Виртуальная реальность в медицине

В Великобритании 23 ноября 2021 года начали использовать платформу на основе искусственного интеллекта (ИИ), которая показывает последствия хирургических операций, в виртуальной реальности (VR).

Технология впервые была использована, когда детская больница на Грейт-Ормонд-стрит предложила провести операцию шестимесячному Арчи, который родился с сагиттальным синостозом, заболеванием, при котором линии роста в его черепе срослись слишком рано.

Благодаря этой технологии его родителям Аманде и Джадду Михновец было проще оценить последствия операции и принять решение касательно хирургического вмешательства.

На первой консультации иммерсивная среда позволила им со всех сторон увидеть реконструкцию головы Арчи, созданную с помощью компьютерной томографии. Среда виртуальной реальности показывает текущую форму головы Арчи (серый цвет) и прогнозируемые изменения после операции (зеленый цвет).

Алгоритмы, необходимые для создания этих последних изображений, стали возможными благодаря использованию данных 60 операций за последние семь лет.

Доктор Нур Уль Овасе Джилани, детский нейрохирург-консультант, сказал, что технология позволяет пациентам иметь более четкое представление о том, что их ждет в будущем.

Несколько недель спустя, когда его родители подтвердили свое решение продолжить лечение, Арчи пошел на операцию. В ходе операции ему в череп вставили небольшую пружину, которая должна корректировать форму его головы. Размещение и влияние этой пружины также были проиллюстрированы в среде виртуальной реальности. Через четыре недели пружина была удалена.

Технология была создана для одного конкретного случая, однако, вероятно, что в будущем она будет применяться во многих хирургических вмешательствах. [1]

В конце сентября 2021 года компания Kinomatic запустила платформу для создания шаблонов на основе виртуальной реальности, которая позволяет хирургам разрабатывать индивидуальные планы для артропластики коленного и тазобедренного суставов. Подробнее здесь.

В конце мая 2021 года хирурги Nevada Spine Clinic выполнили процедуру заднего поясничного спондилодеза, используя роботизированную платформу Medtronic Mazor X и гарнитуру дополненной реальности xvision. Подробнее здесь.

Университет Иннополис 16 февраля 2021 года сообщил о разработке цифровой операционной. Подробнее здесь.

В середине октября 2020 года разработчик программного обеспечения для хирургического планирования ImmersiveTouch представил свою VR-платформу цифровой хирургии ImmersiveView Surgical Plan (IVSP). Она предназначена для стоматологов и челюстно-лицевых хирургов. Подробнее здесь.

В середине августа 2020 года был запущен новый модуль для проведения учебных операций на бедро и колено в виртуальной реальности (VR) на платформе Osso VR. В условиях пандемии разработчики уделяют приоритетное внимание расширению учебной программы по нескольким специальностям, чтобы обеспечить непрерывное обучение студентов-медиков и ординаторов. Подробнее здесь.

В середине августа 2020 на виртуальной конференции Международного общества использования магнитного-резонансных технологий в медицине (ISMRM) был представлен AR-интерфейс для управления МРТ-сканерами в дополненной реальности. Технология, созданная Кейсовским университетом Западного резервного района (Case Western Reserve University), доказал свою эффективность в практической работе докторов, утверждают разработчики. Подробнее здесь.

В середине июня 2020 года успешно прошла первая в мире миниинвазивная операция на позвоночнике с использованием технологий дополненной реальности (AR). Подробнее здесь.

В начале июня 2020 года университет Японии начал использовать виртуальную реальность (VR) для обучения студентов в условиях пандемии коронавируса. Подробнее здесь.

В середине мая 2020 года американская компания Ocutrx Vision Technologies объявила о выводе на рынок хирургической системы дополненной реальности с поддержкой вывода 4K-изображения. Подробнее здесь.

В середине сентября 2019 года в рамках исследования в одном из оксфордских домов престарелых начали внедрять технологии виртуальной реальности для помощи пациентам, страдающим деменцией. При этом картины виртуальной реальности создаются индивидуально для каждого пациента.

Команда пилотного проекта договорилась с работниками дома престарелых и создала для пациентов с деменцией панораму картин из прошлого. Нескольких пациентов отправляли в воспоминания юности: в танцевальные залы с рок-н-роллом из 1950-х годов, в церковь, где они поженились, в поездки за границу. Пациенты охарактеризовали испытанные ощущения как «изумительные» и добавили, что после такой встряски чувствуют себя намного бодрее. Ученые сообщают, что применение VR-технологий улучшило коммуникационные и когнитивные способности у более чем половины пациентов с деменцией, которые приняли участие в исследовании.

