CC BY
113
Медицинские технологии. Оценка и выбор 2020, №2 (40), сс. 35-42 https://doi.org/10.17116/medtech20204002135
Меdical Technologies. Assessment and Choice 2020, no. 2 (40), pp. 35-42 https://doi.org/10.17116/medtech20204002135
Опыт и перспективы использования технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности в условиях цифровой трансформации системы здравоохранения
© В.А. НИКОЛАЕВ1, 2, А.А. НИКОЛАЕВ3
'ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва, Россия;
2ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия;
3ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» Минобрнауки России, Москва, Россия РЕЗЮМЕ
Представлен обзор международного опыта использования технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности в сфере здравоохранения. Показано, что данные технологии могут быть эффективно применены в разных сферах медицинской деятельности: хирургии и кардиологии, стоматологии и офтальмологии, а также при лечении когнитивных расстройств, тревожных состояний, фобий и т.д. Современный подход к применению цифровых технологий может вывести профилактику, лечение, реабилитацию на принципиально иной уровень, значительно повысив качество и безопасность оказания медицинских услуг в условиях цифровой трансформации системы здравоохранения. В работе также уделено внимание вопросам цифрового обучения студентов, повышения квалификации врачей и медицинских работников, приобретения профессиональных компетенций с использованием технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности. Учитывая современные аспекты развития общества, авторы показали перспективы и возможные ограничения использования цифровых технологий в системе здравоохранения и медицинского образования России.
Ключевые слова: цифровые технологии в медицине, виртуальная реальность (VR), дополненная реальность (AR), смешанная реальность (MR), терапия, непрерывное медицинское образование, телемедицинские технологии.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ:
Николаев В.А. — https://orcid.org/0000-0002-3611-9332; e-mail: managervit@mail.ru* Николаев А.А. — https://orcid.org/0000-0003-1687-2332; e-mail: nikolaevopr@mail.ru * — автор, ответственный за переписку
КАК ЦИТИРОВАТЬ:
Николаев В.А., Николаев А.А. Опыт и перспективы использования технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности в условиях цифровой трансформации системы здравоохранения. Медицинские технологии. Оценка и выбор. 2020;40(2):35-42. https://doi.org/10.17116/medtech20204002135
Virtual, augmented and mixed reality technologies in the context of digitalization of healthcare system
© V.A. NIKOLAEV1, 2, A.A. NIKOLAEV3
1Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russia; 2Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia; 3National University of Science and Technology «MISIS», Moscow, Russia
ABSTRACT
International experience of the use of virtual, augmented and mixed reality technologies in healthcare system is reviewed. It is shown that these technologies can be effectively applied in various specialties: surgery and cardiology, dentistry and ophthalmology, treatment of cognitive disorders, anxiety, phobias and others. A modern approach to digital technologies can significantly improve prevention, treatment, rehabilitation, quality and safety of medical care in the context of digitalization of healthcare system. The manuscript is devoted to the issues of digital education of students, advanced training of physicians, acquisition of professional competencies using the technologies of virtual, augmented and mixed reality. Considering the current aspects of society development, the authors showed the prospects and possible limitations of the use of digital technologies in healthcare system and medical education In Russia.
Keywords: digital technologies in medicine, virtual reality (VR), augmented reality (AR), mixed reality (MR), therapy, continuing medical education, telemedicine technologies.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Nikolaev V.A. — https://orcid.org/0000-0002-3611-9332; e-mail: managervit@mail.ru* Nikolaev A.A. — https://orcid.org/0000-0003-1687-2332; e-mail: nikolaevopr@mail.ru * — corresponding author
TO CITE THIS ARTICLE:
Nikolaev VA, Nikolaev AA. Virtual, augmented and mixed reality technologies in the context of digitalization of healthcare system. Medical Technologies. Assessment and Choice. 2020;40(2):35-42. (In Russ.) https://doi.org/10.17116/medtech20204002135
Глобальным трендом развития системы здравоохранения является использование технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности в медицине [1—4]. Под дополненной реальностью (АЯ) понимают интеграцию цифровой информации в виде изображений, компьютерной графики, текста, видео, аудио и т.д. и объектов действительного (физического) мира в режиме реального времени [5]. Виртуальная реальность (УЯ) означает компьютерную имитацию объектов и ситуаций реального или физически не существующего мира, при этом пользователь, находясь в виртуальной реальности, может совершать действия с объектами виртуальной реальности, перемещаться в ней в режиме реального времени, получая информацию через органы зрения, слуха, обоняния и осязания [6, 7]. Комбинацию (УЯ) и дополненной реальности (АЯ) называют смешанной реальностью (МЯ), в которой объекты виртуального мира органично встраиваются в физически существующий мир, составляя единое целое и образуя новую реальность [7].
Объем мирового рынка УЯ и АЯ в 2018 г. составил 7,9 и 11,4 млрд долларов США, а его прогнозная оценка на 2023 г. составляет рост до 34,08 и 60,55 млрд долларов США при совокупных среднегодовых темпах роста 33,95% и 40,29% соответственно [8]. Высокая динамика роста объема рынка технологий УЯ и АЯ предполагает значительное увеличение спроса на них; среди наиболее востребованных сфер выделяют игровой сектор, здравоохранение, образование и др. [8, 9].
