ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В МЕДИЦИНЕ

Максим Майоров

Впервые о VR в медицине заговорили в начале 1990-х годов. В 1991 году был разработан самый первый медицинский симулятор виртуальной реальности - система хирургии Green Telepresence. Она состояла из двух частей: рабочей станции для хирургов и периферийной площадки. Симулятор помогал врачам практиковаться с помощью скальпеля и зажимов на виртуальном теле. Это был огромный шаг вперед в области медицинского образования и наращивания потенциала хирургов.

Параллельно VR-технологии начали использоваться для лечения широкого ряда психических расстройств. В 1990 году психолог Барбара Ротбаум установила, что виртуальная реальность успешно уменьшает боязнь высоты и может использоваться в лечении акрофобии.

Ранние опыты подтвердили результативность воздействия VR-терапии на целый спектр заболеваний. Терапия показала преимущества для пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). Виртуальная реальность отвлекала пациентов от болезненного состояния.

Также терапию использовали для оценки и реабилитации людей с шизофренией и аутизмом посредством улучшения их социальной активности.

Как с помощью VR лечат психику

Одними из самых перспективных медицинских отраслей, в которых сейчас используют технологии виртуальной, являются психология и нейрофизиология.

Для восстановления и перестройки нарушенных нейронных связей в Швейцарии разработали установку под названием MindMaze. Например, она может помочь восстановить двигательную функцию. Известно, что за движения отвечает определенная часть головного мозга, которая может быть активирована не только тогда, когда человек делает то или иное движение, но и тогда, когда он видит, как кто-то другой совершает это же движение. MindMaze отслеживает движения человека и отображает их на дисплее. Мозг, стараясь выполнить предлагаемые задания, постепенно восстанавливает нарушенные функции мозга.

VR с успехом может применяться для лечения разного рода фобий, расстройств и синдромов. Программа Spiderworld от HITlab помогает людям страдающим арахнофобией. Пациентам показывают виртуальных насекомых, сначала на расстоянии, а потом очень близко, доводя до полного эффекта взаимодействия с ними. Есть аналогичные приложения для лечения боязни высоты, полета на самолете, вождения машины и других действий.

В Оксфордском университете недавно провели исследование, в ходе которого 30 человек с острым бредом преследования «общались» с виртуальными собеседниками в нескольких смоделированных ситуациях – в лифте или вагоне метро. Значительное снижение тревоги почувствовали до 50% участников.

Аналогичная ситуация и с синдромами, возникающими после кризисных ситуаций или боевых действий – «афганский», «чеченский», «вьетнамский» и другие. В Институте креативных технологий в США виртуальная реальность помогает ветеранам избавиться от такого состояния. Известен такой случай: бывший солдат сильно переживал из-за того, что, по его мнению он не смог спасти товарища. Врачи с помощью шутера (жанр компьютерной игры, «стрелялка») воспроизвели случившееся и больной убедился – он сделал все, что мог. В итоге, его состояние значительно улучшилось.

С помощью виртуальных технологий можно отвлечь от болевых ощущений, «остудить внимание», как говорят специалисты-разработчики. Так, симулятор Virtual Meditative Walk, помогает справляться с хроническим болевым синдромом. Пациент медленно идет по беговой дорожке, наблюдает за часто сменяющемся пейзажем вокруг себя. Это погружает его в «медитацию осознанности», которая концентрирует внимание человека на своем состоянии в данный момент, тем самым позволяя ему забыть на время о текущих проблемах. Очень известна виртуальная игра SnowWorld, которую разработали для пациентов, получивших серьезные ожоги. В ней в качестве врагов выступают пингвины, которых нужно уничтожать, забрасывая снежками. Это отвлекает человека от болевого синдрома.

Виртуальное обучение для всех

В последние годы виртуальные технологии активно используют для обучения медиков. По оценкам аналитической компании Research and Markets, в 2017 году AR- и VR-технологии медицинского назначения обеспечили выручку в размере 769,2 млн. долл. К 2023 году объем рынка вырастет почти в 6,5 раз и достигнет 4,99 млрд. долл. Ожидается, что в течение семи лет, среднегодовой темп роста составит 36,6%. По прогнозам аналитиков, использование технологий VR и AR в 2020 году принесет системе здравоохранения прибыль в размере 1,2 млрд. долл., в 2025 г. – уже 5,1 млрд. долл.

Основным преимуществом виртуальных стимуляторов является возможность создавать различные органы и части тела с высокой степенью детализации, обеспечивая при этом тактильную обратную связь. Это позволяет повысить точность действий и одновременно сократить возможное количество ошибок. Кроме того, появляется возможность отрабатывать тонкие и сложные процедуры.

Самым простым видом VR-тренажеров являются тематические приложения на базе трёхмерных движков. Так, движок HumanSim позволяет создавать программы для обучения основам общения с пациентами, анестезиологии, вентиляции лёгких, оказания первой помощи в военно-полевых условиях. С его помощью можно разработать и собственную симуляцию.

