《Medicina Clínica》：Agent-based simulation and digital twins in heart failure care: Current evidence, validation and implementation barriers
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摘要心力衰竭（HF）需要在家中、门诊、急诊、住院以及家庭医院等环境中进行协调一致的护理。基于代理的模型（ABM）、离散事件模拟（DES）和数字孪生（DT）已被提出用于支持服务设计和个性化决策，但它们的临床成熟度尚不确定。我们进行了一项叙述性综述，更新至2026年7月31日，将已建
摘要
心力衰竭（HF）需要在家中、门诊、急诊、住院以及家庭医院等环境中进行协调一致的护理。基于代理的模型（ABM）、离散事件模拟（DES）和数字孪生（DT）已被提出用于支持服务设计和个性化决策，但它们的临床成熟度尚不确定。我们进行了一项叙述性综述，更新至2026年7月31日，将已建立的HF护理模型的临床证据与针对HF的计算证据分开，并梳理了心血管DT相关文献。证据地图包括九项具有代表性的HF特定计算研究：四个基于代理或混合系统的研究、一个DES模型以及四个以DT为导向的研究。大多数研究是概念性的、基于模拟的、回顾性的或概念验证性的；只有少数研究进行了外部或侵入性参考验证，且没有任何研究建立了常规的DT指导下的临床护理。目前的证据主要支持ABM/DES在假设生成和服务设计方面的应用。HF数字孪生仍处于研究阶段。在临床应用之前，还需要解决前瞻性验证、互操作性、重新校准、网络安全、工作流程整合、成本效益和数字公平性问题。
引言
心力衰竭影响着全球数千万人，并随着人口老龄化及心血管疾病生存率的提高而持续增加。1, 2, 3, 4, 5, 6 估计全球患病人数超过6000万，心力衰竭通过反复的失代偿和复杂的多重疾病显著增加了发病率、死亡率及医疗成本。1, 2, 6 在许多地区，心力衰竭的生存率与常见癌症相当甚至更低，而医疗系统的支出却持续上升。2, 3, 4, 5, 6
欧洲心脏病学会（ESC）和美国心脏协会/美国心脏病学会/美国心力衰竭协会的现代心力衰竭指南强调了这种慢性、复发-缓解的病程特点，要求在包括家庭、初级保健、急诊服务、医院病房以及急性后期或长期住院设施在内的各种环境中提供协调一致的护理。7, 8 这些文件强调了多学科团队、患者自我护理、远程监测以及创新模式（如家庭医院HaH）的重要性，尤其是对于体弱或老年患者。7, 8, 9 然而，在实际操作中，许多心力衰竭的护理流程仍然存在碎片化：患者可能会从家庭突然转移到急诊科（ED），再到住院病房，然后再返回家庭，信息流动不一致，对指南指导的治疗依从性也不高。
传统的评估方法（例如，单中心试验）难以探索这一高维空间。医疗系统的领导者越来越多地转向计算模型，在实际应用前测试服务配置、人员配置和技术的替代方案。10 有两种互补的范式尤为突出：
基于代理的建模（ABM），将个别患者、临床医生和组织表示为遵循行为规则的代理，从而可以研究出现的现象（如拥堵、治疗依从模式、转诊行为）。11, 12, 13, 14
数字孪生（DT），即结合了机制性心血管模型与多模态数据流的特定于患者的虚拟副本，用于模拟疾病进程和对干预措施的反应。15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
同时，离散事件模拟（DES）和混合模型也被广泛用于设计和优化医疗护理流程，尤其是在急诊科和医院病房。22, 23
因此，这项叙述性综述的目的不是假设ABM或DT能改善心力衰竭的护理，而是考察哪些应用是专门为心力衰竭开发的，它们是如何经过验证的，在哪些护理环境中进行了研究，以及在临床应用前需要解决哪些障碍。我们明确区分了以下几类：（1）已建立的HF护理模型的临床证据；（2）直接针对HF开发的计算证据；（3）推广到HF的心血管或医疗系统证据；（4）概念性或假设性的用例。
章节片段
方法
这是一项旨在整合临床HF护理、医疗系统建模、ABM、DES和数字孪生技术相关概念和证据的叙述性综述。2010年1月至2025年12月期间，我们使用以下关键词组合在PubMed、Embase、IEEE Xplore和Web of Science中进行了搜索：“heart failure”、“care continuum”、“telemonitoring”、“hospital at home”、“agent-based model”、“agent-based simulation”、“discrete event simulation”、“hybrid simulation”、“digital twin”等。
局限性
本综述存在一些局限性。首先，它属于叙述性综述而非系统性评估；尽管查阅了主要数据库和最新的关键综述，但搜索策略并非基于预设协议，也没有应用重复筛选、标准化数据提取或偏倚风险评估等正式流程。因此，一些相关研究（尤其是小型试点项目、阴性研究、未发表的研究、会议摘要或发表在非索引数据库中的文章）可能被遗漏。
结论
心力衰竭体现了现代医疗系统面临的挑战：这是一种普遍存在的、慢性的、异质性的综合征，需要在家中、初级保健、急诊科、病房和长期护理环境中提供协调一致的、以患者为中心的护理。现有证据表明，多学科心力衰竭诊所、由护士主导的过渡期护理、远程监测以及家庭医院（HaH）可以改善治疗效果，但其有效性高度依赖于具体情境，难以推广。24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36
下一步是……
作者贡献
所有作者都参与了综述的构思和设计、文献的解读以及手稿的最终修订。所有作者均批准了最终版本，并对研究工作负责。
伦理考量
不适用。本叙述性综述仅使用了先前已发布的数据，未涉及人类或动物的新研究。
生成式AI和语言工具
使用了DeepL在线免费版本来改进英语语法。作者在使用这些工具后对内容进行了必要的审查和编辑，并对出版物的内容负全责。
资助
本研究得到了西班牙国家研究局（AEI）和欧盟欧洲区域发展基金（FEDER）的支持，合同编号为PID2023-146978OB-I00。资助方未参与本综述的设计、解读、撰写或提交决策过程。
致谢
作者感谢所有参与讨论的同事和合作者，他们的贡献促进了这项工作的完成。
Francisco Epelde|Dolores Rexachs|álvaro Wong|Emilio Luque