Такие технологии, во-первых, могут принести существенную пользу практической системе здравоохранения, позволяя медицинским работникам и организаторам здравоохранения эффективно решать актуальные задачи при оказании медицинских услуг, а во-вторых, обеспечить развитие системы здравоохранения России в соответствии с мировыми тенденциями. Кроме этого, использование технологий УЯ, АЯ и МЯ соответствует концепции цифровой трансформации экономики России [10].
Поэтому анализ опыта зарубежных стран и оценка перспектив использования технологий УЯ, АЯ и МЯ в сфере здравоохранения России является актуальной задачей, решаемой в настоящей статье.
Для достижения поставленной цели в работе использованы следующие методы исследования: метод информационного поиска, анализ и синтез, индукция и дедукция, восхождение от абстрактного к конкретному, обоснования и рекомендации.
Технологии УЯ, АЯ и МЯ находят применение в разных специальностях медицины, а также в об-
учении студентов и медицинских работников. Рассмотрим основные направления использования данных технологий.
Хирургия
Технологии VR, AR и MR позволяют осуществлять объемную и поверхностную визуализацию органов и структур организма, границ раздела, отображать информацию, поэтому они могут применяться в малоинвазивной интраабдоминальной хирургии [11]. Так, использование технологий AR обеспечивает интраоперационное руководство врачей-хирургов и позволяет быстро идентифицировать скрытые объекты и критически важные структуры: инородные тела, новообразования, органы, нервы, вены, сосуды и др.
Другим положительным моментом является уменьшение умственной нагрузки хирурга, так как при использовании AR значительно снижается или отсутствует необходимость в постоянном запоминании большого объема информации, сопоставлении результатов исследований и клинической картины пациента. Это позволяет хирургу сконцентрировать внимание на оперативных действиях и процедурах, снизить время принятия решений в процессе проведения операций и, как следствие, сократить длительность проведения хирургических вмешательств. Кроме этого, AR позволяет отображать информацию о последующих действиях хирурга (направления и план оперативных вмешательств), позволяя максимально полно сохранить здоровые ткани и органы пациента. В части проведения лапароскопических операций использование AR может уменьшить дезориентацию хирурга в связи с ограниченной видимостью при проведении операций [11].
Потенциал использования AR в спинальной хирургии показан в работе F. Cutolo и соавт. Описано применение технологии Video See-Through. При использовании специального шлема происходит комбинирование виртуального изображения с реальным, полученным при помощи внешних видеокамер и рен-геновских изображений в процессе обследования пациента. Авторы провели исследование in vitro, применяя симуляцию, в которой практикующий хирург использовал шлем MR и проводил оперативное вмешательство, результатом которого стало то, что он перкутанно достиг ножки дуги поясничного отдела позвоночника, при этом средняя ошибка ложного восприятия составила 1,18±0,16 мм [12].
В работе M. Pfandler и соавт. приведены результаты исследований по использованию технологий VR для симуляционного обучения методам выполнения
транспедикулярной фиксации позвоночника, верте-бропластики, ламинэктомии шейного отдела позвоночника и спинномозговой пункции. По данным исследования, 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. Вместе с тем указано на необходимость проведения дальнейших исследований, так как большая неоднородность данных не позволяет оценить эффективность использования VR. Отмечено, что VR не является альтернативой клинической практике, а может рассматриваться как ее дополнение, при этом малоинвазивные процедуры (вертебропластика и транспедикулярная фиксация позвоночника) лучше поддавались симуляции [13].
Это согласуется с исследованием, в котором подчеркивается, что технологии VR и AR стремительно проникают в хирургию и медицинское образование, позволяя создавать симуляции хирургических процедур, повышая клинические эффекты [14]. Однако для широкого использования этих технологий в сфере здравоохранения необходим эволюционный скачок, обеспечивающий их стандартизацию и количественные измерения.
Многообещающим является использование AR и VR при лечении заболеваний гепатобилиарной системы. Приведен обзор результатов применения технологий AR и VR при хирургии онкологических заболеваний гепатобилиарной системы с рассмотрением клинических диагнозов ряда пациентов. Показано, что AR и VR повышают точность и информативность процедур; это имеет значение при планировании операций, принятии хирургами решений в предоперационный и интраоперационный периоды. Технологическая реализация заключается в том, что виртуальную модель анатомических особенностей оперируемого пациента выводили на дисплей при помощи специального проектора или сам хирург мог работать в шлеме с технологией Video See-Through [15].
Использование AR при операциях на печени позволило улучшить идентификацию и локализацию органов пациента, метастазов и оперируемость [15]. Ограничениями использования технологий являются несовершенство виртуальных моделей, точности их совмещения с анатомическими особенностями пациента, их статичность, проявляющаяся в том, что виртуальная модель создается в предоперационный период и ее невозможно скорректировать в процессе проведения операции. Одним из возможных решений повышения точности соответствия виртуальных моделей анатомическим особенностям пациента в динамике может стать использование технологий флуоресцентной визуализации в ближней инфракрасной области спектра (пациенту вводят флу-
оресцентные маркеры, попадающие на поверхность органов, что позволяет создать их виртуальные модели в режиме реального времени), а также использование возможностей ультразвука и компьютерной томографии [15, 16].
