当医学遇见达索系统的虚拟孪生
2025年12月2日，在达索系统第11届人体虚拟孪生研讨会上，该公司企业研究与科学执行副总裁帕特里克·约翰逊（Patrick Johnson）带来了一场题为《生物医学知识工厂与人体虚拟孪生》的演讲。这场演讲揭示了一个正在到来的医疗新时代，在这个时代里，每个人都将拥有一个数字化的"分身"，它能预测疾病、指导治疗、甚至改变我们对生命本身的理解.作为一名长期从事虚拟仿真与建模技术研发的科学家，约翰逊和他的团队正在做一件前所未有的事情：他们要把人体这个宇宙中最复杂的系统之一，用数学、物理和计算的语言重新"写"一遍。这不是简单的医学影像三维重建，而是要捕捉生命的动态本质，从分子到细胞，从器官到系统，从个体到群体，建立起一套完整的、可计算的生命表征体系。
让我们跟随约翰逊的演讲，一起走进这场正在发生的医学革命。
各位，我很高兴能站在这里。让我先带大家回顾一下这些年我们走过的路，然后告诉大家我们要去向何方。
看这条时间线，它记录了我们在医疗健康虚拟孪生领域持续而渐进的投资历程。这里的每个词都有深意。我们从2000年代初开始，试图真正理解生物学知识的内涵，思考如何将生命的虚拟表征放进计算机里。当时我们要弄明白的是，当我们谈论健康状态或病理状态下的细胞时，究竟在谈论什么。虽然那时我们还没把它叫做"虚拟细胞"，但本质上就是在做这件事。
在史蒂夫的领导下，Living Heart项目团队在生物学知识的基础上，叠加了医学实践者日常工作所需的医学技能。
故事继续发展，我们进行了一些战略性的并购。通过收购Medidata，我们离患者更近了一步。在理解医生需求的基础上，以患者为中心变得至关重要，因为我们所做的一切，最终都必须首先对患者有意义。
之后我们又推出了Living Brain和Living Tumor项目。你看，心脏病学、神经病学、肿瘤学，每一次我们都在为特定器官生成精确校准的孪生模型，并追踪它们随时间的演变。重点不仅是为了诊断而理解，更是要用这些虚拟与真实数据的融合表征来做预防、做预测、理解疾病的演进过程。这个时间维度对我们至关重要，它是我们表征方法和模型的核心。
这一切最终汇聚成了我们称之为MediTwin的大型新项目。我们很高兴，因为在这第11届人体虚拟孪生研讨会上，我们聚集了所有相关社群，从Living Heart、Living Brain、Living Eye、Living Lung到Living Liver等等，你们今明两天会看到这些项目与医生和医院的合作成果。
到今天为止，据我们所知，我们已经是全球最大的医学人体虚拟孪生兴趣社群，涵盖了医疗实践者、患者协会和患者群体，还有医疗器械制造商、制药公司、监管机构等等。这展示了达索系统的承诺，不是我们自己单干，而是培育和发展一个利益生态系统，我们称之为"医疗孪生的宇宙"。
这个宇宙是多层次的。首先是聚焦患者和器官，我们的雄心是走向系统之系统，最终实现对全身的理解、建模和表征，服务于多种用例。但我们不会止步于此。医疗保健不仅关乎患者，还包括医疗设施、医疗生产实体比如医院。我们致力于研究并利用我们所有的工具和技术，为医院和医疗系统提供下一代的表征方案。
第三个层次更进一步，是国家或地区卫生保健系统的系统之系统。我们都知道，不仅在法国、美国，在全世界范围内，当涉及经济平衡、卫生防疫监督和医疗服务提供时，都面临着极其严峻的挑战。一个国家如何能够应对这些挑战？我们主张、我们相信、我们有强烈的信念，那就是我们可以对卫生系统本身进行孪生化。
让我们从心血管疾病开始。心血管疾病是我们的头号优先事项，全球有3.66亿残疾调整生命年，每年全球有1200万次介入治疗。其潜在影响巨大。我们的工作涵盖从血流动力学建模到术前干预规划，还有包括营养、代谢、肠道菌群量化等在内的预防路径。
想象一下，在进入导管室之前，支架就已经根据患者独特的冠状动脉解剖结构进行了适配。这不是幻想，这是我们正在做的事情。
肿瘤学排在第二位，2.33亿残疾调整生命年，900万次介入治疗。在这里我们对癌症演变进行建模，模拟生命周期、细胞突变，甚至支持姑息治疗决策。我们在空间组学和类器官方面的工作尤其令人兴奋。
