Rzeczywistość wirtualna przeniknęła w nasze codzienne życie i chociaż VR to technologia stosunkowo młoda i początkowo stworzona z myślą głównie o rozrywce to już teraz wyłaniają się jej kolejne zastosowania. VR zaczyna odgrywać swoją rolę w medycynie i opiece zdrowotnej.
Termin wirtualna rzeczywistość oznacza symulację komputerową przedstawiającą sztucznie wygenerowane środowisko, w którym można się poruszać i wzajemnie oddziaływać z wirtualną przestrzenią, fikcyjnymi zdarzeniami, obiektami i awatarami osób. Wirtualne środowisko stanowi często replikę realnego świata pod względem zachodzących w nim zjawisk fizycznych.
Aplikacje VR możemy podzielić na trzy grupy pod względem stopnia immersji na aplikacje wykorzystujący ekrany VR, hełmy wirtualnej rzeczywistości oraz aplikacje wykorzystujące rzeczywistość rozszerzoną. Pierwszy typ to zwykle projekcja na ścianie lub ekranie, do której wykorzystywane są specjalistyczne gogle do oglądania obiektów 3D, a kontakt ze światem wirtualnym polega na urządzeniach wyjściowych takich jak ekrany dotykowe czy mysz lub kontroler. Szczególną odmianą tego sposobu wyświetlania wirtualnej rzeczywistości są systemy CAVE, gdzie stereoskopowy obraz jest wyświetlany na ścianach oraz podłodze pokoju. Użytkownicy znajdujący się wtedy w pomieszczeniu muszą wówczas nosić okulary stereoskopowe, by prawidłowo odbierać trójwymiarowy obraz. Drugim typem są hełmy wirtualnej rzeczywistości, które zapoczątkowało powstanie w 2010 roku pierwszego Osculus Rift, oprócz którego popularne są obecnie HTC Vive, 5DT Head Mounted Display oraz Google Glass. Do terapii przy ich użyciu wymagany jest sprzęt wykrywający ruch pacjenta oraz umożliwiający dostarczenie informacji zwrotnej przy wykorzystaniu dźwięku, obrazu i dotyku. Ruch wykrywany jest w czasie rzeczywistym w trzech wymiarach przez czujniki takie jak np. Kinect przy użyciu żyroskopów oraz kamer 3D. Obecnie głównym celem rozwoju tej technologii jest tworzenie coraz tańszego i wydajniejszego sprzętu, co pozwoli na jej popularyzacje. Rzeczywistość rozszerzona polega na połączeniu świata wirtualnego z tym rzeczywistym np. poprzez nałożenie grafik 3D na półprzeźroczyste okulary w czasie rzeczywistym, zapewniając tym samym specjalistom medycznym obrazowanie medyczne, czyli wizualizacje czynności i struktury narządów wewnętrznych pacjenta.
Zastosowania VR w medycynie
Powszechnie wiadomo, że wykorzystanie nowoczesnych technologii w branży medycznej służy poprawie jakości świadczonych usług. Badacze poszukują coraz to nowych rozwiązań mających na celu poprawę pracy medyków, ale przede wszystkim zwiększenie jakości leczenia poszczególnych chorób i zaburzeń. Rzeczywistość wirtualna już teraz oferuje możliwości dla lekarzy, szpitali, oraz przede wszystkim pacjentów. Za pomocą wirtualnej rzeczywistości pacjenci poprzez symulowanie fizycznej obecności użytkownika w interaktywnym środowisku mogą wchodzić w interakcje ze swoimi lekarzami.
VR może też służyć jako pole szkoleniowe, w którym lekarze mogą ćwiczyć i podnosić swoje kwalifikacje przed dokonaniem faktycznej operacji. Zaletą tego typu rozwiązania jest minimalizacja ryzyka i brak konsekwencji dla błędnych decyzji podczas symulacji. Badania naukowe w Stanford pokazują, że VR zaoszczędziła lekarzom czas o 20% w ich codziennym obciążeniu pracą. Sztuczna inteligencja jest również wykorzystywana do wspomagania niektórych zadań diagnostycznych, w których ludzki osąd kliniczny jest zbyt naciągnięty (pomiar błędu diagnostycznego) lub do przezwyciężenia obecnie istniejących ograniczeń (ramy czasowe).
