Виртуальная реальность в медицине кратко
Обновлено: 06.07.2024
Когда обыватель слышит о VR, он сразу вспоминает об играх или об аттракционах. Но технология проникает и в более серьезные сферы человеческой деятельности. Оставим в покое геймеров, поговорим, как используют VR в медицине.
1. Лечение аутизма
В прошлом терапия подразумевала регулярные встречи с врачом. Необходимость контакта с малознакомым человеком вгоняла больных в еще больший стресс. Перспективные стартапы, такие, как Floreo, используют VR на ранних этапах лечения.
Детям и взрослым больше не нужно покидать стены родного дома. Они социализируются с помощью VR прогулок. Например, могут завести друзей в чате или посмотреть на жирафов в виртуальном зоопарке.
Oculus финансирует проекты, направленные на лечение аутизма. Если вы занимаетесь разработкой VR приложений, можете обратиться в официальный офис компании с просьбой предоставить грант.
2. Уменьшение хронической боли
Медики и ученые ищут альтернативы, которые окажутся безопаснее и не вызовут привыкание. Ряд исследований показал, погружение в виртуальную реальность уменьшает боль на 25%. Секрет в изменении последовательности протекания нейрохимических реакций. Уже сейчас VR медицина в клиниках США помогает снизить стоимость лечения и устранить зависимость от таблеток.
В сфере борьбы с хроническими болями стоит отметить разработки Farmoo. В виртуальных мирах пациент отвлекается от страданий и снимает стресс. Больные переносятся из стационара на берег океана, могут поплавать с китами или выйти в открытый космос.
В OnComfort сделали революционный шаг в лечении тревожных болей. В стандартные VR гарнитуры и контроллеры встраивают дополнительные датчики. Они измеряют уровень стресса. Как только человек начинает нервничать, алгоритмы выводят на экран успокаивающую картинку.
3. Снижение тревожности у госпитализированных больных
Пациентам стационара приходится несладко. Особенно трудно детям. Они скучают по близким, тревожатся без мамы. В компании VisitU разработали приложение, которое в любое время позволяет пообщаться с родными. Такой себе аналог Skype в VR.
4. Восстановление зрения
Около 135 миллионов человек в мире страдают от проблем со зрением. Основные причины:
- возраст;
- травмы;
- напряжение, возникающее во время работы за компьютером;
- некоторые заболевания (диабет и пр.)
Не всегда проблема может быть устранена хирургическим путем. До недавнего времени неизлечимые слабовидящие вынуждены были мириться с несправедливостью жизни. Команда IrisVision, под руководством профессора нейробиологии Фрэнком Уэблином, разработала специальное VR приложение. В нем пациент управляет виртуальными объектами движениями глаз. Доказано, регулярная зарядка улучшает зрение.
5. Обучение медиков, работающих с пожилыми людьми
Молодые врачи хосписов и отделений для реабилитации пожилых пациентов не способны понять проблемы, с которыми ежедневно старики. Приложение We Are Alfred создано специально для выработки эмпатии.
Интерны на 7 минут переселяются в тело 74-летнего Альфреда. Мужчина страдает нарушениями зрения и слуха. Ему тяжело дается координация движений. После такого обучения в VR, медики внимательнее относятся к пациентам.
6. Ускорение выздоровления после инсультов и ЧМТ
Чем раньше человек, переживший кровоизлияние в мозг, начинает реабилитацию, тем больше у него шансов восстановить моторные функции. Швейцарское приложение Mindmaze заново учит сгибать пальцы, двигать руками и даже ходить.
Игровая форма лечения существенно ускоряет процесс выздоровления. Пациенты не теряют мотивации, не чувствуют дискомфорт от собственной немощности.
7. Наблюдение за операциями
При стандартном подходе к обучению студентов-медиков лишь избранные попадают в операционную опытного хирурга. VR повышает эффективность передачи знаний.
8. Репетиции хирургических вмешательств
Использование хирургами 3D моделей для планирования операций –один из самых многообещающих способов применения VR в медицине. Дело в том, что трехмерные схемы на бумаге не дают полной картины. Университет Базеля разработал технологию, которая в режиме реального времени переносит данные томографа в виртуальную реальность.
