Η ιατρική φτάνει με τόλμη στις εικονικές τεχνικές

Πριν από ένα χρόνο, ο νευροακτινολόγος Wendell Gibby πραγματοποίησε χειρουργική επέμβαση στην οσφυϊκή μοίρα της σπονδυλικής στήλης χρησιμοποιώντας γυαλιά Microsoft HoloLens. Μετά την εφαρμογή τους, ο γιατρός είδε τη σπονδυλική στήλη του ασθενούς να προβάλλεται ως διαφάνεια στην επιφάνεια του σώματος.

Για τον εντοπισμό της θέσης του δίσκου που προκαλεί πόνο στη σπονδυλική στήλη, οι εικόνες μαγνητικής τομογραφίας (MRI) και υπολογιστικής τομογραφίας (CT) του ασθενούς φορτώθηκαν σε λογισμικό, το οποίο στη συνέχεια απέδωσε τη σπονδυλική στήλη σε 3D.

Ένα χρόνο νωρίτερα, ο Δρ Shafi Ahmed χρησιμοποίησε το Google Glass για να μεταδώσει ζωντανά το χειρουργείο ενός καρκινοπαθούς. Δύο κάμερες 360 μοιρών και πολυάριθμοι φακοί τοποθετήθηκαν γύρω από το δωμάτιο, επιτρέποντας σε φοιτητές ιατρικής, χειρουργούς και θεατές να δουν και να ακούσουν τι συνέβαινε κατά τη διάρκεια της διαδικασίας και να μάθουν πώς να διαχωρίζουν σωστά τον όγκο από τον περιβάλλοντα υγιή ιστό.

Στη Γαλλία, ο οπτικός φλοιός χειρουργήθηκε πρόσφατα σε ασθενή που φορούσε γυαλιά εικονικής πραγματικότητας (-) κατά τη διάρκεια της επέμβασης. Η τοποθέτηση ενός ασθενούς σε έναν εικονικό κόσμο επέτρεψε στους γιατρούς να αξιολογήσουν το έργο των περιοχών του εγκεφάλου και των εγκεφαλικών συνδέσεων που είναι υπεύθυνες για μεμονωμένες λειτουργίες σε πραγματικό χρόνο (δηλαδή κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης). Μέχρι τώρα, δεν ήταν δυνατό να γίνει αυτό στο χειρουργικό τραπέζι. Αποφασίστηκε η χρήση γυαλιών εικονικής πραγματικότητας με αυτόν τον τρόπο προκειμένου να αποφευχθεί η πλήρης απώλεια όρασης του ασθενούς, ο οποίος είχε ήδη χάσει την όραση από το ένα μάτι λόγω της νόσου.

Ο Wendell Gibby φοράει HoloLens

Λειτουργίες και εκπαίδευση γιατρών

Τα παραπάνω παραδείγματα δείχνουν πώς οι εικονικές τεχνικές έχουν ήδη εγκατασταθεί στον κόσμο της ιατρικής. Οι πρώτες εφαρμογές του VR στην υγειονομική περίθαλψη χρονολογούνται από τις αρχές της δεκαετίας του 90. Επί του παρόντος, τέτοιες λύσεις χρησιμοποιούνται συχνότερα για την ανάγκη απεικόνισης πολύπλοκων ιατρικών δεδομένων (ειδικά στις επεμβάσεις και τον προγραμματισμό τους), στην εκπαίδευση και κατάρτιση (οπτικοποίηση της ανατομίας και των λειτουργιών σε λαπαροσκοπικούς προσομοιωτές), στην εικονική ενδοσκόπηση, στην ψυχολογία και αποκατάσταση και στην τηλεϊατρική .

