Cyfrowe modelowanie ujawnia kluczową rolę testów w ochronie 1,4 miliona istnień ludzkich.

WarsawNowe badania wykazały kluczową rolę testów w ratowaniu życia podczas pandemii COVID-19. Praca naukowców z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), we współpracy z Administration for Strategic Preparedness and Response (ASPR), amerykańskimi Centrami Kontroli i Prewencji Chorób oraz MITRE Corporation, została opublikowana w The Lancet Public Health. Z badań wynika, że szybki rozwój i dystrybucja testów diagnostycznych COVID-19 w Stanach Zjednoczonych uratowały około 1,4 miliona osób oraz zapobiegły około 7 milionom hospitalizacji.

Badania te wykorzystały model symulacji cyfrowego bliźniaka. Dzięki temu wirtualnemu środowisku naukowcy mogli symulować rzeczywiste scenariusze łańcucha dostaw testów. Z użyciem cyfrowego bliźniaka zespół mógł prognozować liczbę zakażeń oraz zapotrzebowanie na testy, a także zarządzać produkcją i dystrybucją testów.

Model zintegrował różnorodne źródła danych, obejmujące:

• Informacje o produkcji,
• Dane dotyczące zapasów w handlu detalicznym i sektorze publicznym,
• Dane z systemów kanalizacyjnych i placówek szpitalnych.

Gary Lin, epidemiolog zajmujący się badaniami obliczeniowymi i współautor badania, podkreślił, jak symulacje wykazały korzyści wynikające z krajowej koordynacji w zarządzaniu zasobami. Dzięki temu podejściu zbadano potencjalne zakłócenia w dostępności testów oraz wpływ zmieniającej się liczby przypadków COVID-19.

Rekordowe 6,7 miliarda testów na COVID-19 wyprodukowano w USA w latach 2020-2022. W tej liczbie znalazły się testy laboratoryjne, przyłóżkowe i domowe. Więcej niż 2,7 miliarda z nich zostało wykorzystanych przez placówki służby zdrowia lub w domach.

Elżbieta Currier, kierownik projektu narzędzia cyfrowego bliźniaka, podkreśliła, że to badanie otwiera nowe możliwości w walce z przyszłymi zagrożeniami zdrowotnymi. Przez integrację różnych strumieni danych, wyniki wspierają rozwój solidnych systemów testowych, które zapewniają gotowość na przyszłe pandemie. Opracowany model można zastosować również w przypadku innych wyzwań zdrowia publicznego, oferując elastyczny system zarządzania zasobami w sytuacjach kryzysowych w medycynie.

Narzędzia cyfrowego bliźniaka

Technologia cyfrowego bliźniaka odegrała kluczową rolę w przeciwdziałaniu wyzwaniom związanym z pandemią COVID-19. Cyfrowe bliźniaki to wirtualne modele umożliwiające symulację procesów z rzeczywistego świata, takich jak dostawa i dystrybucja testów diagnostycznych. Dzięki nim eksperci mogą zrozumieć skomplikowane sytuacje bez ryzyka rzeczywistych konsekwencji. Badanie przeprowadzone przez Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa wykazało, że cyfrowe bliźniaki mogą ratować życie podczas pandemii poprzez optymalizację procesów testowania i podejmowania decyzji.

W tym badaniu narzędzie cyfrowego bliźniaka stworzone przez APL dostarczyło kluczowych informacji poprzez:

Symulowanie różnych scenariuszy w celu zrozumienia wpływu zakłóceń na łańcuch dostaw testów. Ocenianie skuteczności różnorodnych decyzji politycznych i inwestycji. Ułatwianie lepszego przydziału zasobów na przyszłe sytuacje kryzysowe w dziedzinie zdrowia.

Narzędzie przetwarzało dane z różnych źródeł, takich jak informacje o produkcji, zapasy i wskaźniki zakażeń. Dzięki temu można było uzyskać wyraźny obraz sytuacji w zakresie testowania. Dzięki takiemu poziomowi integracji cyfrowy bliźniak mógł przewidywać zapotrzebowanie na testy i zapewnić ich terminową produkcję oraz dystrybucję.

