Gemelos digitales: tu copia irá a la consulta del médico por ti

No es ciencia ficción, es en lo que trabajan grupos de expertos de varios países, incluido España, para que el día de mañana sea esta copia, basada en gemelos digitales, la que acuda a la consulta del médico en su lugar. Los gemelos digitales son réplicas virtuales de un objeto, un sistema o incluso un órgano humano que permite simular su comportamiento en distintas situaciones sin necesidad de experimentar con la versión real. Esta tecnología, impulsada por la inteligencia artificial (IA) y el análisis de datos, está transformando múltiples sectores, desde la ingeniería hasta la medicina.

Para entenderlo mejor, basta con imaginar la industria aeronáutica. Antes de probar un nuevo motor en un avión real, los ingenieros crean un gemelo digital del motor para analizar cómo reaccionará ante diferentes condiciones de temperatura, presión o desgaste. Esto evita riesgos, reduce costes y permite optimizar el diseño sin necesidad de realizar pruebas físicas. Un caso similar ocurre en las ciudades, donde algunas han desarrollado réplicas digitales de sus infraestructuras para prever el impacto de nuevas construcciones o mejorar la gestión del tráfico antes de aplicar cambios en la vida real.

Los gemelos digitales no son una novedad, se trabaja con ellos desde hace más de 20 años. Después de que acuñara este término el investigador Michael Grieves en 2002, la NASA fue una de las primeras instituciones en aplicar este concepto en la exploración espacial, utilizando modelos digitales para predecir fallos en naves y satélites sin necesidad de intervenir físicamente en ellos. Pero la IA ha permitido que su investigación en la biomedicina se acelere de manera vertiginosa.

Los hemos visto en películas (Tony Stark los usa para recrear su cuerpo y fabricar su famosa armadura en 'Iron Man'; en 'Prometheus' la protagonista usa una máquina quirúrgica avanzada que escanea su cuerpo para hacer un gemelo digital y realizar luego una cirugía autónoma; y en 'Avatar' vemos su uso para pasar la consciencia de un humano al cuerpo de un alienígena) y ahora son una realidad también en el ámbito de la salud.

En la actualidad, hospitales, centros de investigación y empresas tecnológicas trabajan en el desarrollo de modelos digitales de órganos, tejidos y sistemas biológicos, con el objetivo de mejorar diagnósticos, planificar cirugías y personalizar tratamientos médicos.

La diferencia clave entre los gemelos digitales y la simulación es que esta última no es capaz de reflejar la reacción de un organismo ante diferentes interacciones, como sería la administración de un fármaco, de manera que siempre va a haber una discrepancia entre lo simulado y la realidad. El gemelo digital es una réplica exacta de esa realidad. «Utilizamos imágenes de TAC, de resonancia, de analítica, de biomarcadores, de genética... hacemos una réplica del individuo que es él mismo pero a nivel digital. Es tal cual cómo funciona su cuerpo, así como su información genética y molecular», explica Francisco Herrera, catedrático de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial de la Universidad de Granada, quien ha participado recientemente en la jornada 'Gemelos digitales: avances tecnológicos y oportunidades de aplicación' de la Fundación Ramón Areces y Springer Nature.

«La IA y el internet de las cosas ha permitido que se empiece a atisbar y plasmar en la realidad lo que la ciencia ficción prometía», apunta Erika Pastrana, neurocientífica y directora editorial de la revista 'Nature'. «Ahora podemos estudiar e interactuar con tu corazón o el mío y no un modelo genérico del órgano, porque la IA facilita analizar datos de una forma mucho más eficiente, trabajando a la par con más cantidad de información», subraya.

Los avances han permitido que ya se utilicen gemelos digitales en ensayos clínicos de órganos como el corazón, los pulmones, el hígado o incluso el cerebro. Simular el flujo sanguíneo, estimar enfermedades cardíacas y adelantarse a arritmias; modelar el flujo de aire y la difusión de oxígeno en el sistema respiratorio; evaluar el metabolismo y mejorar el diagnóstico de enfermedades hepáticas; simular trasplantes o incluso predecir la evolución de enfermedades como el cáncer, el alzhéimer o el párkinson y personalizar el tratamiento para frenar sus efectos, son solo algunas posibilidades.

