Пять путей, которыми виртуальная и дополненная реальности преобразуют медицину

Очень может быть, что вы связываете виртуальную реальность исключительно с играми, особенно после того, как ...

Очень может быть, что вы связываете виртуальную реальность исключительно с играми, особенно после того, как Facebook купила Oculus VR. Однако технология, которая создает захватывающие трёхмерные виртуальные среды, имеет огромный потенциал не только в увлекательных развлечениях и впечатлениях, но и для изменения традиционных медицинских методик. От очков до сред со сломом пятой стены, от решений на базе привычных компьютеров до Google Glass — перед вами пять различных экспериментов, в которых показано то, как виртуальная и дополненная реальности в это самое время меняют способы лечения и диагностики заболеваний и хронических состояний.

Диагностика снижения когнитивных возможностей

Новый исследовательский проект Института Qualcomm в Калифорнийском университете под названием VE-HuNT System (Virtual Environment Human Navigation Task — Урок по навигации человека в виртуальной среде) использует виртуальную реальность для помощи в лечении и диагностике нарушений памяти и таких болезней, как слабоумие. Система представляет собой исследовательский проект Эдуардо Маканьо (Eduardo Macagno), профессора биологических наук.

При диагностике когнитивных нарушений врачи часто оценивают то, как пациенты ориентируются в открытом пространстве или зданиях, поскольку эта способность страдает одной из первых. Но исследователям трудно в реальном времени определить момент, когда человек теряется или дезориентируется. VR-инструмент Маканьо помещает испытуемых в интерактивную «комнату», по которой те передвигаются с помощью руля и педали газа. Им предлагается целый спектр навигационных упражнений, таких как поиск цветной плитки на полу или передвижение без подсказок. «Идея в том, — объясняет Маканьо, — чтобы дать пожилым людям несколько тестов и посмотреть, где они терпят неудачи. Мы записываем, сколько времени у них это заняло, какие пути они выбирали». Специальный алгоритм отслеживает зрительное внимание человека на предмет способности к пространственному ориентированию.

Исследование VE-HuNT базируется на виртуальных средах NexCAVE или StarCAVE от Института Qualcomm. В ранних пресс-релизах университета объясняется, что StarCAVE — это виртуальный зал пятой стены (по аналогии с четвёртой стеной, которую ломают обращающиеся к зрителю актёры, слом пятой стены обозначает помещение зрителя в центр событий в качестве действующего лица), в котором трёхмерная анимация проецируется на полностью окружающие человека экраны, тогда как NexCAVE использует девять дисплеев высокого разрешения для создания высококачественной виртуальной реальности, по полю зрения очень близкой к человеческим возможностям (примерно 180 градусов — прим. ред.). Сама система построена из доступных потребителю компонентов и, как сообщается, достаточно компактна для размещения в любом медицинском учреждении, чтобы такие учреждения могли позволить себе менее затратный вариант оценки рисков для здоровья, чем с приборами для магнитно-резонансной и позитронной эмиссионной томографии, используемых в этих целях сегодня. Маканьо стремится в конечном итоге создать инструмент, который будет использоваться для клинических и биомедицинских исследований, медработниками, дизайнерами и потенциально архитекторами здравоохранения.

VE-HuNT-System-virtual-reality-University-of-California-San-Diego-e1408631794108

Также он отмечает, что в проект при участии 20 взрослых людей в различных стадиях нарушения мыслительных процессов, а также контрольной группы из 20 человек были заявлены и очки виртуальной реальности, вроде Rift, но ощущение бестелесности и невозможность увидеть самого себя приводят к головокружению и другим проблемам у пожилых людей, к тому же HMD «съедают» периферийное зрение, которое является неотъемлемой частью ориентирования, особенно у целевой аудитории.

Улучшение социального ориентирования у людей при прогрессирующем аутизме

В некоторых исследованиях виртуальная реальность используется как метод терапии для подростков с расстройствами аутистического спектра. Одно из них, проводимое учёными Техасского университета в Далласе Мишель Кандалафт (Michelle R. Kandalaft), Нязом Дидебани (Nyaz Didehbani), Дэниэлем Кравчиком (Daniel C. Krawczyk), Тандрой Эллиен (Tandra T. Allen) и Сандрой Чапман (Sandra B. Chapman), сосредоточено на употреблении VR-тренировок по социальному взаимодействию для восьми молодых людей с прогрессирующим аутизмом и имеет целью помощь в улучшении их социальных навыков.

Исследование было сосредоточено именно на молодых людях потому, что им, как правило, трудно даётся переход во взрослую жизнь, поскольку социальные нарушения отражаются на построении отношений, работе и участии в других общественных процессах. Каждый их этих аспектов играет особенно важную роль в переходном возрасте, и традиционные методы терапии были сосредоточены на отдельных социальных навыках для расширения адаптированности и возможностей.

10803_2012_1544_Fig1_HTML

В проекте Техасского университета работает виртуальная реальность Second Life — трёхмерный виртуальный мир, с помощью которого пациентам даётся практический опыт в реалистичных социальных сценариях. В виртуальной среде было офисное здание, бильярдный зал, ресторан быстрого питания, магазин техники, квартира, кофейня, магазин одежды, школа, палаточный лагерь и Центральный парк, и каждый участник с тренером получили аватаров, созданных по их образу и подобию. Аватары контролировались с помощью стандартной клавиатуры и мыши, и одна участница использовала софт для голосового управления MorphVox, чтобы её аватар мог звучать, как она — например, в сценарии с собеседованием при приёме на работу.

