Медицина смело тянется к виртуальным методикам

Год назад нейрорадиолог Венделл Гибби провел операцию на поясничном отделе позвоночника с использованием очков Microsoft HoloLens. После их наложения врач видел позвоночник больного, проецируемый как слайд на поверхность тела.

Чтобы точно определить местонахождение диска, вызывающего боль в позвоночнике, изображения пациента с магнитно-резонансной томографии (МРТ) и компьютерной томографии (КТ) были загружены в программное обеспечение, которое затем визуализировало позвоночник в 3D.

Годом ранее доктор Шафи Ахмед использовал Google Glass, чтобы транслировать в прямом эфире операцию на раковом больном. Были использованы две 360-градусные камеры и многочисленные объективы, расставленные по комнате, что позволило студентам-медикам, хирургам и зрителям увидеть и услышать, что происходит во время процедуры, и научиться правильно отделять опухоль от окружающих здоровых тканей.

Во Франции недавно была прооперирована зрительная кора у пациента, который во время операции был в очках виртуальной реальности (-). Помещение пациента в виртуальный мир позволило врачам в режиме реального времени (т.е. во время операции) оценить работу отделов головного мозга и мозговых связей, отвечающих за отдельные функции. До сих пор не было возможности выполнить это на операционном столе. Было решено использовать таким образом очки виртуальной реальности, чтобы избежать полной потери зрения пациента, который уже потерял зрение на один глаз из-за болезни.

Венделл Гибби в очках HoloLens

Операции и обучение врачей

Приведенные выше примеры показывают, насколько виртуальные методики уже обосновались в мире медицины. Первые применения VR в здравоохранении относятся к началу 90-х годов. В настоящее время такие решения чаще всего используются при необходимости визуализации сложных медицинских данных (особенно при операциях и их планировании), в обучении и тренировках (визуализация анатомии и функций в лапароскопических симуляторах), в виртуальной эндоскопии, психологии и реабилитации, и телемедицина.

В медицинском образовании интерактивные, динамические и трехмерные визуализации имеют огромное преимущество перед классическими книжными атласами. Примером может служить концепция, финансируемая правительством США, которая дает доступ к подробным данным визуализации человека (КТ, МРТ и криосрезы). Он предназначен для изучения анатомии, проведения исследований в области визуализации и создания приложений (образовательных, диагностических, связанных с планированием лечения и моделированием). Полная коллекция Virtual Man содержит 1971 изображение с разрешением 1 мм и весом 15 ГБ. Virtual Woman состоит из 5189 изображений (разрешение 0,33 мм) и весит около 40 ГБ.

Добавление в виртуальную среду обучения сенсорные элементы позволяет учащимся практиковать очень ранние, еще неразвитые навыки. Нажатием кнопки они могут виртуально наполнить шприц и опорожнить его, а в виртуальной реальности «почувствовать», когда шприц попадает в кожу, мышцы или кость — укол в суставную сумку дает совсем другое ощущение, чем втыкание иглы. в жировую ткань. Во время операции каждое движение имеет свои, иногда очень серьезные, последствия. Важно, где и как глубоко резать и где делать проколы, чтобы не повредить нервы и вены. Кроме того, в условиях цейтнота, когда на спасение пациента часто идут минуты, практические навыки врача на вес золота. Тренировки на виртуальном тренажере позволяют совершенствовать свою технику, не подвергая опасности чье-либо здоровье.

Виртуальные презентации применимы и на следующем этапе профессиональной карьеры врача, например виртуальная эндоскопия позволяет имитировать «прогулку» по телу и проникновение в ткани без инвазивных тестов. То же самое относится и к компьютерной хирургии. В обычной хирургии врач видит только поверхность, и движение скальпеля, к сожалению, необратимо. . Благодаря использованию VR он способен заглянуть под поверхность и принимать решения, руководствуясь дополнительными знаниями из других источников.

Среди дельфинов и на коронации Елизаветы II

Экспериментальная терапия для людей, страдающих шизофренией, была разработана в Оксфордском университете. Это позволяет им лицом к лицу столкнуться с виртуальным аватаром, представляющим ноющие голоса в их головах. После первых стадий испытаний результаты обнадеживают. Исследователи, проводившие рандомизированное контролируемое исследование, сравнили эту терапию с традиционными формами консультирования. Они обнаружили, что через двенадцать недель аватары более эффективно уменьшали слуховые галлюцинации. В исследовании, опубликованном в журнале The Lancet Psychiatry, приняли участие 150 пациентов из Великобритании, которые страдали шизофренией около двадцати лет и более года испытывали постоянные и тревожные слуховые галлюцинации. Из них 75 сдано. аватар терапияи 75 использовали традиционные методы. До сих пор было показано, что аватары эффективны в уменьшении слуховых галлюцинаций. Если дальнейшие исследования окажутся успешными, аватар-терапия может радикально изменить подход к лечению миллионов людей. люди, страдающие психозом на калым świecie.

Плавательный клуб дельфинов

С 70-х годов некоторые исследователи описывали положительные терапевтические эффекты плавания с дельфинами, особенно для инвалидов. Однако так называемая дельфинотерапия у него есть свои минусы. Во-первых, это может быть слишком дорого для многих людей. Во-вторых, идея о том, что люди входят в бассейны с пойманными в ловушку животными, была раскритикована защитниками окружающей среды как жестокая. Голландке Марийке Шёллема пришла в голову идея обратиться к технике виртуальной реальности. Создано ею Плавательный клуб дельфинов предлагает 360-градусный опыт виртуальной реальности. В настоящее время в проекте используется смартфон Samsung S7, закрепленный на очках для дайвинга, с элементами, напечатанными на 3D-принтере, для создания импровизированной гарнитуры виртуальной реальности.