Перед операцией хирург может рассмотреть органы конкретного пациента. В случае с опухолями – определить размер образования. Если позволяет время, то и порепетировать процесс хирургического вмешательства.
9. Восстановление воспоминаний после потери памяти
Только в США зафиксировано 5 млн случаев болезни Альцгеймера. Потеря памяти у пациента сказывается на нем и его близких.
На данный момент не установлены механизмы формирования долгосрочных воспоминаний, а лечить людей как-то надо. Пока нейробиологи разбираются с предпосылками Альцгеймера, VR приложения помогают восстановить память.
В кору головного мозга вживляют импланты. Человека вводят в виртуальную реальность и воздействуют на него слабыми электрическими импульсами.
10. Лечение психических заболеваний
Психиатры стараются минимизировать зависимость пациентов от фармакологических методов лечения. Сравнительно недавно они начали тестировать VR в экспозиционной терапии.
Людей с навязчивыми состояниями контролируемо вводят в стрессовую ситуацию. Это помогает побороть фобии. Например, человек, который боится высоты окажется на крыше небоскреба. Женщина, пережившая ограбление, сможет взглянуть в глаза виртуальному обидчику.
В статье описаны наработки по состоянию на конец 2018 года. В будущем VR технологии все глубже проникнут в сферу медицины. Интересно, какие достижения виртуальной реальности внедрят в здравоохранение в 2019?
Виртуальная реальность используется не только в играх или в кино, как думают многие. Сегодня VR-технологии приходят на помощь людям во многих сферах: в космосе, образовании, медицине и других отраслях. Расскажем, как виртуальные симуляторы помогают медикам осуществлять различные процессы, в том числе проводить обучение студентов.
Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — виртуальный мир, создающий полную иллюзию присутствия с помощью органов чувств человека: осязания, слуха, зрения. При этом виртуальная реальность способна имитировать как действия, так и реакции на них. Пользователь испытывает гравитацию, свойства различных материй (воды, песка и т.д.), силу удара и пр., ощущая все это совершенно реально, как и в жизни.
Для погружения в виртуальный мир используют специальные шлемы, очки, костюмы, перчатки, мониторы. Уже давно VR-технологии, созданные изначально для развлекательной индустрии, — компьютерных игр и кино, активно применяются в и других отраслях. Очень полезными оказалась они и для медицины.
Симуляторы для обучения студентов и хирургов
Виртуальные симуляторы в последнее время широко применяются для обучения студентов различных медицинских факультетов. Это может быть индивидуальное или групповое занятие — например, для нескольких хирургов, выполняющих операцию. Также с помощью VR-тренажеров можно научиться проводить УЗИ, эндоскопию и прочие диагностические процедуры. При этом симуляторы воспроизводят реакцию реального организма в обычной обстановке или в экстремальных условиях. Удобство таких симуляторов для обучения еще и в том, что в любой момент преподаватель может прервать действие, указать на ошибку студента, обсудить результаты, произвести столько повторов манипуляции, сколько потребуется.
Особенно важны занятия для будущих хирургов. На тренажере есть возможность смоделировать различные ситуации, которые требуют быстрого принятия решений, точного выполнения манипуляций и прочих навыков, необходимых врачу этого профиля. Обучаясь с помощью виртуальных технологий, будущий специалист получает мощную практику, сравнимую с реальной.
Симуляторы для хирургии выпускаются двух типов:
компьютерные 3D. Студент при помощи мыши и клавиатуры взаимодействует с виртуальным оборудованием и пациентом;
виртуальные 3D. После того как обучаемый наденет VR-шлем, он окажется в операционной, в которой должен приступить к заданным действиям. Специальные контроллеры позволяют воссоздать любые действия: брать инструменты, делать разрезы, сшивание и прочие манипуляции.
Безусловно, использование подобных симуляторов значительно повышает уровень подготовки будущих хирургов. Ранее, когда студентам приходилось проводить занятия в анатомическом театре на умерших людях, их практика была сильно ограничена. Современные тренажеры дают множество преимуществ:
Максимальное погружение в процесс благодаря полной реалистичности.
Возможность проводить занятия в обычном учебном классе.
Отсутствие необходимости использовать медицинские расходные материалы и инструменты.
Отработка самых сложных операций без угрозы для жизни пациента.
Медицинские VR-тренажеры повсеместно используются для обучения студентов медицинских вузов во всем мире.
