Виртуальная реальность уже используется во многих отраслях. Технология VR позволяет виртуально моделировать операции и работать со страхами пациентов. Все больше новых областей применения находят VR, AR в медицине, и мы можем с нетерпением ждать, как это повлияет на нашу систему здравоохранения в будущем. Может ли виртуальная реальность произвести революцию в медицине? Будет ли наш визит к врачу или пребывание в больнице в ближайшем будущем выглядеть совершенно иначе, чем сегодня?
Чтобы ответить на эти вопросы, мы испытали VR на практике: Показывают ли примеры использования в медицине, куда движется отрасль, или это просто исследовательские проекты без перспектив на будущее? Смогут ли VR и AR утвердиться в качестве постоянных компонентов в здравоохранении? Далее мы рассмотрим эти вопросы, подробно остановившись на отдельных областях виртуальной реальности, дополненной реальности и смешанной реальности и изучив их потенциал для медицинского сектора.
1. Виртуальная реальность: новые возможности для визуализации анатомии
Современное обучение медицинских работников благодаря технологии VR
Технология VR предлагает множество возможных применений для обучения медицинских специалистов. Вместо того чтобы использовать статичные двухмерные изображения, анатомию теперь можно преподавать наглядно, прибегая к 3D-визуализации. Физиологические принципы, а также внутренние процессы человеческого организма могут быть наглядно изображены. В виртуальной реальности студенты могут не только увидеть органы и ткани, но у них есть возможность взаимодействовать с ними совершенно новым способом. Отдельные органы можно рассматривать со всех сторон и поворачивать на 360 градусов. Таким образом, технология виртуальной реальности позволяет совершить путешествие внутрь человеческого тела. Для студентов-медиков особенно важно получить как можно больше практического опыта во время обучения, не ставя под угрозу безопасность пациентов. Использование VR HealthCare отвечает этим требованиям и позволяет студентам по-новому взглянуть на человеческое тело. Отдельные хирургические шаги и техники можно отрабатывать и повторять так часто, как это необходимо. Таким образом, навыки студентов-медиков специально тренируются и совершенствуются.
Одним из примеров возможного применения виртуальной реальности является установка искусственного бедра в виртуальной операционной. Здесь VR-тренажер моделирует силы, действующие на врача в процессе фрезерования вертлужной впадины. Для создания реалистичной ситуации необходимые ассистенты врачей, помощники хирургов и необходимые хирургические инструменты также находятся в виртуальной операционной. VR-тренажер позволяет моделировать различные типы пациентов, различную плотность костной ткани, различные подходы к тазобедренному суставу и несколько хирургических инструментов, а также виртуально отрабатывать различные кризисные ситуации.
Визуализация данных для планирования операций
Помимо обучения студентов-медиков, технология VR также помогает планировать операции. Это связано с тем, что перед операцией врачи получают большое количество данных и информации, которую необходимо грамотно отобразить и отобрать. В виртуальной реальности данные могут быть объединены с изображениями и реалистично отображены. Органы и ткани, подлежащие лечению, визуализируются в трехмерном виде для оперирующего врача, который может рассматривать их со всех сторон и поворачивать по своему усмотрению.
Для того чтобы предоставить хирургам как можно более реалистичное изображение части тела, которую предстоит оперировать, исследователи кафедры биомедицинской инженерии Университетской больницы Базеля и Базельского университета разработали процесс, который в режиме реального времени преобразует двухмерные изображения, полученные с помощью компьютерной томографии, в трехмерные виртуальные пространства. Это позволяет врачам видеть оперируемый сустав в трех измерениях под любым углом и при любом желаемом увеличении. Благодаря виртуальной реальности врач может получить представление о том, какие возможности у него есть во время операции, очень интуитивно.
Передача знаний через виртуальные комнаты данных
Виртуальные миры также позволяют передавать знания. Например, эксперты из других городов и стран могут присоединиться к виртуальным комнатам данных, обеспечивая тем самым обмен информацией.