В вышеприведенных исследованиях отмечается динамичное и многовариантное развитие AR и VR в части создания как оборудования, так и специализированного программного обеспечения, при этом подчеркивается отсутствие системы стандартизации, что сдерживает применение данных технологий в медицине.
Поэтому хорошим подспорьем применение современных цифровых технологий служит в системе образования, поскольку использование технологий MR внедряется легче, позволяя обучать будущих врачей и начинающих хирургов проведению хирургических операций, в том числе под дистанционным руководством. Обучающиеся могут видеть операционное поле глазами опытного хирурга, следить за его взглядом и движениями рук, инструментов и другими действиями, приобретая тем самым профессиональные компетенции [3].
Кардиология
В последнее время технологии VR, AR и MR все чаще используют в кардиологии как при обучении, так и при планировании и проведении процедур в части интеграции физической реальности VR [17, 18]. Это не случайно, так как известно, что сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной смерти во всем мире и, вероятно, останутся таковыми в будущем. По прогнозам уровня ССЗ на 2030 г., смертность, связанная с болезнями сердца и инсультами, составит порядка 23,6 млн человек [19, 20].
Вот почему в мире большое внимание уделяют использованию современных цифровых технологий в медицине и образовании. Проект Стэнфордского университета (США) «Виртуальное сердце» позволяет обучающимся, в том числе пациентам, с помощью погружения в VR изучать анатомию сердца, понять механизмы его функционирования, а врачам — повысить эффективность лечения [21]. Проект университета Case Western Reserve University (США) дает возможность пользователю изучать анатомию и функционирование систем организма человека [17, 18].
В 2016 г. сотрудники отделения детской кардиологии медицинского центра Шнайдера (Израиль) совместно с компаниями «Филипс» (Philips) и «РеалВью имейджинг» провели оценку использования компьютерной голографии для идентификации опознавательных точек по данным чреспищеводной эхокардиогра-фии и 3D ротационной ангиографии [17, 22]. Показана техническая возможность создания 3D голограмм при взаимодействии света с физическими объектами и создания MR в условиях лаборатории по зондирова-
нию и коронарографии сосудов сердца. В исследовании принимали участие пациенты с дефектами перегородок сердца, коронарной артерии, шунтом Гленна и др. Все опознавательные точки успешно идентифицированы как на созданных голограммах, так и при проведении сравнительной оценки традиционными методами [17, 22], что показывает перспективность применения этих технологий в кардиологии.
Технологии УЯ и АЯ могут быть использованы в интервенционной кардиологии при транскатетер-ном протезировании аортального клапана и церебральной эмболической защите. Описаны возможности создания персонифицированной виртуальной (3D) анатомической модели для конкретного пациента [17, 23]. Использование АЯ и МЯ позволило отказаться от ангиограммы дуги аорты и дополнительного контрастирования, что привело к снижению негативного воздействия на организм человека контрастных веществ и ионизирующего излучения [17].
Кроме этого, технологии АЯ и МЯ позволяют медицинским работникам наглядно объяснять, а пациентам и их родственникам увидеть и понять сложные медицинские диагнозы, ситуации, назначаемые врачом схемы лечения, что способствует снижению напряженности, непонимания и конфликтности между врачом и пациентом [3, 24] и потенциально в системе здравоохранения.
Травмы опорно-двигательной системы
Рассмотрены преимущества интраоперационной 3D-визуализации в ортопедической и травматологической хирургии [25]. Отмечено, что возможность трехмерной интраоперационной визуализации появилась при использовании конусно-лучевой компьютерной томографии и плоскопанельных рентгеновских детекторов. Это позволило не только получать высококачественные 3D интраоперационные изображения в помощь хирургам при проведении операций, но и существенно снизить дозу облучения пациентов, хирургов и хирургических бригад. 3Б-ви-зуализация позволяет в безопасном режиме прослеживать редукцию переломов, процедур остеотомии кости и имплантацию [25].
Стоматология
Технологии УЯ и АЯ могут быть использованы в стоматологии, в том числе в имплантологии и при планировании челюстно-лицевых процедур и операций [26, 27]. В научном обзоре приведен анализ использования технологий АЯ в челюстно-лицевой хирургии [27]. Показано, что АЯ может технически реа-лизовываться по-разному: с использованием носимых хирургом (врачом) устройств дополненной реальности (очков АЯ), позволяющих реализовывать направленную хирургию с отслеживанием или без такового, а также направленную хирургию, реализуемую при помощи полупрозрачных экранов или основанную
на цифровой проекции виртуальных изображений на тело пациента. Следует отметить, что для большинства технологий АЯ точность между виртуальной моделью и анатомо-физиологическими особенностями пациента составляет порядка 1 мм. Несмотря на то что технологии АЯ не так часто применяются в клинической практике челюстно-лицевой хирургии, их развитие в будущем не вызывает сомнений [27].
