Медицина сміливо тягнеться до віртуальних методик

Рік тому нейрорадіолог Венделл Гіббі провів операцію на поперековому відділі хребта з використанням очок Microsoft HoloLens. Після їхнього накладання лікар бачив хребет хворого, що проектується як слайд на поверхню тіла.

Щоб точно визначити місцезнаходження диска, що викликає біль у хребті, зображення пацієнта з магнітно-резонансної томографії (МРТ) та комп'ютерної томографії (КТ) було завантажено у програмне забезпечення, яке потім візуалізувало хребет у 3D.

Роком раніше доктор Шафі Ахмед використав Google Glass, щоб транслювати у прямому ефірі операцію на раковому хворому. Було використано дві 360-градусні камери та численні об'єктиви, розставлені по кімнаті, що дозволило студентам-медикам, хірургам та глядачам побачити та почути, що відбувається під час процедури, та навчитися правильно відокремлювати пухлину від навколишніх здорових тканин.

У Франції нещодавно було прооперовано зорову кору у пацієнта, який під час операції був у окулярах віртуальної реальності (-). Приміщення пацієнта у віртуальний світ дозволило лікарям у режимі реального часу (тобто під час операції) оцінити роботу відділів головного мозку та мозкових зв'язків, які відповідають за окремі функції. До цього часу не було можливості виконати це на операційному столі. Було вирішено використати таким чином окуляри віртуальної реальності, щоб уникнути повної втрати зору пацієнта, який уже втратив зір на одне око через хворобу.

Венделл Гіббі в окулярах HoloLens

Операції та навчання лікарів

Наведені вище приклади показують, наскільки віртуальні методики вже влаштувалися у світі медицини. Перші застосування VR у охороні здоров'я відносяться до початку 90-х років. В даний час такі рішення найчастіше використовуються при необхідності візуалізації складних медичних даних (особливо при операціях та їх плануванні), в навчанні та тренуваннях (візуалізація анатомії та функцій у лапароскопічних симуляторах), у віртуальній ендоскопії, психології та реабілітації та телемедицина.

У медичній освіті інтерактивні, динамічні та тривимірні візуалізації мають величезну перевагу перед класичними книжковими атласами. Прикладом може бути концепція, що фінансується урядом США, яка дає доступ до докладних даних візуалізації людини (КТ, МРТ та кріосрізи). Він призначений для вивчення анатомії, проведення досліджень у галузі візуалізації та створення додатків (освітніх, діагностичних, пов'язаних із плануванням лікування та моделюванням). Повна колекція Virtual Man містить 1971 зображення з роздільною здатністю 1 мм та вагою 15 ГБ. Virtual Woman складається з 5189 зображень (роздільна здатність 0,33 мм) і важить близько 40 ГБ.

Додавання у віртуальне середовище навчання сенсорні елементи дозволяє учням практикувати дуже ранні, ще нерозвинені навички. Натисканням кнопки вони можуть віртуально наповнити шприц і спорожнити його, а у віртуальній реальності «відчути», коли шприц потрапляє у шкіру, м'язи чи кістку – укол у суглобову сумку дає зовсім інше відчуття, ніж втикання голки. у жирову тканину. Під час операції кожен рух має свої, іноді дуже серйозні наслідки. Важливо, де і як глибоко різати і де робити проколи, щоб не зашкодити нерви та вени. Крім того, за умов цейтноту, коли на порятунок пацієнта часто йдуть хвилини, практичні навички лікаря на вагу золота. Тренування на віртуальному тренажері дозволяють удосконалювати свою техніку, не наражаючи на небезпеку чиєсь здоров'я.

Віртуальні презентації можна застосувати і на наступному етапі професійної кар'єри лікаря, наприклад віртуальна ендоскопія дозволяє імітувати прогулянку по тілу і проникнення в тканини без інвазивних тестів. Те саме стосується і комп'ютерної хірургії. У звичайній хірургії лікар бачить лише поверхню, і рух скальпеля, на жаль, необоротний. . Завдяки використанню VR він здатний заглянути під поверхню та приймати рішення, керуючись додатковими знаннями з інших джерел.