Στην ιατρική εκπαίδευση, οι διαδραστικές, δυναμικές και τρισδιάστατες απεικονίσεις έχουν τεράστιο πλεονέκτημα έναντι των κλασικών άτλαντων βιβλίων. Ένα παράδειγμα είναι μια ιδέα που χρηματοδοτείται από την κυβέρνηση των ΗΠΑ που παρέχει πρόσβαση σε λεπτομερή δεδομένα ανθρώπινης απεικόνισης (CT, MRI και κρυοτομές). Έχει σχεδιαστεί για τη μελέτη της ανατομίας, τη διεξαγωγή απεικονιστικής έρευνας και τη δημιουργία εφαρμογών (εκπαιδευτικών, διαγνωστικών, σχεδιασμού θεραπείας και προσομοίωσης). Η πλήρης συλλογή Virtual Man περιέχει 1971 εικόνες σε ανάλυση 1 mm και μέγεθος 15 GB. Το Virtual Woman αποτελείται από 5189 εικόνες (ανάλυση 0,33 mm) και ζυγίζει περίπου 40 GB.

Προσθήκη σε ένα εικονικό περιβάλλον μάθησης αισθητηριακά στοιχεία επιτρέπει στους μαθητές να εξασκήσουν πολύ νωρίς, αλλά μη ανεπτυγμένες δεξιότητες. Πατώντας ένα κουμπί, μπορούν ουσιαστικά να γεμίσουν τη σύριγγα και να την αδειάσουν και στην εικονική πραγματικότητα μπορούν να «νιώσουν» πότε η σύριγγα χτυπά το δέρμα, τους μύες ή το κόκκαλο - μια ένεση στην τσάντα της άρθρωσης δίνει μια εντελώς διαφορετική αίσθηση από το να κολλήσει μια βελόνα . στον λιπώδη ιστό. Κατά τη διάρκεια της επέμβασης, κάθε κίνηση έχει τις δικές της, μερικές φορές πολύ σοβαρές, συνέπειες. Είναι σημαντικό πού και πόσο βαθιά να κόψετε και πού να κάνετε παρακεντήσεις για να μην καταστρέψετε τα νεύρα και τις φλέβες. Επιπλέον, σε πίεση χρόνου, όταν συχνά χρειάζονται λίγα λεπτά για να σωθεί ένας ασθενής, οι πρακτικές δεξιότητες ενός γιατρού αξίζουν το βάρος τους σε χρυσό. Η εκπαίδευση σε έναν εικονικό προσομοιωτή σάς επιτρέπει να βελτιώσετε την τεχνική σας χωρίς να θέσετε σε κίνδυνο την υγεία κανενός.

Οι εικονικές παρουσιάσεις ισχύουν για παράδειγμα στο επόμενο στάδιο της επαγγελματικής σταδιοδρομίας ενός γιατρού εικονική ενδοσκόπηση σας επιτρέπει να προσομοιώσετε μια «βόλτα» μέσα από το σώμα και τη διείσδυση στους ιστούς χωρίς επεμβατικές εξετάσεις. Το ίδιο ισχύει και για τη χειρουργική υπολογιστών. Στη συμβατική χειρουργική ο γιατρός βλέπει μόνο την επιφάνεια και η κίνηση του νυστέρι είναι, δυστυχώς, μη αναστρέψιμη. . Μέσω της χρήσης VR, είναι σε θέση να βλέπει κάτω από την επιφάνεια και να παίρνει αποφάσεις με βάση πρόσθετες γνώσεις από άλλες πηγές.

Ανάμεσα στα δελφίνια και στη στέψη της Ελισάβετ Β'

