Medicína smelo siaha po virtuálnych technikách

Pred rokom neurorádiológ Wendell Gibby vykonal operáciu driekovej chrbtice pomocou okuliarov Microsoft HoloLens. Po ich aplikácii lekár uvidel pacientovu chrbticu, premietnutú ako sklíčko na povrch tela.

Na presné určenie polohy disku spôsobujúceho bolesť v chrbtici sa snímky pacienta pomocou magnetickej rezonancie (MRI) a počítačovej tomografie (CT) nahrali do softvéru, ktorý potom vykreslil chrbticu v 3D.

O rok skôr použil doktor Shafi Ahmed Google Glass na priamy prenos z operácie pacienta s rakovinou. Dve 360-stupňové kamery a početné šošovky boli rozmiestnené po miestnosti, čo umožnilo študentom medicíny, chirurgom a divákom vidieť a počuť, čo sa deje počas procedúry, a naučiť sa, ako správne oddeliť nádor od okolitého zdravého tkaniva.

Vo Francúzsku nedávno operovali zrakovú kôru pacientovi, ktorý mal počas operácie nasadené okuliare pre virtuálnu realitu (-). Umiestnenie pacienta do virtuálneho sveta umožnilo lekárom vyhodnotiť v reálnom čase (t.j. počas operácie) prácu mozgových oblastí a mozgových spojení zodpovedných za jednotlivé funkcie. Doteraz to nebolo možné vykonať na operačnom stole. Okuliarom pre virtuálnu realitu sa takto rozhodlo, aby sa predišlo úplnej strate zraku pacienta, ktorý už pre chorobu stratil zrak na jedno oko.

Wendell Gibby nosí HoloLens

Operácie a školenia lekárov

Vyššie uvedené príklady ukazujú, ako sa virtuálne techniky už usadili vo svete medicíny. Prvé aplikácie VR v zdravotníctve pochádzajú zo začiatku 90. rokov minulého storočia. V súčasnosti sa takéto riešenia najčastejšie využívajú pri potrebe vizualizácie zložitých medicínskych dát (najmä pri operáciách a ich plánovaní), vo výchove a vzdelávaní (vizualizácia anatómie a funkcií na laparoskopických simulátoroch), vo virtuálnej endoskopii, psychológii a rehabilitácii a telemedicíne. .

V medicínskom vzdelávaní majú oproti klasickým knižným atlasom obrovskú výhodu interaktívne, dynamické a 1971D vizualizácie. Príkladom je koncepcia financovaná vládou USA, ktorá poskytuje prístup k podrobným ľudským zobrazovacím údajom (CT, MRI a kryosekcie). Je určený na štúdium anatómie, vykonávanie zobrazovacieho výskumu a vytváranie aplikácií (vzdelávacie, diagnostické, plánovanie liečby a simulácie). Kompletná kolekcia Virtual Man obsahuje 1 obrázkov s rozlíšením 15 mm a veľkosťou 5189 GB. Virtual Woman pozostáva z 0,33 obrázkov (rozlíšenie 40 mm) a váži približne XNUMX GB.

Pridanie do virtuálneho vzdelávacieho prostredia zmyslové prvky umožňuje študentom precvičiť si veľmi skoré, no ešte nerozvinuté zručnosti. Stlačením tlačidla môžu striekačku virtuálne naplniť a vyprázdniť a vo virtuálnej realite „cítiť“, keď striekačka zasiahne kožu, svaly alebo kosť – injekcia do kĺbového vaku dáva úplne iný pocit ako vpichnutie ihly. do tukového tkaniva. Počas operácie má každý pohyb svoje, niekedy veľmi vážne následky. Je dôležité, kde a ako hlboko rezať a kde robiť vpichy, aby nedošlo k poškodeniu nervov a žíl. Navyše v časovej tiesni, keď záchrana pacienta často trvá minúty, praktické zručnosti lekára majú cenu zlata. Tréning na virtuálnom simulátore vám umožní zlepšiť techniku ​​bez toho, aby ste ohrozili niekoho zdravie.

Virtuálne prezentácie sú použiteľné napríklad v ďalšej fáze profesionálnej kariéry lekára virtuálna endoskopia umožňuje simulovať „prechádzku“ telom a prienik do tkanív bez invazívnych testov. To isté platí pre počítačovú chirurgiu. Pri klasickej chirurgii lekár vidí len povrch a pohyb skalpela je, žiaľ, nezvratný. . Pomocou VR dokáže nahliadnuť pod povrch a rozhodnúť sa na základe dodatočných poznatkov z iných zdrojov.

