Medicin sträcker sig modigt efter virtuella tekniker

För ett år sedan opererade neuroradiologen Wendell Gibby ländryggen med Microsoft HoloLens-glasögon. Efter appliceringen såg läkaren patientens ryggrad, projicerad som en bild på kroppens yta.

För att fastställa platsen för skivan som orsakar ryggradssmärta, laddades patientens magnetiska resonanstomografi (MRI) och datortomografi (CT) bilder in i programvara, som sedan visualiserade ryggraden i 3D.

Ett år tidigare använde Dr. Shafi Ahmed Google Glass för att livestreama en operation på en cancerpatient. Två 360-graderskameror och flera linser användes i hela rummet, vilket gjorde att läkarstudenter, kirurger och åskådare kunde se och höra vad som hände under proceduren och lära sig hur man korrekt separerar tumören från omgivande frisk vävnad.

I Frankrike opererades nyligen synbarken hos en patient som bar virtual reality-glasögon under operationen (-). Att placera en patient i en virtuell värld gjorde det möjligt för läkare att i realtid (dvs. under operation) bedöma funktionen hos delar av hjärnan och hjärnanslutningar som ansvarar för individuella funktioner. Hittills har det inte varit möjligt att utföra detta på operationsbordet. Man beslutade att använda virtual reality-glasögon på detta sätt för att undvika fullständig synförlust för patienten, som redan hade förlorat synen på ena ögat på grund av sjukdom.

Wendell Gibby bär HoloLens

Verksamhet och utbildning av läkare

Ovanstående exempel visar hur virtuella tekniker redan har etablerat sig i medicinens värld. De första tillämpningarna av VR inom vården går tillbaka till tidigt 90-tal. För närvarande används sådana lösningar oftast i behovet av att visualisera komplexa medicinska data (särskilt under operationer och deras planering), inom utbildning och träning (visualisering av anatomi och funktioner i laparoskopiska simulatorer), i virtuell endoskopi, psykologi och rehabilitering och telemedicin .

Inom medicinsk utbildning har interaktiva, dynamiska och tredimensionella visualiseringar en enorm fördel jämfört med klassiska bokatlaser. Ett exempel är ett amerikanskt regeringsfinansierat koncept som ger tillgång till detaljerade mänskliga avbildningsdata (CT, MRI och kryosnitt). Den är avsedd för att studera anatomi, bedriva bildforskning och skapa applikationer (pedagogisk, diagnostisk, behandlingsplanering och simulering). Den kompletta Virtual Man-samlingen innehåller 1971 bilder med 1 mm upplösning som väger 15 GB. Virtual Woman består av 5189 bilder (0,33 mm upplösning) och väger cirka 40 GB.

Lägg till i virtuell lärmiljö sensoriska element låter eleverna öva mycket tidiga, outvecklade färdigheter. Med en knapptryckning kan de praktiskt taget fylla och tömma en spruta, och i virtuell verklighet kan de "känna" när sprutan träffar hud, muskler eller ben – en injektion i en ledkapsel ger en helt annan känsla än att sticka en nål . in i fettvävnaden. Under operationen har varje rörelse sina egna, ibland mycket allvarliga, konsekvenser. Det är viktigt var och hur djupt man ska skära och var man ska punktera för att inte skada nerverna och venerna. Dessutom, under tidspress, när det ofta tar minuter att rädda en patient, är en läkares praktiska färdigheter guld värda. Att träna på en virtuell simulator låter dig förbättra din teknik utan att äventyra någons hälsa.

Virtuella presentationer är också tillämpliga i nästa skede av en läkares yrkeskarriär, t.ex. virtuell endoskopi låter dig simulera en "vandring" genom kroppen och penetration in i vävnader utan invasiva tester. Detsamma gäller datorstödd kirurgi. Vid konventionell kirurgi ser läkaren bara ytan, och rörelsen av skalpellen är tyvärr irreversibel. . Genom att använda VR kan han se under ytan och fatta beslut baserat på ytterligare kunskap från andra källor.