Онлайн-трансляция операции
В 2016 году в Королевском Лондонском Госпитале была проведена операция по удалению раковой опухоли с использованием VR-технологий, которую транслировали для 13 тысяч студентов-медиков. Хирург находился при этом в VR-очках Google Glass. Зрители наблюдали за его действиями и задавали вопросы в процессе трансляции операции. Профессор Шафи Ахмеде видел их в периферийном окне очков, а отвечал уже в устной форме.
Использование очков виртуальной реальности помогает специалистам получать всю информацию о состоянии оперируемого в режиме реального времени. Так, сотрудники из Университета Дьюка (США) создали очки Hololens. Их надевает хирург, а они передают данные компьютерной томографии на голову пациента во время операции на мозг. Это позволяет врачу видеть, где находится его инструмент.
VR-симулятор с имитацией сердечно-сосудистой системы
Симулятор Simantha — это манекен в человеческий рост с воссозданной до мельчайших деталей сердечно-сосудистой системой человека. Он предназначен для обучения будущих кардиологов-хирургов. Окрашенную жидкость вводят в кровеносные сосуды, при этом можно задавать различные параметры: снижать или повышать кровяное давление, увеличивать сердечный ритм, создавать аномалии системы кровообращения. Врач производит необходимые манипуляции с сердцем, используя инструменты, вводит лекарства. При этом все действия отражаются на мониторе, а также показывается реакция манекена на вмешательство и даже индивидуальное восприятие различных лекарств.
VR для лечения деменции, психических расстройств и поражений нервной системы
Еще одно направление VR-технологий для использования в медицине — появление симуляторов, создающих виртуальный мир для больных с отклонениями и психическими расстройствами.
Так, компания Virtual Relief разработала очки для страдающих от старческого слабоумия — деменции. Это тяжелое заболевание, от которого страдают окружающие пациента люди. Пожилому человеку с деменцией сложно ориентироваться в окружающем пространстве, запоминать новую информацию. В виртуальной реальности для таких пациентов создают игру, позволяющую тренировать память, совершать упражнения по планированию действий и прочие вещи, заставляющие работать мозг.
Существует также тренажер для лечения параноидальных расстройств. Больной надевает шлем и оказывается в закрытом пространстве — например, лифте, в который постепенно заходят новые люди. Пациент учится не впадать в панику в закрытом пространстве с незнакомцами. У 20% испытуемых после таких занятий было отмечено снижение параноидальных симптомов.
Лечение фобий и страха
Этот же способ применяют и в Германии. Известный производитель оптики компания Carl Zeiss разработала очки для пациентов стоматологических клиник. Как известно, страх перед лечением зубов бывает очень сильным. Теперь же во время процесса посетителю надевают VR-очки, он может расслабиться за просмотром приятного видеоконтента.
Маленькие дети часто пугаются незнакомой обстановки в больнице, особенно когда вынуждены находиться там без родителей. В Голландии малышам надевают 3D-очки с предварительно записанной программой. Они оказываются в домашней обстановке, где могут общаться со своими родными и близкими. После использования таких симуляторов дети становились гораздо спокойнее и уже не испытывали прежнюю панику.
Анестезия виртуальной реальностью
Интересную идею использования VR-технологий в медицине предложил американский психолог Хантер Хоффман. Виртуальное обезболивание с помощью зимнего пейзажа — вот какую идею выдвинул профессор. Проведенные эксперименты для больных с ожогами показали, что вид холодного снега обманывает мозг пациентов, снижая болевые ощущения. Использовались такие 3D-очки во время смены повязок, чтобы притупить болезненные ощущения.
Виртуальные технологии помогают значительно расширить возможности в сфере медицины — как в плане обучения, так и в плане терапии. Ведущие разработчики электроники постоянно улучшают VR-технологии для достижения высоких результатов.
Чем VR и AR полезны для системы здравоохранения? Они способны обеспечить экономию денег и времени, эпидемиологическую безопасность, активную наработку опыта в сложных операций. Для пациентов это, прежде всего, удобство, психологический комфорт и новый опыт. Они с большей мотивацией проходят лечение и реабилитацию, и это влияет и на результат.
