XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Технологии виртуальной и дополненной реальности (VR/AR-технологии) относятся к «сквозным» цифровым технологиям, т.е. к принципиально новому уровню взаимодействия в цифровом обществе.

Наиболее перспективными с точки зрения экономического эффекта являются продукты на основе VR/AR-технологий в сфере промышленного производства, образования, здравоохранения, потребительских сервисов [1].

По данным 2020 г. доли глобального рынка в разрезе VR/AR-технологий составляли 59,8 на 40,2 %, соответственно (рис. 1) [3].

Согласно «Дорожной карте развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии виртуальной и дополненной реальности» технология виртуальной реальности (virtual reality, VR) является комплексной технологией, позволяющей погрузить человека в иммерсивный виртуальный мир при использовании специализированных устройств. «Виртуальная реальность обеспечивает полное погружение в компьютерную среду, окружающую пользователя и реагирующую на его действия естественным образом. Виртуальная реальность формирует новый искусственный мир, передаваемый человеку через его ощущения (зрение, слух, осязание и др.)» [1].

Технология дополненной реальности (augmented reality, AR) – технология, позволяющая интегрировать информацию с объектами реального мира в форме текста, компьютерной графики, аудио и иных представлений в режиме реального времени.

Здесь, информация предоставляется пользователю с использованием heads-up display (индикатор на лобовом стекле), очков или шлемов дополненной реальности (HMD) или иной формы проецирования графики для человека (например, смартфон или проекционный видеомэппинг). Технология дополненной реальности позволяет расширить пользовательское взаимодействие с окружающей средой.

Основателем виртуальной реальности считается М. Хейлиг. В 1962 г. он запатентовал первый в мире виртуальный симулятор под названием «Сенсорама». Сенсорама – это устройство, являющееся одним из наиболее ранних примеров применения технологии мультисенсорного (мультимодального) погружения. Аппарат представлял собой громоздкое устройство, внешне напоминающее игровые автоматы 80-х гг. 20 в., и позволял зрителю испытать опыт погружения в виртуальную реальность, например, прокатиться на мотоцикле по улицам Бруклина. Сам Хейлиг называл его «театром погружения».

Медицинская виртуальная система впервые была внедрена в 1965 г. в США профессором Р. Манном в формате учебной тренировочной среды для врачей-ортопедов. Но, активное медицинское применение устройств виртуальной реальности началось в начале 1990-х гг. Причиной стала осознанная потребность медицинских работников визуализировать сложные медицинские данные, в особенности во время операций и для их планирования [4].

Внедрение VR-технологий способствует не только развитию экономики страны, но и формированию новых подходов к процессу обучения и повышению уровня образования, качественному повышению уровня здравоохранения. Технологии VR демонстрируют быстрый прогресс в здравоохранении, в особенности в сфере обучения за счет: (1) выполнения тренировочных сценариев для изучения необходимых клинических задач, (2) улучшения навыков врачей и (3) уменьшения количества ошибок на практике.

В медицинском образовании и образовательных тренингах для практикующего медицинского персонала VR-технологий востребованы для создания реалистичных тренажеров.

Компания FundamentalVR (Великобритания) разрабатывает тактильные VR-тренажеры, которые позволяют хирургам практиковать и оттачивать свои навыки.

Реалистичные модели с эффектом вибрации дают врачам ощущение того, что они держат в руках настоящие инструменты. В сочетании с виртуальной реальностью FundamentalVR предоставляет врачам реалистичную VR-платформу для изучения операций и их практики [3].

По данным исследования по использованию технологий VR для симуляционного обучения методам выполнения транспедикулярной фиксации позвоночника, вертебропластики, ламинэктомии шейного отдела позвоночника и спинномозговой пункции VR позволяет обучающимся получить знания и овладеть навыками техники проведения хирургических операций. В большинстве случаев группы, которые обучались с использованием технологий VR, быстрее достигали планируемых результатов по сравнению с группой, обучающейся с использованием традиционных технологий [5].

Проект Стэнфордского университета (США) «Виртуальное сердце» позволяет студентам-медикам с помощью погружения в виртуальную реальность изучать анатомию сердца, понять механизмы его функционирования.

Мобильное приложение компании Microsoft Holoanatomy представляет собой VR-курс по анатомии Университета Case Western Reserve University и клиники Cleveland Clinic (США). При использовании VR-очков Microsoft HoloLens студенты могут пройти цифровую интерактивную учебную программу по анатомии. Программа визуализирует анатомические структуры, системы и также достаточно трудную для восприятия анатомию диафрагмы, нервной и кровеносной систем, а также вовлекает учащихся в коммуникацию. Студенты могут свободно перемещаться между голограммами и взаимодействовать с анатомическими изображениями [3].

Компания Oxford Medical Simulation (США, Великобритания) разработала VR-систему по обучению медицинского персонала в виртуальной реальности для работы с пациентами c коронавирусной инфекцией. VR-гарнитура, подключенная к персональному компьютеру, позволяет участникам пройти через один из различных сценариев ухода за пациентами, основанный на одном из 100 реальных случаев медицинской практики. Обучение сконцентрировано на выполнении диагностики при физическом осмотре пациента и изучении истории болезни. Во время первой волны пандемии, в апреле 2020 года, более 17 тыс. сотрудников из 50 американских, канадских и британских больниц прошли обучение с помощью данного решения [3].

На сегодняшний день единственным отечественным VR-комплексом для реабилитации, имеющим медицинскую регистрацию, является аппаратно-программный мультимедийный комплекс «Девирта-Делфи» производства группы компаний «Исток-аудио». В основе принципа работы виртуальное киберпространство, для погружения в которое необходимы VR-шлем и сенсорные датчики, обеспечивающие биологическую обратную связь (БОС). Компьютерный аватар пациента повторяет движения человека в виртуальном мире, что создает видимость реального взаимодействия с окружающим пространством и дополнительно мотивирует [2].

В заключении, важно отметить растущее количество новых быстроразвивающихся компаний, которые разрабатывают и внедряют новейшие перспективные AR/VR-приложения для медицины и медицинского образования.

Список источников

1. Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии виртуальной и дополненной реальности» https://digital.gov.ru/uploaded/files/07102019vrar.pdf

2. Медицина сквозь VR: кейсы, тренды и барьеры Медицина сквозь VR: кейсы, тренды и барьеры (ict.moscow)

3. Технологии виртуальной и дополненной реальности в здравоохранении / Е. И. Аксенова, С. Ю. Горбатов. – Москва: ГБУ «НИИОЗММ ДЗМ», 2021. – 40 с. c7f196880db9a557da36fb7e88be49fb.pdf (niioz.ru)

4. Monsky W., James R., Seslar S. Virtual and Augmented Reality Applications in Medicine and Surgery – The Fantastic Voyage is here // Anatomy & Physiology: Current Research, 2019, Vol. 9 Iss. 1 No: 313 Virtual and Augmented Reality Applications in Medicine and Surgery-The Fantastic Voyage is here | Semantic Scholar

5. Pfandler M, Lazarovici M, Stefan P. Virtual reality-based simulators for spine surgery: a systematic review. The Spine Jou Official Journal of the North American Spine Society. 2017;17(9): 1352-1363. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2017.05.016

Код для цитирования: Скопировать