Virtuální realita v medicíně » Aplikace a perspektivy
Zveřejněno: 12. 1. 2024 | Doba potřebná k přečtení: 8 minut
Asi 80 orgánů, 200 kostí a více než 1 000 kilometrů cév – lidské tělo představuje vskutku neuvěřitelný komplex. Lékaři se v tomto systému musejí vyznat, musejí umět rozpoznat jeho jednotlivé komponenty a musejí mezi nimi přesně rozlišovat. Závisí na tom zdraví a často i život jejich pacientů.
A zde v medicíně vstupuje do hry virtuální realita (Virtual Reality, VR). Díky realistickým VR simulacím mohou lékaři, stejně jako zdravotnický personál, zlepšovat své schopnosti a virtuálně zažívat a nacvičovat komplexní medicínské scénáře, aby byli schopní v reálné každodenní klinické praxi reagovat efektivněji a s větší jistotou.
V medicínském kontextu tato technologie již našla širokou škálu použití: Zlepšuje vzdělávání zdravotnického personálu, umožňuje přesnější diagnózy na základě 3D snímání, slouží jako účinná terapie bolesti a podporuje rehabilitaci. V psychoterapii pomáhá VR při léčbě úzkostných poruch a posttraumatické stresové poruchy. Ošetření na dálku prostřednictvím VR poskytuje přístup ke zdravotní péči v odlehlých regionech. Navíc VR zvyšuje informovanost pacientů, podporuje výzkum na základě simulací a umožňuje vhled do molekulárního světa ve farmaceutickém výzkumu.
Některým z těchto oblastí se budeme v následujícím textu věnovat blíže. Obecně ale můžeme říci, že virtuální realita významně přispívá ke zlepšování péče o pacienty, vzdělávání a výzkumu v medicíně – pokud jsou k dispozici prostředky a také vůle k jejich použití.
Co je to Virtual Reality?
VR představuje počítačově generovanou realitu, která za pomoci speciálních brýlí a technologií umožňuje hluboký prožitek. Virtual Reality vytváří umělé prostředí, které se díky vizuálním, akustickým a někdy i haptickým podnětům přibližuje reálné zkušenosti.
Jednou z oblastí, ve kterých je úroveň vzdělávání a dalšího vzdělávání doslova otázkou života a smrti, je zdravotnictví. Podle Světové zdravotnická organizace (WHO) bude do roku 2030 po celém světě zapotřebí více než 40 milionů nových odborných pracovníků ve zdravotnictví (lékařů, ošetřovatelů atd.). Toho nelze se současným modelem vzdělávání, které probíhá především v přednáškových sálech, vůbec dosáhnout.
Virtual Reality (VR) nabízí v tomto kontextu efektivní možnost, jak vzdělávání a další vzdělávání zlepšit. Studie agentury Accenture Consulting ukázala, že si studenti medicíny po VR školení dokázali látku osvojit o 70 % lépe a že obecně vykazovali větší zapojení a angažovanost.
Proč se VR nepoužívá už dávno?
Plošné zavedení VR dosud brzdily náklady na vývoj a přizpůsobení softwaru potřebám zdravotnictví – nicméně toto se právě nyní mění. Několik poskytovatelů softwaru pro VR ve spolupráci s různými zdravotnickými zařízeními a podniky již vyvíjí specifické VR obsahy, například cvičné simulace, zatímco specialisté na VR jako HTC VIVE pracují na odpovídajícím hardwaru.
Při studiu: Interaktivní učení na 3D modelu
Možnosti použití začínají už během studia medicíny, které ještě i dnes probíhá často formou teoretických přednášek, na základě dvourozměrných vyobrazení ve skriptech. Použití VR nyní umožňuje fascinující 3D vizualizace, které názorně představují anatomii člověka, čímž usnadňují studium anatomie. Studenti si mohou fyziologické principy a interní procesy lidského organismu podrobně prohlédnout a doslova ohmatat. Namísto nudné frontální výuky dovoluje tato inovativní forma učení napínavou pouť lidským tělem a interaktivní přístup. Orgány tak lze zkoumat z mnoha různých úhlů pohledu. Tato zkušenost umožňuje praktický nácvik, aniž by došlo k ohrožení bezpečnosti pacientů.
