3D в медицине: виртуальный мир и новые технологии
До сих пор мы ассоциировали виртуальную реальность с компьютерными играми, миром грез, созданным для развлечения. Кто-нибудь думал, что то, что является источником удовольствия, может стать одним из диагностических инструментов в медицине в будущем? Сделают ли действия врачей в виртуальном мире лучшими специалистами? Смогут ли они вступить в человеческое взаимодействие с пациентом, если научились этому, разговаривая только с голограммой?
У прогресса свои законы – мы осваиваем новые области науки, создавая новые технологии. Часто бывает, что мы создаем что-то, что изначально имело другое назначение, но находим этому новое применение и распространяем первоначальную идею на другие области науки.
Так случилось и с компьютерными играми. В начале своего существования они должны были быть лишь источником развлечения. Позже, видя, как легко эта технология нашла путь к молодежи, были созданы образовательные игры, которые совмещали развлечение с обучением, чтобы сделать его более интересным. Благодаря прогрессу их создатели старались сделать созданные миры максимально реальными, добиваясь новых технологических возможностей. Результатом этих занятий являются игры, в которых качество изображения не позволяет отличить вымысел от реальности, а виртуальный мир становится настолько близким к реальному, что кажется, воплощает в жизнь наши фантазии и мечты. Именно эта технология несколько лет назад попала в руки ученых, пытавшихся модернизировать процесс обучения врачей нового поколения.
Обучать и планировать
Во всем мире медицинские школы и университеты сталкиваются с серьезным барьером в обучении студентов медицине и смежным наукам – отсутствием биологического материала для изучения. Хотя легко производить клетки или ткани в лабораториях для исследовательских целей, это становится более серьезной проблемой. получение тел для исследования. В наши дни люди все реже сохраняют свои тела для исследовательских целей. Для этого есть много культурных и религиозных причин. Итак, чему должны научиться студенты? Фигуры и лекции никогда не заменят прямого контакта с экспонатом. Пытаясь справиться с этой проблемой, был создан виртуальный мир, позволяющий открывать секреты человеческого организма.
Виртуальное изображение сердца и сосудов грудной клетки.
Вт 2014 г., проф. Марк Грисволд из Университета Кейс Вестерн Резерв в США, принял участие в исследовании системы голографических презентаций, которая переносит пользователя в виртуальный мир и позволяет ему взаимодействовать с ним. В рамках испытаний он мог увидеть мир голограмм в окружающей действительности и установить контакт в виртуальном мире с другим человеком — компьютерной проекцией человека в отдельной комнате. Обе стороны могли разговаривать друг с другом в виртуальной реальности, не видя друг друга. Результатом дальнейшего сотрудничества университета и его сотрудников с учеными стали первые прототипы приложений для изучения анатомии человека.
Создание виртуального мира позволяет воссоздать любую структуру человеческого тела и поместить ее в цифровую модель. В будущем можно будет создавать карты всего организма и исследовать тело человека в виде голограммы, наблюдая за ним со всех сторон, исследуя тайны функционирования отдельных органов, имея перед глазами их подробную картину. Студенты смогут изучать анатомию и физиологию без контакта с живым человеком или его мертвым телом. Мало того, даже учитель сможет проводить занятия в виде своей голографической проекции, не находясь в заданном месте. Исчезнут временные и пространственные ограничения в науке и доступе к знаниям, возможным барьером останется только доступ к технологиям. Виртуальная модель позволит хирургам обучаться без необходимости проведения операций на живом организме, а точность отображения позволит создать такую копию реальности, что можно будет достоверно воспроизвести реалии реальной процедуры. включая реакции всего организма пациента. Виртуальная операционная, цифровой пациент? Это еще не стало педагогическим достижением!
Эта же технология позволит планировать конкретные хирургические процедуры для конкретных людей. Тщательно сканируя их тела и создавая голографическую модель, врачи смогут узнать об анатомии и заболевании своего пациента без проведения инвазивных тестов. Будут планировать следующие этапы лечения на моделях больных органов. Приступая к настоящей операции, они будут прекрасно знать тело оперируемого и ничему их уже не удивить.
Обучение на виртуальной модели тела пациента.
Технологии не заменят контакт
Однако возникает вопрос, все ли можно заменить технологиями? Никакой доступный метод не заменит контакта с реальным больным и с его телом. Невозможно в цифровом виде отобразить чувствительность тканей, их структуру и консистенцию, а тем более реакции человека. Можно ли в цифровом виде воспроизвести человеческую боль и страх? Несмотря на достижения в области технологий, молодым врачам все равно придется встречаться с реальными людьми.
