Быстрое восстановление и высокоточные операции: виртуальная реальность на страже здоровья

Интернет-технологии изменили наш мир. А каких прорывов ждать от дополненной реальности и как она может помочь сохранить здоровье? Об этом — в материале Naked Science.

Последние 10-15 лет истории человечества связаны со взрывным ростом компьютерных технологий и с увеличением их доступности практически в любой точке мира. Сегодня больше половины всех жителей Земли являются активными пользователями интернета.

Более того, последние несколько лет ознаменовались бурным развитием искусственного интеллекта. Теперь голосовые помощники могут записать нас к парикмахеру (а потом вовремя напомнить об этом), управлять умным домом и заказывать еду.

По мнению специалистов, следующий прорыв следует ожидать в области виртуальной реальности (VR). О том, как решения VR способны изменить медицину и повысить эффективность здравоохранения, рассказал Федор Мушенок, научный сотрудник лаборатории Philips Research Lab Rus.

— Федор, расскажите, что в принципе представляет собой технология виртуальной реальности?

— Виртуальная реальность — это набор технологий, которые подменяют реальное физическое окружение на полностью созданное компьютером. Обязательный элемент VR — возможность взаимодействия с выдуманным миром.

Поскольку большую часть информации об окружающей среде мы получаем посредством зрения, то и виртуальная реальность прежде всего ориентирована на создание визуального образа воображаемого мира.

Отмечу, что в виртуальной реальности физические законы могут быть полностью подменены. К примеру, брошенный мяч, вопреки закону гравитации, не будет падать вниз, а зависнет в воздухе либо взлетит вверх.

— Какие основные виды виртуальной реальности существуют сегодня?

— Есть множество вариаций на тему виртуальной реальности. К примеру, в дополненной реальности (augmented reality, AR) окружающая среда не меняется, а лишь дополняется полезной графической информацией и текстовыми подсказками.

В смешанной реальности (mixed reality, MR) действительность и виртуальный мир связаны и могут взаимодействовать друг с другом. В качестве примера смешанной реальности можно назвать некогда популярную игру Pokemon Go, в которой игроки видят одновременно реальный мир и виртуальных персонажей.

Другим воплощением виртуальной реальности стала опосредованная реальность (mediated reality), в которой человек получает измененную информацию об окружающем мире. Так, недавно были предложены очки, которые способны блокировать рекламу.

Если вы их надеваете, то все уличные баннеры будут закрашены в серый цвет. В целом в этой активно развивающейся области пока нет устоявшихся определений и названий.

Поэтому часто все перечисленные технологии объединяют в один термин xR (x-Reality), где «x» означает любую форму изменения окружающей действительности.

— Как технология виртуальной реальности применяется в сфере здравоохранения? Как она помогает заботиться о пациентах?

— Здравоохранение — одна из сфер, где ожидается наибольший эффект от развития и внедрения xR. Это коснется как работы врачей, так и пациентов. К примеру, технологии виртуальной реальности могут помочь людям, перенесшим инсульт.

Им предлагается выполнять в виртуальном мире специально подобранные упражнения, которые направлены на восстановление утраченных двигательных навыков, таких как захват предмета, его перемещение и другие действия, требующие развитой моторики.

Гибридная операционная комната с аппаратами на основе технологий дополненной реальности

По оценкам экспертов, эффективность таких тренировок не ниже, чем при очных занятиях под руководством опытного специалиста. Тем более с помощью таких решений пациенты могут проходить реабилитацию самостоятельно на дому.

В то же время выполнение упражнений с применением xR сделает программы реабилитации доступнее, а технологии машинного обучения позволят подбирать тренировку с учетом индивидуальных особенностей каждого пациента.

Другой пример — носимые устройства для слабовидящих людей, которые могут транслировать визуальный образ окружающего мира в другой вид сенсорных ощущений.

Это может быть голосовое описание или тактильные ощущения. Такое устройство поможет ориентироваться на улице. По сути, это тоже xR технология, в которой один тип сенсорных ощущений создается на основе другого.

