Быстрое восстановление и высокоточные операции: виртуальная реальность на страже здоровья

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.

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.

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.