最后是神经病学，1.11亿残疾调整生命年。我们在解决阿尔茨海默病、癫痫和罕见病诊断问题。这里的复杂性令人震惊，包括大脑连接建模、神经刺激规划、大脑视网膜通路连接，以寻找诊断和治疗的新生物标志物。
贯穿这些用例的强大之处在于，我们可以整合从分子数据、组织系统一直到患者层面的医疗旅程优化的所有信息。这就是将多个孪生体与新的医学实践结合的力量。注意我们如何跨尺度工作，从分子到细胞，到器官系统，再到患者完整的医疗旅程。这种多尺度、多学科、多模态的整合，正是虚拟孪生如此强大的原因。
当然，这些只是例子。我们并不声称要做所有事情。这些都是由来自医院的合作伙伴、面临医学挑战的医生们引领和驱动的。但被这些用例驱动的目的，是最终能够创建一个可扩展的工业化医疗平台，生成为精准医疗实践校准的人体虚拟孪生。
创建这样一个基础面临的挑战涉及建模、仿真，当然还有数据。在建模方面，我们试图表征一个活的系统。从定义上讲，我们需要整合多模态、不完整、有噪声、不对齐的系统。我们都有过这样的医院经历，你得在一边做核磁共振，在另一边做CT扫描，在第三处取不同的样本，而且是在不同时间。那么我们如何获得一个360度一致且综合的视角？
这需要新的建模技术，需要一个新的基础设施来同时表征健康数据现实的丰富性和多样性，以及包含这种仿真的虚拟表征。
仿真也是如此。仿真涉及生命的时间维度。实际上存在多个时间维度：疾病的时间、细胞演化的时间、有机体甚至种群演化的时间，以及与它们相关的数据的不确定性和多保真度。因此，我们需要新的仿真技术和新的仿真基础设施，再次涵盖对生命行为的虚拟与真实理解和仿真。我们正在为此努力。
今天每个人都在谈论生成式人工智能。但如果我们要提供这个全局框架，我们需要的前沿模型不仅仅是黑箱化数据，而是由本体论、医学和解剖学本体论知识和技能引导的学习。
我们用这些建模仿真人工智能基础为人体虚拟孪生体验所做的事情，是在构建世界上第一个这样的平台。它将存在于3DEXPERIENCE平台中，具有针对人体组织、活体实体的下一代建模，针对生命时间和数据多模态的仿真，但由解剖学、医学以及诊断预后知识和技能引导。我认为我们今天是地球上唯一这样做的，而且再次强调，是由你们之前看到的所有用例驱动的。
我们将通过不同的支柱来揭示这种建模仿真人工智能的价值，让我解释一下。V+R孪生，其中孪生是融合真实世界证据与医学知识体系的新层次表征，始终与一个患者的体验校准和同步，持续整合过去和现在的概念。对我们来说，这就是让孪生体活起来并表达我们如何与世界互动的东西。
生成式体验更进一步，通过引导数据学习和预测疾病的未来状态。该平台将被视为所有演进知识和技能的参考。我们称之为虚拟伴侣的智能体，我们相信医生日常工作和患者日常生活的下一个状态将会有虚拟伴侣相伴，将会与一个虚拟伴侣组队，它始终监测和评估患者的健康水平，并推荐治疗或甚至与医疗人员互动以找到最佳行动路线。
生命周期预防，然后是感知计算。你会在混合虚拟加真实世界中看到我们称之为感知计算的东西。
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在个性化医疗的新世界中，许多病症如室性心动过速可以受益于建模仿真人工智能虚拟孪生在V+R医疗体验中的应用。这种体验通过低代码无代码跨领域应用生成，从1000个CT扫描数据库中学习。生成式虚拟孪生提供了一个模板，它捕捉了群体的变异性，并能适应任何患者的心脏解剖结构。
患者特定的V+R虚拟孪生被实例化，以适配通过多模态医学影像捕获的患者解剖结构，并通过将仿真心电图与患者实测心电图匹配来适配其生理特征。通过利用V+R孪生，医生可以在不进行任何侵入性测量的情况下评估患者的状况。然后，感知计算体验提供了虚拟手术解决方案，以最大化真实介入的成功。
让我们看看神经病学中的另一个用例，使用相同的生成式体验来处理阿尔茨海默病。大脑皮层的复杂几何结构可以通过下一代几何框架有效分析，特别适合编码真实世界数据的不确定性。这种V+R表征有效揭示了阿尔茨海默病的生物标志物，比如大脑皮层的变薄，甚至在一些模糊区域也能发现。