Технологии виртуальной реальности стали постепенно проникать в медицину в 1990-х. Первыми появились VR-симуляторы для хирургов и программы реабилитации. В 1991 году увидел свет хирургический тренажер Green Telepresence. С помощью этой системы врачи смогли упражняться в использовании скальпеля и зажимов на виртуальном теле.
В это же время было впервые проведено лечение ПТСР (посттравматического расстройства) с использованием VR. Психолог Барбара Ротбаум работала с ветеранами Вьетнамской войны. Она вместе с коллегами создавала модели мест, в которых клиент некогда испытал эмоциональное потрясение. Например, это был вертолет, летящий над Вьетнамом, и поляна в джунглях. VR-технологии использовались в сочетании с экспозиционной терапией. Больные ПТСР могли взаимодействовать с источником своей тревоги, находясь в полной безопасности. Выяснилось, что такое сочетание эффективно в преодолении болезненных страхов и триггеров.
В 2015 впервые провели успешную реабилитацию после инсульта с помощью VR. В госпитале Валь д’Эброн в Барселоне поставили на ноги женщину, которая пережила инсульт сразу после родов. Глория была почти полностью парализована: тело не слушалось ее, она едва могла говорить. Через несколько месяцев лечения ей прописали VR-игру. Нужно было прикасаться к предметам на экране. Поначалу у Глории ничего не получалось, но со временем она освоила несколько уровней игры, включая аналог боулинга.
В 2016 году в Королевском лондонском госпитале прошла первая VR-трансляция хирургической операции. Более 13 тысяч студентов наблюдали в режиме реального времени за удалением раковой опухоли. Хирург работал в очках Google Glass, видел вопросы студентов в периферийном окне и устно отвечал на них.
Одновременно с этими событиями появлялись и развивались десятки проектов в сфере VR и AR. И до сих пор это остается областью экспериментов. История дополненной и виртуальной реальности в медицине еще не написана. Систематизация этого опыта только предстоит.
Виртуальная реальность (VR) – всего лишь высокотехнологичная игрушка для геймеров? Врачи готовы поспорить. Технологии, погружающие человека в искусственно созданный мир, используются во многих направлениях медицины – от хирургии до реабилитации больных после инсульта.
Увидеть свет
Для этого врачам не потребовалось носить в операционной специальные очки виртуальной реальности. Гарнитуру надел пациент: во время процедуры он оставался в сознании. Стоит отдать должное смелости этого человека. Из-за опухоли один его глаз уже лишился зрения к моменту операции, так что малейшая ошибка хирургов могла оставить пациента слепым. Впрочем, именно эта опасность и подсказала медикам нестандартное решение.
Чтобы действовать наверняка, нужно было отслеживать состояние больного как можно точнее, так что врачи скомбинировали две методики мониторинга. Во-первых, активность мозга регистрировали привычным методом электроэнцефалографии с помощью электродов. Во-вторых, для операции смоделировали особую виртуальную среду: в поле зрения время от времени появлялись светящиеся объекты, пациент следил за ними здоровым глазом. Это помогло точно установить, какие участки мозга активизируются. Хирурги успешно удалили опухоль, не задев эти участки. Повторные обследования через несколько недель показали: зрение не пострадало.
Врачи из Анже уверены: метод VR-контроля во время операций будет развиваться вместе с техникой. Но может ли виртуальная реальность лечить сама по себе? Чтобы ответить на этот вопрос, разберемся, как устроен мир иллюзий и как туда попасть.
Дорога в виртуальность
Сегодня все это востребовано в первую очередь в индустрии развлечений. Сколько возможностей для интерактивных компьютерных игр! Тут и симуляторы полетов, и поединки на тщательно отрисованном виртуальном оружии. Но вспомним, что искусственная среда способна не только развлекать.
Анатомия 3D
Врач – одна из тех профессий, где образование не только играет решающую роль, но и никогда, по сути, не заканчивается. И студенту, и специалисту нужны огромные объемы информации и постоянная практика. Виртуальная реальность способна решить обе задачи.
Уже сейчас во многих медицинских вузах мира используются виртуальные приложения к привычным анатомическим атласам. Студенты рассматривают объемные изображения во всех подробностях, увеличивая нужные участки. А еще на 3D-органах можно смоделировать процессы, происходящие в человеческом теле – например, увидеть, как по сосудам двигается кровь.