Стоматология, как и большинство медицинских специальностей, является практико-ориенти-рованной, поэтому использование технологий УЯ, АЯ и МЯ, на первый взгляд, представляется проблематичным. Однако это не так, современные технологии включают тренажеры виртуальной реальности с тактильными датчиками, контроллерами движения, позволяющими тем, кто обучается, моделировать, приобретать и развивать навыки работы в конкретной области медицины. Примером успешного использования этих технологий является обучение студентов стоматологического направления в США и Индии [28].
В Университете Юты (США) для студентов-стоматологов 2-го курса разработан и опробован семестровый курс по планированию и установке зубных имплантов, восстановлению одно- и многокомпонентных коронок с использованием УЯ и АЯ. Более того, апробация этих технологий также реализована через краткосрочный курс повышения квалификации резидентов Национального стоматологического института и стоматологической больницы Чандигарха (Индия). Обучение проводили с использованием методики «перевернутый класс» [28]. Система позволяет проводить опИпе-оценку результатов обучения студентов, что известно и широко используется в системе высшего образования мировых университетов. Отличительная особенность системы заключается в том, что в процессе обучения имеется возможность контроля и анализа движений рук, направления взгляда студентов-стоматологов, а также мониторинга медицинских предметов (пародонталь-ного зонда, импланта, бормашины и прочего), удерживаемых обучающимися при проведении процедур и действий в конкретный момент времени. Это помогает преподавателям оценивать действия студентов, направляя их [28].
Существовала возможность самостоятельной работы студентов в условиях УЯ, где они в свободное от аудиторных занятий время самостоятельно изучали дидактические материалы и практиковались, после чего приходили в аудиторию подготовленными, с приобретенными знаниями и навыками, задавали преподавателю вопросы по существу, разбирали сложные клинические случаи [28].
Результаты вышеприведенного исследования согласуются с данными [29], показавшими, что значительная часть исследований по применению УЯ и АЯ в обучении студентов-стоматологов связана с докли-
ническим симуляционным препарированием зубов и с протоколами обучения хирургов. Положительный эффект от использования этих технологий при обучении стоматологов заключается в повышении мотивации студентов и приобретении необходимых моторных функций при проведении профессиональных процедур [29—31].
Офтальмология
Применение устройств VR предполагает наличие у пациента бинокулярного зрения, поэтому данную технологию успешно используют при лечении его дисфункций. В офтальмологии можно использовать УЯ в амбулаторных условиях в качестве дополнительной терапии по коррекции и улучшению зрения совместно с назначенным ношением очков и линз для пациентов. Например, использование УЯ, в том числе специализированных игр и видео, обеспечивающих работу двух глаз, позволяет улучшить зрение при амблиопии [32]. Установлено, что положительный эффект дает дихоптическое представление изображений в комбинации с перцептивным обучением. Специализированное оборудование, погружающее офтальмологического пациента в УЯ, располагает достаточным пространством для того, чтобы его могли использовать пациенты, носящие очки или линзы для коррекции зрения. Как и в случае с другими медицинскими специальностями, применение УЯ в офтальмологии не заменяет традиционных методов лечения и реабилитации, а может служить лишь дополнительным инструментом работы врача-офтальмолога для повышения качества оказания медицинской помощи [32].
Нейрокогнитивные расстройства
Приведены результаты обзора использования УЯ пациентами, перенесшими инсульт, имеющими умеренные когнитивные нарушения, болезнь Альц-геймера. Показано, что когнитивная реабилитация с использованием УЯ позволяет получить положительные эффекты: улучшить память и зрительное внимание, повысить результаты тестов, включающих выполнение двух задач одновременно, способствовать нормализации психоэмоционального состояния пациентов и качества их жизни. По данным обзора, средняя продолжительность сеанса УЯ составляла 30 мин, количество сеансов — 14 при средней интенсивности занятий 2—3 сеанса/нед. Среди отрицательных моментов использования УЯ выделяют головокружение, укачивание и тошноту в процессе симуляции, боли в шейном отделе и отрицательные эмоции при неудачах в процессе действий пользователей в УЯ, наблюдавшиеся у некоторых пациентов [33].
Международный клинический опыт обобщен в работе А. Мпе1шап и соавт., в которой приведены результаты исследований в пяти клинических цен-
трах, расположенных в Бельгии, Израиле, Италии, Нидерландах и Соединенном Королевстве. Объектом исследования были 302 пациента пожилого возраста (60—90 лет) с высоким риском падений и различными видами двигательных и когнитивных расстройств. Одна группа пациентов, принявших участие в исследовании, занималась на специальной беговой дорожке, а другая — на беговой дорожке и VR 3 раза/нед в течение 1,5 мес. Следует отметить, что в процессе тренировки участников эксперимента использовали VR без эффекта погружения, когда виртуальная реальность отображалась на экране большого размера. При этом использовали видеокамеру с технологией захвата движения. Результаты показали, что через полгода после завершения исследований частота падений людей, прошедших обучение с применением VR, значительно снизилась по сравнению с участниками, которые не использовали VR [34], что подтверждает эффективность данной технологии.