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在演示中，你看到了几乎所有的支柱。你看到的每个孪生体，无论是心脏还是大脑，都不是通用孪生体，而是一个特定患者的孪生体。底层的表征几何和仿真依赖于全新的基础设施，这不是传统的三维软件包。你在屏幕右侧同时看到医疗工作流程被虚拟化，因此技能也被虚拟化。你可以说这是医疗实践的孪生体被捕获，以便重用、共享和扩展。
这就是我们现在正在开发的愿景，如你所见，在一个新的环境中，采用低代码和无代码方法。
埃文·莫雷尔是一位胃肠病学家，刚刚发现他的患者患有结直肠癌。从协作平台上，这位胃肠病学家可以访问患者的所有信息。他将患者转诊给同一医院的肿瘤学家。当肿瘤学家在手机上收到莫雷尔医生的消息通知时，她可以回复并在平台上查看患者档案，了解患者及其所有信息。
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该平台无缝地摄取和解释每一层临床信息，从医疗记录和家族史到内窥镜图像、组织病理学切片、分子谱和放射学扫描。先进的人工智能模型实时协作分析这些数据流，提取模式并突出显示可能被埋没的临床重要发现。
系统将原始证据整合到综合患者档案中，将结肠镜检查的形态学观察与组织学确认联系起来，将基因变异与可行疗法联系起来，将影像结果与精确分期和手术规划联系起来。它不是呈现不连贯的输出，而是综合疾病的叙事视图，将复杂性提炼成清晰的临床相关图景。
肿瘤学家与患者会面，现在她拥有了所有必要信息，可以直接从平台为患者注册多学科会议。她可以选择下一次会议并查看所有相关信息，如永久成员、地点、日期和注册患者。
放射科医生玛丽医生收到通知，告知患者的CT扫描已经可用。她可以无缝地探索患者扫描，利用人工智能驱动的病灶检测和器官分割来验证解剖预分割，这是构建精确虚拟孪生体的关键步骤，该孪生体镜像患者独特的解剖结构。
肿瘤学家卡弗医生随后可以准备将在多学科会议期间呈现的摘要。摘要汇集了多学科会议的患者档案的所有相关要素。我们还有患者的全局孪生体，它允许快速映射疾病对患者的影响、受影响的器官以及肿瘤的数量和大小。
受影响的器官有一个专门视图，允许分析解剖结构之间的特征和关系，例如大小、体积以及与静脉干的接触。在肿瘤委员会会议期间，成员们讨论每个人的个体情况，而一个伴侣总结所有提议的行动，即在这种情况下的手术，然后是根据患者和疾病生物标志物量身定制的术后医疗治疗。
临床试验也可以在充分考虑患者医疗档案的情况下进行探索，利用虚拟孪生体识别最相关的机会。生成报告并添加到患者档案中。人工智能解锁了第一个通用医疗体验，提供了一系列植根于医学知识和技能的表征，适应每个患者和每种状况。V+R孪生体生活在一个协作生态系统中，专业人士和患者在伙伴关系中创建和操作精准护理。
你在这里看到的是我们认为的下一代医生协作环境。那些委员会会议都是基于孪生体的，这肯定不是传统电子病历或电子健康记录方法和平台所能实现的。
让我们进入下一个例子。在一位医生、一个医生团队之后，孪生体的终极价值当然是成为你的身体，每周7天每天24小时与你一起监测你的健康。让我们看看这在我们称之为护理伴侣方面意味着什么。请播放视频。
让我们跟随萨拉·斯宾塞的假设案例，她被诊断出患有家族性高胆固醇血症。她的心脏病学家开了高剂量他汀类药物、体育活动和营养计划来降低血脂。萨拉需要了解自己的健康状况并定期监测，以实现有效的心脏代谢预防。
让我们看看她在达到血脂目标方面的进展。她的疾病是一种遗传缺陷，其特征是低密度脂蛋白胆固醇升高。通过应用程序，她可以看到受治疗计划影响的轨迹演变，并提供服药信息。我们还要跟踪体育活动，这是萨拉的另一个挑战，她保持动力并忠实于她的计划。
最后一个非常重要的元素是营养。
“好的，为了继续取得进展，建议其他有助于我继续降低血脂水平的食物。”
萨拉可以咨询她的营养摄入、为她量身定制的建议，甚至食谱安排，以成功地改善她的日常生活。
