Мы уже некоторое время ощущаем, как технологии меняют здравоохранение. Но по мере того как мир продолжает развиваться, происходят новые прорывы, которые вызывают особый интерес. Одним из таких нововведений является расширенная реальность, или XR — уникальная технология, которая впечатляюще сочетает реальный мир с цифровыми возможностями.

Как же это можно применить в медицине? XR позволяет обучать, практиковать и оказывать медицинские услуги способами, которые еще недавно считались голливудской фантастикой. Врачи могут учиться и готовиться более эффективно, пациенты получают лучший уход, и даже операции планируются с помощью инструментов XR.

Поскольку влияние XR быстро растет, мы только начинаем осознавать весь его потенциал. В этой статье мы разберем, что такое XR в медицине, как технология применяется сегодня и почему она способна изменить будущее здравоохранения.

Что такое XR с медицинской точки зрения?

Расширенная реальность (XR) - это общий термин, который включает в себя виртуальную реальность (VR), дополненную реальность (AR) и смешанную реальность (MR). Вместе эти технологии создают иммерсивные цифровые среды, которые могут либо полностью имитировать сценарии реального мира, либо накладывать цифровую информацию на физический мир.

Однако XR в здравоохранении - это не просто технический термин. Это инструмент, который помогает медицинским работникам обучаться, планировать и выполнять процедуры более эффективно.

Согласно отчету IMARC Group, мировой рынок XR в здравоохранении оценивался в $7,8 миллиарда в 2024 году и, по прогнозам, достигнет $67,7 миллиарда к 2033 году с темпами роста в 26,98% с 2025 по 2033 год.

Таким образом, по мере развития технологии и положительного опыта пользователей медицинский XR быстро переходит из разряда экспериментальных проектов в разряд основных медицинских практик.

Ключевые направления применения XR в здравоохранении

Вид от первого лица студента-медика, который держит смартфон, чтобы рассмотреть детальную AR-модель перелома крестца, демонстрируя, как мобильные приложения расширенной реальности облегчают интерактивное анатомическое исследование в учебном классе.

Благодаря присущей ему универсальности XR ярко проявляет себя в самых разных областях медицины. Давайте рассмотрим основные способы его применения:

Медицинское образование

Расширенная реальность становится все более популярной в медицинском образовании, поскольку позволяет студентам погрузиться в учебную среду и без риска отработать сложные процедуры.

VR-технологии в здравоохранении помогают создавать полностью смоделированную 3D-среду, в которой студенты могут изучать все аспекты анатомии человека, отрабатывать хирургические техники и взаимодействовать с динамичными сценариями пациентов без опасений и страха. Главное преимущество - неограниченный потенциал для повторения, что позволяет учиться, дает гораздо более четкое понимание пространственных отношений и столь важный практический опыт проведения процедур.

С другой стороны, дополненная реальность накладывает цифровую информацию на реальный мир, позволяя студентам взаимодействовать с виртуальными анатомическими структурами и при этом видеть свое физическое окружение. Например, VOKA 3D Anatomy & Pathology включает режим AR, который можно использовать во время учебных занятий. С его помощью учащиеся могут изучать органы, ткани и патологические изменения прямо на столе или манекене. Такой подход позволяет объединить реальный контекст с интерактивными 3D-изображениями.

Ключевые преимущества XR в медицинском обучении:

  • Обеспечивает масштабируемое дополнение к обучению на кадаверах;

  • Стандартизирует опыт обучения для всех студентов;

  • Позволяет моделировать редкие или сложные медицинские случаи;

  • Поддерживает совместное обучение в виртуальной среде;

  • Помогает студентам лучше понять пространственные отношения в анатомии;

Применение в реальных условиях в UCSF

Знаменитый Калифорнийский университет в Сан-Франциско (UCSF), например, стал использовать XR для повышения качества обучения студентов-медиков. Они используют XR для отработки процедур, таких как динамическое удаление слоев тканей и органов. Эта виртуальная среда повторяет реакции и движения пациента, обеспечивая студентам реалистичный практический опыт обучения без какого-либо риска для реальных пациентов. Такой подход улучшает понимание и позволяет повторить практику без этических проблем и логистических трудностей.

Зачем использовать XR для медицинского образования?

Исследования показали, что XR может значительно повысить уровень медицинского образования, обеспечивая заметное улучшение результатов обучения и приобретения навыков.

