為了提高協作和流程的效率，實現實時信息的準確獲取，增強決策能力，甚至改善患者治療效果，醫療業不斷加大數字孿生技術的占比，以收集、跟蹤和分析有關醫療設備、藥品和實驗室樣本等物理對象的數據。

輸液泵、定量吸入器及要在實驗室分析的血液樣本等真實對象的數字孿生是指它們的電子表示形式。數字孿生存在于虛擬空間，與其物理對應物對應。在物理對象的生命周期內，其位置、狀態和其他關鍵數據的變化會同步到數字孿生中，便于實時參考和共享。

迅速增長的數據孿生

能夠訪問和共享醫療對象的最新信息，對于制造業、供應鏈、醫療機構和患者都有實際的好處。

在制造業和供應鏈中，數字孿生可提高日常運營的效率，包括自動數據收集、跟蹤和追溯、庫存狀況更新、產品身份驗證和分析。同時，數字孿生也可與其他醫療系統共享信息，以支持重要計劃，如臨床試驗和研發。

數字孿生也可為護理環節帶來好處，無論是在醫療機構還是患者家中，都可以幫助完成用量跟蹤和有效期監測等任務，確保正確使用和患者安全。還可以方便遠程患者監測和治療方案調整。

事實上，數字孿生在醫療業的投資回報率很高，全球各個醫療領域都在采用。根據Markets and Markets分析師的預測，數字孿生在全球的收入價值“2023年預計為16億美元，2028年有望達到211億美元”，年復合增長率為67%。

無線連接技術的作用

醫療業采用數字孿生的一個原因是成本效益。與單個對象相關的數據可以使用廣泛可用、經濟高效的無線連接解決方案報告給數字孿生，從而創建一種既方便又經濟的方法。

特別是RAIN RFID、高頻RFID (HF) 和近場通信 (NFC)，這三種無線連接技術非常適合與數字孿生配合使用。這些技術使用射頻(RF) 技術從物理對象記錄身份、事件和交易數據。

具有單個對象唯一標識的數據存儲在標簽中，標簽是一種小型電子設備，配備微芯片和天線，可以發送和接收數據。標簽符合全球標準，可以支持不同的功能、安全級別和內存大小。該技術最新取得的進展包括可以保護標簽來源和數據完整性的認證標簽，以及可以檢測環境變化和事件 (如填充水平或證據篡改) 的傳感器標簽。

無源式標簽無需電池 (它們從讀取器獲取電力)，可以貼上標簽或嵌入到產品本身。例如，如果通過封塑成為產品一部分，標簽可以免受不利的環境影響和處理。

每個帶標簽的物品都有唯一身份，可以在供應鏈的任何環節收集、存儲和報告數據，無論是制造還是使用端和處置。標簽讀取器將標簽信息發送到本地或云端網絡，數據可以在那里進行分析、共享和存儲。

基于RFID的制造及后續環節的單元級追溯

RFID還是NFC？

部署數字孿生時，選擇哪種無線連接 (RAIN RFID、HF RFID或NFC) 取決于應用場景。距離和要讀取物品的數量是決策的關鍵要素。

遠距離、批量讀取：適合采用RAIN RFID

RAIN RFID是許多行業完成自動化倉儲和盤點任務的常用技術，在860至960MHz的UHF頻段運行。專用的RAIN RFID讀取器可以每秒準確識別多達1000個物品，距離可達10米或更遠，無需在視線范圍內，從而可以一次性精準識別堆放在托盤上的所有帶標簽箱子，或者一次性準確地將存放在封閉容器的所有帶標簽單個物品登記到庫存清單中。

近距離、單個讀取：適合采用NFC

NFC是全球目前幾乎所有智能手機的標準功能，在13.56MHz頻率運行，用于近距離識別單個物品。只需將NFC讀取器或智能手機靠近幾厘米的帶標簽物品，就可以與物品交互。大多數智能手機都配備了NFC功能，患者可以在使用端與物品交互，以訪問認證、交互式支持等功能。

中距離、混合解決方案：適合采用HF RFID

HF RFID也是在13.56MHz頻率運行，支持周圍最高1.5m范圍的應用，具有可實現近距離數據交換的NFC功能。HF RFID通常用于智能柜和自動化設備-耗材通信。

醫療領域數字孿生的實例

如上所述，RFID和NFC標簽可以用于支持各種應用場景的數字孿生。下面簡要介紹一下數字孿生在醫療領域 (從制造端到使用端) 的一些部署方式。

制造業

提高流程效率和控制能力

RFID可以實現單元級工作流程 (WIP) 跟蹤自動化。在制藥領域，可以在灌裝-封裝線操作中對預填充注射器 (PFS) 進行單獨跟蹤，以降低混淆風險并自動調節。跟蹤能力提升，可以讀取桶、紙箱甚至托盤內的單個產品，以即時識別各單元并共享云端匯總數據，用于整個供應鏈。在設備制造方面，在產品中嵌入耐用的單元級標簽可以實現跟蹤自動化，并實現有關構建圖紙或修訂級別、組成部件的批號和配置數據等信息的自動收集。