Medzi delfínmi a pri korunovácii Alžbety II

Na Oxfordskej univerzite bola vyvinutá experimentálna terapia pre ľudí so schizofréniou. To im umožňuje stretnúť sa tvárou v tvár s virtuálnym avatarom, ktorý predstavuje kňučacie hlasy v ich hlavách. Po prvých fázach testovania sú výsledky povzbudivé. Výskumníci vykonávajúci randomizovanú kontrolovanú štúdiu porovnávali túto terapiu s tradičnými formami poradenstva. Zistili, že po dvanástich týždňoch boli avatary účinnejšie pri znižovaní sluchových halucinácií. Štúdia, publikovaná v The Lancet Psychiatry, sledovala 150 britských pacientov, ktorí trpeli schizofréniou asi dvadsať rokov a mali pretrvávajúce a znepokojujúce sluchové halucinácie viac ako rok. Z toho 75 bolo doručených. avatarová terapiaa 75 využívali tradičné metódy. Doteraz sa ukázalo, že avatary sú účinné pri znižovaní sluchových halucinácií. Ak sa ďalší výskum ukáže ako úspešný, terapia avatarmi by mohla spôsobiť revolúciu v spôsobe liečby miliónov ľudí. ľudia s psychózou на калым świat.

Klub plávania delfínov

Už od 70-tych rokov niektorí vedci popisovali pozitívne terapeutické účinky plávania s delfínmi, najmä pre hendikepovaných. Avšak tzv delfínoterapia má to svoje negatíva. Po prvé, môže to byť pre mnohých ľudí príliš drahé. Po druhé, ekológovia kritizovali myšlienku vstupu ľudí do bazénov uväznených zvierat ako krutú. Holanďanka Marijka Schöllema prišla s nápadom obrátiť sa na technológiu virtuálnej reality. Vytvorené ňou Klub plávania delfínov ponúka 360-stupňový zážitok z virtuálnej reality. Projekt momentálne využíva smartfón Samsung S7 namontovaný na potápačských okuliaroch s 3D tlačenými prvkami na vytvorenie improvizovanej náhlavnej súpravy pre virtuálnu realitu.

Technológie virtuálnej reality sú ideálne pre riešiť úzkostné poruchy. Jednou z najefektívnejších metód je expozičná terapia – pacient je vystavený dráždidlu, ktoré vyvoláva úzkosť, no všetko sa deje za prísne kontrolovaných podmienok, čo dáva pocit bezpečia. Virtuálna realita umožňuje čeliť strachu z otvoreného priestoru, blízkosti či lietania. Človek môže čeliť pre neho ťažkej situácii, pričom si uvedomuje, že sa jej v skutočnosti nezúčastňuje. V štúdiách, v ktorých sa liečil strach z výšok, sa zlepšenie pozorovalo u 90 % pacientov.

Príležitosťou by mohlo byť využitie VR v neurologickej rehabilitácii pacientov s mozgovou príhodoučo im umožňuje dosiahnuť rýchlejšie terapeutické výsledky a vrátiť sa do normálneho života. Švédska spoločnosť MindMaze vytvorila platformu založenú na poznatkoch v oblasti neurorehabilitácie a kognitívnej vedy. Pohyby pacienta sú sledované kamerami a zobrazené ako 3D avatar. Potom sa individuálne vyberú interaktívne cvičenia, ktoré po vhodnej sérii opakovaní stimulujú reaktiváciu poškodených nervových spojení a aktiváciu nových.

Vedci z USA, Nemecka a Brazílie nedávno zverejnili výsledky štúdie, v ktorej osem pacientov s paraplégia (ochrnutie končatín) bol ošetrený súpravou VR a exoskeletom. Virtuálna realita simulovala motorickú aktivitu a exoskeleton pohyboval nohami pacientov v súlade so signálmi mozgu. Všetci pacienti v štúdii znovu získali určitý pocit a kontrolu nad pohybom pod poranenou miechou. Došlo teda k výraznej regenerácii neurónov.