Одним из примеров этого являются советы по опухолям, где эксперты из разных областей работают вместе, чтобы найти оптимальную процедуру терапии для пациента.
Борьба с фобиями в виртуальных мирах
Виртуальная реальность также предлагает множество возможных применений в лечении пациентов. Свойства виртуальной реальности особенно подходят для лечения фобий - области, в которой уже был достигнут прорыв. Это происходит потому, что в виртуальном мире пациент может без опаски встретиться со своими страхами. Он может научиться контролировать свои эмоции и реакции и справляться со страхом.
Одним из примеров является Медицинский центр виртуальной реальности в США, который специализируется на лечении фобий с помощью технологии VR. Здесь с помощью виртуальной реальности лечат такие фобии, как боязнь полетов, страх высоты, клаустрофобия, арахнофобия, панические расстройства или посттравматические стрессовые расстройства. Пациенты учатся контролировать свой страх в виртуальных мирах. Лечение проходит поэтапно. Таким образом, пациент медленно и постепенно знакомится со своей тревогой в виртуальном мире. VR отлично подходит для лечения фобий, поскольку может быть адаптирована к потребностям и прогрессу каждого пациента.
Виртуальные методы лечения фобий также исследуются в Лондоне. Институт психиатрии Королевского колледжа, например, изучает терапию паранойи. Здесь пациенты попадают в виртуальный бар, где им приходится взаимодействовать с аватарами. Аватары для этой цели намеренно искусственны, но психологи общаются со своими пациентами через них. На заднем плане другие посетители бара говорят о вас или смеются над пациентом. Цель - подготовить пациента к реальным жизненным ситуациям и преодолеть его социальные страхи.
2. Дополненная реальность: как планшеты находят дорогу в операционную
Визуализация и навигация во время операций
С помощью технологии AR данные могут быть отображены на планшете, очках для просмотра данных или проекторе. В медицине рассчитанные изображения сосудов или органов, например, сердца, могут быть доступны хирургу. Оптические системы слежения позволяют передавать информацию о пациенте и живые изображения тела на мониторы в операционной. Имея эту информацию, врач может понять, с чего начать, чтобы достичь наилучшего результата.
Компьютерные ученые Мюнхенского технического университета также работают над дополненной реальностью в медицине. Совместно с хирургами Университетской хирургической больницы они разрабатывают компьютерную систему визуализации и навигации для минимально инвазивной хирургии. Во время минимально инвазивных процедур хирургу приходится полагаться на экраны, расположенные рядом с операционным столом, которые показывают ему изображения с камеры эндоскопа и тем самым указывают ему путь через тело пациента. Во время операции врачу приходится постоянно двигать головой вперед-назад между экраном и пациентом. Цель исследовательской группы - использовать дополненную реальность для облегчения работы во время минимально инвазивных операций путем наложения информации непосредственно в поле зрения хирурга.
Применение в онкологических операциях
Исследователи Фраунгофера также разработали навигационную помощь на основе технологии дополненной реальности, которая может быть использована при операциях по лечению рака. В случае злокачественных опухолей необходимо определить точное расположение метастазов, чтобы иметь возможность полностью их удалить. Система 3D ARILE призвана помочь определить точное положение лимфатического узла. Для этого используются AR-очки с мощным программным обеспечением, камеры ближнего инфракрасного диапазона и флуоресцентный краситель индоцианин зеленый. Больной лимфатический узел становится видимым благодаря флуоресцентному красителю. Камеры ближнего инфракрасного диапазона фиксируют флуоресценцию и реконструируют пораженный лимфатический узел в 3D. Затем его положение в режиме реального времени отображается на экране очков AR для хирурга. Это позволяет ему увидеть, удалось ли ему успешно удалить все больные ткани.