Praxi blízké simulace pro zdravotnický personál
Využití virtuální reality pouze během studia ani zdaleka nepokrývá veškerý její potenciál. Pro lékaře a ostatní zdravotnický personál je například zásadní určité činnosti stále znovu opakovat, aby si nacvičili relevantní postupy a dovednosti a aby je dokázali vyvolat jako na stisknutí tlačítka. Díky VR je možné simulovat každodenní činnosti z praxe, stejně jako spíše nepravděpodobné, ale možné extrémní situace. Pracovníci ve zdravotnictví tak mají možnost nacvičit reálný vážný případ v bezpečném virtuálním prostředí a opakovaně si přehrávat nejrůznější scénáře, dokud nedosáhnou absolutní jistoty. Mohou si tak trénovat dovednosti a znalosti, aniž by poškodili pacienta nebo drahé vybavení.
Budoucnost vzdělávání chirurgů
Speciálně ve vzdělávání chirurgů v současné době studenti ještě trénují na materiálu od lidských dárců. Virtuální realita zde navíc otevírá možnost pro realistické simulace operací, při nichž lze natrénovat operační kroky a techniky. Lékaři mohou nejrůznější techniky ve virtuálním prostředí opakovat libovolně často, přičemž mohou v reálném čase sledovat důsledky svých rozhodnutí, a cíleně a nepřetržitě tak zlepšovat své znalosti a schopnosti. Tento inovativní přístup slibuje další rozvoj vzdělávání chirurgů.
Použití Virtual Reality (VR) nachází v praxi řadu nejrůznějších použití. Od detailní přípravy chirurgických zásahů přes inovativní přístupy v léčbě psychických onemocnění až po interaktivní informování pacientů otevírá VR nové obzory ve světě medicíny. V následujících bodech se na některé aplikace podíváme blíže.
Použití virtuální reality (VR) v chirurgii a plánování operací může významně zvýšit přesnost zásahů. Chirurgové mohou pomocí VR technologií vytvářet 3D modely těla, blízké realitě, a detailně nahlížet do jeho anatomie.
Věrné zobrazení obrazu a dat
Před zásahem obdrží lékaři velké množství dat, která mohou být s pomocí VR inteligentním způsobem zobrazena. Technologie umožňuje kombinování potřebných dat se snímky a jejich zobrazení blízké realitě. Výzkum dokonce vyvinul metody pro převod původně dvourozměrných obrazů počítačové tomografie do trojrozměrných virtuálních prostorů v reálném čase.
Díky tomu si mohou chirurgové operovanou část těla prohlížet z různých úhlů a otáčet ji, kolikrát je třeba. Mohou tak virtuálně simulovat a procvičovat i ty nejsložitější postupy a posilovat tak své dovednosti i sebedůvěru. Tento přístup také umožňuje předem identifikovat a analyzovat potenciální problémy.
Kromě toho VR také umožňuje chirurgům spolupracovat bez ohledu na zeměpisné hranice. Experti se mohou sejít ve virtuálních operačních sálech, aby prodiskutovali složité případy a podělili se o své odborné znalosti. To podporuje výměnu znalostí a umožňuje průběžné školení v globálním medicínském kontextu.
Přeshraniční spolupráce a operace na dálku
Díky rozšířené realitě a technologii 5G lze už dnes provádět tzv. operace na dálku, kdy se chirurgové účastní operace virtuálně a v reálném čase z jiného místa. Mohou například přispět svými odbornými znalostmi nebo dokonce pomocí VR brýlí zakreslovat virtuální linie řezu. První krok do nové etapy medicíny!
