Gémeos digitais em Medicina

Tratamentos médicos podem agora ser simulados em gémeos digitais – modelos computacionais que ajudam a prever respostas, antes de serem aplicados a pacientes.

O conceito de gémeo digital surgiu no contexto de engenharia industrial para indicar uma réplica virtual de um sistema físico usada para testar cenários sem consequências reais. Transpondo para medicina, aparece o gémeo digital humano, um modelo computacional personalizado, construído a partir de dados reais do paciente, como exames de imagem, sinais fisiológicos e histórico clínico.

Esta abordagem permite uma representação virtual de um órgão ou sistema, capaz de simular o seu comportamento biológico. Assim, ao contrário dos modelos estatísticos tradicionais, que comparam o doente com médias populacionais, o gémeo digital procura responder a uma pergunta individualizada: ‘como irá este corpo específico reagir a este tratamento concreto?’ Estes modelos combinam biomecânica, biofísica e algoritmos computacionais para criar simulações capazes de apoiar decisões clínicas complexas.

Construção de um gémeo digital

O desenvolvimento de um gémeo digital assenta na recolha sistemática de dados do paciente real. A informação proveniente de exames, análises e outras medições clínicas é integrada num sistema digital, permitindo a construção de um retrato clínico estruturado e continuamente atualizado.

A partir dos dados clínicos recolhidos é criado um gémeo digital do paciente (ou patient-in-silico), que combina inteligência artificial, responsável por identificar padrões nos dados, com modelação baseada em princípios fisiológicos. Esta abordagem permite simular a progressão de doenças e testar intervenções de forma segura. À medida que novos dados clínicos são recolhidos, o modelo é continuamente atualizado, evoluindo em paralelo com o paciente real e mantendo-se fiel à sua condição clínica ao longo do tempo.

Aplicações práticas

Entre as áreas que mais beneficiam desta tecnologia destaca-se a cardiologia. Através de modelos digitais do sistema cardiovascular, é possível simular o fluxo sanguíneo e avaliar a resposta do coração a diferentes estratégias terapêuticas. Estas simulações apoiam a tomada de decisão clínica, permitindo avaliar a necessidade e o impacto de intervenções como procedimentos invasivos ou terapias alternativas, contribuindo para uma abordagem mais personalizada. Evidência proveniente de estudos clínicos sugere que a utilização destes modelos pode melhorar a precisão das decisões médicas, reduzindo riscos, complicações, e a realização de intervenções desnecessárias.

Na ortopedia, os gémeos digitais são uma tecnologia promissora para melhorar o planeamento e o tratamento cirúrgico. Estudos mostram que estes modelos virtuais permitem representar com precisão a anatomia específica de cada paciente a partir de técnicas de imagiologia avançada, fornecendo informações valiosas tanto para o planeamento de procedimentos complexos como para simular intervenções e avaliar condições mecânicas e distribuição de tensões em implantes. Desta forma, contribuem para uma maior precisão cirúrgica,  personalização do tratamento e  previsão de resultados clínicos individualizados.

Para além das especialidades mais associadas à intervenção cirúrgica, a investigação científica começa também a explorar o potencial dos gémeos digitais na gestão de doenças crónicas, em particular na diabetes. Modelos computacionais conseguem integrar dados de monitorização contínua da glicose com outros registos clínicos, simulando diferentes estratégias de tratamento e permitindo avaliar virtualmente a evolução da doença.

Em paralelo, a tecnologia está a ser estudada na neurologia e na saúde mental. Neste contexto, gémeos digitais procuram combinar dados fisiológicos e comportamentais recolhidos continuamente, com o objetivo de personalizar cuidados em condições como enxaquecas, doença de Parkinson ou perturbações depressivas.

Limites e desafios

Embora representem um avanço significativo, os gémeos digitais não eliminam a incerteza associada à prática clínica. O corpo humano é um sistema complexo e dinâmico, cuja variabilidade não consegue ser reproduzida totalmente por qualquer modelo computacional. Adicionalmente, muitas das aplicações atuais ainda se encontram em fase de validação clínica e assentam em pressupostos matemáticos necessariamente simplificados.

Apesar do seu potencial transformador, a sua utilização na medicina levanta desafios éticos significativos que vão para lá de questões técnicas. O desenvolvimento e a aplicação destes modelos exigem o acesso a grandes volumes de dados de saúde sensíveis, o que torna a privacidade e a segurança da informação aspetos centrais a considerar.

Evidências sugerem que os algoritmos utilizados para fornecer dados aos gémeos digitais podem reproduzir ou amplificar viéses presentes nos dados, refletindo desigualdades estruturais como diferenças de acesso a cuidados ou representação insuficiente de determinados grupos populacionais, o que pode conduzir a decisões clínicas discriminatórias.

Os gémeos digitais permitem testar tratamentos e antecipar riscos antes de intervir no paciente real, oferecendo uma medicina mais personalizada. Apesar do potencial, desafios como a complexidade biológica, a validação clínica e questões éticas ligadas à privacidade e equidade tornam essencial que estas ferramentas atuem como apoio à decisão, e não substituam o julgamento médico.

Texto por Sofia I. Conceição Guerreiro. Revisão por Ana Luísa Silva.