VR в медицине

Наши родители убеждены, что мы со своими гаджетами и смартфонами навсегда поглощены пучиной ненастоящей, виртуальной реальности. И это при том, что мало кто способен дать однозначное определение виртуальной реальности.

В этой статье я расскажу, в чем разница между виртуальной и дополненной реальностью, и покажу, как эти достижения применяются в медицине. Это действительно важно: сегодня виртуальное стало ничуть не менее реальным, чем объективный мир, окружающий нас на улице и дома.

VR в медицине - это реальность
VR в медицине - это реальность

Виртуальное становится реальным

Под виртуальной реальностью специалисты подразумевают среду, воссозданную настолько правдоподобно, что она создает иллюзию присутствия для наших органов чувств. Впечатления от контактного взаимодействия с искусственной средой бывают настолько полными, что отличить реальность от виртуальности зачастую невозможно.

Первое, что приходит в голову при словосочетании «виртуальная реальность» (virtual reality, сокр. VR) — это, конечно, игры. Реализовывается эффект присутствия в играх двумя способами.

Уже существуют достижения аппаратной реализации, способные полностью изолировать человека от внешнего мира — это 3D-очки, шлемы, костюмы.

Очки виртуальной реальности - уже почти обыденность
Очки виртуальной реальности - уже почти обыденность

С другой стороны, такие вещи, как видеоэкран, многоканальная акустическая система или электронные устройства, воздействуя на нервные окончания, могут вызывать иллюзию прикосновений — или, например, дующего ветра. Это многократно усиливает впечатление от игры.

Объекты виртуальной реальности похожи по поведению на аналогичные реальные объекты. Однако в условиях «виртуальности» пользователи способны выходить за пределы физического мира: левитировать или создавать новые предметы.

При этом не следует путать виртуальную реальность с дополненной (augmented reality, сокр. AR). Покемоны из популярной игры являются искусственными элементами реального ландшафта — то есть дополняют объективную реальность. Виртуальная же реальность полностью конструирует новый мир.

Однако виртуальная реальность — это не только развлечения. В последнее время научное сообщество всерьез обсуждает перспективы «виртуальности» в медицине. Разберем на конкретных примерах, в каких областях медицины начали внедрять VR-технологи.

Хирургические операции и симуляторы для обучения студентов и хирургов

Продвижение VR-технологий в хирургии перспективно по очевидным причинам: ни в какой другой области медицины визуализация действий врача не играет столь важную роль. Любое ошибочное действие хирурга может стать фатальным.

Обладая трехмерной информацией о пациенте (такие сведения дает томография, трехмерные данные рентгеновских аппаратов и УЗИ), врачи могут создавать интерактивные модели, прогнозирующие последствия хирургического или лекарственного вмешательства в организм человека.

  • Онлайн-трансляция операции

В апреле прошлого года в Королевском Лондонском Госпитале провели операцию по удалению раковой опухоли, которую транслировали в сеть.

Хирург Шафи Ахмеде, который проводил операцию, использовал очки Google Glass. Тринадцать тысяч студентов в режиме реального времени наблюдали за манипуляциями хирурга и задавали ему вопросы. Текст вопросов отображался в периферийном окне очков. Во время операции хирург мог устно отвечать на реплики студентов.

Строго говоря, в этом проекте речь идет не о полном погружении студентов в операционную, а лишь о пассивном наблюдении чужих манипуляций через экраны обычных мониторов. Тем не менее, обучающий потенциал у подобной практики немалый.

"Хирургические" очки виртуальной реальности
Хирургические очки виртуальной реальности
  • Клиническая картина в режиме реального времени

Технологии дополненной реальности помогают хирургам в режиме реального времени получить всю информацию о клинической картине оперируемого человека.

Специалисты из Университета Дьюка (Северная Каролина, США) спроектировали очки дополненной реальности Hololense, благодаря которым хирург сможет увидеть 3D-картину мозга пациента. Очки накладывают данные компьютерной томографии на голову пациента, и врач может видеть в режиме реального времени, где находится его инструмент.

  • Симуляторы для обучения студентов

Компания Medical Simulation Corp. разработала симулятор Simantha, который представляет собой полноразмерный манекен с имитацией сердечно-сосудистой системы.

Окрашенную жидкость вводят в артерии и сосуды симулятора. Это позволяет наглядно управлять такими параметрами, как кровяное давление, сердечный ритм, насыщение кислородом и даже «уровень сознания» манекена.

На симуляторе можно задавать аномалии кровообращения и следить за последствиями действий врача: введения лекарств, манипуляций с сердцем и сосудами.