Практикуя такие ситуации, как знакомства, беседы с друзьями, конфликты с коллегами и многое другое, участники показали улучшение в трёх социальных навыках и областях: вербальном и невербальном узнавании, опознавании модели психического состояния человека и разговоре. Исследование показывает, что виртуальная среда может давать интерактивный и визуально стимулирующий подход к лечению, и её использование является перспективным методом тренировки социального взаимодействия.

Экспозиционная терапия в виртуальных средах снимает посттравматический стресс

В Институте Технологий творчества при Университете Южной Калифорнии виртуальную реальность использовали при экспозиционной терапии для облегчения посттравматического стресса. Разработанная там система Bravemind основана на концепции, в которой пациент сталкивается с воспоминаниями о травме и переживает их, пересказывая опыт психотерапевту. Разработка помогла экспозиционной терапии выйти на новый уровень, на котором пациент действительно переживает произошедшее заново, а не просто вспоминает.

Сейчас Bravemind используется более чем в 60 кейсах, в том числе для госпиталей, военных баз и университетов. Исследователи создали виртуальные имитации афганских и иракских городов, пустынь, сценарии для военных медиков, система адаптирована для тренировки по сопротивляемости стрессу, а также для оценки травм. Кроме того в разработке сценарии, имитирующие сексуальные травмы на службе.

Виртуальная среда подаётся на специальные очки, и моделирование включает трёхмерное озвучивание, вибрацию и даже запахи. Имитация контролируется медиками, которые поддерживают связь с пациентом через аудиоканал.

Руководитель проекта Bravemind Альберт Риццо (Albert Rizzo) также разработал системы виртуальной реальности для физической реабилитации больных, переживших инсульты и черепно-мозговые травмы, тренировок по работе с протезами. Сейчас в его планах сценарии для терапии при расстройствах аутистического спектра с решением проблем социального и профессионального взаимодействия.

Дополненная реальность в терапии фантомных болей

Доктор наук по биомедицине и сотрудник Технологического университета Чалмерса в Швеции Макс Ортис Каталан (Max Ortiz Catalan) вместе с коллегами Никласом Сандером (Nichlas Sander), Мортеном Кристофферсенем (Morten B. Kristoffersen), Бо Хаккансоном (Bo Hakansson) и Рихардом Брэйнмарком (Rickard Branemark) разработали терапию дополненной реальности для облегчения фантомных болей у инвалидов. Этот недуг традиционно лечат множеством различных способов, среди которых есть так называемая зеркальная терапия: в ней используется обычное зеркало для перенастройки представления пациента о том, где и какие конечности у него на месте. Наше тело имеет свойство искажать картину наличия конечности, когда происходит её тяжёлое повреждение или потеря, и эксперты считают, что именно этими искажениями вызываются боли в фантомах конечностей, которых больше нет. Мозг помнит боль в конечности, испытанную до её лишения и продолжает посылать одни и те же нервные сигналы, поскольку считает, что часть тела всё ещё на месте. В зеркальной терапии пациент координированно двигает обеими конечностями — реальной и фантомной, чтобы скорректировать ощущения тела.

fnins-08-00024-g001

В исследовании Университета Чалмерса экспериментальное лечение работало с пациентом, который испытывал хронические фантомные боли 48 лет подряд и не реагировал на другие медикаментозные и не медикаментозные терапии. Он контролировал виртуальную конечность сигналами от культи. Она реагировала напрямую на миоэлектрическую активность культи, и иллюзия восстановленной части тела усиливалась дополненной реальностью. Затем фантомные движения были использованы в виртуальных и дополненных средах в гоночном симуляторе.

Первоначально пациент сообщал, что его ладонь сжата в кулак, и терапия постепенно помогла ему расслабиться и повторить позу виртуальной конечности. Кроме того пациент сумел двигать фантомной рукой, и она встала на анатомически правильное расстояние, а также испытал ослабление болей и даже безболезненные периоды. Дополненная реальность в сочетании со способностью пациента контролировать фантомную конечность сигналами с культи, как полагают учёные, сделала терапию более эффективной, чем традиционная зеркальная терапия или её аналог в виртуальном пространстве, который предполагает одновременное движение двумя конечностями, исключает работу со случаями двусторонней ампутации и менее реалистичен.

Дополненная реальность повышает точность хирургов

Стэнфордский врач Гомеро Ривас (Homero Rivas) экспериментировал с приложением для Google Glass под названием «MedicAR», разработанным европейской командой специализированных программистов под Glass — Droiders. Партнёрство между Ривасом, который является ведущим специалистом Стэнфорда по инновационной хирургии, и Droiders вышло за рамки просто нательных устройств, когда он познакомился с исполнительным директором студии Джулиан Белтран (Julian Beltran).

Возможности Google Glass по созданию дополненной реальности дают хирургам инструмент для пошаговой визуализации операций прямо на пациенте. Это позволяет приступить к процедуре с лучшим пониманием того, где находится опухоль или где должен идти разрез, что минимизирует травмоопасность. С приложением MedicAR хирурги в Glass могут справляться с AR-видео, наложенным на пациента. Они могут видеть прямо над ним показатели МРТ, чтобы уточнить процедуру.

Ривас предусматривает разнообразие медицинских применений Google Glass и приложений, которые разработчики создают для нательных устройств. Хирурги смогут выполнять операции, консультируясь с коллегами на больших расстояниях, и потоковые трансляции процедур обеспечат отрасли удалённое обучение на реальных примерах. Кроме того студенты-медики смогут использовать дополненную реальность для улучшения их хирургической техники. Они даже могут заменить компьютерными моделями настоящие тела.

Джесс Боллю (Jess Bolluyt), Wall St. Cheat Sheet

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, сообщите нам, выделив текст и нажав клавиши Shift + E или кликнув сюда.

Раздел
Статьи

Другие статьи