  • Недавний мета-анализ в журнале Sustainability показал, что обучение с использованием виртуальной реальности улучшает как теоретические знания, так и практические навыки по сравнению с традиционными методами.

  • Исследование в журнале BMC Medical Education указывает на то, что VR особенно эффективен в преподавании анатомии, что приводит к лучшему усвоению материала и повышению успеваемости.

  • Еще одно исследование в журнале BMC Medical Education подчеркнуло, насколько интуитивно понятны VR-среды для студентов. Большинство студентов считают перемещение по виртуальным сценариям простым и удобным. 39% студентов оценили опыт с VR как очень легкий, 31% как просто легкий, и 27% как в меру легкий. Эти результаты свидетельствуют о том, что VR не только повышает эффективность обучения, но и легко внедряется в учебные программы по медицине.

Интегрируя XR, преподаватели могут создавать более увлекательный, безопасный и многократно повторяемый учебный процесс, который готовит студентов к вызовам современной клинической практики.

Обучение хирургии

XR в хирургическом обучении помогает врачам с помощью иммерсивных симуляторов развивать навыки и получать указания в реальном времени во время процедур. Пользователи могут отрабатывать сложные операции в виртуальной среде, совершенствовать свои навыки и обретать уверенность.

Помимо обучения, XR может накладывать критическую информацию во время реальных операций, помогая хирургам визуализировать анатомию, опухоли, рентгеновские снимки и ультразвуковые исследования в 3D, не отвлекаясь от пациента.

Хирург в смарт-очках AR анализирует голографическую 3D-проекцию кости ноги, наложенную на пациента во время операции, демонстрируя, как расширенная реальность улучшает визуализацию и точность при проведении сложных медицинских процедур.

Основные преимущества XR в хирургической практике:

  • Безопасная, безрисковая репетиция сложных процедур;

  • Улучшение зрительно-моторной координации и пространственного восприятия;

  • Улучшенное принятие решений с помощью реалистичных хирургических сценариев;

  • Визуализация анатомии конкретного пациента в 3D во время процедур;

  • Оптимизированная интеграция данных визуализации (рентгеновские снимки, УЗИ, КТ) в режиме реального времени;

  • Поддерживает обучение и практику при проведении редких или сложных операций;

Применение в реальных условиях в Калифорнийском университете и Кливлендской клинике

В Медицинской школе Дэвида Геффена при Калифорнийском университете, хирургические VR-симуляторы на основе OssoVR помогают значительно улучшать работу хирурга. Например, хирурги, обучающиеся забиванию большеберцовых интрамедуллярных гвоздей с помощью VR, продемонстрировали улучшение общей эффективности процедур на 230% по сравнению с теми, кто обучался традиционными методами. Эти симуляции позволяют обучающимся отработать сложные движения, понять анатомию конкретного пациента и обрести уверенность перед тем, как войти в операционную.

Опираясь на эту концепцию иммерсивной хирургической подготовки, хирурги из Кливлендской клиники используют HoloLens от Microsoft, чтобы создавать 3D-проекции анатомии пациента прямо на тело во время процедур. Это позволяет просматривать органы, опухоли и данные визуализации в режиме реального времени с разных сторон, не отрываясь от пациента, что сокращает время процедуры и повышает ее точность.

Почему стоит использовать XR для обучения и поддержки хирургов?

Различные исследования демонстрируют явные преимущества XR в хирургии, показывая его потенциал для улучшения обучения, повышения точности:

  • VR-тренинг позволяет хирургам выполнять процедуры более эффективно, сокращая время выполнения. Исследование показало, что хирурги, прошедшие обучение с помощью VR, выполняют симуляцию процедур в среднем за 9,6 минут, по сравнению с 12,2 минутами у тех, кто обучался по традиционным методикам.

  • XR улучшает хирургические навыки и точность, сокращает время и риски операционной, а также является доступным и эффективным для обучающихся с разным уровнем опыта.

Сочетая иммерсивные симуляции с поддержкой процедур в режиме реального времени, XR обеспечивает лучшую подготовку хирургов и их способность оказывать более безопасную и эффективную помощь.

Уход за пациентами и реабилитация

Пожилой пациент, лежащий на больничной койке, надевает VR-гарнитуру и взаимодействует с виртуальной терапевтической средой, иллюстрируя применение расширенной реальности для лечения боли и реабилитации в клинических условиях.