Недаром несколько лет назад было рекомендовано, чтобы студенты-медики в Польше и во всем мире посещали занятия с реальными пациентами и формировать свои отношения с людьми, и что академический персонал, помимо приобретения знаний, также учится сочувствию, состраданию и уважению к людям. Часто случается так, что первая реальная встреча студентов-медиков с пациентом происходит во время стажировки или интернатуры. Вырванные из академической реальности, они не в состоянии разговаривать с больными и справляться с их тяжелыми эмоциями. Вряд ли дальнейшее отделение студентов от пациентов, вызванное новой технологией, положительно скажется на молодых врачах. Поможем ли мы им просто остаться людьми, создав отличных профессионалов? Ведь врач не ремесленник, и судьба больного человека во многом зависит от качества человеческого контакта, от доверия, которое пациент испытывает к своему врачу.
Давным-давно пионеры медицины — иногда даже в нарушение этики — приобретали знания исключительно на основе контакта с телом. Нынешние медицинские знания на самом деле являются результатом этих поисков и человеческой любознательности. Насколько труднее было познавать действительность, ничего еще толком не зная, делать открытия, опираясь исключительно на собственный опыт! Многие хирургические методы лечения разрабатывались методом проб и ошибок, и хотя иногда это заканчивалось трагически для пациента, другого выхода не было.
В то же время это чувство экспериментирования над телом и живым человеком в некотором роде учило уважению к обоим. Это заставляло размышлять над каждым запланированным шагом и принимать непростые решения. Смогут ли виртуальное тело и виртуальный пациент научить одному и тому же? Научит ли контакт с голограммой новые поколения врачей уважению и состраданию, а разговор с виртуальной проекцией поможет развить эмпатию? С этим вопросом сталкиваются ученые, внедряющие цифровые технологии в медицинские вузы.
Несомненно, вклад новых технических решений в образование врачей невозможно переоценить, но не все можно заменить компьютером. Цифровая реальность позволит получить идеальное образование врачей-специалистов, а также позволит им оставаться «человеческими» врачами.
Визуализация техники будущего – модель человеческого тела.
Распечатать модели и детали
В мировой медицине уже есть множество технологий визуализации, которые еще несколько лет назад считались космическими. То, что у нас есть под рукой, 3D визуализации – еще один чрезвычайно полезный инструмент, используемый при лечении сложных случаев. Хотя 3D-принтеры — относительно новое открытие, они уже несколько лет используются в медицине. В Польше они в основном используются при планировании лечения, в т.ч. операция на сердце. Каждый порок сердца — это большая неизвестность, потому что нет двух одинаковых случаев, и иногда врачам трудно предсказать, что может их удивить после вскрытия грудной клетки пациента. Доступные нам технологии, такие как магнитно-резонансная томография или компьютерная томография, не могут точно показать все структуры. Поэтому возникает потребность в более глубоком понимании тела конкретного пациента, и такую возможность врачи обеспечивают с помощью XNUMXD-изображения на экране компьютера, в дальнейшем переводимого в пространственные модели из силикона или пластика.
Польские кардиохирургические центры уже несколько лет используют метод сканирования и картирования структур сердца в 3D-моделях, на основе которых планируют операции. Часто бывает так, что только пространственная модель выявляет проблему, которая удивила бы хирурга во время процедуры. Имеющаяся техника позволяет избежать подобных неожиданностей. Поэтому этот вид обследования завоевывает все больше сторонников, и в дальнейшем клиники используют в диагностике 3D-модели. Специалисты других областей медицины используют эту технологию аналогичным образом и постоянно ее развивают.
Некоторые центры в Польше и за рубежом уже проводят новаторские операции с использованием костные или сосудистые эндопротезы напечатаны по 3D технологии. Ортопедические центры по всему миру печатают на 3D-принтерах протезы конечностей, идеально подходящие конкретному пациенту. И, что немаловажно, они значительно дешевле традиционных. Некоторое время назад я с умилением смотрел отрывок из репортажа, в котором была показана история мальчика с ампутированной рукой. Он получил изготовленный по технологии XNUMXD-печати протез, который был идеальной копией руки Железного человека — любимого супергероя маленького пациента. Он был легче, дешевле и, главное, идеально подогнан, чем обычные протезы.
Мечта медицины — сделать каждую недостающую часть тела, которую можно заменить искусственным эквивалентом, в 3D-технологии, подгонка созданной модели под требования конкретного пациента. Такие персонализированные «запчасти», напечатанные по доступной цене, произвели бы революцию в современной медицине.
Исследования системы голограмм продолжаются в сотрудничестве с врачами многих специальностей. Они уже появляются первые приложения с анатомией человека и первые врачи узнают о голографической технологии будущего. 3D-модели стали частью современной медицины и позволяют разрабатывать лучшие методы лечения в уединении вашего кабинета. В будущем виртуальные технологии решат многие другие проблемы, с которыми пытается бороться медицина. Он подготовит новые поколения врачей, и не будет предела распространению науки и знаний.