检查预约到了。萨拉和她的医生可以浏览目标，以评估朝着既定目标的进展。这些旨在降低你的心血管风险，使用系统性冠状动脉风险评估评分计算。该评分对于允许医生评估患者遭受中风或心脏病发作的概率至关重要。医学实践中存在多个评分，具体取决于相关人群。
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这些模型可供临床医生使用，随时可在3DS平台中使用。它们基于预防生物标志物的值，如低密度脂蛋白、吸烟和患者人口统计学特征。这些生物标志物可以随着时间的推移与医学诊断和治疗一起监测。低密度脂蛋白水平未达到推荐水平。在这个方向上有几种可能的策略。
根据官方指南，需要辅助治疗来加速实现降低血脂目标。饮食调整也有帮助。始终使用官方建议，萨拉可以讨论日常可行性，以最终确定患者和医生之间的计划选择。后者将在开新处方时得到指导，新目标将被更新，萨拉可以直接通过“我的metadata”查看。
授权患者进行健康监测和评估的新知情方式，以及体验你健康的新个性化方式。当然，关键点是应用程序下面是相同的孪生模型。它与你在委员会会议上看到的、与你在第一个视频中看到的患者与医生门诊咨询中看到的，是相同的校准孪生信息。
这些只是例子，但它们只是我们正在开发的平台的说明，该平台整合了我们刚才提到的所有治疗领域的大量语料库和指南，当然还有建模仿真和人工智能技术，以成为V+R孪生最好和最准确的表征。
我忍不住要给你们最后一个例子，在我看来这真正鼓舞人心，象征着一个新时代。外科训练，培训对未来的劳动力非常重要。
自去年以来，我们有幸与帕特里克·纳塔夫教授密切合作，他帮助我们塑造应用于医疗保健，更具体地说应用于心脏外科的沉浸式体验。我们想创建有用的沉浸式体验，最终更快地培训外科医生并保持患者更安全。如果我们解决这个要求极高的领域，我们的技术应该可以转移到所有其他领域。
我们开发了令人兴奋且令人难忘的沉浸式应用程序用于培训和沟通，从我们的实验室到著名的国家医学院都成功展示了。现在我们想在外科医生教育方面更进一步。专家外科医生可以立即识别受损动脉，并且由于多年的培训，他们可以立即在真实心脏上定位它。但这对像尼古拉斯这样的新手外科医生来说不是一项简单的任务。
在这个例子中，我们在患者的冠状动脉造影上识别了狭窄。我们如何在三维空间中定位它？我们训练人工智能通过从患者孪生体生成合成数据来识别现实与三维之间的联系。现在我们可以自动识别我们可以精确在哪里进行手术。
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但是我们如何在这个难以接近的区域进行手术呢？患者离开后，尼古拉斯正在思考最佳的进行方式。他需要接近心脏的难以到达区域。他将自己传送到手术室的V+R孪生体内。在这个沉浸式仿真中，他可以随心所欲地排练他的手势，但他需要得到保证。
他给帕特里克·纳塔夫教授打电话寻求建议。他将导师的化身传送到虚拟手术室综合体内。在未来，我们想创建外科体验的虚拟孪生体，以在患者整个旅程中培训、协助和指导外科医生和患者。
我认为这真的令人震撼,但这又是虚拟孪生体对不同医生行为和实践价值的另一种体验，比如你在手术室的培训和手术。
现在我们已经拥有全球最大的医学实践孪生社群，这里有医生、医院、医疗器械制造商、监管机构等等，但首先和最重要的是，我们与患者社群一起做这件事。
我们正在组建MediTwin患者社群、Medidata患者社群和调查组，当然，我们正在吸纳越来越多的患者，因为最终孪生体是为了他们更好的健康服务。
我们正在努力实现的目标,我们希望我们的框架建模仿真人工智能成为生成精确和准确校准孪生体的工业可扩展基础设施。我们希望我们的平台成为医生和患者的健康平台。
我们相信孪生体将成为医疗保健的下一个参考标准之一。正如你在顶部这个小视频中看到的，我们已经在组装一个由数千个孪生体组成的大规模资产，用于不同器官、不同治疗领域、不同疾病和不同医学实践。
我们想引领这条道路，聚集所有社群，包括MediTwin、Living Heart、Living Brain、Living Eye、Living Lung等组织，今天下午和明天我们会有很多演讲。这是一个行动号召，加入我们，让我们一起为患者创造更好健康的明天。非常感谢大家。