Celkově integrace virtuální reality do chirurgie a plánování operací otevírá nové perspektivy pro přesnější, bezpečnější a efektivnější lékařské zákroky. Využití této technologie slibuje nejen pokrok ve vzdělávání, ale také neustálé zlepšování péče o pacienty prostřednictvím inovativního plánování a provádění operací.
Virtuální realita (VR) se etablovala jako slibný nástroj v diagnostice a léčbě psychických onemocnění. Imerzní povaha VR v této oblasti otevírá terapeutům nové cesty k navrhování účinných intervencí.
Inovativní terapeutické přístupy: Virtuální expoziční terapie
Při léčbě fobií, posttraumatické stresové poruchy (PTSD) a úzkosti umožňuje VR řízenou simulaci spouštěcích situací. Terapeuti mohou vytvářet přizpůsobená virtuální prostředí, ve kterých mohou být pacienti konfrontováni se svými strachy a mohou se naučit je zvládat. Tento terapeutický přístup, známý jako virtuální expoziční terapie, poskytuje pacientovi bezpečné a kontrolované prostředí, kde se může postupně vypořádat se stresovými situacemi.
VR navíc umožňuje lepší sledování a přizpůsobení terapie. Díky integraci senzorů do systémů VR mohou terapeuti monitorovat fyziologické reakce pacientů v reálném čase. To umožňuje přesnější nastavení terapie tak, aby vyhovovala individuálním potřebám a pokroku každého pacienta.
Virtuální kouč pro terapii sociálního zapojení
Dalším pozoruhodným využitím VR je terapie sociálního zapojení, která podporuje lidi se sociálními úzkostnými poruchami. Pacienti si nasadí VR náhlavní soupravy a komunikují s virtuálním koučem, který je žádá, aby prováděli různé socializační úlohy.
Ukázalo se, že je tato terapie účinná při překonávání sociální úzkosti a nabízí automatizovaný způsob podpory účastníků bez nutnosti fyzické přítomnosti vyškoleného lékaře.
Ve Velké Británii již takzvanou „terapii sociálního zapojení“ využívá Národní zdravotnická služba (NHS) a nabízejí ji také soukromí poskytovatelé zdravotní péče. Další klinické studie podporované VR se zaměřují na léčbu strachu z výšek, posttraumatické stresové poruchy (PTSD), deprese a obsedantně-kompulzivní poruchy (OCD). Automatizovaný charakter této terapie představuje významný pokrok, protože školení může provádět vyškolený personál, který dokáže nastavit VR headset.
Most mezi realitou a terapeutickou intervencí
Využití virtuální reality v psychiatrii zasahuje i do výcviku terapeutů. Díky VR mohou budoucí psychologové zažít realistické situace a rozvinout své dovednosti při řešení různých psychických stavů.
Celkově začlenění. VR do diagnostiky a léčby psychických onemocnění otevírá inovativní způsoby, jak účinně podporovat pacienty a zlepšovat výsledky terapie. Virtuální realita vytváří most mezi skutečným světem a terapeutickou intervencí, což má potenciál zvýšit efektivitu a dostupnost péče o duševní zdraví.
Další důležitou oblastí uplatnění virtuální reality (VR) v lékařské praxi je edukace pacientů a péče o ně. VR umožňuje pacientům získat komplexní lékařské informace názorným a srozumitelným způsobem.
Pomocí VR brýlí si pacienti mohou prohlížet interaktivní 3D modely svého vlastního těla, aby mohli lépe porozumět svému onemocnění. To je výhodné zejména v případech složitých anatomických vztahů nebo u chirurgických zákroků, protože tak jsou pacienti lépe informováni a mohou činit informovaná rozhodnutí o své zdravotní péči.
Imerzivní povaha VR také umožňuje předem vizualizovat lékařské zákroky a terapie. Pacienti mohou být virtuálně provedeni různými fázemi zákroku, což snižuje úzkost a podporuje důvěru v medicínské postupy. To přispívá ke zlepšení zkušenosti pacientů a zvyšuje spolupráci při dodržování léčebných plánů i aktivní účast pacientů na řízení vlastního zdraví.