Umiejętność prognozowania i planowania okazała się kluczowa, co widać w liczbach: 6,7 miliarda testów na COVID-19 wyprodukowano między styczniem 2020 a grudniem 2022 roku. Dzięki symulacjom różnych scenariuszy narzędzie to pomogło określić najlepsze strategie, by zapobiegać ciężkim przypadkom i zmniejszyć liczbę hospitalizacji.

Skutki tego badania są dalekosiężne. Technologia cyfrowych bliźniaków, jak pokazano, może być stosowana do innych zagrożeń zdrowia publicznego, takich jak grypa i RSV. Opracowanie skalowalnego modelu pozwoli na bardziej efektywne i skuteczne działania w przyszłych pandemiach. Koordynacja na szczeblu krajowym z wykorzystaniem cyfrowych bliźniaków może zapewnić bezpieczeństwo dostaw i leczenia.

W istocie badanie to podkreśla, że cyfrowe bliźniaki to nie tylko nowinki technologiczne, ale kluczowe narzędzia w walce z kryzysami zdrowia publicznego. Umożliwiają one proaktywne zarządzanie zasobami i przygotowanie się na nieznane wyzwania, torując drogę do bardziej inteligentnych reakcji w opiece zdrowotnej na przyszłość.

Przygotowanie na przyszłe pandemie

Badanie podkreśla pilną potrzebę stworzenia solidnej infrastruktury testowej na wypadek przyszłych pandemii. Zwraca uwagę na kluczowe elementy niezbędne do przygotowania się na pandemie:

Szybkie opracowywanie testów diagnostycznych, efektywne procesy produkcyjne, przemyślana dystrybucja i dostępność testów oraz partnerstwa publiczno-prywatne dla lepszego wykorzystania zasobów.

Narzędzie modelowania opracowane przez Applied Physics Laboratory Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa odgrywa kluczową rolę w tej sytuacji. Umożliwia przewidywanie i reagowanie na zmieniające się zapotrzebowania. Cyfrowy bliźniak tworzy wirtualne środowisko do symulacji rzeczywistych scenariuszy. Pomaga planistom zrozumieć, jak skutecznie równoważyć popyt i podaż testów. W przypadku pojawienia się nowej choroby istotne jest, aby wiedzieć, ile testów jest potrzebnych i gdzie powinny być dostarczone.

Badania wskazują, że posiadanie rozbudowanego systemu testowania pozwala nam szybko reagować na nowe zagrożenia, co gwarantuje, że społeczeństwo ma dostęp do testów, gdy są one potrzebne, zapobiegając szerokiemu rozprzestrzenianiu się infekcji. Współpraca między instytucjami rządowymi, firmami prywatnymi oraz placówkami badawczymi zwiększa elastyczność działań. Każdy uczestnik wnosi unikalne umiejętności, tworząc kompleksowy system reakcji.

Integracja danych z różnych źródeł wzmacnia proces planowania. Umożliwia to decydentom uzyskanie pełnego obrazu sytuacji, co wspiera skuteczne strategie polityczne i inwestycyjne. Na przykład, gdy wzrasta liczba zakażeń, produkcję można zwiększyć w oczekiwaniu na większe zapotrzebowanie.

Sukces testów na COVID-19 pokazuje, jak możemy skutecznie radzić sobie z przyszłymi epidemiami. Przygotowanie na przyszłość zależy od takich zintegrowanych podejść. Udoskonalając te systemy teraz, zyskujemy możliwość szybkiego reagowania na nowe zagrożenia zdrowotne. Badanie przypomina nam, że przygotowanie jest nie tylko kwestią zdrowia publicznego, ale również koniecznością ekonomiczną. Skuteczna reakcja na pandemię ratuje życie, zmniejsza obciążenie szpitali i chroni gospodarkę przed zakłóceniami.