Wirtualna rzeczywistość podniesie jakość opieki i pozwoli na spersonalizowany kontakt między pracowniami ochrony zdrowia na poziomie globalnym. Sztuczna inteligencja może używać VR do wykonywania elektrokardiogramów, umożliwiając lekarzom uczestniczącym w operacji chirurgicznej oglądanie jej w czasie rzeczywistym. A kiedy są zajęci, lekarze mogą pracować nad diagnozą i planami leczenia przygotowanymi przez sztuczną inteligencję.
Idealnym przykładem, podczas którego lekarze przed operacją wykonali jej próbę, jest przeprowadzony w sierpniu zabieg rozdzielenia bliźniąt syjamskich złączonych z sobą głowami. Kierujący operacją (przeprowadzoną w Rio De Janeiro) doktor Jeelani powiedział agencji PA „To po prostu cudowne. Wspaniale jest zobaczyć anatomię i wykonać operację, zanim faktycznie narazi się dzieci na jakiekolwiek ryzyko. Można sobie wyobrazić, jak uspokajające jest to dla chirurgów”. Lekarz podkreślił również, że ta operacja z pewnością przejdzie do historii, ponieważ nigdy wcześniej nie było takiej sytuacji, że chirurdzy znajdujący się w różnych krajach pracowali wspólnie w tym samym „pokoju wirtualnej rzeczywistości”. Są to najstarsze udanie rozłączone bliźnięta syjamskie, które były złączone mózgiem.
Wirtualna rzeczywistość może być również olbrzymim wsparciem w terapii psychologicznej. Technologia daje psychologom i psychoterapeutom nowe możliwości. Narzędzie jest w stanie przenieść pacjenta w inny świat, pozostawiając go jednocześnie w bezpiecznym, terapeutycznym otoczeniu. Tam, gdzie wysokie koszty wykluczały podjęcie terapii i gdzie zawodziły techniki wyobrażeniowe VR ma ogromne pole do popisu. Jednym z najczęstszych rodzajów fobii jest fobia społeczna jeden z rodzajów lęku, który pojawia się w konkretnych sytuacjach życiowych lub przy spotkaniu niektórych ludzi. Zazwyczaj osoby dotknięte tym problemem mają trudności z prawidłowym funkcjonowaniem w społeczeństwie. Fobia społeczna dotyka około 5-10 proc. populacji ludzkiej, a liczby różnią się w zależności od kraju i kultury. Liczne badania wskazują, że aplikacje VR bazujące na terapii kognitywno-behawioralnej są skutecznym sposobem w leczeniu tego typu zaburzeń. Fikcyjne scenariusze wytworzone przez użyciu takich aplikacji polegają na wytworzeniu środowiska wzbudzającego niepokój użytkownika, np. rozmowa o pracę, kontakty towarzyskie, czy codzienna interakcja społeczna. Można wytworzyć też odpowiednie scenariusze dla leczenia arachnofobii, klaustrofobii, akrofobii czy fobii związanych z różnymi środkami transportu społecznego. Dopiero odkrywamy coraz szersze spektrum możliwości, jakie daje nam ta nowoczesna technologi, a jak widać VR ma wiele zastosowań.
