XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Сегодня подавляющее большинство новых IT-технологий в первую очередь находят применение в сфере развлечений. Яркий тому пример – виртуальная реальность. Виртуальная реальность – это технически созданный мир, который передается человеку через его ощущения. Компьютерный синтез свойств, обеспечивающий убедительные ощущения, и реакции виртуальной реальности производятся в режиме реального времени.

Но шлемы и очки, погружающие нас в иные миры, могут быть полезны вовсе не для одних лишь изощрённых игр. К примеру, технологии виртуальной реальности могут найти широкое применение в медицине. Так, известны случаи использования технологий виртуальной реальности для уменьшения болей пациентов с обширными ожогами тела [1]. Специально для таких больных была разработана виртуальная игра SnowWorld. Действие разворачивается в ледяном мире, в качестве врагов выступают снеговики и пингвины, а всё оружие – изо льда и снега. Согласно результатам исследований, благодаря этой игре ожоговые пациенты тратят втрое меньше времени на размышления о боли от ожогов: 22% времени вместо 76%. Применяется виртуальная реальность и для лечения психологических расстройств. Например, отмечены многочисленные случаи ослабевания фобий, когда применяется экспозиционная терапия в сочетании с очками виртуальной реальности [2-4].

Целью данной статьи является анализ возможности использования технологии виртуальной реальности в реабилитационной медицине. Люди, потерявшие руку или ногу, часто сталкиваются с синдромом фантомных болей. Это может выражаться в ощущении жжения, зуда, покалывания и иных формах и возникает из-за того, что та часть мозга, которая отвечает за движение конечности, продолжает «считать», что конечность на самом деле никуда не делась и «проецирует» боль в отсутствующую часть тела. До недавнего времени не существовало достаточно эффективных способов избавления от фантомных болей. Фантомные боли конечностей могут стать хроническими и делают жизнь больных мучительной. Точная причина болей и других неприятных фантомных ощущений неизвестна до сих пор. Как правило, фантомные боли лечат с помощью медицинских препаратов. Однако препараты, выписываемые врачами для лечения боли, в большинстве случае только усугубляют боль всего за несколько месяцев приема. Болеутоляющие также вызывают побочные эффекты.

В связи с развитием компьютерных технологий появилась возможность усовершенствовать подходы в снижении фантомных болей у пациентов. Реализовать новые подходы лечения помогают технологии, получившие название «виртуальная реальность». Несмотря на то, что технологии виртуальной реальности имеют в основном широкое применение в игровой индустрии, потенциал их внедрения в органы здравоохранения велик.

Команда исследователей из шведского Технического университета Чалмерса [5] проводит исследования по использованию технологии виртуальной реальности для лечения фантомных болей. Принцип лечения заключается в следующем. Во время сеанса электроды, прикрепленные к культе пациента, захватывают электрические сигналы, предназначенные для недостающей конечности. Затем эти сигналы через алгоритмы искусственного интеллекта преобразуются в движения виртуальной конечности в реальном времени. В этой реальности человек видит себя на экране монитора с приставленной виртуальной рукой, движениями которой он должен мысленно управлять. Сигналы из коры мозга поступают в мышцы культи, с мышц на электроды, наложенные на кожу, с электродов в компьютер, и виртуальная рука двигается. Все события происходят в реальном времени (рисунок 1). На экране две руки: одна фантомная, зеленый контур другой показывает, какое положение надо принять. Этот метод как никакой другой дает пациенту полноту ощущений, он как будто управляет реальной рукой. Большая часть заданий состоит именно в том, чтобы придать руке более комфортное положение.

Рисунок 1 Процесс сеанса лечения фантомных болей при

ампутации верхней конечности

Также ученые использовали гоночный симулятор, в котором человеку нужно было управлять на экране монитора автомобилем своей фантомной конечностью, а точнее биотоком мышц, к которым были подсоединены провода (рисунок 2). Примечательно, что человек, страдавший до этого почти 48 лет фантомной болью ампутированной руки и практически не поддававшийся традиционным методам лечения, за время экспериментов почти полностью смог от нее избавиться.

Рисунок 2 Управление гоночным симулятором

виртуальной конечностью

Хотя команда специалистов указывает, что их исследование основывается на изучении только одного пациента, результаты дальнейшей работы могут показать весьма положительные результаты и в других случаях.

Несмотря на тот факт, что виртуальная реальность как инструмент относительно недавно стала внедряться в медицине, она получила широкое распространение и позволила разработать новые многофункциональные методы работы с пациентом. Установлено, что виртуальная реальность в ряде случаев является единственным методом, способным избавить пациента от боли, как было показано это на примере лечения фантомных болей.

Список используемых источников

Голохваст К.С., Хороших П.П., Смирнов А.С., Сергиевич А.А. Использование виртуальной реальности в современной отечественной медицинской практике // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 4.

Bantick S.J., Wise R.G., Ploghaus A. et al. Imaging how attention modulates pain in humans using functional MRI // Brain. 2002. Vol. 125(pt 2). P. 310–319.

Bantick S.J., Wise R.G., Ploghaus A. et al. Imaging how attention modulates pain in humans using functional MRI // Brain. 2002. Vol.125(pt 2). P. 310–319.

Rainville P., Duncan G.H., Price D.D. et al. Pain affect encoded in human anterior cingulate but not somatosensory cortex // Science. 1997. Vol. 277. P. 968–971.

Hofbauer R.K., Rainville P., Duncan G.H., Bushnell M.C. Cortical representation of the sensory dimension of pain // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 86. P. 402–411.