Startup Brain Power vytvoril nástroj podpora pre ľudí s autizmom. Ide o vylepšené Google Glass – so špeciálnym softvérom, ktorý využíva napr. systém rozpoznávania emócií. Softvér zhromažďuje údaje o správaní, spracováva ich a poskytuje používateľovi (alebo opatrovateľovi) spätnú väzbu vo forme jednoduchých, zrozumiteľných vizuálnych a hlasových podnetov. Tento typ zariadenia pomáha deťom s autizmom učiť sa jazyk, zvládať správanie a rozvíjať sociálne zručnosti – napríklad dešifruje emocionálny stav inej osoby a potom na displeji pomocou emotikonov „povie“ dieťaťu, čo druhá osoba hovorí. cíti.

Na druhej strane je projekt navrhnutý tak, aby priniesol živé spomienky ľudí, ktorí bojujú s demenciou. A to prostredníctvom série zábavných cvičení s využitím digitálnej technológie a 3D okuliarov. Ide o pokus vybaviť si spomienky na základe významných udalostí, ktoré mohol človek s demenciou zažiť počas svojho života. Dizajnéri dúfajú, že to poslúži ako príležitosť spojiť sa s ostatnými ľuďmi a zlepšiť vašu pohodu. Testy popísané The Guardian vytvorili simuláciu virtuálnej reality založenú na korunovácii kráľovnej Alžbety II v roku 1953, určenú pre obyvateľov Spojeného kráľovstva. Podujatie bolo zrekonštruované pomocou obrazov, hercov, dobových kostýmov a reprezentatívnych rekvizít. Pozadie bola ulica Islington Street v severnom Londýne.

Deep Stream VR, kalifornský startup, ktorý zavedie pacientov do virtuálneho sveta, kde sa môžu „ponoriť“ pri sledovaní hrdinových dobrodružstiev, dosiahol účinnosť pri znižovaní bolesti asi 60-70%. Riešenie sa osvedčilo pri rôznych druhoch medicínskych výkonov, od stomatologických výkonov až po preväzy. Toto však nie je najznámejší koncept virtuálnej bolesti na svete.

Už viac ako dve desaťročia dokazujú priekopníci a maliari VR Hunter Hoffman a David Patterson, výskumníci z University of Washington, jedinečnú schopnosť VR. úľavu od akútnej bolesti. Ich najnovší výtvor virtuálny svet ktorý odvádza pozornosť pacienta od bolesti do ľadového virtuálneho prostredia zaliateho studenou modrou a bielou. Jedinou úlohou chorého muža je... hádzať snehové gule na tučniaky. Napodiv, výsledky hovoria samy za seba – ľudia s popáleninami pocítili pri ponorení do VR o 35 – 50 % menšiu bolesť ako pri miernej dávke liekov proti bolesti. Vedci okrem detských nemocničných pacientov pracovali aj s bývalými americkými vojakmi, ktorí utrpeli bojové popáleniny a bojovali s posttraumatickou stresovou poruchou (PTSD).

Obrázok z aplikácie VR určenej na ošetrenie popálenín.

Rakovina chytená hneď

Ukazuje sa, že virtualizačné metódy môžu dokonca pomôcť pri včasnom odhalení rakoviny. Detekcia nádoru pomocou štandardného mikroskopu je zložitý a časovo náročný proces. Google Research bol však predstavený v apríli 2018. AR mikroskopktorý je schopný identifikovať rakovinové bunky v reálnom čase s dodatočnou pomocou strojového učenia.

Nad kamerou, ktorá spolupracuje s algoritmom AI, je displej AR (rozšírená realita), ktorý zobrazuje údaje, keď sa zistí problém. Inými slovami, mikroskop hľadá rakovinové bunky hneď, ako doň vložíte vzorku. Systém by sa nakoniec mohol použiť na diagnostiku iných chorôb, ako je tuberkulóza a malária.

AR mikroskop, ktorý zisťuje patologické zmeny

Zisk už nie je celkom virtuálny

Minulý rok výskumná spoločnosť Grand View Research odhadla hodnotu globálneho trhu s riešeniami VR a AR v medicíne na 568,7 milióna dolárov, čo predstavuje ročné tempo rastu 29,1 %. Podľa analytikov by tento trh mal do roku 2025 presiahnuť 5 miliárd dolárov. Za tak rýchlym rastom tohto sektora stojí progresívny vývoj hardvéru a softvéru virtuálnej a rozšírenej reality, ako aj zavádzanie technológií do nových oblastí medicíny.

Delfínoterapia VR: 

Trailer Wild Dolphin UnderwaterVR

Správa o detekcii rakovinových buniek od AR:

Detekcia rakoviny v reálnom čase pomocou strojového učenia