数字孪生技术助力运动员心脏健康监测，开启医疗新时代

塔塔咨询服务公司（TCS）近日展示了一项数字医疗技术成果——为一名残障运动员创建了心脏数字孪生模型，这也是该公司"未来运动员项目"的重要组成部分。随着数字技术的持续进步与硬件成本的不断下降，个性化健康监测正逐步走向大众市场，这一项目正是对医疗与体育分析未来图景的一次前瞻性探索。

项目主角是29岁的残障运动员米莉·皮克尔斯。20岁时，她因触电事故导致右腿膝盖以下被截肢，左脚（她称之为"人类脚"）也失去了包括大脚趾在内的两根脚趾。如今，她的目标是在明年的伦敦马拉松赛中跑进四个半小时，并借助数字健康技术实现这一目标。TCS通过传感器与人工智能技术，在她每次训练后提供个性化分析报告。

从挑战自我到追逐马拉松梦想

皮克尔斯表示，自己"一直是个运动达人"，在经历那场严重事故后，她立志重返跑道。2023年，她成为首位完成红牛400赛事的截肢运动员——这项被誉为全球坡度最陡的400米赛事，要求参赛者攀爬一段滑雪跳台。

"看到赛事视频时我很害怕，但正因如此，我觉得我必须去做，"她说道。"站上顶点的那一刻，我真的找回了自信，也让我相信自己能够完成艰难的挑战。"正是这次经历，让她将目光投向了伦敦马拉松。

然而，42公里的马拉松对她而言是一次巨大的跨越——做出参赛决定时，她的最长跑步记录仅为3公里。训练过程并不顺遂：一次半程马拉松训练后，她在轮椅上度过了整整三周；首次参加全程马拉松时，跑到约31公里处，左脚伤口开始大量出血，被迫以步行完成剩余赛程。第二次马拉松同样因伤不得不走完部分路程。尽管如此，她依然斗志昂扬，计划在2027年的伦敦马拉松中跑进四个半小时，并将参与今年赛事中8公里路段的比赛作为热身准备。

皮克尔斯坦言，由于身体的特殊状况，她在训练上需要高度个性化的指导。"网上有很多说法，但很难判断到底该怎么做，所以这种个性化建议对我来说非常宝贵。"此前，她一直无法理解为何在两次马拉松训练中总感到疲惫、恢复困难，而这一项目让她得以真正了解自己的身体。

技术如何赋能运动员

TCS英国创新负责人维德·森介绍，皮克尔斯使用的可穿戴传感器可进行"消费级心电图"检测，能够采集心律及大量身体数据。"一天的数据经过分析，第二天早上运动员就能收到关于训练状况的反馈报告。"数据的采集与分析由两支团队协同完成：一支位于加利福尼亚州，专注于运动员监测服务；另一支位于印度，专注于健康数据分析。

森指出，智能手表虽然能显示心率的升降，但这只是浅层数据。TCS团队能够深入分析心脏腔室的扩张与收缩参数，例如收缩力度及恢复到正常功能所需的时间。"以米莉为例，我们发现尽管许多表层指标已经恢复正常，表面上看她已从训练中完全恢复，但一些不那么显眼的指标显示，她的心脏仍承受着一定压力。这意味着她的恢复时间可能需要六个小时，而非四个小时。"

这些洞察带来了切实改变。皮克尔斯了解到，睡眠不足会影响她的训练状态，由此开始调整作息、保持规律睡眠，训练意愿也随之提升。心脏数据还帮助她认识到情绪波动对训练表现的影响。

医疗健康的未来方向

森表示，这类技术将有力支撑医疗行业从"治病"向"防病"的战略转型。"医疗行业正在从治疗走向预防，因为这才是真正的价值所在。"他透露，TCS团队正在探索为人体器官构建数字孪生模型，通过模拟分析预测器官在不同条件下的运行状态。

事实上，TCS已将这套方案应用于更广泛的场景。传感器技术的价格持续下降，加之人工智能强大的数据处理能力，为医疗行业推广数字预防医学创造了理想条件。TCS加利福尼亚团队已在养老院中应用这一技术，通过监测老年人的步态，评估其身体局限性并制定适合的运动方案，以帮助老年人保持更长时间的行动能力。

在其他行业，数字孪生技术同样大有可为。森举例说，美妆行业可以借助皮肤数字孪生模型，通过显微镜分析皮肤各层结构，建立皮肤在不同条件下的行为模型，从而为消费者定制专属护肤品。皮克尔斯还指出，这项技术的进步或许能够减少动物实验的需求。"这应该是这项技术带来的一个令人欣慰的成果，"她说。

Q&A

Q1：心脏数字孪生技术是什么？它是如何工作的？

A：心脏数字孪生技术是通过可穿戴传感器采集运动员的心脏数据，结合人工智能进行深度分析，构建出反映个人心脏运作规律的数字模型。与智能手表仅显示心率高低不同，这项技术能分析心脏腔室的扩张与收缩力度、恢复时间等深层参数，帮助运动员了解真实的身体恢复状况，从而制定更科学的训练计划。

Q2：TCS的"未来运动员项目"只适用于专业运动员吗？

A：不是。TCS的"未来运动员项目"同时服务于专业运动员和业余运动员。专业运动员波士顿马拉松冠军德斯·林登的目标是提升个人最佳成绩，而业余运动员米莉·皮克尔斯的目标则是在不受伤的前提下完赛。这一项目的技术正逐步走向大众，随着传感器价格下降和人工智能的普及，个性化健康监测有望成为更多人可及的服务。

Q3：数字孪生技术除了用于运动员训练，还有哪些应用场景？

A：数字孪生技术的应用前景十分广泛。目前，TCS团队已在养老院中利用传感器监测老年人步态，帮助制定适合的运动方案，以延长老年人保持行动能力的时间。此外，美妆行业也可借助皮肤数字孪生模型，为消费者定制个性化护肤产品。从医疗角度看，该技术还有助于推动医疗行业从治疗走向预防，并有望减少动物实验的需求。