Bland delfinerna och vid kröningen av Elizabeth II

En experimentell terapi för personer med schizofreni har utvecklats vid Oxford University. Detta tillåter dem att möta en virtuell avatar som representerar de tjatande rösterna i deras huvuden. Efter de första stegen av testningen är resultaten uppmuntrande. Forskare som genomförde en randomiserad kontrollerad studie jämförde denna terapi med traditionella former av rådgivning. De fann att efter tolv veckor var avatarerna mer effektiva för att minska hörselhallucinationer. Studien, publicerad i The Lancet Psychiatry, involverade 150 patienter från Storbritannien som hade lidit av schizofreni i cirka tjugo år och upplevt ihållande och störande hörselhallucinationer i mer än ett år. Av dessa levererades 75. avatarterapioch 75 använde traditionella metoder. Hittills har avatarer visat sig vara effektiva för att minska hörselhallucinationer. Om ytterligare forskning blir framgångsrik kan avatarterapi radikalt förändra hur miljontals människor behandlas. personer som lider av psykos i en annan värld.

Delfinsimklubb

Sedan 70-talet har vissa forskare beskrivit de positiva terapeutiska effekterna av att simma med delfiner, särskilt för funktionshindrade. Däremot har den s.k delfinterapi det har sina baksidor. För det första kan det vara för dyrt för många människor. För det andra har idén om att människor går in i pooler med fångade djur kritiserats som grym av miljöpartister. Holländska Marijke Schöllema kom på idén att vända sig till virtual reality-teknik. Skapad av henne Delfinsimklubb erbjuder en 360-graders virtuell verklighetsupplevelse. Projektet använder för närvarande en Samsung S7-smarttelefon monterad på dykglasögon med 3D-utskrivna element för att skapa ett provisoriskt headset för virtuell verklighet.

Virtual reality-tekniker är idealiska för bekämpa ångestsyndrom. En av de mest effektiva metoderna är exponeringsterapi – patienten utsätts för en stimulans som orsakar ångest, men allt sker under strikt kontrollerade förhållanden som ger en känsla av trygghet. Virtual reality låter dig konfrontera din rädsla för öppna utrymmen, slutna utrymmen eller att flyga. En person kan ställas inför en situation som är svår för honom, samtidigt som han inser att han faktiskt inte deltar i den. I studier som behandlade höjdrädsla observerades förbättring hos 90 % av patienterna.

Användning av VR i neurologisk rehabilitering kan vara en möjlighet för strokepatienterså att de kan uppnå snabbare terapeutiska resultat och återgå till ett normalt liv. Det svenska företaget MindMaze har skapat en plattform vars verksamhetsprincip bygger på kunskap inom området neurorehabilitering och kognitionsvetenskap. Patientens rörelser spåras av kameror och visas som en 3D-avatar. Därefter väljs interaktiva övningar individuellt ut, som efter en lämplig serie repetitioner stimulerar reaktivering av skadade neurala förbindelser och aktivering av nya.

Forskare från USA, Tyskland och Brasilien publicerade nyligen resultaten av en studie där åtta patienter med paraplegi (förlamning av lemmar) genomgick behandling med ett VR-kit och ett exoskelett. Virtuell verklighet simulerade motorisk aktivitet, och exoskelettet rörde patienternas ben i enlighet med hjärnans signaler. Alla patienter i studien återfick viss känsla och motorisk kontroll under den skadade ryggmärgen. Detta resulterade i betydande neuronal regenerering.