Пилотный проект был запущен в доме престарелых при Марстонском суде, управляемом благотворительными орденами фонда St. John Care Trust. Пока неясно, сколько еще продлится исследование, сколько пациентов будет в него вовлечено и когда будут опубликованы окончательные результаты. Пока что результаты не могут не радовать: так, одна из пациенток с деменцией, побывав в виртуальной квартире, где жила после замужества, сумела вспомнить ее адрес и маршрут до автобусной остановки.

Впрочем, иногда исследователей ограничивает страх вызвать неприятные или огорчительные воспоминания - это давно известная проблема, когда речь заходит об испытаниях VR среди пациентов с деменцией. Сообщается, что дома престарелых уже отказывались от услуг компаний, которые предложили показать пациентам кадры времен Второй мировой войны. Врачи опасались, что это может оказаться слишком травмирующим опытом для пациентов. [2]

В конце августа 2019 года исследователи из Калифорнии показали, как технологии виртуальной реальности могут обеспечить бесконтактный способ облегчения боли у стационарных и амбулаторных пациентов с хроническим болевым синдромом.

Виртуальная реальность уже используется в медицинских учреждениях: ее применяют, чтобы снять беспокойство, отвлечь пациентов во время хирургической обработки ран и уменьшить боль во время физиотерапии у ожоговых пациентов. Изучая болеутоляющий эффект виртуальной реальности, ученые из Медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе провели рандомизированное исследование, в котором 120 пациентов с умеренным или выраженным болевым синдромом были распределены на две группы. Одна из них получила библиотеку виртуальной реальности на гарнитуре Samsung Gear VR, а другая группа настроила телевизоры на оздоровительный канал, который включал расслабляющие программы с экскурсиями и чтением стихов.

Участникам было предложено использовать оборудование VR или смотреть телевизор в течение трех десятиминутных сеансов в сутки два дня подряд. Пациенты оценивали выраженность болевого синдрома по шкале от 1 до 10 до и после сеансов. Исследование показало, что VR значительно лучше снижал боль, чем телевизор. Наибольшую пользу от лечения получили пациенты с наиболее выраженной болью, что потенциально позволит использовать виртуальную реальность для снижения доз опиоидных препаратов, считают исследователи.

Механизм болеутоляющего эффекта виртуальной реальности пока неясен. Самым популярным современным объяснением является гипотеза о том, что богатый, захватывающий опыт виртуальной реальности подавляет восприятие мозгом болевых ощущений, ограничивая обработку сигналов боли из других частей тела. [3]

В начале июля 2019 года британско-гамбийский стартап VR Revival предложил интерактивную и персонализированную платформу виртуальной реальности, которая должна помочь людям с деменцией. Долгосрочная цель проекта – улучшить качество жизни как пациентов, так и ухаживающих за ними людей, а также повысить информированность населения Африки об этом состоянии. Подробнее здесь.

В начале июня 2019 года на ежегодном собрании Европейского общества анестезиологов исследователи представили результаты, согласно которым сеансы виртуальной реальности, проводимые перед местно-регионарной анестезией для ортопедических процедур и во время нее, существенно уменьшают боль и потребность во внутривенном наркозе.

Местное введение анестетика может быть стрессовым и болезненным, и его часто комбинируют с внутривенной седацией, чтобы помочь пациентам расслабиться. Тем не менее, ее использование не обходится без побочных эффектов, таких как головная боль, тошнота и сонливость. Рандомизированное исследование показало, что гипноз под воздействием виртуальной реальности мог бы стать ценной альтернативой внутривенной анестезии. Среди преимуществ нового метода – отсутствие побочных эффектов и меньшее время восстановления.

В исследовании приняли участие 60 взрослых пациентов, которым была назначена ортопедическая операция с местно-регионарной анестезией. В контрольной группе проводили стандартную внутривенную седацию; во второй группе VR-гипноз использовался во время местно-регионарной анестезии; в третьей группе VR-гипноз проводился перед операцией и во время нее наравне с местно-регионарной анестезией. Внутривенная седация в группе гипноза применялась, если выраженность боли, по мнению пациента, становилась более 3 из 10 баллов.

VR-гипноз обеспечивался очками виртуальной реальности и наушниками – пациент смотрел расслабляющее видео о плавании на подводной лодке и жизни в море, с успокаивающим закадровым голосом, который замедлял ритм дыхания пациента. Анализы показали, что только 25% пациентов, получавших VR-гипноз во время местной анестезии, нуждались во внутривенной седации, а среди пациентов, получавших гипноз как перед операцией, так и во время нее, доля таких людей составила всего 10%. [4]

В начале июня 2018 года стало известно о том, что сотрудники отделения неотложной помощи больницы Сен-Жозеф (St. Joseph Hospital) в Париже начали использовать в терапевтических целях 3D-очки виртуальной реальности (VR). VR-устройство помогает пациенту расслабиться и легче переносить неприятные и болезненные процедуры, устраняя необходимость в лекарственном обезболивании.