VR navíc nabízí možnost přemístit pacienty do virtuálních prostředí, která mohou mít pozitivní vliv na jejich duševní zdraví. Uvolněná atmosféra nebo virtuální procházky mohou posloužit jako podpůrné prvky v terapii, zejména při dlouhodobých kúrách nebo rehabilitacích.
Aplikace virtuální reality (VR) a rozšířené reality (AR) otevírá fascinující perspektivy v léčbě bolesti. Převratné pokroky v těchto technologiích přinášejí inovativní způsoby kontroly a zvládání bolesti. Základním postupem je odvedení pozornosti od pocitů bolesti.
Ponořením pacientů do virtuálních světů nebo integrací počítačově generovaných prvků do jejich skutečného prostředí (AR) lze přesunout těžiště jejich pozornosti, což může pomoci snížit vnímání bolesti.
Ponoření do virtuálních světů jako odvedení pozornosti od bolesti
Například studie v Chelsea and Westminster Hospital NHS Foundation Trust ukázaly, že aplikace VR jsou zvláště účinné při zmírňování úzkosti a bolesti u dětí na urgentním příjmu. Malí pacienti vstupují do virtuálního prostoru pomocí VR brýlí a vidí například obrazy klidného místa nebo podstupují řízenou meditaci při potenciálně bolestivém ošetření.
Dalším slibným přístupem je využití VR a AR pro uvolnění a odbourání stresu. Virtuální prostředí může být navrženo tak, aby bylo uvolňující a uklidňující. Uklidňující zvuky a pohlcující zážitky nejen podporují uvolnění, ale snižují také úroveň stresu, což může mít pozitivní vliv na zpracování bolesti.
Tyto pozitivní výsledky se týkají i jednotek intenzivní péče, kde bylo pozorováno zlepšení kvality spánku.
Personalizované vizualizace pro více pozitivních emocí
Tyto technologie navíc nabízejí možnost integrace fyzioterapie a pohybového tréninku. Interaktivní cvičení a hry ve virtuální realitě umožňují pacientům soustředit se na terapeutické pohyby a zároveň si užívat virtuální prostředí. Plnění náročných úkolů nebo hraní her zaměřuje pozornost pacienta na kognitivní aktivity, které mohou snížit vnímání bolesti.
VR navíc umožňuje terapeutické vizualizace, ve kterých mohou pacienti zažít pozitivní scénáře dalšího vývoje. Během vizualizace se klade důraz na pozitivní emoce, uvolnění a podporu mentálních sil. Tato forma mentálního cvičení představivosti může podpořit zvládání bolesti a může mít pozitivní vliv na postoj k bolesti. Personalizovaný charakter terapeutické vizualizace umožňuje terapeutům přizpůsobit virtuální prostředí a doprovodné prvky podle individuálních potřeb a cílů pacienta.
Neustálý pokrok v technologii VR má významný dopad na zdravotnictví. Pokročilé VR náhlavní soupravy a simulace umožňují přesnější chirurgické zásahy a realističtější školicí scénáře. Spolu s integrací haptiky a 3D vizualizací nabízejí chirurgům realistické prostředí pro přesné plánování operačních zákroků.
Zároveň nabývá na významu AR (Augmented Reality) a MR (Mixed Reality). Tyto technologie rozšiřují realitu o digitální informace a otevírají nové možnosti v diagnostice, například zobrazováním složitých lékařských snímků přímo do zorného pole lékařů.
Ochrana dat a etika: Procházka na tenkém ledě
Zavedení VR v medicíně však také vyvolává důležité otázky týkající se ochrany osobních údajů a etiky. Není pochyb o tom, že osobní údaje pacientů musejí být ve virtuálních prostředích pečlivě chráněny. Zároveň jsou zapotřebí jasné předpisy pro zacházení s těmito citlivými informacemi.
