Планирование операций, AR-проекция внутренних органов, ассистирование и визуализация процедур — так дополненная реальность уже сегодня делает привычные медицинские процедуры похожими на видеоигры. Начиная с самых первых рентгеновских снимков медицина всегда искала новые возможности «посмотреть» на внутренние процессы организма собственными глазами.
Со временем в лечебных процедурах стали появляться десятки важных метрик и медицинских показателей, которые необходимо постоянно иметь в поле зрения. Для врачей, участвующих в сложной операции, получать информацию в реальном времени стало не менее важно, чем для боевых летчиков видеть тактическую сводку. Правда пилоты давно уже применяют HUD («head up display» — интерфейс, позволяющий видеть показания приборов «не опуская голову»), а что есть у медицинских работников?
Виртуализация, хоть и все еще не широко, но уже давно используется в психотерапии, а вот дополненная реальность стала появляться в медицинских кабинетах только в последние годы. Сегодня AR-инструментарий врачи используют в основном в диагностике, планировании оперативных вмешательств и непосредственно в процедурах, как серьезный инструмент ассистирования. И сегодня мы расскажем о самых ярких примерах применения AR для таких задач.
Дополненная реальность ставит диагноз
Медицина научилась измерять сотни разных параметров организма, но на анализ всех данных врачи не всегда готовы тратить время, ведь от скорости принятия решений зачастую зависит жизнь пациента. Врачи давно изучают возможности визуализации медицинских данных: еще в 1965 году американский врач-ортопед Роберт Манн всерьез начал экспериментировать над 3D-моделированием заболеваний костно-мышечной системы и заложил теоретические основы диагностики по трехмерным изображениям. Так с его подачи началась эра пространственных вычислений в клинических условиях.
Через несколько десятилетий компьютер научился по клиническим измерениям, например, по данным УЗИ или панорамной томографии, выстраивать модель органа и показывать пораженные участки. Сегодня благодаря AR уже можно полноценно определять и визуализировать больной орган в масштабе организма пациента. Это помогает врачу меньше отвлекаться на числовые данные приборов, быстро анализировать общую картину и ставить диагноз.
Один из самых наглядных примеров для такой визуальной диагностики — ProjectDR, разработанный аспирантами Яном Уоттсом и Майклом Фистом из Университета Альберты в Канаде.
Это приложение, которое по данным магнитной и резонансной томографии строит изображение костного скелета. Его можно проецировать на пациента с помощью камеры мобильного устройства или AR-очков. Разработчики сообщают, что такой инструмент будет крайне полезен остеопатам и ортопедам для оценки общего состояния опорно-двигательного аппарата. Он позволяет визуализировать как физические, так и анатомические данные организма.
Ортопедия и травматология, кажется, в ближайшие годы станут главными потребителями AR-решений, а основным устройством врача-травматолога станут очки вроде Microsoft HoloLens, синхронизированные с томографом.
Подобное решение сейчас разрабатывается в Имперском колледже Лондона. Врач в очках дополненной реальности видит показатели рентгенографии и томографии прямо на пораженной конечности пациента. В примере на видео выше моделируется возможное повреждение кровеносных сосудов при сложном переломе. Согласно отчету ученых, хирургическая бригада Имперского колледжа Лондона уже не первый год использует HoloLens для диагностики сложных переломов ног, таза и черепа.
Встречаются и менее очевидные практики использования AR для диагностики. Дополненная реальность может использоваться для определения симптомов, которые сами пациенты не могут идентифицировать и точно описать словами. Например, приложение для офтальмологов EyeDecide с помощью камеры и экрана планшета может показать пациентам фактическое влияние катаракты и заболеваний сетчатки на зрение — и таким образом позволить лучше понять собственные симптомы.
Планирование операции на живой модели
Другой большой клиент для AR-технологий в медицине — пластические хирурги. Процедуры этой отрасли особенно требовательны к визуализации на каждом этапе работы с пациентом: от демонстрации будущего результата до отметки зон непосредственного хирургического вмешательства перед операцией.
Часть этих решений по очевидным причинам вызывает положительные эмоции. Пациентам (и особенно пациенткам), которые собираются прокачать свой внешний вид, безусловно нравится выбирать новый размер груди и тут же наблюдать будущий результат на оцифрованной модели собственного тела.