Расширенная реальность набирает обороты в качестве инструмента, обеспечивающего иммерсивный и интерактивный опыт для поддержки восстановления, облегчения боли и терапии психического здоровья. Технологии XR создают безопасную, контролируемую среду, в которой пациенты могут заниматься терапией, практиковать упражнения и получать обратную связь в режиме реального времени, что зачастую дает лучшие результаты, чем традиционные методы.

Ключевые преимущества XR в уходе за пациентами:

  • Способствует восстановлению двигательной активности и реабилитации после неврологических травм;

  • Снижает зависимость от лекарств для обезболивания;

  • Проводит контролируемую экспозиционную терапию при психических заболеваниях;

  • Восполняет пробелы в обучении и оказании помощи во время чрезвычайных ситуаций в области общественного здравоохранения.

Применение в реальном мире

Реабилитация после инсульта: XR оказывается мощным инструментом в реабилитации после инсульта, превращая повторяющуюся, часто изнурительную терапию в нечто мотивирующее. Компания из Дэвиса, Cognivive, разработала VR-игры которые помогают людям, перенесшим инсульт, восстанавливать силы с помощью интерактивных упражнений. Например, пациенты используют виртуальную биту, чтобы отбивать мячи и разбивать коробки, превращая терапию в игровой процесс, но при этом уделяя внимание восстановлению двигательной активности.

Обезболивание: Виртуальная реальность становится безопасным, нелекарственным методом лечения боли. Воздействуя на внимание и эмоциональное состояние, VR помогает блокировать болевые сигналы, поступающие в мозг. Например, исследование, проведенное среди пациентов с нейропатической болью, показало уменьшение боли на 69% во время сеансов виртуальной реальности и уменьшение на 53% сразу после них.

Поддержка психического здоровья: Вмешательство с использованием виртуальной реальности под руководством терапевта оказалось эффективным в лечении посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) у военных ветеранов, особенно у тех, кто не реагирует на обычную терапию. Одно из исследований показало, что ветераны, использующие VR, сообщили о снижении симптомов ПТСР на 19% в течение 12 недель по сравнению с теми, кто получал стандартное лечение.

Экспозиционная терапия: Этот вид поведенческой терапии помогает пациентам противостоять страхам или тревожным триггерам в безопасной, контролируемой обстановке. VR моделирует реальные или воображаемые сценарии, позволяя постепенно повторять воздействие, которое уменьшает дистресс и укрепляет механизмы преодоления. Она особенно эффективна при фобиях, панических расстройствах, ОКР и состояниях, связанных с травмами.

COVID-19 реагирование на чрезвычайные ситуации: Во время пандемии технологии XR помогли компенсировать пробелы в обучении и практическом опыте в условиях колоссальной нагрузки на системы здравоохранения. Более 300 врачей в больнице Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе имели возможность использовать VR для освоения критически важных навыков, таких как оценка симптомов и проведение сердечно-легочной реанимации, будучи в защитном снаряжении.

Зачем использовать XR при уходе за пациентами?

Сочетая иммерсивный опыт с научно обоснованной терапией, XR предлагает масштабируемый, эффективный и адаптируемый инструмент для современного здравоохранения.

  • Результаты, подтвержденные фактами: VR приводит к заметным улучшениям в восстановлении двигательной активности и психического здоровья по сравнению со стандартными подходами.

  • Высокая мотивация и вовлеченность: Пациенты отмечают, что чувствуют себя более вовлеченными в процесс, благодаря чему терапия становится менее похожей на рутину и более похожей на игру.

  • Адаптация к сложным условиям: Будь то удаленная реабилитация или пандемия, XR остается доступным и эффективным средством.

Проблемы внедрения XR

Хотя технологии расширенной реальности уже демонстрируют очевидные преимущества в медицине, их широкое внедрение сопряжено с определёнными трудностями. Больницы, университеты и клиники сталкиваются как с техническими, так и с практическими вызовами при интеграции XR в обучение, хирургические процессы и уход за пациентами. Понимание этих барьеров является важным шагом на пути к тому, чтобы XR стала устойчивой и естественной частью современной медицины.