Лечение фобий и тревожных расстройств
Тревожные расстройства и фобии распространены в мире, а их лечение является актуальной задачей [35—38], поэтому важно рассмотреть использование технологий VR для ее решения. По данным L. Ganry и соавт., VR не уступает традиционным методам лечения тревожных расстройств in vivo и может рассматриваться не только как их альтернатива, но и как самостоятельный клинический инструмент, особенно при работе c пациентами, если имеются ограничения их мобильности или особенности их локации и географического расположения [39].
Приведены результаты исследования по использованию VR для уменьшения предоперационных тревожных состояний пациентов, выполненного на базе университетской клиники Henri Mondor (Париж, Франция) [40]. В исследовании участвовали 10 пациентов, средний возраст которых составил 56,9 года. Пациенты погружались в виртуальную реальность при помощи очков и наушников VR, подключенных к компьютеру с установленным специализированным программным обеспечением. Сценарий VR представлял спокойную обстановку пляжа Карибского бассейна, сопровождаемую звуковыми эффектами природы, позволяющими погрузить пациента в VR, отделив его от внешнего мира в течение 5-минутного сеанса. В процессе сеанса оператор наблюдал за действиями и реакциями пациента на цифровом экране. Результаты подтвердили снижение стресса и тревоги пациентов, прошедших сеанс в VR, что подтверждается результатами психологических тестов и уменьшением уровня кортизола [40].
Технологии VR можно использовать как инструмент диагностики социофобии у пациентов [41], а также самостоятельной тренировки людей с этими расстройствами при помощи мобильных VR-прило-
жений [42], что позволяет персонифицировать лечение и является хорошим решением для тех людей, которые в силу разных причин не обращаются за врачебной помощью.
Использование VR-терапии в лечении дентофо-бии описано в ряде работ [29, 43]. В исследовании, проведенном в центре гигиены полости рта стоматологического факультета Университета СЕГи (Малайзия), приняли участие 30 пациентов в возрастном диапазоне 18—50 лет. Пациенты погружались в VR, представляющую стоматологический кабинет. При этом использовалось несколько сценариев, включающих виртуального стоматолога, находящегося рядом с пациентом, стоматологические инструменты, осмотр ротовой полости стоматологом, инъекции, приближение стоматолога с неработающей и включенной бормашиной. Это позволяло пациентам под контролем медработников виртуально погружаться в ситуации, в которых у них возникали фобии, и постепенно их преодолевать. Для повышения реалистичности в некоторых экспериментах добавляли запахи путем помещения капель жидкости медицинских препаратов рядом с пациентом. Достоинствами является то, что симуляции VR можно персонифицировать, запускать постепенно, в любом удобном месте и в любое время, останавливать симуляцию в любой момент, повторять ее многократно, предотвращать психоэмоциональное травмирование пациента, достигая устойчивого терапевтического эффекта [43].
В заключение следует отметить перспективы использования рассмотренных технологий. Вероятно, многообещающим является применение VR при терапии по восстановлению когнитивных функций у пациентов с шизофренией [44]. Работа пациентов в специализированной интерактивной VR способствовала снижению негативной симптоматики, улучшению социального познания и функционирования, навыков общения и распознавания эмоций, обеспечивая прогресс психосоциальной реабилитации пациентов [44].
По данным J. Negrillo-Cárdenas и соавт., перспективным является использование AR совместно с технологиями 3D-печати органов, костей и проведения на них операций с целью обучения или исследования, что может являться альтернативой тренажерам VR. Актуальным является применение технологий телемедицины в процессе реабилитационных мероприятий, позволяющих пациентам, находящимся удаленно, не только выполнять упражнения дома под руководством врача, но и интегрировать технологии VR в процесс дистанционной реабилитации при развитии персонифицированного подхода [45].
Выводы
Анализ зарубежного опыта применения технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности в здравоохранении показал их эффективность. Данные технологии могут быть успешно использованы в разных областях медицины: хирургии и кардиологии, стоматологии и офтальмологии, при лечении когнитивных расстройств, фобий и т.д. Важно, что технологии виртуальной, дополненной и смешанной реальности внедряют в систему медицинского образования и повышения квалификации врачей и медицинских работников.
Применение и развитие этих технологий в системе здравоохранения сдерживают некоторые факторы: наличие противопоказаний у ряда пациентов (тошнота, головокружение, боли в шейном отделе позвоночника и др.), детализация графических и визуальных моделей, точность совмещения виртуальной и физической реальности, статичность, а также недостаточный объем клинических исследований и испытаний с позиций доказательной медицины. Другие причины — значительное разнообразие технических средств и программного обеспечения, а также отсутствие стандартизации.
Проведенный анализ показал, что эти технологии позволяют добиваться существенных положительных результатов и являются перспективными. В то же время они не заменяют существующих методов профилактики, лечения и реабилитации, а служат их дополнением, помогающим врачам и пациентам, студентам и профессорско-преподавательскому составу образовательных организаций в части повышения качества медицинской помощи, приобретения профессиональных компетенций и образования.
