3D у медицині: віртуальний світ та нові технології

Досі ми асоціювали віртуальну реальність із комп'ютерними іграми, світом мрій, створеним для розваги. Хтось думав, що те, що є джерелом задоволення, може стати одним із діагностичних інструментів у медицині в майбутньому? Чи зроблять дії лікарів у віртуальному світі найкращими фахівцями? Чи зможуть вони вступити до людської взаємодії з пацієнтом, якщо навчилися цьому, розмовляючи лише з голограмою?

У прогресу свої закони – ми освоюємо нові галузі науки, створюючи нові технології. Часто буває, що ми створюємо щось, що мало інше призначення, але знаходимо цьому нове застосування і поширюємо початкову ідею інші галузі науки.

Так сталося й із комп'ютерними іграми. На початку свого існування вони мали бути лише джерелом розваги. Пізніше, бачачи, як легко ця технологія знайшла шлях до молоді, були створені освітні ігри, які поєднували розвагу з навчанням, щоб зробити її цікавішою. Завдяки прогресу, їхні творці намагалися зробити створені світи максимально реальними, домагаючись нових технологічних можливостей. Результатом цих занять є ігри, в яких якість зображення не дозволяє відрізнити вигадку від реальності, а віртуальний світ стає настільки близьким до реального, що здається втілює в життя наші фантазії та мрії. Саме ця технологія кілька років тому потрапила до рук вчених, які намагалися модернізувати процес навчання лікарів нового покоління.

Навчати та планувати

У всьому світі медичні школи та університети стикаються із серйозним бар'єром у навчанні студентів медицині та суміжних наук – відсутністю біологічного матеріалу для вивчення. Хоча легко виробляти клітини або тканини в лабораторіях для дослідницьких цілей, це стає серйознішою проблемою. отримання тіл для дослідження. У наші дні люди все рідше зберігають свої тіла для дослідних цілей. Для цього є багато культурних та релігійних причин. Тож чому мають навчитися студенти? Фігури та лекції ніколи не замінять прямого контакту з експонатом. Намагаючись упоратися з цією проблемою, було створено віртуальний світ, що дозволяє відкривати секрети людського організму.

Віртуальне зображення серця та судин грудної клітки.

Вт 2014 р. проф. Марк Грісволд з Університету Кейс Вестерн Резерв у США, взяв участь у дослідженні системи голографічних презентацій, яка переносить користувача у віртуальний світ та дозволяє йому взаємодіяти з ним. В рамках випробувань він міг побачити світ голограм у навколишній дійсності та встановити контакт у віртуальному світі з іншою людиною – комп'ютерною проекцією людини в окремій кімнаті. Обидві сторони могли розмовляти один з одним у віртуальній реальності, не бачачи одне одного. Результатом подальшої співпраці університету та його співробітників із вченими стали перші прототипи додатків для вивчення анатомії людини.

Створення віртуального світу дозволяє відтворити будь-яку структуру людського тіла та помістити її у цифрову модель. У майбутньому можна буде створювати карти всього організму та досліджувати тіло людини у вигляді голограми, спостерігаючи його з усіх боків, досліджуючи таємниці функціонування окремих органів, маючи перед очима їх докладну картину. Студенти зможуть вивчати анатомію та фізіологію без контакту з живою людиною або її мертвим тілом. Мало того, навіть вчитель зможе проводити заняття у вигляді голографічної проекції, не перебуваючи в заданому місці. Зникнуть тимчасові та просторові обмеження в науці та доступі до знань, можливим бар'єром залишиться лише доступ до технологій. Віртуальна модель дозволить хірургам навчатися без необхідності проведення операцій на живому організмі, а точність відображення дозволить створити таку копію реальності, що можна буде достовірно відтворити реалії реальної процедури. включаючи реакції всього організму пацієнта. Віртуальна операційна, цифровий пацієнт? Це ще не стало педагогічним здобутком!

Ця технологія дозволить планувати конкретні хірургічні процедури для конкретних людей. Ретельно скануючи їх тіла та створюючи голографічну модель, лікарі зможуть дізнатися про анатомію та захворювання свого пацієнта без проведення інвазивних тестів. Плануватимуть наступні етапи лікування на моделях хворих органів. Приступаючи до справжньої операції, вони чудово знатимуть тіло оперованого і нічого вже не здивувати.

Навчання на віртуальній моделі тіла пацієнта.

Технології не замінять контакту

Проте виникає питання, чи можна замінити технологіями? Ніякий доступний метод не замінить контакту з реальним хворим та з його тілом. Неможливо у цифровому вигляді відобразити чутливість тканин, їх структуру та консистенцію, а тим більше реакції людини. Чи можна у цифровому вигляді відтворити людський біль та страх? Незважаючи на досягнення в галузі технологій, молодим лікарям все одно доведеться зустрічатися із реальними людьми.