Надев массивную VR-гарнитуру, пациент переносится в японский дзен-сад или оказывается среди заснеженных склонов. Находясь в виртуальном мире, люди становятся терпеливее и спокойнее переносят незначительные, но болезненные манипуляции, связанные с наложением швов, обработкой ожогов, введением урологического катетера или вправлением вывиха.

В беседе с журналистами он предположил, что через 10 лет технологии виртуальной реальности станут привычными и будут использоваться в больницах на повседневной основе.

Стоит добавить, что разработка Healthy Mind получила премию австралийского Университета Аделаиды (University of Adelaide) в размере $20 тыс. С помощью этих средств трое 24-летних основателей стартапа — Реда Хуадра, Мало Лувиньи (Malo Louvigné) и Тимоти Кабанн (Timothée Cabanne) — отправились в Сиэтл, чтобы представить свое детище корпорации Microsoft. [7]

В феврале 2018 года компания Microsoft представила систему виртуальной реальности (VR), которая позволит людям со слабым зрением ориентироваться в пространстве. Проект получил название Canetroller. Подробнее здесь.

К 2023 году объем мирового рынка технологий дополненной и виртуальной реальности (Augmented and Virtual Reality, AR/VR) для здравоохранения приблизится к отметке в $5 млрд. С таким прогнозом 30 ноября 2017 года выступила аналитическая компания Research and Markets.

По оценкам экспертов, в 2017 году AR- и VR-технологии медицинского назначения обеспечат выручку в размере $769,2 млн. К 2023-му объем рынка в деньгах вырастет почти в 6,5 раз и достигнет $4,99 млрд. С учетом этого ожидается, что среднегодовой темп роста (CAGR) на рассматриваемом рынке в указанный семилетний период составит 36,6%.

Среди основных драйверов, которые обеспечат позитивную динамику, аналитики указывают распространение в системе здравоохранения подключенных устройств, увеличение инвестиций в технологии дополненной и виртуальной реальности и растущую необходимость оптимизации медицинских расходов. Ограничивающими факторами могут стать отсутствие знаний, необходимых для внедрения AR- и VR-решений, а также недостаточная квалификация врачей в области этих технологий.

В Research and Markets полагают, что AR- и VR-решения могут быть полезны для организации дистанционных консультаций пациентов с врачами. Также технологии дополненной и виртуальной реальности будут все шире использоваться в лечебных и реабилитационных целях.

Кроме того, применение AR- и VR-систем позволит повысить эффективность работы диагностических лабораторий. В частности, с их помощью лаборатории смогут дистанционно вести сбор образцов и оперативных данных в удаленных регионах, а небольшим и средним лабораториям сервисы на базе технологий дополненной и виртуальной реальности позволят автоматизировать проведение исследований и организовать дистанционный мониторинга оборудования. [8]

Команда нейрохирургов из Лондона провела операцию на открытом мозге пациента, записав весь процесс на камеру с эффектом погружения в виртуальную реальность. Об этом сообщает Mashable [9] [10] .

Как отмечает издание, в операционной было установлено две камеры: одну разместили на стене кабинета, она работала в режиме панорамной съемки на 360 градусов, а другую закрепили на лбу врача, чтобы процесс записывался от первого лица. Затем видеозапись смонтировали и урезали, оставив в итоговом пятиминутном ролике только основные стадии операционного процесса.

Видео начинается с описания предстоящей операции и короткого рассказа о пациенте и его болезни. В одном из сосудов головного мозга мужчины была обнаружена аневризма, которая могла в любой момент привести к смертельному кровоизлиянию. Для того чтобы наложить на сосуд зажим, который локализует и «выведет» опасное образование из системы кровообращения, медики были вынуждены провести операцию на открытом мозге.

Каждую стадию операции и действия хирургов на видеозаписи комментирует закадровый консультант. Как отметил продюсер ролика, подобные видео могут помочь будущим врачам и студентам, когда они начнут проводить тренировочные операции в виртуальной реальности.

Видео является частью образовательной платформы Brainbook, которая через социальные медиа помогает специалистам со всего мира получать актуальную информацию в области нейрохирургии и лечения заболеваний головного мозга.

Приложение Phantom MD поможет людям, страдающим от патологического болевого синдрома. После ампутации чувство боли в удаленной части тела возникает у 72% пациентов, а у 60% сохраняется на протяжении нескольких лет.

С помощью Phantom MD, а также очков виртуальной реальности, недостающую часть тела можно смоделировать, а затем и «увидеть». В результате, уверяют разработчики, человеческий мозг получит нужную визуальную информацию, и болевые ощущения снижаются. В ходе испытаний было проведено 3 сеанса по 2 часа, в результате которых пациент отметил уменьшение боли.