Несмотря на отмеченные сдерживающие факторы, можно заключить, что технологии виртуальной, дополненной и смешанной реальности обладают определенным потенциалом внедрения в систему здравоохранения мира и России. Для их реализации необходимы консолидированные усилия организаторов здравоохранения, врачей и медицинских работников, разработчиков решений и технологий, профессорско-преподавательского состава ведущих медицинских университетов и научного сообщества. Немаловажным является внесение изменений в существующую нормативно-правовую базу и разработка новой, позволяющей использовать технологии виртуальной, дополненной и смешанной реальности в медицине при условии обеспечения безопасности и соблюдения прав пациентов и медицинских работников.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interest.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Hu H, Feng X, Shao Z, Xie M, Xu S, Wu XH, Ye ZW. Application and Prospect of Mixed Reality Technology in Medical Field. Current Medical Science. 2019;39:1-6. https://doi.org/10.1007/s11596-019-1992-8
2. Van Genderen ME, Vlake JH. Virtual healthcare; use of virtual, augmented and mixed reality. Nederlands Tijdschrift Voor Genee-skunde. 2018;162:D3229.
3. Gao Y, Tan K, Sun J, Jiang T, Zou XW. Application of Mixed Reality Technology in Visualization of Medical Operations. Chinese Medical Sciences Journal. 2019;34(2):103-109. https://doi.org/10.24920/003564
4. Verhey J, Haglin J, Verhey E, Hartigan D. Virtual, augmented, and mixed reality applications in orthopedic surgery. The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. 2020;16(2):e2067. https://doi.org/10.1002/rcs.2067
5. Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии виртуальной и дополненной реальности». Ссылка активна на 03.04.20. Ministerstvo tsifrovogo razvitiya, svyazi i massovykh kommunika-tsij Rossijskoj Federatsii. Dorozhnaya karta razvitiya «skvoznoj» tsi-frovoj tekhnologii «Tekhnologii virtual'noj i dopolnennoj real'nosti». Accessed April 3, 2020. (In Russ.) https://digital.gov.ru/uploaded/files/07102019vrar.pdf
6. Найговзина Н.Б., Филатов В.Б., Горшков М.Д., Гущина Е.Ю., Колыш А.Л. Общероссийская система симуляционного обучения, тестирования и аттестации в здравоохранении. М. 2012. Najgovzina NB, Filatov VB, Gorshkov MD, Gushchina EYu, Kolysh AL. Obshcherossijskaya sistema simulyatsionnogo obucheniya, testirovaniya i attestatsii v zdravookhranenii. M. 2012. (In Russ.)
7. Смолин А.А., Жданов Д.Д., Потемин И.С., Меженин А.В., Богатырев В.А. Системы виртуальной, дополненной и смешанной реальности. СПб: Университет ИТМО; 2018.
Smolin AA, Zhdanov DD, Potemin IS, Mezhenin AV, Bo-gatyrev VA. Sistemy virtual'noj, dopolnennoj i smeshannoj real'nosti. SPb: Universitet ITMO; 2018. (In Russ.)
8. Business Wire, Inc. Global Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) Market Worth $60.55Billion and $34.08Billion by 2023 -ResearchAndMarkets.com. Accessed April 3, 2020. https://www.businesswire.com/news/home/20180508005963/en/ Global-Augmented-Reality-AR-Virtual-Reality-VR
9. Transparency Market Research. Virtual and Augmented Reality Market. Accessed April 3, 2020.
https://www.transparencymarketresearch.com/virtual-augment-ed-reality-market.html
10. Российские сети. Концепция Цифровая трансформация 2030. Ссылка активна на03.04.20.
Rossijskie seti. Kontseptsiya Tsifrovaya transformatsiya 2030. Accessed April 3, 2020. (In Russ.)
https://www.rosseti.ru/investment/Kontseptsiya_Tsifrovaya_trans-formatsiya_2030.pdf
11. Bernhardt S, Nicolau SA, Soler L, Doignon C. The status of augmented reality in laparoscopic surgery as of 2016. Medical Image Analysis. 2017;37:66-90. https://doi.org/10.1016/j.media.2017.01.007
12. Cutolo F, Carbone M, Parchi PD. Application of a New Wearable Augmented Reality Video See-Through Display to Aid Percutaneous Procedures in Spine Surgery. In: De Paolis L, Mongelli A, eds. Augmented Reality, Virtual Reality, and Computer Graphics. AVR 2016. Lecture Notes in Computer Science. Springer, Cham. 2016;9769:43-54.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-40651-0_4
13. Pfandler M, Lazarovici M, Stefan P, Virtual reality-based simulators for spine surgery: a systematic review. The Spine Journal:
Official Journal of the North American Spine Society. 2017;17(9): 1352-1363.
https://doi.Org/10.1016/j.spinee.2017.05.016
14. Cao C, Cerfolio RJ. Virtual or Augmented Reality to Enhance Surgical Education and Surgical Planning. Thoracic Surgery Clinics. 2019;29(3):329-337.
