Недавно журналист Джесс Боллю американского издания WallSt. CheatSheet опубликовал статью, в которой он провёл анализ того, как в будущем дополненная и виртуальная реальность (AR и VR) повлияют на медицинскую отрасль.

Возможно, что многие из вас воспринимают виртуальную реальность лишь в игровом аспекте, особенно после покупки OculusVR соцсетью Facebook. Однако создание трёхмерных виртуальных пространств обладает большим потенциалом не только для индустрии развлечений, но также и для преобразования различных медицинских методов. В этом обзоре мы разберём пять различных экспериментов, наглядно демонстрирующих, как постепенно происходит изменение способов диагностики и лечения заболеваний.

Диагностика когнитивных нарушений

Институт Qualcomm разработал новый исследовательский проект, получивший название VE-HuNTSystem. Его целью является при помощи виртуальной реальности диагностировать и лечить слабоумие и нарушения памяти. Её автором является профессор биологических наук Эдуардо Маканьо.

При выявлении различных ментальных отклонений медики, как правило, определяют уровень ориентации человека в помещениях или открытом пространстве, так как эта способность психики нарушается в первую очередь. Но выявить момент дезориентации пациента — довольно трудно для исследователей. Инструмент виртуальной реальности, разработанный Маканьо, помещает человека в интерактивную комнату. Он может передвигаться по ней посредством педали газа и руля. В ходе тестирования испытуемому предстоит решить несколько задач, таких как перемещение без подсказок или нахождение плиток разных цветов.

«Задача состоит в том, — рассказывает профессор, — чтобы пожилой человек прошёл несколько тестов, и мы могли увидеть, где именно у него возникают трудности. Мы анализируем пути, которые они выбрали и затраченное время. Разработан специальный алгоритм, позволяющий определить, насколько зрительное внимание пользователя приспособлено к пространственному ориентированию». 

Исследование VE-HuNT основано на средах виртуальной реальности StarCAVE или NexCAVE, разработанных институтом Qualcomm. Институт выпустил несколько пресс-релизов, объясняющих работу этих сред. Так, NexCAVE работает при помощи девяти экранов с высоким разрешением, что позволяет создать высококачественную виртуальную среду, которая максимально приближена к возможностям человека (180⁰). StarCAVE в свою очередь является своего рода залом пятой стены (четвёртой стеной являются актёры, обращающиеся к зрителю, т.е. пятая стена обозначает помещение наблюдателя в центр происходящего в роли действующего лица).

Сама система состоит из компонентов, доступных для простого пользователя. Разработчики утверждают, что она обладает достаточной компактностью для установки её в каком-нибудь медицинском учреждении. Таким образом, они могут позволить себе не столь дорогостоящий вариант определения рисков для здоровья, чем позитронно-эмиссионная и магнитно-резонансная томография, которые используются сегодня для этих задач. Профессор Маканьо хочет разработать инструмент, применяющийся для биомедицинских и клинических изысканий дизайнерами, медицинскими работниками, а в перспективе и архитекторами здравоохранения.

Стоит отметить, что в ходе исследований тестировались и VR-очки наподобие Rift. Однако они плохо подходят для тестирования на пожилых людях. Дело в том, что из-за того, что пользователь не может увидеть себя и не чувствует своё тело вызывает головокружение и прочие проблемы. Также немаловажно то, что HMD исключают возможность использования периферийного зрения, которое принципиально важно для ориентации в пространстве, что напрямую затрагивает целевую аудиторию проекта.

Улучшение социальных навыков у людей с аутизмом

Некоторые исследователи используют виртуальную реальность в качестве терапевтического метода при лечении аутистичных расстройств у подростков. Одним из таких исследований является совместная работа исследователей Техасского университета. Специалисты используют тренировки в виртуальной реальности для улучшения социальных навыков у восьми человек, страдающих от аутизма.

В исследовании принимали участие именно молодые люди. Дело в том, что у них возникают серьёзные проблемы при переходе во взрослую жизнь, так как отсутствие социальных навыков, не даёт им гармонично выстраивать отношения, а также негативно сказываются на работе. Эти аспекты играют большую роль в период переходного возраста,  стандартные терапевтические методы были сконцентрированы на определённых социальных навыках для увеличения возможностей к адаптации.

Учёные использовали виртуальную реальность из SecondLife. Она представляет собой трёхмерную виртуальную среду, посредством которой пациент может получить практический опыт по взаимодействию в различных реалистичных ситуациях. В этом виртуальном пространстве были такие локации, как фастфуд, бильярдная, школа, магазин одежды, кэмпинг, магазин техники и др. Каждый участник проекта и сам тренер получили специального аватара, управляемого посредством простой мыши и клавиатуры. Одной участнице был выдан MorphVox (специальное оборудование голосового управления), что позволило ей говорить в виртуальной среде своим голосом — например, для заказа пищи в ресторане или при приёме на работу.