  • Стэнфордский симулятор для хирургов

Проект Стэнфордского университета Surgical Simulation по созданию симуляторов органов человека предназначен больше для опытных хирургов, которые могут в виртуальном пространстве отработать тонкие процедуры.

Недостаток врачебного опыта хирург вполне можно компенсировать с помощью такого тренажера. Не так давно редакция Medical Note писала о симуляторе сложных родов LucinaAR, который работает как раз по такому принципу.

VR для лечения деменции, психических расстройств и поражений нервной системы

Второе направление VR, активно развивающееся в медицине — тренажеры-симуляторы, конструирующие искусственный мир для пациентов с психическими отклонениями и когнитивными расстройствами.

  • Очки Virtual Relief для пациентов с деменцией

Virtual Relief разработала очки виртуальной реальности для страдающих от деменции — старческого слабоумия.

Человеку со старческим слабоумием сложно ориентироваться, усваивать новую информацию. В виртуальной обстановке для больных создают комфортную среду. В этой среде больные через игры тренируют память, владение языком и совершают простейшие упражнения по планированию задач на день.

  • Шлем, экзоскелет и очки для парализованных пациентов

Помните открытие Чемпионата мира по футболу, когда парализованный человек сделал первый удар по мячу?

для парализованного бразильского парня Пинто разработали экзоскелет, которым он может управлять при помощи шлема, считывающего сигналы головного мозга.

Та же группа американский ученых выпустила ошеломительную публикацию о возможности лечения паралича с помощью VR.

Лечение паралича по методу исследователей из Университете Дьюка
Лечение паралича по методу исследователей из Университета Дьюка 

После продолжительных тренировок в очках виртуальной реальности у парализованных пациентов восстанавливаются нервные связи между мозгом и мышцами. У 32-летней парализованной пациентки частично восстановилась двигательная функций нижних конечностей. Теперь она может передвигаться с помощью специальных ходунков.

  • Лечение последствий инсульта

Параличи вызваны не тем, что отказывает мышца, а нарушениями в управляющих областях мозга. Искусственная среда, в которой человек совершает движения, позволяет активировать двигательные области.

Швейцарская компания MindMaze использует виртуальную реальность для восстановления двигательной функции у больных после инсульта. Экзоскелет синхронизирует движения больного с картинкой, которую он видит в 3D-очках. Пациент видит, как в виртуальной реальности совершает мелкую моторику: передвигает мяч, сжимает его.

  • Лечение фобий и психических расстройств

Виртуальная реальность помогает лечить фобии (арахнофобия, боязнь высоты) и серьезные психические заболевания.

Исследователи из Оксфордского университета придумали способ лечения паранойи с помощью виртуальной реальности. С помощью специально созданного шлема пациента помещают в закрытое пространство (например, лифт), которое постепенно заполняют незнакомцами. У 20% участников эксперимента зафиксировали снижение параноидальных проявлений.

Уже более 20 лет ведущие клиники и медицинские центры США используют виртуальную реальность для лечения «вьетнамского», а с недавних пор «иракского» и «афганского» синдромов у солдат.

Ветеранам создают безопасную среду для адаптации в 3D-очках. С помощью контролируемых стрессовых ситуаций бывших военных обучают сдерживать негативные эмоции, которые могут быть причиной опасного для окружающих поведения.

Анестезия виртуальной реальностью

Идею применять VR в анестезиологических целях впервые предложил пионер в области интерактивных технологий в медицине, американский психолог Хантер Хоффман. Вполне вероятно, что виртуальная анестезия в будущем составит конкуренцию общему наркозу.

Сегодня «виртуальное обезболивание» способно:

  • Обезболить при помощи зимнего пейзажа

Лаборатория интерактивных технологий в Университете Вашингтона, в которой работает Хоффман, является одним из крупнейших в мире исследовательских центров виртуальной реальности.

Одной из последних разработок медиков из Университета Вашингтона стало обезболивание пострадавших от ожогов во время замены повязок с помощью 3D-очков, в которых им показывают заснеженные пейзажи. Иллюзия холода обманывает мозг пациентов, снижая болевые ощущения.

  • Снять страх перед операцией

Многие операции можно проводить под местным наркозом. Однако психологическое напряжение, страх, вид крови может привести пациента в шоковое состояние, при котором резко скачет давление и может случиться обморок.