Etika také hraje roli při simulaci lékařských scénářů, zejména pokud jde o realistické zobrazení pacientů a zásahů. Totiž: Jak autentické a detailní smějí simulace být? Jak autenticky smějí být virtuální pacienti navrženi, aby se nepodobali skutečným pacientům?
To je ožehavé téma. Na jednu stranu co nejrealističtější simulace zlepšují výcvik, ale na druhou stranu je třeba respektovat určité etické hranice, aby byla zachována úcta k pacientům a jejich rodinným příslušníkům. Pečlivé zvážení přínosů a rizik, stejně jako komplexní diskuze a jasné předpisy jsou proto nezbytné, pokud jde o využití pozitivního potenciálu virtuální reality v medicíně eticky odpovědným způsobem.
Výzvou zůstávají náklady a dostupnost
Pokud jde o široké zavádění VR do zdravotnictví, i přes technologický pokrok zůstávají náklady a dostupnost problémem, který je třeba překonat. Zejména proto, že nákup moderního, vysoce kvalitního VR zařízení a také komplexní zaškolení personálu – v závislosti na požadovaném způsobu používání – může znamenat nemalé investice.
Výzvou proto je najít nákladově efektivní řešení, aby i menší kliniky, venkovská zdravotní střediska a zařízení s omezenými zdroji mohly těžit z nejmodernějších technologických možností.
Existuje již několik příkladů využití virtuální reality v lékařské praxi.
S virtuální realitou se již na mnoha místech experimentuje, zejména v oblastech vzdělávání/školení lékařů a léčby duševních poruch.
> Univerzitní klinika v Ulmu: Výcvik operatérů na virtuálním srdci
Univerzitní klinika v Ulmu například vytvořila virtuální trojrozměrné lidské srdce, na kterém mohou budoucí lékaři nacvičovat nasazování umělé mitrální chlopně. 3D brýle umožňují vidět vnitřek srdce během minimálně invazivní srdeční operace trojrozměrně, což umožňuje operovat vadné srdeční chlopně prostřednictvím malého přístupového bodu, ovládaného prostřednictvím obrazovky.
> Univerzita Chemnitz: Chirurgická simulace se smíšenou realitou
Naproti tomu na Univerzitě Chemnitz si mohou budoucí chirurgové nacvičovat aplikaci protézy kyčelního kloubu díky smíšené realitě. Přestože operují ve virtuálním prostoru, využívají skutečné nástroje a získávají navíc i haptickou zpětnou vazbu. Při takovém zásahu je vyvrtání otvoru, do kterého bude později vložena protéza, jedním z nejkritičtějších momentů operace. Pomocí vhodně ovládané frézky v reálném světě frézují potřebný kanál do kosti a přes VR brýle vidí, jak se virtuální frézka zavrtává do kosti, zatímco oni pohybují ramenem robota. Frézka sama škubáním a vibrováním simuluje vznikající pohyby pacientova těla, podobně jako vrtačka vrtající do zdi.
> Ve Spojených státech: Léčba fobií pomocí technologie VR
Ve Spojených státech existuje klinika Virtual Reality Medical Center, které se specializuje na léčbu fobií pomocí technologie VR. Léčí se tam fobie jako strach z létání, strach z výšek, klaustrofobie, arachnofobie, panické poruchy nebo posttraumatické stresové poruchy. Pacienti se učí ovládat svůj strach ve virtuálních světech a léčba probíhá krok za krokem. Podobně jako v Massachusetts General Hospital jsou pacienti pomalu a postupně konfrontováni se svými strachy ve virtuálním světě. VR umožňuje individuální přizpůsobení léčby potřebám a pokroku každého pacienta.