供應鏈

提高透明度

使用增強的跟蹤和追溯功能，制造商和分銷商可以掃描、跟蹤和更新有關產品的信息，與傳感器IoT功能結合時，還可以管理溫度控制等環境條件。完全聚合的設置將代碼添加到容器和托盤外部，實現更可靠的對應關系。數字孿生還支持MediLedger等區塊鏈項目，MediLedger可以對產品進行跟蹤，從生產環節到質量控制和分銷。

身份驗證

更好地防止偽造

非法販運、假藥、次品設備和替代成分是醫療領域普遍存在的問題。正確部署數字孿生系統，制造商可以確保只有經過驗證的藥物流通，只有經過認證的耗材用于設備。標識可以在線驗證序列號，身份驗證功能可以根據標簽的數據和憑證執行增強的安全校驗，授權可以確認對設備、其應用和數據的合法訪問。特殊的防篡改標簽可以通過檢測是否有未經授權的產品開啟來保護內容。使用NFC標簽，患者可以參與身份驗證流程，在購買或使用前輕松驗證產品。

臨床試驗

更嚴格地遵守治療方案

臨床試驗需要大量時間、金錢和資源，因此對新藥的研究必須高效可靠地進行。與NFC使能的泡罩包 (刷智能手機時，自動記錄每次取藥的日期/時間戳) 和配備NFC的吸入器 (自動記錄每次吸入) 等物品相關聯的數字孿生支持數字監測，可以幫助參與試驗的患者遵守規定的劑量。

醫院的產品安全和運營效率

醫院庫存

追溯更精確，補充更及時

對材料、藥物和設備的適當跟蹤至關重要，無論是在運營效率方面，還是在患者護理方面。手術儲存區的RAIN RFID讀取器可以確認是否有器械托盤和包裝，并驗證批號和有效期，但無菌性不受影響。使用這種無需手動操作的解決方案，醫院工作人員無需手動或掃條形碼來盤點庫存。此外，安裝在藥房或血庫且帶有內置HF讀取器的智能柜可以跟蹤物品和數量以及它們的批號和有效期，并生成補充記錄。NFC卡可以驗證工作人員身份并授權智能柜訪問，同時記錄使用情況。

設備/耗材管理

治療方案更安全、更高效

內置NFC/HF讀取器的設備可以自動確保插入的帶標簽耗材 (例如分析儀用的試劑) 與設備和程序兼容，檢查有效日期并自動配置合適的設置。在醫院，治療依從性數據也可以通過具有網絡連接的設備 (例如輸液泵) 捕獲并上傳到數據庫中，附帶自動時間戳和批號，以記錄何時以及給誰使用了什么。NFC使能的設備還可以向使用手持讀取器的技術人員報告批號和配置數據，縮短診斷時間和維護周期。

醫院的智能設備和耗材管理

居家用藥方案

更多支持，更好的依從性

現在，大多數人都有使能NFC的智能手機，參與自監測和自用藥計劃的患者更多。只需用手機輕刷支持NFC的設備或藥品封裝，患者即可迅速方便地獲取產品信息，包括分步指導視頻，還可以驗證產品真偽、了解正確的使用方法及更新數字記錄。基于傳感器的反饋越來越多，可以用于確認設備使用是否正確或藥物劑量是否合適，進一步提高患者的護理質量。

利用數字孿生，實現真正的數字化

基于RAIN RFID、HF RFID和NFC的數字孿生技術可以給物理設備、藥品、耗材和設備賦予唯一的數字身份，自動免接觸地捕獲、讀取、控制和存儲數據，同時在云端跟蹤。這樣可以優化運營流程，提高患者安全，改善臨床效果并保障產品和供應鏈的可靠性。

恩智浦長期為醫療領域提供高質量的可靠解決方案，享有聲譽，在每個RFID和NFC領域占據領先地位，包括標簽和認證，以及手機讀取器和其他免接觸式讀取器。我們還擁有廣泛的合作伙伴網絡，可以在全球各地提供本地應用和解決方案專業知識。

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本文作者

Sylvia Kaiser-Kershaw，在恩智浦半導體全球市場營銷管理部門負責智能產品與服務。她是一名營銷專業人士，在技術、消費品、醫療保健和風險保護等多個市場擁有超過20年的工作經驗，是定義和實施品牌戰略和跨渠道營銷解決方案的專家。在恩智浦，她不斷推動NFC物聯網應用的發展，通過為實體產品添加數字連接、安全和智能，提高品牌和消費者之間的互動。

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