https://doi.org/10.1016Zi.thorsurg.2019.03.010
15. Quero G, Lapergola A, Soler L, Shahbaz M, Hostettler A, Collins T, Marescaux J, Mutter D, Diana M, Pessaux P. Virtual and Augmented Reality in Oncologic Liver Surgery. Surgical Oncology Clinics of North America. 2019;28(1):31-44. https://doi.org/10.1016/j.soc.2018.08.002
16. Kong SH, Haouchine N, Soares R, Klymchenko A, Andreiuk B, Marques B, Shabat G, Piechaud T, Diana M, Cotin S, Marescaux J. Robust augmented reality registration method for localization of solid organs' tumors using CT-derived virtual biomechanical model and fluorescent fiducials. Surgical Endoscopy. 2017; 31(7):2863-2871.
https://doi.org/10.1007/s00464-016-5297-8
17. Southworth MK, Silva JR, Silva JNA. Use of extended realities in cardiology. Trends in Cardiovascular Medicine. 2020;30(3):143-148. https://doi.org/10.1016/j.tcm.2019.04.005
18. Silva JNA, Southworth M, Raptis C, Silva J. Emerging Applications of Virtual Reality in Cardiovascular Medicine. JACC: Basic to Translational Science. 2018;3(3):420-430. https://doi.org/10.1016/joacbts.2017.11.009
19. Всемирная организация здравоохранения. Сердечно-сосудистые заболевания. Ссылка активна на 03.04.20. Vsemirnaya organizatsiya zdravookhraneniya. Serdechno-sosudistye zabolevaniya. Accessed April 3, 2020. (In Russ.) https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/cardiovas-cular-diseases-(cvds)
20. Всемирная организация здравоохранения. Осердечно-сосуди-стьа заболеваниях. Ссылка активна на 03.04.20. Vsemirnaya organizatsiya zdravookhraneniya. O serdechno-sosu-distykh zabolevaniyakh. Accessed April 3, 2020. (In Russ.) https://www.who.int/cardiovascular_diseases/about_cvd/ru/
21. Stanford Medicine. Lucile Packard Children's Hospital Stanfordpioneers use of VRfor patient care, education and experience. Accessed April 3, 2020. https://www.stanfordchildrens.org/en/about/news/ releases/2017/virtual-reality-program
22. Bruckheimer E, Rotschild C, Dagan T Computer-generated real-time digital holography: first time use in clinical medical imaging. European Heart Journal — Cardiovascular Imaging. 2016;17(8): 845-849.
https://doi.org/10.1093/ehjci/jew087
23. Sadri S, Loeb G, Grinshpoon A. Abstract 12019: Augmented Reality Guidance for Cerebral Embolic Protection (CEP) With the Sentinel Device During Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR): First-In-Human Study. Circulation. 2018;138:A12019. https://doi.org/10.1161/circ.138.suppl_1.12019
24. Eckert M, Volmerg JS, Friedrich CM. Augmented Reality in Medicine: Systematic and Bibliographic Review. JMIR mHealth uHealth. 2019;7(4):e10967.
https://doi.org/10.2196/10967
25. Tonetti J, Boudissa M, Kerschbaumer G, Seurat O. Role of 3D intraoperative imaging in orthopedic and trauma surgery. Orthopaedics and Traumatology, Surgery and Research: OTSR. 2020; 106(1):19-25.
https://doi.org/10.1016/j.otsr.2019.05.021
2 6. Ayoub A, Pulij ala Y. The application of virtual reality and augmented reality in Oral and Maxillofacial Surgery. BMC Oral Health. 2019;19:238.
https://doi.org/10.1186/s12903-019-0937-8
27. Bosc R, Fitoussi A, Hersant B, Dao TH, Meningaud JP. Intraoperative augmented reality with heads-up displays in maxillofacial surgery: a systematic review of the literature and a classification of relevant technologies. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 2019;48(1):132-139. https://doi.org/10.1016/j.ijom.2018.09.010
28. Durham M, Engel B, Ferrill T, Halford J, Singh TP, Gladwell M. Digitally Augmented Learning in Implant Dentistry. Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America. 2019;31(3):387-398. https://doi.org/10.1016Zj.coms.2019.03.003
29. Joda T, Gallucci GO, Wismeijer D, Zitzmann NU. Augmented and virtual reality in dental medicine: A systematic review. Computers in Biology and Medicine. 2019;108:93-100. https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2019.03.012
30. Plessas A. Computerized Virtual Reality Simulation in Preclinical Dentistry: Can a Computerized Simulator Replace the Conventional Phantom Heads and Human Instruction? Simulation in Healthcare: Journal of the Society for Simulation in Healthcare. 2017;12(5):332-338.
https://doi.org/10.1097/SIH.0000000000000250
31. Roy E, Bakr MM, George R. The need for virtual reality simulators in dental education: A review. Saudi Dental Journal. 2017; 29(2):41-47.