Μια πειραματική θεραπεία για άτομα με σχιζοφρένεια έχει αναπτυχθεί στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Αυτό τους επιτρέπει να έρθουν πρόσωπο με πρόσωπο με ένα εικονικό avatar που αντιπροσωπεύει τις γκρίνιες φωνές στα κεφάλια τους. Μετά τα πρώτα στάδια των δοκιμών, τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά. Οι ερευνητές που διεξήγαγαν μια τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη δοκιμή συνέκριναν αυτή τη θεραπεία με παραδοσιακές μορφές συμβουλευτικής. Διαπίστωσαν ότι μετά από δώδεκα εβδομάδες, τα άβαταρ ήταν πιο αποτελεσματικά στη μείωση των ακουστικών παραισθήσεων. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο The Lancet Psychiatry, παρακολούθησε 150 Βρετανούς ασθενείς που έπασχαν από σχιζοφρένεια για περίπου είκοσι χρόνια και παρουσίασαν επίμονες και ενοχλητικές ακουστικές παραισθήσεις για περισσότερο από ένα χρόνο. Από αυτά έχουν παραδοθεί 75. θεραπεία avatarκαι 75 χρησιμοποίησαν παραδοσιακές μεθόδους. Μέχρι στιγμής, τα avatars έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικά στη μείωση των ακουστικών παραισθήσεων. Εάν η περαιτέρω έρευνα αποδειχθεί επιτυχής, η θεραπεία με avatar θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται εκατομμύρια άνθρωποι. άτομα με ψύχωση σε έναν διαφορετικό κόσμο.

Κολυμβητικός Όμιλος Dolphin

Από τη δεκαετία του '70, ορισμένοι ερευνητές έχουν περιγράψει τα θετικά θεραπευτικά αποτελέσματα της κολύμβησης με δελφίνια, ειδικά για τα άτομα με ειδικές ανάγκες. Ωστόσο, το λεγόμενο δελφινοθεραπεία έχει τα αρνητικά του. Πρώτον, μπορεί να είναι πολύ ακριβό για πολλούς ανθρώπους. Δεύτερον, η ιδέα να μπαίνουν άνθρωποι σε πισίνες παγιδευμένων ζώων έχει επικριθεί ως σκληρή από περιβαλλοντολόγους. Η Ολλανδή Marijka Schöllema είχε την ιδέα να στραφεί στην τεχνολογία εικονικής πραγματικότητας. Δημιουργήθηκε από αυτήν Κολυμβητικός Όμιλος Dolphin προσφέρει μια εμπειρία εικονικής πραγματικότητας 360 μοιρών. Το έργο χρησιμοποιεί επί του παρόντος ένα smartphone Samsung S7 τοποθετημένο σε καταδυτικά γυαλιά με στοιχεία 3D εκτύπωσης για να δημιουργήσει ένα αυτοσχέδιο ακουστικό εικονικής πραγματικότητας.

Οι τεχνολογίες εικονικής πραγματικότητας είναι ιδανικές για αντιμετωπίσει τις αγχώδεις διαταραχές. Μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους είναι η θεραπεία έκθεσης - ο ασθενής εκτίθεται σε ένα ερεθιστικό που προκαλεί άγχος, αλλά όλα συμβαίνουν υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες, δίνοντας μια αίσθηση ασφάλειας. Η εικονική πραγματικότητα σάς επιτρέπει να αντιμετωπίσετε τον φόβο του ανοιχτού χώρου, της εγγύτητας ή της πτήσης. Ένα άτομο μπορεί να αντιμετωπίσει μια δύσκολη κατάσταση για αυτόν, ενώ συνειδητοποιεί ότι δεν συμμετέχει πραγματικά σε αυτήν. Σε μελέτες που αντιμετώπισαν τη φοβία του ύψους, παρατηρήθηκε βελτίωση στο 90% των ασθενών.

Η χρήση του VR στη νευρολογική αποκατάσταση θα μπορούσε να είναι μια ευκαιρία ασθενείς με εγκεφαλικόεπιτρέποντάς τους να επιτύχουν ταχύτερα θεραπευτικά αποτελέσματα και να επιστρέψουν στην κανονική ζωή. Η σουηδική εταιρεία MindMaze δημιούργησε μια πλατφόρμα βασισμένη στη γνώση στον τομέα της νευροαποκατάστασης και της γνωστικής επιστήμης. Οι κινήσεις του ασθενούς παρακολουθούνται από κάμερες και εμφανίζονται ως 3D avatar. Στη συνέχεια, επιλέγονται μεμονωμένα διαδραστικές ασκήσεις, οι οποίες μετά από κατάλληλη σειρά επαναλήψεων διεγείρουν την επανενεργοποίηση κατεστραμμένων νευρικών συνδέσεων και την ενεργοποίηση νέων.