С успехом используются и симуляции отдельных человеческих органов. Обычно их делают трёхмерными. Например, компания Medical Simulation Corp. разработала комплекс Simantha, на котором хирурги-кардиологи учатся исследовать сердце человека. Здесь используется полноразмерный манекен, позволяющий вводить контрастное вещество в «артерии» и использовать различные инструменты для всевозможных манипуляций с «сердцем». Человек контролирует все свои действия по мониторам, где отображается полноценная симуляция внутренностей сердца. При этом комплекс снимает телеметрию и точно реагирует на действия врача. Могут симулироваться индивидуальные особенности системы кровообращения пациента и даже нестандартная реакция на различные лекарства.

Аналогичный симулятор есть и для стоматологов. В Аахенском Университете на нем учатся делать местную анестезию. Датчики сканируют нужные участки зубной полости, после чего создается их модель.  Встроенная графика и система обратной тактильной связи помогают студенту ощутить место укола и удостовериться, что он попал в нужный нерв. Медик чувствует все, что происходит после каждого движения иглы.

Виртуальная реальность может быть задействована для реабилитации людей, перенесших заболевания или получивших повреждения мышц или конечностей. В реабилитационном центре «Симметрия» в Минске проходит тестирование VR-тренажера, разработанного для восстановления травмированных мышц верхнего плечевого пояса и лечения детского сколиоза. Заранее заданный сценарий дает возможность эффективно нагружать нужные группы мышц, обеспечивая при этом постоянную обратную связь с пациентом. Благодаря этому можно отслеживать процесс выздоровления от начала и до конца, получая информацию о качестве движений человека и прогрессе в восстановлении тканей.

Самостоятельно работать с симуляциями могут не только врачи и студенты, но и самые обычные люди, не имеющие отношения к медицине. В 2015 году жительница Барселоны Глория Боу Феррейро пережила инсульт сразу после родов. Ее парализовало, она не могла говорить. Специально для нее разработали программу реабилитации, в основу которой легла VR-игра. В ней Глория должна была взаимодействовать с предметами на экране, перемещая ладони с закрепленными на них датчиками. Поначалу задача казалась невыполнимой, но со временем Глория освоила множество уровней игры, включая виртуальный аналог боулинга. «Программа реабилитации оказалась по-настоящему мотивирующей. Я могла совершенствовать движения рук, сама того не осознавая, абсолютно естественным путем», – говорит женщина. Теперь, когда программа доказала свою эффективность, ее планируют использовать по всей Европе.

Что ждет VR-медицину?

Нет никаких сомнений в том, что VR-технологии смогут помочь многим больным. Но есть ряд моментов, которые необходимо иметь ввиду. 

Исследователи виртуальной реальности говорят о существовании так называемой «киберболезни». Во время VR-сеансов у пользователей возникает тошнота, головокружение, дезориентация, укачивание. Пока объяснения этому нет, но для медиков и их пациентов это может представлять определенную опасность, поскольку человек теряет концентрацию. А нажатие не той кнопки во время операции или процедуры может привести к тяжелым последствиям. Кроме того, слишком длительное ношение автономных очков, может привести к стрессу у пациента и даже летальному исходу. Такие случаи уже были зафиксированы. «Киберболезнь — это угроза для пользователей виртуальной реальности, которая потенциально может оказать огромное влияние на индустрию VR. Негативные симптомы, с которыми сталкивается пользователь, способны снизить производительность человека, ограничить обучение и помешать принятию решений. Это было проблемой в VR с момента создания технологии, и до сих пор не до конца понятно, почему никто не предпринял каких-либо действий», — говорит Джон Куорлз, доцент кафедры компьютерных наук Университета Техаса. По его мнению, до 50% всех людей в той или иной степени подвержены данной проблеме.

Есть мнение, что пребывание в виртуальной реальности будет тяжелым для пациентов старшего и пожилого возраста. Однако основатель и координатор проекта «RuGenerations – российская школа теории поколений» Евгения Шамис считает, что это связано не с возрастом, а с полученным опытом в детстве. «Поколение миллениума, то есть те, кто родился с 1985 по 2002 год, сначала столкнулось с играми на приставках, потом освоило компьютерные игры. У них был опыт взаимодействия с технологиями и им легче осваивать VR. Если говорить про поколение Z (рожденные позже 2003 года – прим. авт.), то у них способности адаптироваться к новым технологиям будут проявляться еще лучше», – говорит Шамис.

Ряд проблем связан и с физическим состоянием больных. VR-технологии все еще очень «молоды», а значит, их воздействие недостаточно изучено. Но уже сейчас многие врачи настаивают на том, что погружение в виртуальную реальность может оказаться опасным для людей с эпилепсией и другими диагнозами.

Так что пока внедрение VR-технологий в лечебный процесс будет не таким простым и легким, как кажется на первый взгляд. Тем не менее, развитие идет быстрыми шагами, поэтому в скором времени можно ожидать, что они займут достойное место в медицине, преодолев все возникшие трудности.