Обычно хирурги снимают стресс у оперируемых седативными препаратами, но мексиканский хирург Хосе Луис Моссо Васкес надевает на пациента 3D-очки с успокаивающим контентом. В отличие от успокоительных, такой способ расслабления не имеет побочных эффектов.

  • Отвлечь пациента в стоматологическом кресле

Корпорация Carl Zeiss разработала очки Cinemizer OLED для пациентов стоматологических клиник. В ходе лечения пациенты могут смотреть фильмы 3D-формате, что помогает им расслабиться при проведении долгих операций.

Правда (по словам знакомого стоматолога), такой девайс зачастую мешает врачу проводить манипуляции и скорее является развлечением, чем действительно необходимой пациенту вещью.

  • Помочь ребенку привыкнуть к больнице

Больница пугает маленьких детей, оторванных от родных и знакомой обстановки. Голландский стартап VisitU с помощью 3D-очков и камеры на 360 градусов предоставляет способ оказаться дома или в школе в реальном времени.

Юные пациенты смогут поддерживать контакт с близкими, погрузиться в комфортную домашнюю среду, физически оставаясь при этом в больничной палате

Виртуальная медицина в России

Внедрение VR-технологий в различные сферы, будь то образование или медицина, начинается, конечно, с подготовки специалистов, обладающих соответствующими компетенциями. В России до сих пор не было программ, обучающих медиков навыкам работы с технологиями виртуальной реальности и искусственного интеллекта.

Однако в прошлом году президент по развитию Сколковского института науки и технологии Алексей Ситников сообщил, что Сколтех запускает образовательную программу по блокчейну и технологиям виртуальной и дополненной реальности.

Применение VR в российской медицине

Пока применение VR в российский медицине ограничивается методами реабилитации.

В ноябре в Клинической больнице № 1 МЕДСИ открыли «умный зал ФПР» — помещение, в котором пациенты, перенесшие черепно-мозговую травму или инсульт, восстанавливают необходимые в повседневной жизни навыки.

"Умный зал ФПР" в клинике МЕДСИ
Схема "умного зала ФПР" в клинике МЕДСИ

Пациент видит на экранах домашнюю или городскую обстановку, учится совершать простейшие действия с помощью тренажеров, например, готовится к походу в магазин.

Медицинские VR разработки в России

В феврале Правительство РФ утвердило план реализации программы «Цифровая экономика Российской Федерации», в рамках которого к 2020 году в сфере здравоохранения запустят 16 проектов — от искусственного интеллекта до сверхчувствительных квантовых сенсоров.

Воплощать проекты в сфере медицины и реабилитации с применением технологии VR будет ООО «Тотал Вижен», которая разработала первый отечественный шлем виртуальной реальности. Заявленной целью компании является внедрение своих технологий в отраслях, где «принят курс на импортозамещение».

По планам правительственной программы, виртуальную реальность начнут использовать и для обучения врачей. Прототипом разрабатываемой системы станет австралийская NurseSim — симулятор виртуальной реальности с тактильной обратной связью для обучения медицинских сестер.

Независимо от программы, в Лаборатории специальной медицинской техники, технологии и фармацевтики МФТИ занимаются созданием системы виртуальной реальности для восстановления двигательных функций после инсульта.

За прототип системы разработчик, студент Григорий Крылов получил премию Фонда содействия инновациям «Умник». Григорий рассказал, что планирует создать аналог MindMaze, но проще и дешевле.

Рыночная оценка и перспективы

Перспективу рынка виртуальной реальности в медицине хорошо понимают бизнес-аналитики.

Так, в аналитической компании Research and Markets считают, что к 2023 году объем мирового рынка технологий дополненной и виртуальной реальности для здравоохранения приблизится к отметке в $5 млрд. По оценкам экспертов, уже в 2017 году AR- и VR-технологии медицинского назначения обеспечат выручку игрокам отрасли в размере $769,2 млн.

Пока VR-технологии еще не стали повсеместной врачебной рутиной. Приведенные примеры, в первую очередь из области хирургии, относятся скорее к исследовательским разработкам. Повсеместному внедрению VR мешают слабая доступность программных и аппаратных решений и недостаточное количество клинических испытаний.

Уверенно можно сказать, что многие из указанных технологий станут вполне обыденными совсем скоро. Разработки в области больших данных и искусственного интеллекта способны добиться внедрения виртуальной реальности во врачебную практику.

Искусственный интеллект, анализируя трехмерные данные, уже умеет давать подсказки врачам. Вполне возможно, что нейросеть вскоре начнет совершать хирургические операции самостоятельно.

  • 2990
Оставить комментарий
Читайте также