Технологии виртуальной реальности идеально подходят для бороться с тревожными расстройствами. Одним из наиболее эффективных методов является экспозиционная терапия – на пациента воздействуют раздражителем, вызывающим тревогу, но все происходит в строго контролируемых условиях, дающих чувство безопасности. Виртуальная реальность позволяет вам противостоять страху перед открытым пространством, закрытостью или полетом. Человек может столкнуться с трудной для него ситуацией, при этом осознавая, что на самом деле он в ней не участвует. В исследованиях, в которых лечили боязнь высоты, улучшение наблюдалось у 90% пациентов.

Использование VR в неврологической реабилитации может быть возможностью для пациенты с инсультомпозволяя им достичь более быстрых терапевтических результатов и вернуться к нормальной жизни. Шведская компания MindMaze создала платформу, принцип работы которой основан на знаниях в области нейрореабилитации и когнитивных наук. Движения пациента отслеживаются камерами и отображаются в виде 3D-аватара. Затем индивидуально подбираются интерактивные упражнения, которые после соответствующей серии повторений стимулируют реактивацию поврежденных нейронных связей и активацию новых.

Ученые из США, Германии и Бразилии недавно опубликовали результаты исследования, в котором восемь пациентов с параплегия (паралич конечностей) проходил лечение с использованием комплекта ВР и экзоскелета. Виртуальная реальность имитировала двигательную активность, а экзоскелет двигал ногами пациентов в соответствии с сигналами мозга. Все пациенты в исследовании восстановили некоторую чувствительность и контроль движений ниже поврежденного спинного мозга. Так произошла значительная регенерация нейронов.

Стартап Brain Power создал инструмент поддержка людей с аутизмом. Это улучшенный Google Glass — со специальным программным обеспечением, которое использует, например. система распознавания эмоций. Программное обеспечение собирает поведенческие данные, обрабатывает их и дает обратную связь в виде простых, понятных визуальных и голосовых подсказок для человека, носящего устройство (или для лица, осуществляющего уход). Этот тип оборудования помогает детям с аутизмом в изучении языка, управлении поведением и развитии социальных навыков — например, оно расшифровывает эмоциональное состояние другого человека, а затем на дисплее, используя смайлики, «подсказывает» ребенку, что говорит другой человек. чувствует.

В свою очередь, проект призван вернуть яркие воспоминания люди, борющиеся с деменцией. Это делается с помощью серии развлекательных упражнений с использованием цифровых технологий и 3D-очков. Это попытка вспомнить воспоминания, основанные на значимых событиях, которые человек с деменцией мог пережить в течение своей жизни. Дизайнеры надеются, что это послужит поводом для общения с другими людьми и улучшит ваше самочувствие. В тестах, описанных The Guardian, была создана симуляция виртуальной реальности по мотивам коронации королевы Елизаветы II в 1953 году, предназначенная для жителей Великобритании. Мероприятие было воссоздано с использованием картин, актеров, старинных костюмов и репрезентативного реквизита. Фоном была Ислингтон-стрит в Северном Лондоне.

Калифорнийский стартап Deep Stream VR, переносящий пациентов в виртуальный мир, в который они могут «погрузиться», наблюдая за приключениями героя, добился эффективность в уменьшении боли порядка 60-70%. Решение оказалось эффективным при различных видах медицинских манипуляций — от стоматологических до смены повязок. Однако это не самая известная концепция виртуальной боли в мире.

На протяжении более двух десятилетий пионеры виртуальной реальности и специалисты по рисованию — Хантер Хоффман и Дэвид Паттерсон, исследователи из Вашингтонского университета — доказывали уникальную способность виртуальной реальности облегчение острой боли. Их последнее творение виртуальный мир который переводит внимание пациента с боли на ледяную виртуальную среду, залитую холодным голубым и белым. Единственная работа больного там… бросать снежки в пингвинов. Как ни странно, результаты говорят сами за себя — люди с ожогами испытывали на 35-50% меньшую боль при погружении в ВР, чем при умеренной дозе обезболивающих. Помимо пациентов детской больницы, исследователи также работали с бывшими солдатами США, которые получили боевые ожоги и боролись с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР).

Изображение из VR-приложения, предназначенного для лечения ожогов.

Рак поймал сразу

Оказывается, методы виртуализации могут помочь даже в раннем выявлении рака. Обнаружение опухоли с помощью стандартного микроскопа — сложный и трудоемкий процесс. Однако Google Research представили в апреле 2018 года. mikroskop ARкоторый способен идентифицировать раковые клетки в режиме реального времени с дополнительной помощью машинного обучения.

Над камерой, взаимодействующей с алгоритмом ИИ, находится дисплей AR (дополненной реальности), отображающий данные при обнаружении проблемы. Другими словами, микроскоп ищет раковые клетки, как только вы помещаете в него образец. В конечном итоге систему можно будет использовать для диагностики других заболеваний, таких как туберкулез и малярия.

AR-микроскоп, выявляющий патологические изменения

Прибыль уже не совсем виртуальная

В прошлом году исследовательская компания Grand View Research оценила стоимость мирового рынка VR- и AR-решений в медицине в 568,7 млн ​​долларов США, что дает ежегодный темп роста в 29,1%. По прогнозам аналитиков, к 2025 году этот рынок должен превысить $5 млрд. Столь стремительный рост этого сектора обусловлен поступательным развитием аппаратного и программного обеспечения виртуальной и дополненной реальности, а также внедрением технологий в новые области медицины.

Delfinoterapia VR: 

Трейлер Wild Dolphin UnderwaterVR

Отчет об обнаружении раковых клеток с помощью АР:

Обнаружение рака в режиме реального времени с помощью машинного обучения