Серед дельфінів та на коронації Єлизавети II

Експериментальна терапія для людей, які страждають на шизофренію, була розроблена в Оксфордському університеті. Це дозволяє їм віч-на-віч зіткнутися з віртуальним аватаром, що представляє ниючі голоси в їхніх головах. Після перших стадій випробувань результати обнадіюють. Дослідники, які проводили рандомізоване контрольоване дослідження, порівняли цю терапію з традиційними формами консультування. Вони виявили, що за дванадцять тижнів аватари більш ефективно зменшували слухові галюцинації. У дослідженні, опублікованому в журналі The Lancet Psychiatry, взяли участь 150 пацієнтів з Великобританії, які страждали на шизофренію близько двадцяти років і більше року зазнавали постійних і тривожних слухових галюцинацій. З них 75 здано. аватар терапіята 75 використовували традиційні методи. Досі було показано, що аватари ефективні у зменшенні слухових галюцинацій. Якщо подальші дослідження будуть успішними, аватар-терапія може радикально змінити підхід до лікування мільйонів людей. люди, які страждають на психоз в іншому світі.

Плавальний клуб дельфінів

З 70-х років деякі дослідники описували позитивні терапевтичні ефекти плавання із дельфінами, особливо для інвалідів. Однак так звана дельфінотерапія він має свої мінуси. По-перше, це може бути занадто дорогим для багатьох людей. По-друге, ідея про те, що люди входять до басейнів із спійманими у пастку тваринами, була розкритикована захисниками довкілля як жорстока. Голландці Марійці Шеллема спала на думку ідея звернутися до техніки віртуальної реальності. Створено нею Плавальний клуб дельфінів пропонує 360 градусний досвід віртуальної реальності. В даний час у проекті використовується смартфон Samsung S7, закріплений на окулярах для дайвінгу, з елементами, надрукованими на 3D-принтері, для створення імпровізованої гарнітури віртуальної реальності.

Технології віртуальної реальності ідеально підходять для боротися з тривожними розладами. Одним з найбільш ефективних методів є експозиційна терапія - на пацієнта впливають подразником, що викликає тривогу, але все відбувається в строго контрольованих умовах, що дають почуття безпеки. Віртуальна реальність дозволяє вам протистояти страху перед відкритим простором, закритістю чи польотом. Людина може зіткнутися з важкою для неї ситуацією, при цьому усвідомлюючи, що насправді вона в ній не бере участі. У дослідженнях, у яких лікували страх висоти, поліпшення спостерігалося у 90% пацієнтів.

Використання VR в неврологічній реабілітації може бути можливістю для пацієнти з інсультомдозволяючи їм досягти більш швидких терапевтичних результатів та повернутися до нормального життя. Шведська компанія MindMaze створила платформу, принцип роботи якої заснований на знаннях у галузі нейрореабілітації та когнітивних наук. Рухи пацієнта відстежуються камерами та відображаються у вигляді 3D-аватара. Потім індивідуально підбираються інтерактивні вправи, які після відповідної серії повторень стимулюють реактивацію пошкоджених нейронних зв'язків та активацію нових.

Вчені зі США, Німеччини та Бразилії нещодавно опублікували результати дослідження, в якому вісім пацієнтів з параплегія (параліч кінцівок) проходив лікування з використанням комплекту ВР та екзоскелета. Віртуальна реальність імітувала рухову активність, а екзоскелет рухав ногами пацієнтів відповідно до сигналів мозку. Усі пацієнти у дослідженні відновили деяку чутливість та контроль рухів нижче пошкодженого спинного мозку. Так відбулася значна регенерація нейронів.