Επιστήμονες από τις ΗΠΑ, τη Γερμανία και τη Βραζιλία δημοσίευσαν πρόσφατα τα αποτελέσματα μιας μελέτης στην οποία οκτώ ασθενείς με παραπληγία (παράλυση άκρων) υποβλήθηκε σε θεραπεία με κιτ VR και εξωσκελετό. Η εικονική πραγματικότητα προσομοίωσε την κινητική δραστηριότητα και ο εξωσκελετός κινούσε τα πόδια των ασθενών σύμφωνα με τα σήματα του εγκεφάλου. Όλοι οι ασθενείς στη μελέτη ανέκτησαν κάποια αίσθηση και έλεγχο της κίνησης κάτω από τον τραυματισμένο νωτιαίο μυελό. Έτσι υπήρξε σημαντική αναγέννηση νευρώνων.

Η Startup Brain Power δημιούργησε ένα εργαλείο υποστήριξη ατόμων με αυτισμό. Αυτό είναι ένα βελτιωμένο Google Glass - με ειδικό λογισμικό που χρησιμοποιεί, για παράδειγμα. σύστημα αναγνώρισης συναισθημάτων. Το λογισμικό συλλέγει δεδομένα συμπεριφοράς, τα επεξεργάζεται και παρέχει ανατροφοδότηση με τη μορφή απλών, κατανοητών οπτικών και φωνητικών ενδείξεων στον χρήστη (ή στον φροντιστή). Αυτός ο τύπος εξοπλισμού βοηθά τα παιδιά με αυτισμό να μάθουν τη γλώσσα, να διαχειριστούν τη συμπεριφορά και να αναπτύξουν κοινωνικές δεξιότητες—για παράδειγμα, αποκρυπτογραφεί τη συναισθηματική κατάσταση ενός άλλου ατόμου και στη συνέχεια σε μια οθόνη, χρησιμοποιώντας emoticon, «λέει» στο παιδί τι λέει το άλλο άτομο. αισθάνεται.

Με τη σειρά του, το έργο έχει σχεδιαστεί για να φέρει ζωντανές αναμνήσεις άτομα που παλεύουν με την άνοια. Αυτό γίνεται μέσω μιας σειράς διασκεδαστικών ασκήσεων με χρήση ψηφιακής τεχνολογίας και 3D γυαλιών. Είναι μια προσπάθεια ανάκλησης αναμνήσεων που βασίζονται σε σημαντικά γεγονότα που μπορεί να έχει βιώσει ένα άτομο με άνοια κατά τη διάρκεια της ζωής του. Οι σχεδιαστές ελπίζουν ότι αυτό θα χρησιμεύσει ως αφορμή για να συνδεθείτε με άλλους ανθρώπους και να βελτιώσετε την ευημερία σας. Οι δοκιμές που περιγράφονται από τον Guardian δημιούργησαν μια προσομοίωση εικονικής πραγματικότητας βασισμένη στη στέψη της βασίλισσας Ελισάβετ Β' το 1953, που προοριζόταν για κατοίκους του Ηνωμένου Βασιλείου. Η εκδήλωση αναδημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας πίνακες ζωγραφικής, ηθοποιούς, κοστούμια εποχής και αντιπροσωπευτικά στηρίγματα. Το φόντο ήταν η Islington Street στο Βόρειο Λονδίνο.

Η startup Deep Stream VR με έδρα την Καλιφόρνια, η οποία μεταφέρει τους ασθενείς σε έναν εικονικό κόσμο όπου μπορούν να «βυθιστούν» παρακολουθώντας τις περιπέτειες του ήρωα, πέτυχε αποτελεσματικότητα στη μείωση του πόνου περίπου 60-70%. Η λύση αποδείχθηκε αποτελεσματική σε διάφορους τύπους ιατρικών επεμβάσεων, από οδοντιατρικές επεμβάσεις έως αλλαγές επιδέσμου. Ωστόσο, αυτή δεν είναι η πιο διάσημη έννοια του εικονικού πόνου στον κόσμο.