В результате проведённой тренером и участниками программы работы было выявлено, что у испытуемых улучшились показатели в трех социальных навыках и сферах: определение модели психического состояния человека и в разговоре, невербальном и вербальном узнавании. Также исследование показало, что виртуальное пространство способно предоставить интерактивный и зрительно стимулирующий метод лечения и, что её эксплуатация в перспективе может и использоваться для улучшения социальных навыков.

Использование экспозиционной терапии в виртуальной реальности для снятия посттравматического стресса

В Университете Южной Калифорнии учёные нашли применение виртуальной реальности в экспозиционной терапии для устранения последствий посттравматического стресса. Им удалось создать систему Bravemind построенной на концепции, в которой человек сталкивается и переживает воспоминания о травме вновь, рассказывая опыт лечащему психотерапевту. С помощью нового изобретения экспозиционная терапия смогла подняться на другой уровень, на котором пациент на самом деле заново переживает то, что с ним происходило, а не просто прокручивает в памяти.

Сегодня проект задействован в более чем шестидесяти кейсах, в т.ч. для военных баз, институтов и госпиталей. Учёными были разработаны различные сценарии для военных медиков, созданы имитации иракских и афганских городов, проект имеет программы по выработке стрессоустойчивости, а также для определения степени тяжести травм. Помимо этого сейчас создаются сценарии, в которых есть имитации сексуальных травм на военной службе.

Виртуальная реальность транслируется на специальные очки, и в эту систему включены вибрации, звуки и даже запахи. За корректностью работы имитация следит группа медиков, которые могут в любой момент связаться с пациентом по аудиоканалу.

Один из руководителей BravemindАльберт Риццо также создал несколько других проектов виртуальной реальности, в числе которых физиологическая реабилитация больных, перенёсших черепно-мозговые травмы или инсульты. Сейчас он работает над терапевтическими сценариями для лечения аутистических расстройств для повышения профессиональной и социальной адаптации пациентов.

Использование дополненной реальности в терапии фантомных болей

Учёные Технологического университета Чалмерса, расположенного в Швеции создали терапию на основе технологии дополненной реальности, позволяющую справиться инвалидам с фантомными болями. Для лечения этого недуга существует большое количество методик, в числе которых есть, так называемая зеркальная терапия: в ней посредством зеркала перенастраивается представления человека о том, где и какие конечности у него есть.

Учёные считают, что наше тело способно искажать восприятие человека о наличии конечности, получившей сильное повреждение или вовсе исчезнувшей, и, по их мнению именно это вызывает фантомные боли, в конечностях которые отсутствуют. Мозг запомнил боль, ощущаемую конечностью во время потери, и отправляет сигналы, так как считает, что она до сих пор на месте. Во время зеркальной терапии пациент шевелит обеими конечностями — фантомной и реальной для коррекции ощущений тела.

Пример зеркальной терапии из сериала Доктор Хаус

Университет Чалмерса провёл экспериментальное лечение, которое сработало с пациентом, страдавшим более 50 лет от фантомных болей и никак, не реагировавшим на другие виды терапии. Он управлял виртуальной конечностью, используя сигналы от культи. Этот виртуальный образ напрямик реагировал на миоэлектрическую активность культи, а дополненная реальность усиливала иллюзию её восстановления. После этого фантомные движения были использованы на гоночном симуляторе в дополненной и виртуальной реальности.

Изначально пациент чувствовал, что его ладонь постоянно сжата в кулак, и благодаря терапии он смог постепенно расслабиться и ощутить положение виртуальной конечности. Помимо этого пациент смог двигать фантомной рукой, что позволило ей встать на правильное расстояние, а также ослабла боль, и появились периоды, в которых она вовсе отсутствовала.

Учёные считают, что сочетание дополненной реальности с возможностью пациента управлять фантомной конечностью сигналами, исходящими от культи делают терапию гораздо эффективней, нежели, чем простая терапия или её аналог в виртуальной реальности, предполагающий одновременное движение двумя конечностями, что делает этот метод непригодным для людей, перенёсших двухстороннюю операцию, и в целом не обладает такой реалистичностью.

Дополненная реальность способна повысить уровень профессионализма хирургов

Врач из Стэнфорда Гомеро Ривас продводил эксперименты с приложением для «MedicAR» для GoogleGlass. Он пришёл к выводу, что благодаря «умным» очкам от Googleу хирургов появился инструмент, позволяющий создать пошаговую визуализацию операции прямо на теле пациента. Таким образом, приступая к операции, хирург лучше понимает, например, место необходимого разреза или расположение опухоли, что существенно сокращает вероятность травмы. С этим приложением врач может видеть данные МРТ прямо над ним для уточнения процедуры.

Ривас считает, что скоро для GoogleGlassпоявится больше программ, создаваемых разработчиками. В перспективе начинающие хирурги смогут проще учиться у более опытных коллег благодаря потоковым трансляциям, а также получать консультации на большом расстоянии. Возможно, что в будущем реальное тело может быть заменено на виртуальное для эффективного обучения.

Обсудить на форуме.