Основные проблемы включают:

  • Высокая стоимость внедрения: Такое оборудование, как гарнитуры виртуальной реальности и устройства с поддержкой AR, а также программное обеспечение, разработанное на заказ, могут быть дорогими. Ограниченные бюджеты в государственных системах здравоохранения часто затрудняют масштабное внедрение.

  • Технические ограничения: Такие проблемы, как ограниченный угол обзора, неудобство устройств, задержки изображения и эффект укачивания, могут снижать удобство использования XR-систем, особенно во время длительных тренировок или медицинских процедур.

  • Интеграция с существующими системами: Инструменты XR должны беспрепятственно работать с электронными медицинскими картами (EHR), программным обеспечением для визуализации и ИТ-инфраструктурой больниц, что может замедлить процесс внедрения.

  • Требования к обучению: И медицинскому персоналу, и студентам требуется дополнительное время и ресурсы, чтобы научиться эффективно использовать XR-платформы, что создает дополнительный уровень подготовки к работе.

Несмотря на эти проблемы, перспективы развития XR в здравоохранении многообещающие. По мере того как оборудование становится все более доступным, программное обеспечение - все более удобным, а доказательства - все более надежными, многие из этих препятствий, вероятно, будут уменьшаться.

Основные выводы по использованию XR в здравоохранении

Медицинский работник в гарнитуре виртуальной реальности стоит рядом с физической моделью скелета, демонстрируя интеграцию технологии иммерсивного моделирования для углубления анатомического понимания и повышения эффективности обучения.

Расширенная реальность неуклонно совершенствует здравоохранение.

В медицинском образовании XR создает безопасное пространство, в котором студенты могут многократно отрабатывать техники без риска, что приводит к закреплению навыков и повышению уверенности в себе.

В хирургии рентгеновские симуляторы и наложения в реальном времени обеспечивают более точные вмешательства, уменьшают количество ошибок и помогают хирургам с большей точностью готовиться к сложным операциям.

Пациенты также получают прямую пользу от программ VR-реабилитации, помогающих восстанавливаться после инсульта, и иммерсивных методик, снижающих боль без применения опиоидов, до психотерапевтических приложений, поддерживающих людей с ПТСР. Даже в периоды кризиса, например во время пандемии COVID-19, XR доказала свою эффективность, позволяя в кратчайшие сроки обучать врачей на передовой ключевым навыкам.

Несмотря на то, что препятствия для внедрения все еще остаются, факты свидетельствуют о том, что XR обеспечивает измеримые улучшения в образовании, клинической практике и уходе за пациентами. По мере того как технология будет совершенствоваться и становиться все более доступной, XR может перейти из разряда экспериментальных проектов в повседневную медицинскую практику.

FAQ

1. Что означает XR в медицинском смысле?

XR - это медицинская аббревиатура, которая расшифровывается как Extended Reality. В контексте здравоохранения XR относится к таким технологиям, как VR, AR и MR, которые используются для различных целей - от медицинского обучения и хирургической поддержки до ухода за пациентами и реабилитации.

2. Как XR используется в здравоохранении?

XR в здравоохранении применяется во многих областях: от медицинского образования и хирургической подготовки до реабилитации пациентов и лечения боли. Например, медицинские симуляторы XR позволяют хирургам отрабатывать сложные процедуры в безрисковой среде, а пациенты получают пользу от иммерсивной терапии, которая уменьшает боль, улучшает восстановление двигательной активности после инсультов и поддерживает лечение психических заболеваний.

3. Каковы преимущества XR в медицинском обучении?

Медицинское обучение XR помогает студентам и специалистам получить практический опыт, не подвергая пациентов риску. Виртуальные симуляции улучшают закрепление навыков, предоставляют возможности для стандартизированного обучения и даже готовят хирургов к редким или сложным процедурам. Исследования показывают, что по сравнению с традиционными методами XR-обучение позволяет ускорить процесс обучения, уменьшить количество ошибок и надолго закрепить знания.

4. Почему ХР важна в современной медицине?

Расширенная реальность в здравоохранении важна, поскольку она позволяет преодолеть разрыв между теорией и практикой. Она создает безопасную интерактивную среду, в которой врачи могут учиться и практиковаться, а пациенты получают доступ к инновационным методам лечения. От применения XR в хирургии до терапии психического здоровья - XR повышает точность, улучшает результаты и делает здравоохранение более эффективным.