3. Смешанная реальность в медицине
HoloLens как средство обучения
Многие медицинские учреждения полагаются на использование HoloLens и используют голограммы для обучения медицинских работников или даже для планирования и проведения операций. Примеры использования смешанной реальности включают медицинские симуляторы, такие как ультразвуковой симулятор и симулятор родов.
Ультразвуковой симулятор предоставляет медицинским работникам возможность анатомически изображать части тела, увеличивать и поворачивать их по желанию. С помощью симулятора можно следить за рентгеноскопией анатомии человека в режиме реального времени.
Родовой симулятор можно использовать для обучения всем этапам родов, а также сценариям чрезвычайных ситуаций.
Используя 3D-голограммы, врачи могут увидеть нерожденного ребенка и проследить, как он движется по родовому каналу. В рамках учебного приложения задача также состоит в том, чтобы решить проблему дистоции плеча - осложнения, которое может возникнуть во время естественных родов.
Визуализация операций с помощью голограмм
Помимо обучения, Mixed Reality также находит применение в хирургии. Голограммы помогают врачам еще более интенсивно подготовиться к предстоящей операции, а также позволяют лучше обучать пациентов. Смешанная реальность является полезным инструментом при планировании хирургических вмешательств. В Центре вмешательства Университетской больницы Осло хирургическое лечение рака печени и терапия детей с пороками сердца дополняются использованием смешанной реальности. Таким образом, заранее создаются 3D-модели, которые позволяют точно изобразить печень, кровеносные сосуды и опухоли. Благодаря такой визуализации можно более точно спланировать следующие шаги, а также определить правильную процедуру выполнения этих операций.
Во время операции хирурги могут использовать Mixed Reality для более точной оценки анатомических условий и быстрого определения местоположения области, которую необходимо прооперировать. Таким образом, одной из областей применения является работа с очагами эпилепсии в головном мозге. Эти очаги обычно видны только на снимках МРТ. Однако во время операции невозможно отличить больную ткань от здоровой. Однако важно, чтобы эти очаги были полностью устранены, чтобы навсегда предотвратить эпилептические припадки. С помощью смешанной реальности хирурги могут получить изображения пациента, полученные при МРТ и КТ, голографически отображенные на HoloLens, и таким образом определить, какая ткань поражена. Травматологическая хирургия также может воспользоваться преимуществами смешанной реальности, например, когда нужно собрать раздробленные кости. С помощью HoloLens хирург получает голографические изображения с компьютерной томографии и может собрать кости под правильным углом.
4. Заключение
Наш вывод относительно использования VR, AR или MR в медицине можно сформулировать следующим образом: Виртуальная реальность произведет революцию в индустрии, но ей еще предстоит пройти долгий путь. Давайте будем честными: при последнем посещении стоматолога или врача общей практики у вас были обнаружены признаки VR? Скорее всего, нет.
Это отражает состояние рынка: виртуальная реальность, дополненная реальность и смешанная реальность, несомненно, предлагают фантастические возможности. Благодаря погружению, а также возможности предоставления ценной дополнительной информации, технология VR может успешно применяться в обучении медицинских работников, а также для планирования и проведения операций. Но: случаи использования VR в настоящее время ограничены зрелищной стороной сектора здравоохранения: речь идет об операциях, об известных институтах или исследовательских учреждениях, которые в настоящее время продвигают виртуальную реальность, дополненную реальность и смешанную реальность.
Им еще далеко до повсеместной актуальности. Однако ситуация может быстро измениться, как показало прошлое (например, 3D-печать в стоматологии). Однако для этого должен сойтись ряд факторов, что также обусловлено особой структурой и регулированием рынка: как только технологические инновации будут протестированы и приняты соответствующими директивными органами, ассоциациями и институтами, внедрение может произойти очень быстро. И не успеете вы оглянуться, как в следующий раз, когда вы пойдете к врачу, врач общей практики будет стоять перед вами с планшетом вместо стетоскопа.