При проведении операций на карту ставится чья-то жизнь, поэтому ошибки невозможны. Именно поэтому правильное обучение хирургии является неотъемлемой частью медицинского образования. Однако традиционные методы обучения имеют свои ограничения, поэтому на помощь приходят инновационные решения. Одним из них является расширенная реальность (РР) — среда погружения, которая меняет процесс обучения и подготовки хирургов к операциям. В этой статье мы расскажем о том, как XR повышает уверенность медицинских работников и революционизирует обучение хирургии.

Что такое расширенная реальность в хирургической практике?

Проще говоря, хирургическая расширенная реальность (XR) — это передовая технология, сочетающая виртуальную реальность (VR), дополненную реальность (AR) и смешанную реальность (MR) для создания интерактивных симуляционных сред для обучения хирургии и улучшения интраоперационных процедур.

Вот описание работы компонентов XR:

  • Виртуальная реальность: С помощью VR пользователи полностью погружаются в цифровой мир. При обучении хирургии это означает отработку операций в полностью смоделированной операционной. Студенты и медицинские работники могут использовать виртуальные инструменты для проведения операций на виртуальных пациентах и 3D-моделях органов.

  • Дополненная реальность: AR накладывает цифровые элементы на реальный мир. Во время малоинвазивных процедур AR можно использовать для проецирования данных визуализации пациента (КТ, МРТ) непосредственно на тело пациента, чтобы направлять размещение инструментов и повышать точность. AR также позволяет хирургам манипулировать 3D-модели органов и практических приемов, не забывая при этом о реальном окружении.

  • Смешанная реальность: MR идет дальше, объединяя виртуальный и реальный миры и позволяя цифровым элементам взаимодействовать с реальной средой в режиме реального времени. Представьте, что во время операции вы надеваете очки виртуальной реальности и видите 3D-голографическое изображение анатомии пациента, проецируемое прямо на тело. Это дает хирургам четкую и улучшенную визуализацию операционного поля. Это удобно для сложных процедур, требующих точной навигации.

Ограничения традиционной хирургической подготовки

Традиционные методы обучения хирургии, такие как обучение под наблюдением или на трупах, долгое время были основой хирургического образования. Однако зачастую они не могут воспроизвести реальные сценарии и оставляют слушателей неподготовленными. Давайте рассмотрим ограничения традиционных подходов, которые подчеркивают растущую потребность в инновационных подходах, таких как расширенная реальность, в медицинской практике:

Отсутствие практических занятий

В большинстве случаев при традиционном обучении хирургии студенты проводят много времени, наблюдая за работой опытных хирургов. Хотя это и полезно для понимания хода процедуры, практического опыта это не дает. Они могут иногда помогать, но наблюдение — это не то же самое, что выполнение операции. В результате новоиспеченные хирурги часто чувствуют себя неуверенно, когда им предстоит провести первую самостоятельную операцию, особенно в критических ситуациях, когда необходимо быстро принимать решения.

Непостоянное знакомство с редкими случаями

Одним из самых серьезных препятствий в процессе обучения хирургии является отсутствие возможности ознакомиться с редкими или необычными случаями. Обучающиеся ограничены теми случаями, с которыми они сталкиваются в своей медицинской практике. Студент может провести множество аппендэктомий, но ни разу не столкнуться со сложной резекцией поджелудочной железы или редкой врожденной аномалией. Такое несоответствие оставляет пробелы в их навыках и затрудняет решение нестандартных хирургических задач в дальнейшем.

Ограниченные возможности для предхирургической репетиции

До недавнего времени предхирургическое планирование заключалось в изучении данных визуализации, карт пациентов и результатов диагностики. Но такой подход не позволяет врачам отрепетировать конкретную процедуру для конкретного пациента, которого они собираются оперировать. Например, хирург, готовящийся к сложной резекции опухоли, может изучить снимки, но не может физически отработать шаги, связанные с навигацией по критическим структурам. Без возможности виртуально смоделировать операцию сложнее точно определить разрезы и предсказать возможные осложнения.

6 способов, с помощью которых XR улучшает обучение хирургии

XR предлагает инновационные способы обучения, устраняя ограничения традиционной хирургической подготовки. В этом разделе мы расскажем о том, как технология расширенной реальности делает обучение хирургии более интеллектуальным и безопасным:

Улучшенное пространственное понимание

Традиционное изучение анатомии часто опирается на 2D-представления, что ограничивает пространственное понимание студентов-хирургов. XR предоставляет интерактивные 3D-анатомические модели, которыми обучающиеся могут манипулировать и исследовать, чтобы глубже понять пространственные отношения, важные для планирования операции.

Такие приложения, как VOKA 3D Анатомия и патология использование дополненной реальности для наложения этих 3D-моделей на реальные объекты. Это помогает дополнительно улучшить пространственную визуализацию и навыки анатомической локализации.

Учебные среды виртуальной реальности

Для новичков первый раз войти в операционную может оказаться непосильной задачей — здесь сложное оборудование, атмосфера высокого давления и команда, которая должна работать слаженно. VR помогает стажерам освоиться в этой среде еще до того, как они ступят в настоящую операционную.

Используя такие передовые платформы, как Surgical XR, стажеры могут войти в полностью смоделированную операционную, выбрать любую процедуру из обширной библиотеки и научиться управлять потоком хирургической бригады. Это похоже на репетицию, где они могут отточить навыки и обрести уверенность, не боясь совершить ошибку. Такой подход неоценим для развития технической и ситуационной осведомленности.

Наличие разнообразных кейсов

Каждый пациент уникален, поэтому обучающимся необходимо ознакомиться с различными случаями, чтобы подготовиться к максимальному количеству сценариев. Медицинские курсы XR помогают студентам развивать навыки решения проблем и адаптироваться к неожиданным ситуациям.

XR предоставляет доступ к более широкому кругу случаев, чем обычно встречается в учебных заведениях. Такие платформы, как Touch Surgery, предлагают обширные библиотеки хирургических операций. Они охватывают различные специальности и включают сложные или редкие случаи. Это позволяет обучающимся получить опыт и практику на более широком спектре патологий, что повышает их готовность к реальным сценариям.

Интеграция с тактильной обратной связью

Тактильные ощущения неоценимы для освоения тонких маневров в операционной. На этом этапе расширенная медицинская реальность может быть объединена с тактильной обратной связью — технологией, воссоздающей ощущение давления, сопротивления и движения. Этот метод позволяет обучающимся почувствовать, каково это — взаимодействовать с тканями, органами и хирургическими инструментами.

Не являясь неотъемлемой частью технологии XR, тактильная обратная связь может быть интегрирована в системы XR. Например, HapticVR — симулятор от FundamentalVR — сочетает в себе среду XR с передовыми тактильными устройствами, позволяя обучающимся отрабатывать технику наложения швов, разрезов и многое другое с реалистичной тактильной обратной связью. Другим примером является SenseGlove, носимая тактильная перчатка, позволяющая пользователям ощущать текстуры и силы при взаимодействии с виртуальными моделями.

Благодаря использованию тактильной обратной связи в тренировках на основе XR хирурги могут оттачивать свои двигательные навыки и развивать мышечную память. Такое сочетание осязания и визуализации помогает точно имитировать реальные операции.

Мгновенная оценка производительности

Как правило, оценки студентов зависят от преподавателя и могут быть субъективными. В отличие от традиционных методов обратной связи, системы XR могут немедленно и объективно выявить ошибки и указать на области, требующие улучшения. Система может быстро заметить ошибки и предложить советы по их исправлению, чтобы студенты не переносили их в свою практику.

Представьте, что вы практикуете сложную операцию в виртуальной среде и получаете мгновенную обратную связь по таким факторам, как точность, время или техника. Система также может отметить неправильный угол разреза, неправильное использование инструментов или задержку с выполнением критического этапа.

Реальные примеры включают такие инструменты, как уже упомянутый FundamentalVR, который отслеживает такие показатели, как приложенная сила, точность процедуры и эффективность. После каждого занятия студенты получают подробную обратную связь. Другим примером является Оссо VR, в которой используются виртуальные симуляторы, позволяющие оценивать результаты хирургических операций и предоставлять практические рекомендации по их совершенствованию.

Возможности для совместного обучения

Хирургические операции не проводятся в одиночку — это командная работа, в которой участвуют хирурги, ассистенты, медсестры и анестезиологи. Расширенная реальность в медицинской практике позволяет хирургическим бригадам проводить совместные репетиции и улучшать координацию.

Например, в Osso VR реализованы функции совместной работы, позволяющие нескольким пользователям присоединиться к общей виртуальной среде для командного хирургического моделирования. Используя XR для совместного обучения, хирургические бригады могут оптимизировать рабочие процессы. Это мощный способ укрепить сотрудничество между членами команды и улучшить результаты лечения пациентов.

Применение хирургической ХР: примечательные случаи

XR-тренинги по хирургии продемонстрировали свой преобразующий потенциал в некоторых из самых сложных областей медицины. Вот наиболее яркие примеры, демонстрирующие его влияние:

Кардиохирургия

Журнал Journal of Surgical Case Reports опубликовал примечательный случай, где XR позволила хирургам визуализировать анатомию конкретного пациента с беспрецедентной детализацией. У 73-летнего пациента с помощью КТА и коронарной ангиографии было диагностировано трехсосудистое заболевание коронарных артерий. Это заболевание требовало проведения операции по коронарному шунтированию (CABG).

Чтобы улучшить предоперационное планирование, хирургическая бригада использовала инструмент расширенной реальности с собственным алгоритмом, управляемым искусственным интеллектом, для создания 3D-модели коронарных артерий с учетом особенностей пациента на основе данных КТА. Эта модель обеспечила точное анатомическое и патологическое представление коронарной системы пациента.

Интеграция этой 3D-модели в платформу XR позволила хирургической бригаде взаимодействовать с полным 3D-изображением коронарной анатомии пациента во время предоперационного планирования и интраоперационного наведения. Инструмент XR улучшил пространственную ориентацию, облегчил точную локализацию стенозов и повысил оперативную квалификацию хирурга.

Нейрохирургия

Другой новаторский случай, опубликованный в Journal of Neurosurgery, продемонстрировал, как XR усилил эффект от лечения 59-летнего пациента с внутримозговым кровоизлиянием (ВМК) в таламус размером 3 см.

Учитывая глубокое расположение кровоизлияния, команда хирургов использовала платформу расширенной реальности для улучшения предоперационного планирования и интраоперационной навигации. С помощью VR была создана подробная 3D-модель мозга пациента, что позволило наметить оптимальную хирургическую траекторию и тщательно избегать критических структур.

Во время операции AR обеспечивала визуализацию в реальном времени для точной навигации к месту кровоизлияния. Эта технология позволила использовать минимально инвазивный эндоскопический подход и успешно удалить кровоизлияние, не вызвав дополнительной травмы мозга. Пациентка хорошо перенесла процедуру и продемонстрировала значительное восстановление в течение 11 месяцев.

Пример использования: VR-симулятор артроскопии запястья для хирургов

Медицинское обучение XR: проблемы

Несмотря на то, что XR меняет медицинское обучение благодаря своим инновационным функциям, он также сталкивается с определенными проблемами:

Бюджетные ограничения

Одним из основных препятствий для внедрения XR-обучения в медицине является высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения. Передовые XR-гарнитуры, тактильные перчатки и специализированные платформы требуют значительных инвестиций. Это делает XR-инструменты недоступными для небольших медицинских школ и больниц. Например, система тактильной обратной связи высокой точности может стоить десятки тысяч долларов, не считая стоимости XR-гарнитур и лицензий на программное обеспечение.

Кроме того, интеграция XR в существующие программы обучения или больничные системы не всегда проходит гладко — это требует дополнительных ресурсов для модернизации инфраструктуры, таких как мощные компьютеры, специальные помещения и техническая поддержка.

Чтобы решить эту проблему, учреждения могут начать с небольших пилотных программ, постепенно внедряя все больше инструментов XR. Таким образом, они смогут минимизировать первоначальные затраты и со временем решить проблемы технической интеграции.

Принятие пользователями

Даже самая лучшая технология не принесет пользы, если люди не хотят ее использовать. Многие практикующие хирурги и медицинские работники не решаются потратить время на обучение использованию инструментов XR, либо из-за плотного рабочего графика, либо из-за скепсиса по поводу их преимуществ.

Некоторые могут рассматривать ХР как ненужное дополнение к их и без того сложной нагрузке, в то время как другие могут предпочесть традиционные методы обучения, с которыми они знакомы. Чтобы преодолеть это сопротивление, необходимо продемонстрировать ощутимую ценность ХР и сделать процесс обучения максимально доступным.

Разработка и стандартизация контента

Создание высококачественного учебного контента XR также является сложной задачей. Разработка реалистичных симуляций, точных анатомических моделей и увлекательных интерактивных сценариев требует специальных знаний. Отсутствие стандартизированных учебных программ и методов оценки для обучения на основе ХР также представляет собой проблему.

Чтобы решить эту проблему, необходимо наладить общеотраслевое сотрудничество по стандартизированным протоколам обучения, чтобы обеспечить последовательность и облегчить сравнение между платформами и учреждениями.

Технические ограничения

Современные технологии XR по-прежнему имеют ограничения, которые могут повлиять на процесс обучения. К ним относятся ограничения по точности графики, вычислительной мощности, полю зрения в гарнитурах, а также точности и надежности систем тактильной обратной связи. Например, хотя тактильные перчатки могут обеспечить некоторое ощущение прикосновения, они не могут полностью воспроизвести сложные тактильные ощущения, испытываемые во время реальной операции.

Однако постоянные достижения в области VR, AR и тактильных технологий повышают реалистичность и надежность систем XR. Поскольку эти технологии продолжают развиваться, в ближайшем будущем мы можем ожидать более захватывающих и точных симуляций.

ЗНАКОМЬТЕСЬ С ОПИСАНИЯМИ НАШИХ ПОСЛЕДНИХ ПРОЕКТОВ

Заключение

XR меняет процесс обучения хирургии, преодолевая ограничения традиционных методов и делая обучение более практичным. Она позволяет хирургам практиковаться на различных случаях в безрисковой обстановке. Эта технология прокладывает путь к более безопасному и инновационному медицинскому обучению. По мере развития XR будет играть все более заметную роль в медицинском образовании, помогая хирургам приобретать навыки, необходимые для оказания квалифицированной помощи пациентам.

Комментарии (0)

Отмена