Так, компания Crisalix специализируется как раз на разработке подобных решений — визуализации ринопластики, пересадки волос, моделировании губ и многих других пластических процедур, о которых иногда лучше и не знать.
Более серьезное применение с точки зрения медицины AR-технологии находят в протезировании. Особенно часто в наши дни это применяется в процессе ортодонтологического лечения, которое напрямую связано и со здоровьем пациента и с его внешним видом.
Лучший пример здесь — стартап Kapanu, основанный группой ученых из Университета Цюриха. Их приложение не просто показывает, что будет с зубами пациента после работы ортодонта, но и помогает врачу по 3D-модели заранее спроектировать имплантаты или собрать корректирующие скобы.
Визуальный ассистент хирурга
Важная ниша применения AR в медицине — оперативное ассистирование. Многие европейские врачи активно продвигают идею, что AR в корне может изменить подход к неинвазивным или малоинвазивным процедурам, когда все манипуляции с организмом происходят практически без нарушения его целостности. Например, чтобы удалить тромб или воспалившийся аппендикс не надо разрезать множество тканей и вскрывать полости тела, вызывая риск осложнений уже после самой операцией. Достаточно использовать небольшой манипулятор, лапароскоп или эндоскоп, вводимый через небольшие надрезы или естественные отверстия организма.
Сейчас подобные операции проводят под контролем аппаратов УЗИ и томографов, однако при этом врачу постоянно приходиться отвлекаться на экран из-за чего сильно страдает точность и оперативность его манипуляций. AR-технологии вполне монуи исправить этот недостаток и выводить визуальную информацию прямо в поле зрения хирурга — на экраны лапароскопа или очков HoloLens, Google Glass или Vuzix.
Впервые подобные операции стали проводить еще в 2013 году с помощью установки МРТ и Google Glass. И с тех пор возможности применения AR в хирургии только расширяются. Основные центры по разработке AR-решений для медицины сегодня находятся в США (проекты Proprio, ImmersiveTouch, TrueVision, EchoPixel, Osso VR, SentiAR, Proximie) и Великобритания (FundamentalVR ).
В конце десятых годов эта технология добралась и до нейрохирургии. Так, например, дополненную реальность для операций на мозге начали использовать в лаборатории Центра визуализации мозга Макконнелла в Канаде.
Заметный прогресс в нейрохирургии делает и другой крупный разработчик технологий для медицинской визуализации — компания Novarad (США) с решением OpenSight для HoloLens.
Ученые надеются, что прогресс в малоинвазивных методиках с применении AR-мониторинга позволит со временем проводить такие операции, которые сегодня считаются невозможными — удалять труднодоступные и ранее неоперабельные опухоли мозга.
А что дальше?
Конечно, картина получается чересчур оптимистичная: казалось, совсем скоро AR и компьютерная визуализация помогут врачам лучше ставить диагнозы, быстрее готовиться к операциям и точнее их проводить. Однако несмотря на все успехи и технологический рост индустрии, дополненная реальность в процедурном кабинете — это все еще вопрос не очень близкого будущего.
AR-технологии пока еще сильно страдают от «детских болезней» — устройствам не хватает точности проекции, скорости отклика, детализации изображения. Дополненная реальность крайне осторожно использоваться процедурах повышенной точности, например, в микрохирургии. А ведь именно там врачи особо остро нуждаются в технологическом ассистировании.
Другая проблема еще масштабнее — цена. Сегодня медицинский AR-сетап вместе с аппаратами для томографии будет стоить внушительных денег, оборудовать такой кабинет могут позволить себе далеко не все исследовательские институты и не во всех странах мира. Пока эта технология доберется до обычных районных больниц и начнет спасать жизни людей — пройдет еще очень много времени.
Но все-таки у нас есть основания для оптимизма. Сегодня даже классическая медицина становится еще более точной и технологичной: развитие AR повлечет за собой рост других смежных технологий: телемедицины, роботизации, применения искусственного интеллекта в диагностике. Все это в ближайшем будущем окончательно сделает классические врачебные процедуры похожими на научную фантастику. А нам до этого светлого момента нужно только постараться сберечь свое здоровье.
Павел Овчинников