Недарма кілька років тому було рекомендовано, щоб студенти-медики у Польщі та у всьому світі відвідували заняття з реальними пацієнтами і формувати свої відносини з людьми, і що академічний персонал, окрім придбання знань, також навчається співчуття, співчуття та поваги до людей. Часто трапляється так, що перша реальна зустріч студентів-медиків із пацієнтом відбувається під час стажування чи інтернатури. Вирвані з академічної реальності, вони не в змозі розмовляти з хворими та долати їхні важкі емоції. Навряд чи подальше відділення студентів від пацієнтів, спричинене новою технологією, позитивно позначиться на молодих лікарях. Чи допоможемо їм просто залишитися людьми, створивши відмінних професіоналів? Адже лікар не ремісник, і доля хворої людини багато в чому залежить від якості контакту людини, від довіри, яку пацієнт відчуває до свого лікаря.

Давним-давно піонери медицини — іноді навіть з порушенням етики — набували знання винятково з урахуванням контакту з тілом. Нинішні медичні знання насправді є результатом цих пошуків та людської допитливості. Наскільки важче було пізнавати дійсність, нічого ще до пуття не знаючи, робити відкриття, спираючись виключно на власний досвід! Багато хірургічних методів лікування розроблялися методом спроб і помилок, і хоча іноді це закінчувалося трагічно для пацієнта, іншого виходу не було.

У той же час це почуття експериментування над тілом і живою людиною до певної міри вчило повазі до обох. Це змушувало розмірковувати над кожним запланованим кроком та приймати непрості рішення. Чи зможуть навчити віртуальне тіло і віртуальний пацієнт одному і тому ж? Чи навчить контакт із голограмою нові покоління лікарів поваги та співчуття, а розмова з віртуальною проекцією допоможе розвинути емпатію? З цим питанням стикаються вчені, які впроваджують цифрові технології у медичні виші.

Безсумнівно, внесок нових технічних рішень у освіту лікарів неможливо переоцінити, але не можна замінити комп'ютером. Цифрова реальність дозволить здобути ідеальну освіту лікарів-фахівців, а також дозволить їм залишатися «людськими» лікарями.

Візуалізація техніки майбутнього – модель людського тіла.

Роздрукувати моделі та деталі

У світовій медицині вже є багато технологій візуалізації, які ще кілька років тому вважалися космічними. Те, що у нас є під рукою, 3D візуалізації - Ще один надзвичайно корисний інструмент, який використовується при лікуванні складних випадків. Хоча 3D-принтери відносно нове відкриття, вони вже кілька років використовуються в медицині. У Польщі вони переважно використовуються при плануванні лікування, в т.ч. операція на серці. Кожна вада серця - це велика невідомість, тому що немає двох однакових випадків, і іноді лікарям важко передбачити, що може їх здивувати після розтину грудної клітки пацієнта. Доступні технології, такі як магнітно-резонансна томографія або комп'ютерна томографія, не можуть точно показати всі структури. Тому виникає потреба у глибшому розумінні тіла конкретного пацієнта, і таку можливість лікарі забезпечують за допомогою XNUMXD-зображення на екрані комп'ютера, який надалі переводиться в просторові моделі з силікону або пластику.

Польські кардіохірургічні центри вже кілька років використовують метод сканування та картування структур серця у 3D-моделях, на основі яких планують операції. Часто буває так, що лише просторова модель виявляє проблему, яка б здивувала хірурга під час процедури. Існуюча техніка дозволяє уникнути подібних несподіванок. Тому цей вид обстеження завойовує все більше прихильників, і надалі клініки використовують у діагностиці 3D-моделі. Фахівці інших галузей медицини використовують цю технологію аналогічним чином та постійно її розвивають.

Деякі центри у Польщі та за кордоном вже проводять новаторські операції з використанням кісткові або судинні ендопротези надруковані за 3D технологією. Ортопедичні центри по всьому світу друкують на 3D-принтерах протези кінцівок, що ідеально підходять конкретному пацієнту. І, що важливо, вони значно дешевші за традиційні. Якийсь час тому я з розчуленням дивився уривок з репортажу, в якому була показана історія хлопчика з ампутованою рукою. Він отримав виготовлений за технологією XNUMXD-друку протез, який був ідеальною копією руки Залізної людини – улюбленого супергероя маленького пацієнта. Він був легшим, дешевшим і, головне, ідеально підігнаний, ніж звичайні протези.

Мрія медицини — зробити кожну частину тіла, яку бракує, яку можна замінити штучним еквівалентом, в 3D-технології, припасування створеної моделі під вимоги конкретного пацієнта. Такі персоналізовані «запчастини», надруковані за доступною ціною, справили б революцію у сучасній медицині.

Дослідження системи голограм продовжуються у співпраці з лікарями багатьох спеціальностей. Вони вже з'являються перші додатки з анатомією людини і перші лікарі дізнаються про голографічну технологію майбутнього. 3D-моделі стали частиною сучасної медицини і дозволяють розробляти найкращі методи лікування на самоті вашого кабінету. У майбутньому віртуальні технології вирішать багато інших проблем, із якими намагається боротися медицина. Він підготує нові покоління лікарів, і не буде межі поширення науки та знань.