帕特里克·约翰逊的这场演讲展现的远不止是一家软件公司的产品展示，它揭示了一场正在医学领域发生的深刻范式转移。
传统医学是基于统计学的。医生根据群体数据做出判断，你的治疗方案来自于"像你这样的患者"的平均反应。但每个人的身体都是独特的，你的心脏跳动方式、你的肿瘤生长模式、你的大脑神经连接，都是世界上独一无二的。虚拟孪生技术第一次让真正的个性化医疗成为可能。
达索系统在这个领域的优势来自于它在工程仿真领域数十年的积淀。他们知道如何仿真飞机机翼在不同气流下的表现，如何预测汽车在碰撞中的变形，如何计算大桥在地震中的响应。现在，他们把同样的思维方式应用到了人体上。这种跨界能力是罕见的，也是革命性的。
但技术只是工具，真正的挑战在于建立生态系统。约翰逊反复强调的患者中心、医生合作、多方参与，才是这场革命能否成功的关键。医学不是纯粹的工程问题，它涉及伦理、隐私、监管、经济，涉及人类对生命和死亡最深层的恐惧与希望。
从2000年代初的"虚拟细胞"概念，到今天能够整合分子、细胞、器官、系统多层次数据的MediTwin平台，这二十年的积累终于到了开花结果的时刻。3DEXPERIENCE平台、V+R孪生、生成式AI、感知计算，这些技术要素已经就位。全球最大的医学孪生社群已经形成，涵盖了从患者到医生、从器械厂商到监管机构的完整生态链。
在心血管领域，每年1200万次介入治疗中，如果有10%能够因为术前的虚拟预演而降低并发症风险，那将是多少生命的拯救？在肿瘤领域，如果能通过患者特异性的类器官模型提前测试化疗方案的有效性，将为多少家庭节省宝贵的时间和金钱？在神经病学领域，如果能通过大脑连接模型提前数年发现阿尔茨海默病的征兆，又将改变多少人的命运？
更令人兴奋的是护理伴侣的概念。想象一下，每个人都拥有一个24小时监测自己健康状态的数字分身，它了解你的基因、你的生活方式、你的疾病风险，它能在你感觉到症状之前就发出预警，它能帮你和医生更好地沟通。这不是替代医生，而是让每个人都成为自己健康的主动管理者。
当然，前方仍有许多挑战。数据隐私如何保护？模型的可解释性如何保证？监管如何跟上技术的发展？不同国家的医疗体系如何协调？这些都需要时间来解决。但约翰逊的演讲告诉我们，这不是一个"是否"的问题，而是"何时"和"如何"的问题。
达索系统的3D UNIV+RSES概念，将虚拟与真实融合，构建了一个连接物理世界和数字世界的桥梁。在这个宇宙中，工程师的建模仿真能力、医生的临床经验、AI的学习能力、患者的真实数据，第一次真正地融为一体。这就是所谓的"生成式经济"在医疗健康领域的具体体现，价值不再来自于单纯的产品或服务，而是来自于持续的创造、学习和进化。
二十年前，当达索系统的科学家们开始思考如何在计算机中表征一个细胞时，他们可能没有想到会走到今天这一步。但这正是科学的魅力所在，你永远不知道一个简单的问题会把你带到多远。从理解细胞，到仿真器官，到复制整个人体，到预测疾病演变，到改变整个医疗体系，这是一条漫长而艰难的道路，但也是一条充满希望的道路。
在这个研讨会上聚集的成千上万的研究者、医生、患者，他们代表的是人类对抗疾病、追求健康的永恒努力。虚拟孪生技术给了他们新的武器，而达索系统正在努力让这些武器变得更强大、更易用、更普及。
医学的未来已经到来，只是分布还不均匀。但我们可以确信，十年后回看今天，我们会说2025年是一个转折点，是医学从经验主义走向预测科学、从群体医疗走向真正个性化治疗的转折点。而帕特里克·约翰逊和他的团队，正站在这个转折点的最前沿。
让我们拭目以待这场革命如何展开，让我们期待更多生命因此而被拯救，让我们相信科技与人性的结合能够创造一个更健康的世界。因为归根结底，所有的技术、所有的平台、所有的孪生体，它们存在的唯一理由，就是为了那句最简单也最深刻的话：为了患者更好的健康。
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