Разработчиками приложения выступили ярославские студенты Магомед-Амин Идилов и Даниил Федулов, изобретение уже принесло им первое место на Всероссийском молодежном инновационном форуме «МИФ-2017».

Проект, скорее всего, будет очень востребован, так как сейчас фантомные боли притупляют при помощи препаратов, что не очень эффективно. Поддерживает стартап региональная Корпорация развития малого и среднего предпринимательства [11] .

7 июня 2017 года Nokia сообщила о проведении первой в мире прямой видеотрансляции нейрохирургической операции в формате дополненной реальности. Партнером финской компании в этом проекте стала Хельсинкская университетская центральная больница (Helsinki University Hospital, HUH).

Операция снималась на панорамные камеры Nokia OZO и транслировалась через интернет-сервис Nokia OZO Live. Дополнительно на экран были выведены интерактивный микроскоп и другая информативная графика.

Обычно в операционных умещается около 10-15 наблюдателей, помимо врачей и медсестер, участвующих в операции. Видеовещание посредством Nokia OZO Live обеспечивает виртуальное присутствие сколь угодно человек в операционной, где бы они не находились, отмечает профессор Мика Нимела (Mika Niemela), возглавляющий отделение нейрохирургии в Хельсинкской университетской центральной больнице. Во время первого использования этой технологии к операции были подключены около 100 нейрохирургов.

По словам Кити Мюллер (Kiti Müller), невролога и старшего научного сотрудника подразделения Nokia Digital Health Lab, сотрудничество компании с HUH позволит врачам разных специализаций познакомиться с новейшими технологиями, в том числе с совершенно новым опытом передачи медицинской информации.

В ноябре 2016 года бразильские ученые продемонстрировали технологию 3D-визуализации ребенка в утробе матери. Новая разработка, построенная на виртуальной реальности (VR), позволяет видеть плод с высокой точностью.

Авторы изобретения соединили метод ультразвукового исследования с магнитно-резонансной томографией, проводя сканирование отдельных участков внутренней поверхности матки и тела плода. В результате строится трехмерное изображение, которое можно оживить, надев шлем виртуальной реальности. Для усиления эффекта присутствия к моделям добавляли звуки сердцебиения плода, полученные при УЗИ.

По словам ученых, полученные объемные модели позволяют предсказать то, как будет выглядеть малыш после рождения.

Метод подробной 3D-визуализации плода также позволяет с высокой точностью обследовать органы женщин и плод в режиме реального времени. Так, с помощью VR-очков ученые могли детально рассмотреть состояние дыхательных путей плода, оценить их проходимость и длину. В случае патологии это помогло бы принять решение о необходимости послеродового хирургического вмешательства.

Результаты развития проекта построения трехмерных моделей детей в утробе матери будут представлены в рамках ежегодной конференции Радиологического сообщества Северной Америки RSNA 2016 (Чикаго; 27 ноября — 1 декабря). [13]

С 7 по 8 июля компании Polymedia и Visiology провели корпоративный хакатон, приуроченный к 18-летию ведущего российского AV-интегратора Polymedia. Участникам, разбившимся на 5 команд, было предложено за 36 часов придумать и разработать программное обеспечение для анализа и визуализации данных в медицинской отрасли.

За два дня непрерывной работы команды представили пять рабочих прототипов информационных систем, позволяющих вести анализ и прогнозирование развития эпидемий и расчета потребностей в лекарствах, лечить фобии с помощью виртуальной реальности, помогать речевому развитию детей дошкольного возраста, прогнозировать вероятность инфаркта миокарда, собирать и структурировать результаты анализов.

В хакатоне приняли участие сотрудники системного интегратора Polymedia, BI-разработчика Visiology, и студенты магистратуры университета Иннополис, проходящие производственную практику в Visiology.

Судейство основывалось пяти основных критериях: качество технической реализации (архитектурные решения, код, использованные технологии), дизайн и user experience, коммерческий потенциал продукта, качество управления проектом и качество презентации. Наивысшие оценки по все этим параметром получила команда «Восход», занимавшаяся разработкой системы борьбы с фобиями на основе технологий виртуальной реальности. Свой проект команда продемонстрировала на примере прототипа системы для лечения аэрофобии (боязни полётов на летательных аппаратах) с помощью очков виртуальной реальности, имитирующих ситуацию полета, и пульсометра, считывающего данные о физическом состоянии пациента в момент проигрывания этой ситуации.

В марте 2016 года аналитики Technavio представили список компаний, которые, по их мнению, лучше других продвинулись в разработке технологий виртуальной реальности для здравоохранения.