«Hablamos de refinar más que nunca la medicina de precisión, de ofrecer a los pacientes un trato personalizado como el que nunca han tenido, todo en función de las particularidades de cada uno», indica Pastrana.

En España varias empresas, instituciones y grupos de investigación de hospitales se han adelantado al desarrollo de otros países en este ámbito. Es el caso del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), el Hospital Vall d'Hebrón o de la empresa Siemens Healthineers.

Desde Siemens Healthineers impulsan el uso de gemelos digitales en distintas áreas, incluido el quirófano, para optimizar el trabajo de los profesionales. «Los cirujanos pueden planificar intervenciones complejas con mayor precisión, reduciendo riesgos y mejorando la recuperación de los pacientes», detalla Teresa Arias, responsable de investigaciones científicas de Siemens Healthineers. «Por ejemplo, si un paciente necesita una cirugía cardíaca compleja, los médicos pueden crear un gemelo digital de su corazón para simular la operación y anticipar cualquier complicación antes de intervenir físicamente».

Por su parte, el CNIO lidera el proyecto 'Gemelas Digitales', que desarrolla modelos virtuales de pacientes con cáncer avanzado de mama, pulmón y colorrectal, para mejorar su comprensión y el tratamiento. Hasta octubre de 2024, ya se han realizado ensayos clínicos en más de 100 mujeres. Fuentes del CNIO detallan a ABC que la característica innovadora es la monitorización remota de las pacientes, que permite «capturar datos en tiempo real sobre múltiples factores que podrían influir en el desarrollo y progresión del cáncer». Para ello integran datos más allá de la información clínica tradicional, como pueden ser el estrés, el estado emocional, la calidad del sueño o la actividad física de la mujer.

En el instituto de investigación del Hospital Vall d´Hebrón (VHIR), el grupo liderado por el doctor Raúl Herance coordina el proyecto europeo 'ARTEMIs', para estudiar la enfermedad del hígado graso, sus efectos en la salud cardiovascular y mejorar la toma de decisiones clínicas. «El proyecto está dividido en cuatro ensayos clínicos con diferentes gemelos de corazón e hígado, donde partimos de una base de datos de 9.000 pacientes», dice Herance, quien añade que el «logro» de contar con tanta información se encuentra en el trabajo colaborativo de 21 socios de 9 países, como Reino Unido, Italia o Francia.

Sin embargo, no es oro todo lo que reluce, y los expertos concuerdan que, pese a los avances, la implantación de los gemelos digitales en España presenta «limitaciones». «La tecnología avanza más rápido de lo que el sistema sanitario puede asumir, y no es malo porque permite soluciones más solidas, pero retrasa su adopción», comenta Herance, que también indica que las autoridades sanitarias jugarán un papel clave en la validación y regulación de estos sistemas. Pero también hay problemas en el desarrollo, y según apunta Arias, «los hospitales tienen reticencias en compartir la información de sus pacientes por motivos éticos», lo que frena muchos ensayos clínicos. El potencial de esta tecnología para el delito es alarmante: podrían comercializarse datos biométricos o que un 'hacker' secuestre a tu gemelo digital y suplante tu identidad.

Además, otra piedra en el camino es la formación de los profesionales, que tendrán que aprender de cero lo que para ellos han sido años de experiencia y práctica. «Todo tiene que comenzar en las universidades, introducir los gemelos digitales en las aulas para que los futuros médicos conozcan su manejo desde antes de cruzar la entrada del hospital», dice Herrera.

Queda por ver entonces lo cerca que estamos de que la idea del 'paciente digital' se haga realidad, algo que los expertos coinciden en que «no es tan lejano como parece». «Tenemos trabajo por delante, pero estamos seguros de que su implementación en todos los hospitales será una realidad en 5 o 10 años», expresa con esperanzas Herance.