Startup Brain Power skapade ett verktyg stöd till personer med autism. Detta är ett förbättrat Google Glass – med speciell programvara som använder t.ex. känsla igenkänningssystem. Programvaran samlar in beteendedata, bearbetar den och ger feedback i form av enkla, lättbegripliga visuella och röstuppmaningar till bäraren (eller vårdgivaren). Den här typen av utrustning hjälper barn med autism att lära sig språk, hantera beteenden och utveckla sociala färdigheter – till exempel dechiffrerar den en annan persons känslomässiga tillstånd och använder sedan en uttryckssymbol för att "berätta" för barnet vad den andra personen säger. känner.

I sin tur är projektet utformat för att väcka livliga minnen människor som kämpar med demens. Detta görs genom en rad roliga övningar med digital teknik och 3D-glasögon. Detta är ett försök att återkalla minnen baserade på viktiga händelser som en person med demens kan ha upplevt under sin livstid. Designerna hoppas att detta ska ge en möjlighet att få kontakt med andra människor och förbättra ditt välbefinnande. Testerna, som beskrivs av The Guardian, skapade en virtuell verklighetssimulering baserad på kröningen av drottning Elizabeth II 1953, avsedd för invånare i Storbritannien. Evenemanget återskapades med målningar, skådespelare, tidstypiska kostymer och representativ rekvisita. Bakgrunden var Islington Street i norra London.

Den kaliforniska startupen Deep Stream VR, som transporterar patienter till en virtuell värld där de kan "fördjupa" sig medan de tittar på hjältens äventyr, har uppnått effektivitet för att minska smärta ca 60-70%. Lösningen har visat sig effektiv för olika typer av medicinska ingrepp, från tandingrepp till att byta bandage. Detta är dock inte det mest kända virtuella smärtkonceptet i världen.

I mer än två decennier har virtuell verklighetspionjärer och ritexperter Hunter Hoffman och David Patterson, forskare vid University of Washington, bevisat den unika kraften i virtuell verklighet akut smärtlindring. Deras senaste skapelse virtuell värld som flyttar patientens uppmärksamhet från smärta till en isig virtuell miljö badad i kallt blått och vitt. Den sjukes enda jobb där... är att kasta snöbollar på pingviner. Överraskande nog talar resultaten för sig själva - personer med brännskador upplevde 35-50 % mindre smärta när de var nedsänkta i VR än med en måttlig dos smärtstillande medel. Förutom barnsjukhuspatienter arbetade forskarna även med tidigare amerikanska soldater som drabbades av stridsbrännskador och kämpade med posttraumatisk stressyndrom (PTSD).

Bild från en VR-applikation utformad för att behandla brännskador.

Cancer fångade direkt

Det visar sig att virtualiseringsmetoder till och med kan hjälpa till vid tidig upptäckt av cancer. Att upptäcka en tumör med ett standardmikroskop är en komplex och tidskrävande process. Google Research introducerades dock i april 2018. AR mikroskopsom kan identifiera cancerceller i realtid med hjälp av maskininlärning.

Ovanför kameran, som interagerar med AI-algoritmen, finns en AR-skärm (augmented reality) som visar data när ett problem upptäcks. Med andra ord letar mikroskopet efter cancerceller så fort du placerar ett prov i det. Systemet kan så småningom användas för att diagnostisera andra sjukdomar som tuberkulos och malaria.

AR-mikroskop som avslöjar patologiska förändringar

Vinsten är inte längre helt virtuell

Förra året uppskattade Grand View Research värdet av den globala marknaden för VR- och AR-lösningar inom medicin till 568,7 miljoner USD, vilket motsvarar en årlig tillväxt på 29,1 %. Enligt analytiker bör denna marknad överstiga 2025 miljarder USD år 5. En sådan snabb tillväxt av denna sektor beror på den progressiva utvecklingen av virtuell och augmented reality-hårdvara och mjukvara, samt införandet av teknologier inom nya medicinområden.

VR delfinterapi: 

Trailer Wild Dolphin UnderwaterVR

Rapport om upptäckt av cancerceller med AR:

Cancerdetektering i realtid med hjälp av maskininlärning