개인의 신체와 건강 상태를 디지털로 모델링하고 시뮬레이션을 통해 신약, 의료기기 및 헬스케어 관련 제품, 서비스 설계와 개발 지원

동물실험과 임상시험에서의 윤리적 문제를 완화하며, 다양한 조건에서 제품 설계와 안전성·유효성을 정밀하게 평가함으로써 개발 주기를 획기적으로 단축

향후 5년 : 특정 장기 또는 질환 모델의 디지털 트윈 구현

향후 10년 : 디지털 트윈 활용 의료기기 및 의약품 개발, 안전성 및 유효성 평가

■ 데이터 수집과 처리 기술

-  의료기기, 웨어러블 기기, 바이오센서, IoT 기반 라이프로그 수집 플랫폼 등 인체모사모델 대상의 지속적인 모니터링 및 데이터 수집

-  의무기록, 의료영상자료 및 유전체 데이터 등의 수집과 통합

-  대용량의 가상화된 데이터의 분산 저장, 고속처리, 개인정보보호, 사이버보안 등의 기술

-  빅데이터 및 정형/비정형 데이터의 처리를 위한 자연어처리, 거대언어모델 및 대형멀티모달모델

■ 인체모사모델 기술

-  수집된 정보를 결합 및 연계하여 인체모델과 상관관계를 갖는 중요한 변수 식별

-  멀티 모달리티 기반의 정보를 융합하여 시뮬레이션에 필요한 인체모델 및 인체환경 모델링

-  멀티 모달리티 데이터의 융합 및 시각화

-  심장질환, 뇌혈관질환등 환자의 질환 장기를 가상 모델링하거나 당뇨병 등 대사질환자의 전신을 대상으로 하는 가상 모델링 등

■ 시뮬레이션 

-  실제 인체환경과 인체모사모델을 연결하는 현실/가상세계 간의 동기화 기술 

-  빅데이터와 기계학습을 통해 실제 인체환경과 인체모사모델과의 차이를 최소화하고 안정화하는 기술  

-  인체모델 및 질환모델의 유효성 검증 기술

■ 진단 및 예후 예측 

-  가상화된 인체모사모델과 환경을 기반으로 진단보조, 모의수술 및 치료 반응에 대한 정보를 분석하고 예측 하는 기술 

-  건강정보를 활용한 모니터링, 환자관리, 예방, 교육 등 서비스 개발

-  디지털 트윈을 활용한 헬스케어 제품과 헬스케어 서비스의 검증 및 평가 기술

■ (기술적 니즈) IoT, 인공지능, 빅데이터, 반도체, XR 기술 등의 발전으로 헬스케어 분야에도 디지털 트랜스포메이션 가속화 ■ (경제적 니즈) 의료기기 및 의약품 개발 전주기 프로세스에서 개발 효율성 및 비용 절감 ■ (사회적 니즈) 잘병에 대한 예방, 모니터링, 맞춤형 치료 및 전주기 관리 등 의료서비스 요구 증대

■ (Dassault system - Living heart project) 소프트웨어 편집으로 형상 및 조직 특성을 수정함으로써 심장 질환이나 선천성 결함을 연구하는데 사용될 수 있는 3D 심장 시뮬레이터

■ (Heart Flow –Heart Flow Analysis & HeartFlow Planner) 비침습적 맞춤형 심장 검사를 통해 각 환자의 관상 동맥에 대한 시각화를 제공하여 효과적인 치료 계획 수립을 보조하는 시뮬레이션 프로그램

■ (Phillips) 환자의 신체 정보를 종합한 디지털 환자를 구현해 치료 솔루션 선택 시간을 단축하고, 통합 데이터 기반으로 효과적인 치료 방법을 제공

■ (Sim & Cure) 환자의 뇌동맥류발생 상태와 주위 혈관을 3D 모델링해 정보를 파악한 뒤 뇌동맥류 발생 위치를 파악하고 시뮬레이션을 통해 적절한 이식물 크기를 추천

■ (GE) 임상 커맨드 센터(Clinical Command Centers)를 바탕으로 실시간 병원 운영 의사 결정 지원 솔루션과 환자들의 동선을 디지털 환경에서 구현 

■ 실사용데이터(RWD) 기반 메디컬트윈 기술개발 사업 (보건복지부)

-  의료 영상, EMR, 생체신호 등 임상 데이터를 활용해 한국형 신체·장기 트윈을 생성하고, 수술 결정과 예후 예측을 위한 시뮬레이션 기술로 한국인 맞춤형 메디컬 트윈 기반 의료예측 기술을 개발을 목표

■ 뇌과학 선도융합기술개발사업 (과학기술정보통신부)

-  삼성서울병원 : 멀티모달 데이터베이스를 활용한 딥러닝 기반 뇌혈관질환 in silico 모델 개발 및 검증

■ 의료수준 전신 메디컬트윈 핵심 기술 개발 (과학기술정보통신부)

-  한국전자통신연구원 : 의료 정보에 기반한 신경근골격계 메디컬 트윈 생성과 시뮬레이션을 통한 질환(뇌손상 질환 등) 원격 재활 관리 및 운동 가이드 생성

■ 디지털트윈 융합 의료혁신 선도 사업 (과학기술정보통신부)

-  디지털트윈 통합 인프라 구축(디지털트윈 모델, 디지털트윈 연계 플랫폼), 시뮬레이션 검증 인프라 구축, 의료기기 디지털트윈 사업화

■ 다양한 조건에 대한 시뮬레이션을 통하여 비임상 및 임상시험을 대체하는 연구개발이 가능하므로 기술개발 기간은 단축하고 비용을 절감할 수 있음 ■ 제품의 안전성과 유효성을 높이고 시판 후 발생할 수 있는 부작용을 최소화하여 의료에 대한 사회적 비용을 절감할 수 있음 ■ 의료시스템과 의료서비스에 있어서도 운영 효율을 증대시켜 효과적인 자원의 분배와 관리에 기여할 수 있음

■ 인구 집단 수준의 디지털 트윈을 모델링하고, 개인 모델에 대한 시뮬레이션을 통해 맞춤형 진단과 치료 서비스가 가능할 것으로 기대 됨 ■ 질환에 대한 조기 진단과 예측, 예방, 맞춤형 치료 제공을 통해 환자 관리에 대한 질을 향상시킬 수 있음

■ 제품 및 서비스 개발을 위한 데이터의 확보 ■ 의료기기 또는 의약품 등 규제 대상 제품의 인허가시 규제기관이 디지털 트윈을 비임상 또는 임상시험 대체 기술로 허용 및 수용 여부 ■ 의료데이터 소유의 주체와 공유의 문제, 개인정보보호, 사이버보안, 신의료기술 및 보험수가 반영 등 제도적 문제 해소

(헬스케어|healthcare)&(디지털&트윈|디지털트윈|digital&twin)