(hù)膚品。皮克爾斯還指出，這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步或許能夠減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的需求。"這應(yīng)該是這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的一個(gè)令人欣慰的成果，"她說(shuō)。

Q&A

Q1：心臟數(shù)字孿生技術(shù)是什么？它是如何工作的？

A：心臟數(shù)字孿生技術(shù)是通過(guò)可穿戴傳感器采集運(yùn)動(dòng)員的心臟數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能進(jìn)行深度分析，構(gòu)建出反映個(gè)人心臟運(yùn)作規(guī)律的數(shù)字模型。與智能手表僅顯示心率高低不同，這項(xiàng)技術(shù)能分析心臟腔室的擴(kuò)張與收縮力度、恢復(fù)時(shí)間等深層參數(shù)，幫助運(yùn)動(dòng)員了解真實(shí)的身體恢復(fù)狀況，從而制定更科學(xué)的訓(xùn)練計(jì)劃。

Q2：TCS的"未來(lái)運(yùn)動(dòng)員項(xiàng)目"只適用于專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員嗎？

A：不是。TCS的"未來(lái)運(yùn)動(dòng)員項(xiàng)目"同時(shí)服務(wù)于專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員和業(yè)余運(yùn)動(dòng)員。專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員波士頓馬拉松冠軍德斯·林登的目標(biāo)是提升個(gè)人最佳成績(jī)，而業(yè)余運(yùn)動(dòng)員米莉·皮克爾斯的目標(biāo)則是在不受傷的前提下完賽。這一項(xiàng)目的技術(shù)正逐步走向大眾，隨著傳感器價(jià)格下降和人工智能的普及，個(gè)性化健康監(jiān)測(cè)有望成為更多人可及的服務(wù)。

Q3：數(shù)字孿生技術(shù)除了用于運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，還有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？

A：數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣泛。目前，TCS團(tuán)隊(duì)已在養(yǎng)老院中利用傳感器監(jiān)測(cè)老年人步態(tài)，幫助制定適合的運(yùn)動(dòng)方案，以延長(zhǎng)老年人保持行動(dòng)能力的時(shí)間。此外，美妝行業(yè)也可借助皮膚數(shù)字孿生模型，為消費(fèi)者定制個(gè)性化護(hù)膚產(chǎn)品。從醫(yī)療角度看，該技術(shù)還有助于推動(dòng)醫(yī)療行業(yè)從治療走向預(yù)防，并有望減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的需求。