https://doi.org/10.1016/j.sdentj.2017.02.001
32. Fortenbacher DL, Bartolini A, Dornbos B, Tran T. Vision Therapy and Virtual Reality Applications. Advances in Ophthalmology and Optometry. 2018;3(1):39-59. https://doi.org/10.1016/j.yaoo.2018.04.002
33. Moreno A, Wall KJ, Thangavelu K, Craven L, Ward E, Dissanay-aka NN. A systematic review of the use of virtual reality and its effects on cognition in individuals with neurocognitive disorders. Alzheimer's and Dementia (New York, N. Y.). 2019;5:834-850. https://doi.org/10.1016/j.trci.2019.09.016
34. Mirelman A, Rochester L, Maidan I, Del Din S, Alcock L, Nieu-whof F, Rikkert MO, Bloem BR, Pelosin E, Avanzino L, Abbru-zzese G, Dockx K, Bekkers E, Giladi N, Nieuwboer A, Hausdorff JM. Addition of a non-immersive virtual reality component to treadmill training to reduce fall risk in older adults (V-TIME): a randomised controlled trial. Lancet. 2016;388(10050):1170-1182. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(16)31325-3
35. Всемирная организация здравоохранения. Инвестиции в лечение депрессии и тревожныхрасстройств окупаются в четырехкратном размере. Ссылка активна на 03.04.20. Vsemirnaya organizatsiya zdravookhraneniya. Investitsii v lechenie depressii i trevozhnykh rasstrojstv okupayutsya v chetyrekhkratnom razmere. Accessed April 3, 2020. (In Russ.) https://www.who.int/ru/news-room/detail/13-04-2016-investing-in-treatment-for-depression-and-anxiety-leads-to-fourfold-return
36. Российское общество психиатров (РОП). Рекомендации Общественной палаты Российской Федерации по итогам общественных слушаний на тему:«О перспективах имплементации
в Российской Федерации рекомендаций экспертов ВОЗ в области охраны психического здоровья». Ссылка активна на 03.04.20. Rossijskoe obshchestvo psikhiatrov (ROP). Rekomendatsii Obshchest-vennoj palaty Rossijskoj Federatsii po itogam obshchestvennykh slushanij na temu: «Operspektivakh implementatsii v Rossijskoj Federatsii rekomendatsij ekspertov VOZ v oblasti okhrany psikhicheskogo zdorov'ya». Accessed April 3, 2020. (In Russ.) https://psychiatr.ru/download/3456
37. Eaton WW, Bienvenu OJ, Miloyan B. Specific phobias. The Lancet Psychiatry. 2018;5(8):678-686. https://doi.org/10.1016/S2215-0366(18)30169-X
38. Strohle A, Gensichen J, Domschke K. The Diagnosis and Treatment of Anxiety Disorders. Deutsches Arzteblatt International. 2018;115(37):611-620. https://doi.org/10.3238/arztebl.2018.0611
39. Carl E, Stein AT, Levihn-Coon A, Pogue JR, Rothbaum B, Emmelkamp P, Asmundson GJG, Carlbring P, Powers MB. Virtual reality exposure therapy for anxiety and related disorders: A me-ta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Anxiety Disorders. 2019;61:27-36.
https://doi.org/10.1016/j.janxdis.2018.08.003
40. Ganry L, Hersant B, Sidahmed-Mezi M, Dhonneur G, Meningaud JP. Using virtual reality to control preoperative anxiety in ambulatory surgery patients: A pilot study in maxillofacial and plastic surgery. Journal of Stomatology, Oral and Maxillofacial Surgery. 2018;119(4):257-261.
https://doi.org/10.1016/j.jormas.2017.12.010
41. Dechant M, Trimpl S, Wolff C, Youssef S, Mühlberger A. Potential ofVirtual Reality as a Diagnostic Tool for Social Anxiety: A Pilot Study. Computers in Human Behavior. 2017;76:128-134. https://doi.org/10.1016/jxhb.2017.07.005
42. Kim HE, Hong YJ, Kim MK, Young HJ, Kyeonge S, Kim JJ. Effectiveness of self-training using the mobile-based virtual reality program in patients with social anxiety disorder. Computers in Human Behavior. 2017;73:614-619. https://doi.org/10.1016/jxhb.20r7.04.017
43. Raghav K, Van Wijk AJ, Abdullah F, Islam MN, Bernatchez M, De Jongh A. Efficacy of virtual reality exposure therapy for treatment of dental phobia: a randomized control trial. BMC Oral Health. 2016;16:25.
https://doi.org/10.1186/s12903-016-0186-z
44. Fernández-Sotos P, Fernández-Caballero A, Rodriguez-Jimenez R Virtual reality for psychosocial remediation in schizophrenia: a systematic review. European Journal of Psychiatry. 2020;34(1):1-10. https://doi.org/10.1016/j.ejpsy.2019.12.003
45. Negrillo-Cárdenas J, Jiménez-Pérez JR, Feito FR. The role of virtual and augmented reality in orthopedic trauma surgery: From diagnosis to rehabilitation. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2020;191:105407. https://doi.org/10.1016/jxmpb.2020.105407
Поступила 04.04.2020 Received 04.04.2020 Принята к печати 24.04.2020 Accepted 24.04.2020
