Прорывные технологии VR/AR в медицине

Виртуальная реальность открыла новый мир, в котором границы определяются уровнем технического прогресса здесь и сейчас. И этот «новый мир» даёт массу возможностей в любой сфере деятельности. Одна из таких — медицина.

Сегодня мы расскажем о самых значимых применениях VR/AR технологий в здравоохранении. Начнём с самых мощных.

Восстановление мозга и ЦНС.

Одни из первых, кто начал смотреть в сторону VR были неврологи, т. к. ряд таких болезней как инсульт, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, синдром Дауна и ДЦП слабо излечиваются традиционными методами, в виду их малой сенсорной активности. Нервная система просто не реагирует.

Зато технологии VR могут смоделировать любую среду, которая будет постоянно мотивировать активность через игровое взаимодействие. Во время симуляции в мозгу восстанавливаются нужные нейронные связи и человек, например, вновь начинает ходить после инсульта!

После инсульта люди теряют навыки движения. VR-реабилитация ускоряет процесс восстановления.

Очень яркий и воодушевляющий пример – проект CUREosity из Германии, где стимулом для работы стало личное горе основателя: сын с синдромом Дауна. Даже немецкие врачи честно признались отцу, что у них нет современных решений для таких заболеваний. Тогда Стефан сам создал такую терапию: она совмещает VR с качественным трекингом и игровой процесс, который вызывает активность психики.

В симуляции есть интерактивные игры и просто прекрасные и качественные пейзажи.

В 2019-м году неврологи из Белоруссии совместно с GKeyLab провели VR -эксперимент, цель которого было увеличить объём движений у больных ДЦП.

Кроме шлема, на испытуемого одевались специальные трекеры для отслеживания. Суть заключалась в том, что пациент видел, как двигается его виртуальная рука/нога, и его мозг воспринимал это как истину. Нюанс был в том, что в реальности движения были хуже, но постепенно они подгонялись под симуляцию. То есть VR-симуляция учила их мозг, а пациент даже не осознавал, что его движения улучшаются.

Результаты были поразительными: мышечная деятельность улучшилась на 70%, а так же повседневная, бытовая активность на 53%, в то время как в контрольной группе (без VR) показатели были в 2-3 раза ниже.

Старые методы реабилитации дорогостоящие и имеют очень медленный прогресс, технологии VR дают возможность сократить время восстановления.

GKeyLab плaнирует использовaть свой VR проект для лeчения бoльных шизофренией. Рeчь идeт oб экспeриментальной аватаротерапии, вo врeмя котoрой пациeнты взаимодействуют с виртуальным aватаром, олицeтворяющим их слуховые галлюцинации.

Снижение боли и страха

Медикаментозное купирование боли является проблемой, особенно в США: здесь уже много лет наблюдается чрезмерное употребление рецептурных опиатов, а также рост зависимости. Классические же обезболивающие нарушают работу ЖКТ. Потому мировое медицинское сообщество начало поиски немедикаментозного способа снижения боли.

Исследования показали, что VR-погружение отвлекает, снимает напряжённость и беспокойство, расслабляет. Это стало решением для уменьшения боли во время родов, урологических операций, сеансов химиотерапии и др.

Самое страшное – это ожидание, а оно провоцирует напряжение.

С 2021-го года в том же США врачи рекомендуют VR-курс для пациентов с хроническими болями в пояснице. Речь идёт о системе EaseVRx от AppliedVR, которая уже прошла испытания.

Основные принципы её работы – это анализ дыхания и его коррекция дыхательными упражнениями и расслабление. Спустя 56 дней ежедневных погружений почти половина испытуемых заявили об уменьшении боли в пояснице на 50%, а спустя 3 месяца после эксперимента болевые ощущения также снижались, в отличие от пласебо-группы.

Красивые пейзажи, медитация и мини-игры способны снизить ощущение боли.

Сильную же боль снижают с помощью терапии VRH (virtual reality hypnosis) или «виртуально-реальный гипноз».

Например, игра SnowWorld переносит больного с сильными ожогами на ледяные склоны, по которым он может скатываться и даже кидать снежки в пингвинов. После таких зимних забав у всех участников отмечалось снижение боли и улучшение выздоровления без «тяжёлых» препаратов.

Удивительно, но визуализация снега и льда активирует мозг и чувство жжения стихает.