> King's College: Léčba paranoie ve virtuálním baru
V Londýně také probíhá výzkum využití virtuální reality v terapii fobií. Ústav King’s College Institute of Psychiatry se věnuje mimo jiné léčbě paranoie. V rámci této terapie pacienti vstupují do virtuálního baru, kde musejí interagovat s uměle vytvořenými avatary. Psychologové využívají tyto avatary jako prostředníky pro komunikaci s pacienty. V tomto simulovaném prostředí jsou pacienti motivováni ke zvládání své sociální úzkosti, zatímco se o nich ostatní virtuální návštěvníci baru v pozadí baví nebo si z nich dělají legraci. Tento inovativní přístup si klade za cíl připravit pacienty na reálné sociální situace a pomoci jim úspěšně překonat jejich obavy.
Pokud jde o používání řešení virtuální reality v medicíně, výběr správného hardwaru a softwaru by měl být proveden pečlivě a s rozmyslem. Zde je tedy pět tipů, jak dosáhnout nejlepších možných výsledků:
-
Klinická validace a důkazy: Při výběru systémů VR pro lékařské aplikace je zásadní, aby byly klinicky ověřené a založené na důkazech. Produkty by měly být podpořeny výzkumem a pozitivními klinickými výsledky, aby byla zajištěna jejich účinnost a bezpečnost.
-
Snadné použití a integrace: Rozhodující je uživatelská přívětivost řešení VR. Mělo by být možné jej hladce integrovat do stávajících lékařských postupů, aby bylo možné bezproblémové použití v klinickém prostředí. Výhodou je při tom intuitivní uživatelské rozhraní a snadná manipulace.
-
Přizpůsobitelnost různým aplikacím: Zvolené řešení VR by mělo být dostatečně flexibilní, aby podporovalo různé lékařské aplikace. Ať už jde o chirurgické plánování, školení zdravotnického personálu nebo léčbu pacientů – technologie VR by měla být přizpůsobivá a všestranná.
-
Komplexní školicí programy: Investujte do komplexních školicích programů pro zdravotnický personál. Úspěšná integrace VR vyžaduje nejen kvalitní technologii, ale také vyškolený personál, který umí technologii efektivně využívat.
-
Zajištění ochrany a bezpečnosti osobních údajů: Ujistěte se, že řešení VR, které si vyberete, vyhovuje přísným předpisům na ochranu osobních údajů a že splňuje nejvyšší bezpečnostní standardy. Lékařská data jsou extrémně citlivá a ochrana informací o pacientech by měla být nejvyšší prioritou.
Budoucnost virtuální reality (VR) v medicíně slibuje nejen napínavý technologický pokrok a fascinující inovace, ale mohla by mít také formativní vliv na způsob, jakým chápeme a poskytujeme zdravotní péči.
> Vylepšená haptika a senzorika
Nadcházející roky by mohly přinést revoluci v haptice a senzorice systémů VR. Pokroky v této technologii by umožnily realističtější a přesnější interakci s virtuálními prostředími, zejména ve složitých lékařských simulacích, jako jsou chirurgické zásahy a diagnostické postupy.
> Integrace AI a datové analýzy
Spojení umělé inteligence (AI) s VR by mohlo umožnit personalizovanější a efektivnější lékařskou péči. Analýza dat v reálném čase by mohla pomoci vyvinout terapeutické přístupy na míru a optimalizovat proces klinického rozhodování. Potenciální vývoj v technologii VR ovlivní nejen klinickou praxi, ale bude mít dalekosáhlé dopady také na lékařský výzkum.
> Výzkum a vývoj
Očekává se, že VR bude hrát klíčovou roli v urychlení procesů výzkumu a vývoje v medicíně. Od vývoje léků přes anatomický výzkum až po simulaci komplexních mechanismů onemocnění by technologie VR mohly otevřít nové cesty pro inovace.
> Vzdálené monitorování a telemedicína
Integrace VR do lékařské praxe by mohla otevřít dveře vylepšeným formám vzdáleného monitorování a telemedicíny. Virtuální konzultace, chirurgické zákroky na dálku a schopnost pečovat o pacienty ve virtuálních prostředích by mohly rozšířit dostupnost zdravotní péče, zejména pro pacienty v odlehlých oblastech.