AR и VR для медицины: применение на практике

Применение виртуальной реальности в медицине постепенно переходит из области теории в область практики. Да, по-прежнему актуальна сложность патентования технологий в такой специфической и требовательной отрасли, как медицина, тем не менее есть уже весьма впечатляющие кейсы.

• Проведение операций c помощью технологий виртуальной реальности
• Обмен опытом и обучение врачей
• Реабилитация пациентов после инсультов и травм
• Психологическая реабилитация
• Решения VR и AR для медицины на этапе тестирования и исследований
• Перспективы и цифры

Проведение операций

Наиболее активно VR и AR-технологии используются сейчас для подготовки и проведения операций.

Трехмерные данные, полученные с помощью компьютерной и магнитно-резонансной томографии, дают возможность создать модель пациента в виртуальной реальности и подготовиться с учетом рисков и возможных проблем. Такими аппаратами уже несколько лет пользуются некоторые хирурги для подготовки к особенно сложным вмешательствам.

К примеру, платформа виртуальной реальности Surgical Theater помогает врачам в США и Израиле планировать нейрохирургические операции. С помощью этого решения в 2021 году медицинский центр Soroka (Израиль) провел сложнейшую операцию по разделению близнецов, сросшихся головами. Используя Surgical Theater, врачи создали интерактивные 3D и VR-модели. Этот способ помог увидеть и изучить проблемные зоны органов через специальную гарнитуру. Далее была разработана схема проведения хирургического вмешательства. На последнем этапе с помощью SNAP (Surgical Navigation Advanced Platform) созданная схема была перенесена разработчиками в систему хирургической навигации операционной.

Следует отметить, что операция разделения двух сросшихся головами близнецов является крайне редкой и во всем мире проводилась около 20 раз.

AR-технологии так же востребованы. В частности, в мае 2021 года в Nevada Spine Clinic врачами была выполнена сложнейшая операция на позвоночнике. Для этого использовалась роботизированная платформа Medtronic Mazor X и AR-гарнитура xvision. Благодаря сочетанию этих технологий операция, обычно занимающая 6-7 часов, была завершена менее чем за 2 часа.

В 2020 году в Ставрополье также была выполнена первая в России операция с помощью очков AR, благодаря которым хирург мог без потери времени просматривать данные пациента: его КТ, МРТ и др.

Обмен опытом и обучение

В 2016 году врачами впервые проведена онлайн-трансляция процесса в режиме 360. Сейчас практика расширилась и приобрела популярность среди врачей, ведь с помощью VR-очков большое количество зрителей смогут наблюдать вблизи за сложными операциями. Это полезно и эффективно как для обучения студентов, так и для передачи коллегам опыта.

Сейчас в мире широко применяются новые медицинские VR-симуляторы дополненной реальности в сфере образования для обучения специалистов студентов-медиков и проверки их навыков в работе. Игровая моторика развивает точность движений. В частности, по заказу министерства здравоохранения РФ был разработано решение для обучения по сети и начат прием экзаменов по лапароскопическим операциям.

Согласно данным исследования Harvard Business Review, проведенного в 2019 году, общая эффективность и производительность хирургов, прошедших обучение с применением виртуальной реальности, повысилась на 230% по сравнению с коллегами, прошедшими традиционное обучение хирургии.

Реабилитация пациентов после инсультов и травм

Медицинские исследования показали, что часто во время реабилитации большинство испытывают серьезные проблемы связанные с мотивацией и вовлеченностью в происходящее – выполняется всего 30% нужных упражнений, что очень и очень мало. Шлемы или очки виртуальной реальности VR позволяют улучшить этот показатель с помощью геймификации или игры.

Виртуальная реальность VR нашла широкое применение для реабилитации людей после инсульта и для восстановления подвижности конечностей после травм. В университете Помпеу Фабра (Испания) используют приложение, проецирующее на экране изображение вытянутых рук пациента и их дейтвия. С помощью датчиков тренажера больной может видеть и управлять ими как своими реальными с одним нюансом – виртуальные конечности двигаются точнее и быстрее, чем настоящие. Всего 10 минут сеанса повышают уверенность пациента в своих силах и ускоряют восстановление тела, снимают боли. Вдругих случаях через компьютер сигналы транслируются в движения виртуальной руки, которая отображается в очках виртуальной реальности и мозг получает визуальное подтверждение наличия конечности.

В России, в Пироговском центре, для этих же целей применяют решение «Девирта – Делфи»: с помощью размещенных на пациенте датчиков, создается цифровой аватар, который затем перемещается в виртуальную реальность для выполнения упражнений, восстанавливающих двигательные функции, например заплыв в море с дельфинами. Абстрагируясь от реальности при высоком погружении в дополненную виртуальную реальность, пациенты качественней и успешней выполняют упражнения и быстрее начинают верить в свои силы.

Есть примеры использования VR-технологий для терапии детей, больных церебральным параличом.

Психологическая реабилитация

В настоящее время проводится активное тестирование методов и процедур работающих с использованием технологий виртуальной реальности vr, предназначенных для борьбы с различными фобиями, включая поствоенный синдром. Виртуальная реальность VR эффективна, безопасна и контролируема. Погрузившись в виртальную симуляцию тревожащих моментов или соприкоснувшись с предметом своего страха, пациенты постепенно избавляются от своих фобий. Группа ученых занята проектированием VR-пространства и предметно-пространственных компонентов тренажера для отработки фобий публичного выступления.

Из реально действующих кейсов можно выделить онлайн-платформу компании Psious VR Therapy, которая предоставляет ученым психотерапевтам инструменты борьбы с разными видами фобий, расстройствами пищевого поведения, депрессиями и посттравматическим синдромом.

В России также есть первые практические результаты. Например, активно функционирует проект Rewire.Education, помогающий через VR-приложение адаптировать и развивать детей и подростков, страдающих аутизмом.

Решения VR и AR для медицины на этапе тестирования и исследований

Помимо вышеперечисленных медицинских решений, в настоящее время ведутся исследования возможностей VR и AR-технологий в следующих целях:

• для анестезии, а точнее снижения болевых ощущений;
• для лечения деменции, поражения нервной системы и психических расстройств;
• для помощи слепым и плоховидящим;
• для диагностики заболеваний, в том числе болезни Паркинсона;
• для развития коммуникативных навыков, а также эмпатии;
• для имитации разных состояний и заболеваний, благодаря чему удается лучше понять ощущения пациентов в различных ситуациях;
• для эстетической медицины, позволяя «примерить» возможные изменения внешности.
• для офтальмологии создан программный комплекс для проверки остроты зрения с применением виртуальной реальности «Визус VR»

Перспективы и цифры

По оценке исследовательской группы Markets and Markets, к 2023 году объем рынка VR-технологий в медицине должен увеличиться до $5 млрд при среднегодовом росте 36,6%.

По данным американской Goldman Sachs, к 2025 году использование VR и AR-технологий в сфере медицины должно выйти по объемам ($6,1 млрд) на второе место на общем рынке программного обеспечения.

VR пока остается на экспериментальном уровне и ранних стадиях внедрения в большинстве ИТ-компаний и медицинских учреждений, но уже быстро набирает популярность в отрасли.

Наиболее перспективными направлениями использования VR и AR оборудования являются разработка медицинских симуляторов для обучения врачей больниц, создание хирургических комплексов, решения для проведения реабилитации.

В рамках дорожной карты российской национальной программы «Цифровая экономика» отмечается возможность снизить число инвалидов среди работоспособного населения на 7% благодаря реабилитации с помощью VR, а также уменьшить количество врачебных ошибок на 50-80%.