Лекарство от страха
В конце 1990-х психолог Барбара Ротбаум работала с ветеранами Вьетнамской войны, страдающими ПТСР. Барбара и ее коллеги создали виртуальные модели мест, значимых для одного из пациентов. Первой моделью стал вертолет, летящий над Вьетнамом, второй – небольшая поляна в джунглях. Эти модели дополнили сеансы экспозиционной терапии, метода, при котором пациент начинает взаимодействовать с пугающими образами постепенно. Со временем психика адаптируется к ним и страх отступает. По оценкам медиков, после терапии с использованием виртуальной реальности тревожность пациента Ротбаум снизилась на 34%. Сам ветеран оценил снижение еще сильнее, до 45%.
Иллюзия против боли
Методы виртуальной реальности облегчают не только душевное, но и физическое состояние. Например, в ожоговом отделении больницы Университета Лойолы в Иллинойсе VR уже несколько лет используют наряду с обезболивающими препаратами. Во время болезненных процедур пациенты играют в симулятор SnowWorld. Это виртуальная игра в снежки на фоне полуфантастического зимнего пейзажа с замерзшими реками, снеговиками и пингвинами. Игроку нужно сконцентрироваться на выполнении заданий, поэтому он поневоле отвлекается от физических ощущений. МРТ-исследования подтвердили, что во время игры боль действительно воспринимается слабее.
Возвращение к жизни
Технологии виртуальной реальности способны не только лечить, им под силу восстановить многие функции организма после тяжелой болезни. Основное направление подобных разработок – реабилитация после инсульта. VR становится важной частью физиотерапии, она помогает вернуть утраченную свободу движений.
В 2015 году такую методику успешно протестировали в госпитале Валь д’Эброн в Барселоне. Одной из участниц исследования стала Глория Боу Феррейро, пережившая инсульт сразу после родов. Женщина оказалась практически парализована: тело не слушалось ее, она едва могла говорить. Несколько месяцев Глория участвовала в программе реабилитации, куда входила и недавно разработанная VR-игра.
Будьте как дома
Лежать в больнице не любит никто – с этим не поспоришь. Но даже больничную палату можно сделать не такой унылой, если обратиться к виртуальной реальности.
Разработчики из Голландии создали программу VisitU для детей, которые проводят много времени в стационаре и скучают по дому, родителям и друзьям. Для работы приложения нужна панорамная камера, она снимает все происходящее дома или в школьном классе и передает изображение на VR-гарнитуру. Знакомая обстановка буквально окружает ребенка и позволяет хотя бы ненадолго забыть о процедурах и анализах.
Виртуальные препятствия
Что ждет VR-медицину?
Технологии становятся доступнее и разнообразнее, поэтому в ближайшее время виртуальная реальность будет набирать популярность год от года. По прогнозам исследовательской компании MarketsandMarkets, к 2022 году рынок технологий виртуальной реальности может вырасти почти до 34 миллиардов долларов (в 2015 емкость этого рынка составила 1,37 миллиарда долларов).
Рост популярности технологии в целом скажется и на использовании в медицине. Появятся новые методики применения виртуальной реальности в лечении и реабилитации. Наверняка не заставят себя ждать и новые технические решения: эффект присутствия станет еще более ощутимым.
Почему по всему миру идут разработки новых способов применения виртуальной реальности в медицине? Дело не только в ее обезболивающих и успокаивающих свойствах. Виртуальная реальность вовлекает пациента в процесс лечения, дает ему почувствовать себя не объектом медицинских манипуляций, а союзником врача. Выполняя задачи в VR, человек осознает ответственность за собственное здоровье и видит, что его возможности куда шире, чем может показаться. Нельзя забывать и о том, что большая часть медицинских программ виртуальной реальности – это игры. Игра увлекает, дарит новые ощущения, разбавляет больничную рутину.
Как и любую медицинскую технологию, виртуальную реальность ждут тщательные испытания. Нужно проверить, какое влияние она оказывает на больных в долгосрочной перспективе, насколько стойким окажется ее эффект. Эти исследования могут существенно ограничить применение VR, а могут, напротив, помочь новым разработкам. В одном нет никаких сомнений: в виртуальном мире нас ждут самые настоящие открытия.
Читайте также: