Die Medizin greift mutig zu virtuellen Techniken

Vor einem Jahr führte der Neuroradiologe Wendell Gibby eine Operation an der Lendenwirbelsäule mit einer Microsoft HoloLens-Brille durch. Nach der Anwendung sah der Arzt die Wirbelsäule des Patienten, die als Objektträger auf die Körperoberfläche projiziert wurde.

Um den Ort der Bandscheibe zu bestimmen, die Schmerzen in der Wirbelsäule verursacht, wurden Magnetresonanztomographie- (MRT) und Computertomographie-Bilder (CT) des Patienten in eine Software geladen, die dann die Wirbelsäule in 3D renderte.

Ein Jahr zuvor nutzte Dr. Shafi Ahmed Google Glass, um die Operation eines Krebspatienten per Livestream zu übertragen. Zwei 360-Grad-Kameras und zahlreiche Objektive waren im Raum verteilt, sodass Medizinstudenten, Chirurgen und Zuschauer sehen und hören konnten, was während des Eingriffs geschah, und lernen konnten, wie man den Tumor richtig vom umgebenden gesunden Gewebe trennt.

In Frankreich wurde kürzlich bei einem Patienten, der während der Operation eine Virtual-Reality-Brille (-) trug, der visuelle Kortex operiert. Durch die Platzierung eines Patienten in einer virtuellen Welt konnten Ärzte die Arbeit der Gehirnregionen und Gehirnverbindungen, die für einzelne Funktionen verantwortlich sind, in Echtzeit (d. h. während der Operation) bewerten. Bisher war es nicht möglich, dies auf dem Operationstisch durchzuführen. Es wurde beschlossen, auf diese Weise eine Virtual-Reality-Brille zu verwenden, um den vollständigen Sehverlust des Patienten zu vermeiden, der aufgrund der Krankheit bereits auf einem Auge das Augenlicht verloren hatte.

Wendell Gibby trägt HoloLens

Operationen und Ausbildung von Ärzten

Die obigen Beispiele zeigen, wie sich virtuelle Techniken bereits in der Welt der Medizin etabliert haben. Die ersten Anwendungen von VR im Gesundheitswesen reichen bis in die frühen 90er Jahre zurück. Derzeit werden solche Lösungen am häufigsten bei der Visualisierung komplexer medizinischer Daten (insbesondere bei Operationen und deren Planung), in der Aus- und Weiterbildung (Visualisierung von Anatomie und Funktionen in laparoskopischen Simulatoren), in der virtuellen Endoskopie, in der Psychologie und Rehabilitation sowie in der Telemedizin eingesetzt .

In der medizinischen Ausbildung haben interaktive, dynamische und 1971D-Visualisierungen einen großen Vorteil gegenüber klassischen Buchatlanten. Ein Beispiel ist ein von der US-Regierung finanziertes Konzept, das Zugriff auf detaillierte menschliche Bilddaten (CT, MRT und Kryoschnitte) ermöglicht. Es ist darauf ausgelegt, Anatomie zu studieren, bildgebende Forschung durchzuführen und Anwendungen (pädagogisch, diagnostisch, Behandlungsplanung und Simulation) zu entwickeln. Die komplette Virtual Man-Sammlung enthält 1 Bilder mit einer Auflösung von 15 mm und einer Größe von 5189 GB. Virtual Woman besteht aus 0,33 Bildern (Auflösung 40 mm) und wiegt etwa XNUMX GB.

Ergänzung zu einer virtuellen Lernumgebung Sinneselemente ermöglicht es den Schülern, sehr frühe, noch unentwickelte Fähigkeiten zu üben. Per Knopfdruck können sie die Spritze virtuell befüllen und entleeren und in der virtuellen Realität „fühlen“, wenn die Spritze auf Haut, Muskeln oder Knochen trifft – eine Injektion in den Gelenksack vermittelt ein völlig anderes Gefühl als das Stechen mit einer Nadel . ins Fettgewebe. Während der Operation hat jede Bewegung ihre eigenen, teilweise sehr schwerwiegenden Folgen. Es ist wichtig, wo und wie tief geschnitten und punktiert werden muss, um Nerven und Venen nicht zu schädigen. Darüber hinaus sind die praktischen Fähigkeiten eines Arztes unter Zeitdruck, wenn es oft nur wenige Minuten dauert, um einen Patienten zu retten, Gold wert. Durch das Training an einem virtuellen Simulator können Sie Ihre Technik verbessern, ohne die Gesundheit anderer zu gefährden.

Virtuelle Präsentationen sind beispielsweise für den nächsten Schritt in der beruflichen Laufbahn eines Arztes anwendbar virtuelle Endoskopie ermöglicht die Simulation eines „Gehens“ durch den Körper und des Eindringens in Gewebe ohne invasive Tests. Gleiches gilt für die Computerchirurgie. Bei der konventionellen Chirurgie sieht der Arzt nur die Oberfläche und die Bewegung des Skalpells ist leider irreversibel. . Durch den Einsatz von VR ist er in der Lage, unter die Oberfläche zu blicken und Entscheidungen auf der Grundlage zusätzlicher Erkenntnisse aus anderen Quellen zu treffen.

Unter Delfinen und bei der Krönung Elisabeths II

An der Universität Oxford wurde eine experimentelle Therapie für Menschen mit Schizophrenie entwickelt. Dadurch können sie einem virtuellen Avatar gegenübertreten, der die jammernden Stimmen in ihren Köpfen darstellt. Nach den ersten Testphasen sind die Ergebnisse ermutigend. Forscher, die eine randomisierte kontrollierte Studie durchführten, verglichen diese Therapie mit traditionellen Beratungsformen. Sie fanden heraus, dass die Avatare nach zwölf Wochen akustische Halluzinationen wirksamer reduzierten. Die in „The Lancet Psychiatry“ veröffentlichte Studie untersuchte 150 britische Patienten, die seit etwa zwanzig Jahren an Schizophrenie litten und über ein Jahr lang unter anhaltenden und störenden akustischen Halluzinationen litten. Davon wurden 75 ausgeliefert. Avatar-Therapieund 75 verwendeten traditionelle Methoden. Bisher hat sich gezeigt, dass Avatare akustische Halluzinationen wirksam reduzieren. Wenn sich weitere Forschungen als erfolgreich erweisen, könnte die Avatar-Therapie die Art und Weise, wie Millionen von Menschen behandelt werden, revolutionieren. Menschen mit Psychosen in einer anderen Welt.

Delphin-Schwimmclub

Seit den 70er Jahren beschreiben einige Forscher die positive therapeutische Wirkung des Schwimmens mit Delfinen, insbesondere für Behinderte. Allerdings ist das sogenannte Delphintherapie es hat seine Schattenseiten. Erstens könnte es für viele Menschen zu teuer sein. Zweitens wurde die Idee, dass Menschen in Teiche mit gefangenen Tieren eindringen, von Umweltschützern als grausam kritisiert. Die Niederländerin Marijka Schöllema hatte die Idee, sich der Virtual-Reality-Technologie zuzuwenden. Von ihr erstellt Delphin-Schwimmclub bietet ein 360-Grad-Virtual-Reality-Erlebnis. Das Projekt verwendet derzeit ein Samsung S7-Smartphone, das auf einer Taucherbrille mit 3D-gedruckten Elementen montiert ist, um ein spontanes Virtual-Reality-Headset zu erstellen.

Virtual-Reality-Technologien sind ideal dafür mit Angststörungen umgehen. Eine der wirksamsten Methoden ist die Expositionstherapie – der Patient wird einem Reizstoff ausgesetzt, der Angst auslöst, aber alles geschieht unter streng kontrollierten Bedingungen, was ein Gefühl der Sicherheit vermittelt. Die virtuelle Realität ermöglicht es Ihnen, sich der Angst vor freiem Raum, Nähe oder Fliegen zu stellen. Eine Person kann sich einer für sie schwierigen Situation gegenübersehen, während sie erkennt, dass sie nicht wirklich daran teilnimmt. In Studien zur Behandlung der Höhenphobie konnte bei 90 % der Patienten eine Besserung beobachtet werden.

Der Einsatz von VR in der neurologischen Rehabilitation könnte eine Chance dafür sein SchlaganfallpatientenSo können sie schneller therapeutische Ergebnisse erzielen und zum normalen Leben zurückkehren. Das schwedische Unternehmen MindMaze hat eine Plattform geschaffen, die auf Erkenntnissen im Bereich Neurorehabilitation und Kognitionswissenschaft basiert. Die Bewegungen des Patienten werden von Kameras verfolgt und als 3D-Avatar dargestellt. Anschließend werden individuell interaktive Übungen ausgewählt, die nach einer entsprechenden Wiederholungsreihe die Reaktivierung beschädigter neuronaler Verbindungen und die Aktivierung neuer stimulieren.

Wissenschaftler aus den USA, Deutschland und Brasilien veröffentlichten kürzlich die Ergebnisse einer Studie, in der acht Patienten mit Querschnittslähmung (Lähmung der Gliedmaßen) wurde mit einem VR-Kit und einem Exoskelett behandelt. Die virtuelle Realität simulierte motorische Aktivitäten und das Exoskelett bewegte die Beine der Patienten entsprechend den Gehirnsignalen. Alle Patienten in der Studie erlangten ein gewisses Gefühl und eine gewisse Kontrolle über Bewegungen unterhalb des verletzten Rückenmarks. Es kam also zu einer deutlichen Regeneration der Neuronen.

Das Startup Brain Power hat ein Tool erstellt Unterstützung für Menschen mit Autismus. Dabei handelt es sich um eine verbesserte Google Glass – mit spezieller Software, die zum Beispiel verwendet. Emotionserkennungssystem. Die Software sammelt Verhaltensdaten, verarbeitet sie und gibt dem Träger (oder der Pflegekraft) Feedback in Form einfacher, verständlicher visueller und stimmlicher Hinweise. Diese Art von Ausrüstung hilft Kindern mit Autismus, Sprache zu lernen, ihr Verhalten zu steuern und soziale Fähigkeiten zu entwickeln. Beispielsweise entschlüsselt sie den emotionalen Zustand einer anderen Person und „erzählt“ dem Kind dann auf einem Display mithilfe von Emoticons, was die andere Person sagt. fühlt sich.

Das Projekt soll wiederum lebendige Erinnerungen wecken Menschen, die mit Demenz zu kämpfen haben. Dies geschieht durch eine Reihe unterhaltsamer Übungen mit digitaler Technologie und 3D-Brillen. Dabei handelt es sich um den Versuch, Erinnerungen auf der Grundlage bedeutsamer Ereignisse abzurufen, die ein Demenzkranker im Laufe seines Lebens möglicherweise erlebt hat. Die Designer hoffen, dass dies eine Gelegenheit sein wird, mit anderen Menschen in Kontakt zu treten und Ihr Wohlbefinden zu verbessern. Die von The Guardian beschriebenen Tests erstellten eine Virtual-Reality-Simulation basierend auf der Krönung von Königin Elizabeth II. im Jahr 1953, die für Einwohner des Vereinigten Königreichs gedacht war. Die Veranstaltung wurde mit Gemälden, Schauspielern, historischen Kostümen und repräsentativen Requisiten nachgestellt. Der Hintergrund war die Islington Street im Norden Londons.

Das in Kalifornien ansässige Startup Deep Stream VR, das Patienten in eine virtuelle Welt entführt, in die sie „eintauchen“ können, während sie die Abenteuer des Helden verfolgen, hat es geschafft Wirksamkeit bei der Schmerzlinderung etwa 60-70 %. Die Lösung erwies sich bei verschiedenen Arten medizinischer Eingriffe als wirksam, von zahnärztlichen Eingriffen bis hin zum Verbandwechsel. Dies ist jedoch nicht das bekannteste Konzept des virtuellen Schmerzes auf der Welt.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten beweisen die VR-Pioniere und Maler Hunter Hoffman und David Patterson, Forscher an der University of Washington, die einzigartige Fähigkeit von VR. Linderung akuter Schmerzen. Ihre neueste Kreation virtuelle Welt die die Aufmerksamkeit des Patienten vom Schmerz auf eine eisige virtuelle Umgebung lenkt, die in kaltes Blau und Weiß getaucht ist. Die einzige Aufgabe des Kranken dort besteht darin, Schneebälle auf die Pinguine zu werfen. Seltsamerweise sprechen die Ergebnisse für sich: Menschen mit Verbrennungen hatten beim Eintauchen in VR 35–50 % weniger Schmerzen als bei einer moderaten Dosis Schmerzmittel. Neben Krankenhauspatienten im Kindesalter arbeiteten die Forscher auch mit ehemaligen US-Soldaten, die Kampfverbrennungen erlitten und mit einer posttraumatischen Belastungsstörung (PTSD) zu kämpfen hatten.

Bild aus einer VR-Anwendung zur Behandlung von Verbrennungen.

Der Krebs wurde sofort erkannt

Es zeigt sich, dass Virtualisierungstechniken sogar bei der Früherkennung von Krebs helfen können. Die Tumorerkennung mit einem Standardmikroskop ist ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess. Allerdings wurde Google Research im April 2018 eingeführt. AR-Mikroskopdas mit zusätzlicher Hilfe von maschinellem Lernen in der Lage ist, Krebszellen in Echtzeit zu identifizieren.

Über der Kamera, die mit dem KI-Algorithmus interagiert, befindet sich ein AR-Display (Augmented Reality), das Daten anzeigt, wenn ein Problem erkannt wird. Mit anderen Worten: Das Mikroskop sucht nach Krebszellen, sobald Sie eine Probe hineingeben. Das System könnte schließlich zur Diagnose anderer Krankheiten wie Tuberkulose und Malaria eingesetzt werden.

AR-Mikroskop, das pathologische Veränderungen erkennt

Der Gewinn ist nicht mehr ganz virtuell

Im vergangenen Jahr schätzte das Forschungsunternehmen Grand View Research den Wert des globalen Marktes für VR- und AR-Lösungen in der Medizin auf 568,7 Millionen US-Dollar, was einer jährlichen Wachstumsrate von 29,1 % entspricht. Laut Analysten soll dieser Markt bis 2025 5 Milliarden US-Dollar überschreiten. Ein derart schnelles Wachstum dieses Sektors ist auf die fortschreitende Entwicklung von Hard- und Software für virtuelle und erweiterte Realität sowie auf die Einführung von Technologien in neue Bereiche der Medizin zurückzuführen.

Delfintherapie VR: 

Trailer Wild Dolphin UnderwaterVR

Bericht zur Krebszellerkennung von AR:

Krebserkennung in Echtzeit mit maschinellem Lernen