Για περισσότερες από δύο δεκαετίες, οι πρωτοπόροι και ζωγράφοι της VR Hunter Hoffman και David Patterson, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, αποδεικνύουν τη μοναδική ικανότητα του VR. ανακούφιση από οξύ πόνο. Η τελευταία τους δημιουργία εικονικός κόσμος που μεταφέρει την προσοχή του ασθενούς από τον πόνο σε ένα παγωμένο εικονικό περιβάλλον λουσμένο στο κρύο γαλανόλευκο. Η μόνη δουλειά του άρρωστου εκεί είναι... να πετάει χιονόμπαλες στους πιγκουίνους. Παραδόξως, τα αποτελέσματα μιλούν από μόνα τους - τα άτομα με εγκαύματα βίωσαν 35-50% λιγότερο πόνο όταν βυθίστηκαν σε VR από ό,τι με μια μέτρια δόση παυσίπονων. Εκτός από ασθενείς σε παιδικά νοσοκομεία, οι ερευνητές συνεργάστηκαν επίσης με πρώην στρατιώτες των ΗΠΑ που υπέστησαν εγκαύματα μάχης και πάλεψαν με τη διαταραχή μετατραυματικού στρες (PTSD).

Εικόνα από μια εφαρμογή VR που έχει σχεδιαστεί για τη θεραπεία εγκαυμάτων.

Ο καρκίνος έπιασε αμέσως

Αποδεικνύεται ότι οι τεχνικές εικονικοποίησης μπορούν ακόμη και να βοηθήσουν στην έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου. Η ανίχνευση του όγκου με τη χρήση τυπικού μικροσκοπίου είναι μια πολύπλοκη και χρονοβόρα διαδικασία. Ωστόσο, η Google Research εισήχθη τον Απρίλιο του 2018. μικροσκόπιο ARπου είναι σε θέση να αναγνωρίσει καρκινικά κύτταρα σε πραγματικό χρόνο με την πρόσθετη βοήθεια της μηχανικής μάθησης.

Πάνω από την κάμερα, η οποία αλληλεπιδρά με τον αλγόριθμο AI, υπάρχει μια οθόνη AR (επαυξημένης πραγματικότητας) που εμφανίζει δεδομένα όταν εντοπίζεται ένα πρόβλημα. Με άλλα λόγια, το μικροσκόπιο αναζητά καρκινικά κύτταρα μόλις βάλεις ένα δείγμα σε αυτό. Το σύστημα θα μπορούσε τελικά να χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση άλλων ασθενειών όπως η φυματίωση και η ελονοσία.

Μικροσκόπιο AR που ανιχνεύει παθολογικές αλλαγές

Το κέρδος δεν είναι πλέον εντελώς εικονικό

Πέρυσι, η ερευνητική εταιρεία Grand View Research υπολόγισε την αξία της παγκόσμιας αγοράς λύσεων VR και AR στην ιατρική σε 568,7 εκατομμύρια δολάρια, που αντιπροσωπεύει ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 29,1%. Σύμφωνα με αναλυτές, αυτή η αγορά θα πρέπει να ξεπεράσει τα 2025 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 5. Μια τέτοια ταχεία ανάπτυξη αυτού του τομέα οφείλεται στην προοδευτική ανάπτυξη υλικού και λογισμικού εικονικής και επαυξημένης πραγματικότητας, καθώς και στην εισαγωγή τεχνολογιών σε νέους τομείς της ιατρικής.

VR δελφινοθεραπεία: 

Trailer Wild Dolphin UnderwaterVR

Αναφορά ανίχνευσης καρκινικών κυττάρων από AR:

Ανίχνευση καρκίνου σε πραγματικό χρόνο με μηχανική μάθηση