Прорывом стало устранение фантомных болей с помощью технологий AR. Специальные датчики считывают сигналы с оставшихся мышц в ампутированной конечности. Далее пациент видит на экране как двигается его виртуальная рука/нога, но она целая. Мозг просто получает визуальное подтверждение наличия здоровой конечности и “отключает” боль. Так же имеет место эффeкт отвлeчения – у пациeнта смeщается фокус внимания с боли на виртуальную руку/ногу, которая выглядит здоровой.

После того, как мозг “удостоверится”, что конечность на месте и двигается – боли стихают.

Кстати, такое же решение создали в российской “Моторике” (производство бионических протезов). Именно благодаря симуляции в VR с трекингом рук мозг начинает понимать, как управлять этим самым протезом.

Виртуальная реальность в медицине

Виртуальная реальность используется в космонавтике и в образовательных целях. В медицине она помогает тренировать навыки хирургам и стоматологам, облегчать боли у пациентов, лечить фобии и посттравматический синдром. Подробнее о том, как врачи могут помогать людям и спасать жизни с помощью виртуальной реальности — под хабракатом.

Образование

Хирург может тренировать свои навыки, проводя операции на тренажерах. При этом пациенты не идут в расход. Современные тренажеры имеют графическую составляющую и тактильную обратную связь. На фотографии ниже — процесс обучения студентов в нью-йоркском медколледже Weill Cornell, где оборудована специальная комната виртуальной реальности.

Так выглядит симулятор для стоматологов.

Чтобы понять пациента, иногда надо влезть в его шкуру. Приложение Mindscape от Viscira позволяет взглянуть на мир глазами человека с продуктивными симптомами шизофрении — бредом, слуховыми галлюцинациями и расстройством мышления. Разработка предназначена не для терапии, а именно для студентов медицинских колледжей, а также родственников пациентов — чтобы понять, каково жить с таким недугом.

Viscira начала работать с виртуальной реальностью в 2011 году, и их первой разработкой стало приложение EyeMac — симуляция возрастной малякулярной дегенерации: при этом заболевании искажаются линии и предметы, а в поле зрения появляются пятна. Офтальмологи на себе ощутили эти симптомы.

Подготовка к операциям

Хирурги, имея перед глазами объемную модель органа или органов, которые предстоит оперировать, могут лучше спланировать вмешательство, повысив шансы пациента даже в самых сложных случаях. На фото ниже вы видите 3D модель опухоли в теле двенадцатилетней девочки — неоперабельную опухоль, находящуюся близко к позвоночнику и окруженную здоровыми органами. Эта модель помогла хирургам спасти девочку.

Виртуальную реальность наравне с 3D печатью можно использовать для подготовки к операциям. Данные, полученные с помощью томографии и трехмерные данные с рентгеновских аппаратов и УЗИ, врач может увидеть в очках виртуальной реальности.

Проведение операций

Как тут не вспомнить медицинских роботов, в число которых входит робот-хирург Da Vinci, предназначенный для проведения операций на любом расстоянии. Система состоит из двух блоков — собственно, четырехрукий робот, который проводит операцию, и блок для хирурга — устройство с очками, в которых врач видит участок в 3D-формате, и джойстиками.

Терапия

Некоторые солдаты, побывавшие в горячих точках, страдают от посттравматического синдрома — иногда он доводит их до суицида. В Южной Калифорнии в Институте креативных технологий ветеранам помогают с помощью игры-стрелялки, в которой воспроизводят сцену из жизни — за основу берут момент, в котором человек получил травму. Один из пациентов был уверен, что недостаточно сделал для спасения товарища в бою. Виртуальная реальность показала, что он сделал все, что мог, и это способствовало улучшению его состояния.

Посттравматический синдром лечили с помощью виртуальной реальности у пациентов, пострадавших от терактов 11 сентября 2001 года. На изображении — теракт в виртуальной реальности. Модель создана для того, чтобы помочь пациенту смириться с этим событием.

Как виртуальная реальность повлияла на депрессию у людей, переживших 11 сентября.

Виртуальная реальность помогает людям справиться с фобиями. Например, приложение Spiderworld от HITlab предназначено для лечения арахнофобии — клин клином вышибают. Те же разработчики сделали приложение SnowWorld, где можно поиграть в снежки, для снижения боли у пациентов с ожогами.

Виртуальная реальность помогает справляться с ожогами — метание снежками в пингвинов отвлекает и снижает болевые ощущения.

]]>При подготовке материала использовались источники:
https://dtf.ru/s/vr_ar/1264712-proryvnye-tehnologii-vr-ar-v-medicine
https://habr.com/ru/articles/376725/