Виртуальная и дополненная реальность также применяется во время реабилитации пациентов, переживших потерю конечности. Многие из них после операции испытывают боль и ощущение напряженных мышц в той части тела, которой уже нет.

В этом случае врачи обращаются к технологиям дополненной реальности, чтобы люди могли увидеть свою потерянную руку или ногу и смогли постепенно перестроить работу мозга так, чтобы снизить ощущение постоянного напряжения.

— А как такие технологии могут изменить работу врача?

— В этом случае xR технологии становятся уникальным средством визуализации данных о пациентах. Современные методы магнитно-резонансной и компьютерной томографии получают трехмерную подробную модель тела пациента.

Но как отобразить трехмерную модель на листе бумаги? Сейчас она послойно распечатывается на пленке, которую затем рассматривает и анализирует врач. У этого представления данных есть свои недостатки.

Во-первых, распечатанные снимки не позволяют приблизить и подробно рассмотреть интересующие врача участки. Во-вторых, изображения могут быть распечатаны только в одной из проекций.

В то же время взгляд с другого ракурса может быть гораздо более информативным. В-третьих, на распечатанном снимке будут представлены детали обо всех тканях, даже если специалисту нужно увидеть только одну из них.

Все эти недостатки можно устранить, если представить результаты МРТ в виртуальной реальности. Представьте, что врач надевает VR-очки, где видит результаты МР-исследования, то есть объемную модель тела пациента.

Затем он приближает интересующий его участок и отключает отображение не интересующих его тканей и рассматривает его со всех сторон. К примеру, с помощью VR специалисты могут визуализировать только сосуды головного мозга и увидеть очаг поражения или атеросклерозные бляшки.

— Насколько полезными могут стать технологии виртуальной реальности в области хирургии?

— Дополненная реальность может стать неотъемлемым элементом при высокотехнологичных хирургических вмешательствах. К примеру, операции на позвоночнике требовали больших операционных ран на теле пациента, поскольку врачу необходимо видеть не только весь оперируемый участок позвоночника, но и прилегающую область.

Такие вмешательства были достаточно травматичными, часто сопровождались осложнениями и требовали долгой реабилитации. Эти недостатки можно нивелировать в случае малоинвазивных операций, во время которых все манипуляции выполняются через небольшие разрезы.

Хирургическая навигационная технология на основе дополненной реальности

Поскольку область видимости значительно ограничена, врач использует для координации своих действий рентгеновские снимки, получаемые в режиме реального времени. Обычно информация с рентгеновских снимков выводится на экраны мониторов, размещенных рядом с пациентом.

Пару лет назад компания Philips предложила первое в мире решение для рентгенхирургии с использованием технологии дополненной реальности. Во время операции врач видит не только операционное поле, но и спроецированное изображение твердых тканей пациента.

Это помогает ему оценивать расположение хирургических инструментов и планировать свои действия. Тем самым сокращается время операций и увеличивается точность всех действий хирурга, что положительно сказывается на эффективности вмешательств.

— Поделитесь своими прогнозами: на какие области здравоохранения технологии VR и AR окажут наибольшее влияние?

— Технологии виртуальной реальности помогут сформировать новый взгляд на работу врачей и помощь пациентам. Я ожидаю, что в ближайшие лет пять мы увидим повсеместное распространение xR в разных сферах нашей жизни, в том числе в здравоохранении.

Этому будет способствовать широкая доступность средств разработки и создания xR для большого круга специалистов и энтузиастов. Уже сейчас мы можем создавать виртуальную реальность с помощью смартфона, а многие программные инструменты доступны для бесплатного пользования.

Поэтому я убежден, что со временем xR-технологии станут все чаще и активнее использоваться врачами в клинической практике.

Особенно широко дополненная реальность будет применяться в рентгенохирургии и сердечно-сосудистых операциях, где медицинским работникам необходимо иметь максимально полную информацию о пациенте в режиме реального времени и более точно выполнять инвазивные процедуры.

Ссылка на оригинал: https://naked-science.ru