Стартап Brain Power створив інструмент підтримка людей з аутизмом. Це покращений Google Glass - зі спеціальним програмним забезпеченням, яке використовує, наприклад. система розпізнавання емоцій. Програмне забезпечення збирає поведінкові дані, обробляє їх і дає зворотний зв'язок у вигляді простих, зрозумілих візуальних та голосових підказок для людини, яка носить пристрій (або для особи, яка здійснює догляд). Цей тип обладнання допомагає дітям з аутизмом у вивченні мови, управлінні поведінкою та розвитку соціальних навичок, наприклад, воно розшифровує емоційний стан іншої людини, а потім на дисплеї, використовуючи смайлики, «підказує» дитині, що говорить інша людина. відчуває.

У свою чергу, проект покликаний повернути яскраві спогади люди, які борються з деменцією. Це робиться за допомогою серії розважальних вправ з використанням цифрових технологій та 3D-окулярів. Це спроба згадати спогади, засновані на значних подіях, які людина з деменцією могла пережити протягом свого життя. Дизайнери сподіваються, що це стане приводом для спілкування з іншими людьми і покращить ваше самопочуття. У тестах, описаних The Guardian, було створено симуляцію віртуальної реальності за мотивами коронації королеви Єлизавети II 1953 року, призначену жителям Великобританії. Захід було відтворено з використанням картин, акторів, старовинних костюмів та репрезентативного реквізиту. Фоном була Іслінгтон-стріт у Північному Лондоні.

Каліфорнійський стартап Deep Stream VR, який переносить пацієнтів у віртуальний світ, у який вони можуть «зануритися», спостерігаючи за пригодами героя, домігся ефективність у зменшенні болю близько 60-70%. Рішення виявилося ефективним за різних видів медичних маніпуляцій — від стоматологічних до зміни пов'язок. Однак це не найвідоміша концепція віртуального болю у світі.

Протягом понад двох десятиліть піонери віртуальної реальності та фахівці з малювання — Хантер Хоффман та Девід Паттерсон, дослідники з Вашингтонського університету — доводили унікальну здатність віртуальної реальності полегшення гострого болю. Їхнє останнє творіння віртуальний світ який переводить увагу пацієнта з болю на крижане віртуальне середовище, залите холодним блакитним та білим. Єдина робота хворого там… кидати сніжки до пінгвінів. Як не дивно, результати говорять самі за себе — люди з опіками зазнавали на 35-50% меншого болю при зануренні до ВР, ніж при помірній дозі знеболювальних. Крім пацієнтів дитячої лікарні, дослідники також працювали з колишніми солдатами США, які отримали бойові опіки та боролися з посттравматичним стресовим розладом (ПТСР).

Зображення із VR-додатку, призначеного для лікування опіків.

Рак спіймав одразу

Виявляється, методи віртуалізації можуть допомогти навіть у ранньому виявленні раку. Виявлення пухлини за допомогою стандартного мікроскопа – складний та трудомісткий процес. Однак Google Research представили у квітні 2018 року. AR мікроскопякий здатний ідентифікувати ракові клітини в режимі реального часу з допомогою машинного навчання.

Над камерою, що взаємодіє з алгоритмом ІІ, знаходиться дисплей AR (доповненої реальності), що відображає дані при виявленні проблеми. Іншими словами, мікроскоп шукає ракові клітини, як тільки ви поміщаєте в нього зразок. Зрештою, систему можна буде використовувати для діагностики інших захворювань, таких як туберкульоз і малярія.

AR-мікроскоп, що виявляє патологічні зміни

Прибуток вже не зовсім віртуальний

Минулого року дослідницька компанія Grand View Research оцінила вартість світового ринку VR- та AR-рішень у медицині в 568,7 млн ​​доларів США, що дає щорічний темп зростання в 29,1%. За прогнозами аналітиків, до 2025 року цей ринок має перевищити $5 млрд. Таке стрімке зростання цього сектора зумовлене поступальним розвитком апаратного та програмного забезпечення віртуальної та доповненої реальності, а також впровадженням технологій у нові галузі медицини.

VR дельфінотерапія: 

Трейлер Wild Dolphin UnderwaterVR

Звіт про виявлення ракових клітин за допомогою АР:

Виявлення раку в режимі реального часу за допомогою машинного навчання