VR to szansa dla przyszłych medyków
Wirtualna rzeczywistość może odegrać także, znaczącą rolę przy kształceniu przyszłych pracowników zawodów medycznych. Okulary VR wraz z dedykowanym oprogramowaniem i bazą trójwymiarowych bibliotek ludzkich narządów dają szansę studentom medycyny, pielęgniarstwa czy fizjoterapii szansę na poznanie anatomii człowieka. Dzięki tej technologii studenci mogą w wirtualnym świecie pracować na ludzkich modelach anatomicznych, ludzkich preparatach sekcyjnych, a także trójwymiarowych rekonstrukcjach tomografii komputerowych czy rezonansu magnetycznego. Ogromnym ułatwieniem jest to, że każdy student może jednocześnie zestawić kilka obiektów anatomicznych, czyli np. model 3D, preparat sekcyjny 3D i tomografię 3D. Zajęcia mogą być przeprowadzane przez wykładowcę na odległość w jednym wirtualnym pokoju nawet dla kilkunastu studentów. Dlatego kwestią czasu jest moment, gdy wykorzystanie VR stanie się codziennością podczas nauczania studentów kierunków medycznych. Na nauczanie za pomocą wirtualnej technologii postawił już Profesor dr hab. Łukasz Wysieński, który pracuje ze swoimi studentami na Collegium Anatomicum Uniwersytetu Radomskiego przy wykorzystaniu wirtualnych sali wykładowych w pakiecie aplikacji Mediacalholodeck pozwalającym na nauczanie, szkolenie i symulacje chirurgii w 3D. Pakiet aplikacji zawiera m.in. kompletne modele anatomiczne kobiet i mężczyzn. „Studenci uczą się anatomii znacznie szybciej niż wcześniej. To niesamowite jak szybko studenci mogli korzystać z aplikacji Medicalholodeck i jak bardzo byli zafascynowani dostarczonymi danymi anatomicznymi.” – powiedział profesor Wysieński.
Przykładem uczelni, która jako jedna z pierwszych zdecydowała się na wdrożenie technologii VR 3D i AI jest Mazowiecka Uczelnia Medyczna. W ramach nowo powołanego Collegium Anatomicum i Technologii Medycznych MUM w Laboratorium VR Anatomii Czynnościowej i Funkcjonalnej, Laboratorium Robotyki Medycznej, oraz Laboratorium Sztucznej Inteligencji studiujący osteopatie, fizjoterapie i pielęgniarstwo, a także lekarze różnych specjalności w trakcie kursów podyplomowych mogą poznawać i doskonalić wiedzę anatomiczną, korzystać z algorytmów AI, a także doskonalić swoje umiejętności obsługi aparatury robotycznej oraz VR.
Laboratorium VR Anatomii wyposażone jest w okulary rzeczywistości wirtualnej (m.in.Oculus Quest II, Varjo), które renderują wysokiej rozdzielczości trójwymiarowe obrazy ludzkich preparatów sekcyjnych, modeli, czy trójwymiarowych obrazów z tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego
Laboratorium dysponuje nowoczesnym dedykowanym serwerem (PACS) zintegrowanym z oprogramowaniem Medicalholodeck, na którym przechowywane są zanimizowane badania obrazowe pacjentów. Służą one do przeglądania w trójwymiarowej rzeczywistości wirtualnej, a także do tworzenia wydruków 3D pełnego odwzorowania (idealny model anatomiczny)
Trójwymiarowe wydruki struktur anatomicznych wykonuje się po specjalistycznym wyodrębnieniu struktury anatomicznej (tzw. segmentacji) np. kości udowej za pomocą unikatowego oprogramowania wspartego przez moduły sztucznej inteligencji. Obrazy z tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego przechowywane na uczelnianych serwerach PACS, zarówno te prawidłowe jak i z diagnozowanymi patologiami służą do badań i testowania algorytmów sztucznej inteligencji na MUM.
***
Podsumowując dotychczasowe dokonania medyków już korzystających z wirtualnej rzeczywistości i widząc wszystkie te możliwości, jakie stwarza VR z pewnością możemy mówić o swego rodzaju przełomowej rewolucji, która dzieje się na naszych oczach. Wirtualne operacje, zdalna rehabilitacja pacjentów i innowacyjne szkolenia medyków to już teraźniejszość. Pozostaje nam tylko czekać na upowszechnienie się wypracowanych przez naukowców rozwiązań z korzyścią dla całego społeczeństwa.
