vr在醫(yī)療領域的應用案例分析 - 全文

醫(yī)療VR（虛擬現實）是一個給人無限遐想的領域，它不再只存在于科幻小說愛好者的想象中，而是已經走進了臨床研究者和現實生活中的醫(yī)療工作者的視野。雖然這是一個全新的領域，還不為大眾所知，但是醫(yī)療VR技術是對患者的生活和醫(yī)生的工作都可以產生積極影響的應用。

醫(yī)療健康信息咨詢公司Kalorama Information發(fā)布了一份報告，該報告稱醫(yī)療領域的虛擬現實技術（VR）和現實增強技術（AR）的應用市場已經從2012年的5.25億美元增長到了2017年的9.76億美元。這份報告無疑給很多看好VR的人吃了一顆定心丸，或許這一次，VR不再是曇花一現的潮流，而將駐足在我們的生活中，給每一個人的生活帶來真實的改變。

實際上，虛擬現實技術已經被證明可以治療疼痛、恐懼癥、創(chuàng)傷后應激障礙，幫助人們戒煙，甚至解決牙齒問題……近日，美國著名數字健康媒體MobiHealthNews統(tǒng)計了虛擬現實技術在醫(yī)療行業(yè)應用的15個案例。創(chuàng)鑒匯為您整理豐富了這15個案例，以期讓更多人了解未來虛擬現實可能與人類健康產生的關聯。

VR在醫(yī)療領域的最新應用案例

醫(yī)生和科學家一樣，工作內容主要是識別、分析和解決問題，所以他們總是利用新技術幫助改善患者健康的先驅者。健康在美國經濟中占據20％的份額，而技術在美國經濟中占據超過10％的份額，如此份額比例，這兩個板塊哪怕發(fā)生微小改善都會引起很大的影響。比如，培訓略有改善、測試或工具稍微改進一些，或者診斷更快點，均有可能挽救數以千計的生命，乃至節(jié)約數十億美元。因此，在醫(yī)學領域，有很多新型虛擬和增強現實技術的早期創(chuàng)新。

Osso VR

“如今的醫(yī)生仍熱是一邊做手術一邊學習，而不是在練習中學習。他們不能一開始在患者身上練習。芝加哥大學神經外科醫(yī)生LeonardKranzler博士說：

如今，我們發(fā)現新的VR和AR應用程序在健康領域的七個運用主題：

（1）培訓（2）教育（3）可視化（4）心理學（5）遠程醫(yī)療和遠程外科（6）屏幕整合和（7）身體訓練、健康和健身。

主要專注于虛擬現實的應用 - 通過對患者特異性解剖和病理學的現實數字模擬來完全替代現實中的患者。

增強現實就像飛行員的“頭顯”（HUD），可以將數據放在用戶視野中，在醫(yī)療行業(yè)具有許多令人信服的應用程序。根據信息提示，我們發(fā)現一個AR Health初創(chuàng)公司Echopixel，他們以隱身模式對真實患者進行CT掃描。醫(yī)生整天都被屏幕包圍，但是他們必須遠離病人看這些圖。AR頭盔解決了這個問題，同時開創(chuàng)了全新的創(chuàng)新領域。醫(yī)療保健領域會先出現很多技術變革。

Osso VR的首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人JustinBarad是一名練習型兒科骨科醫(yī)師。以前，他是游戲開發(fā)商。Barad了解到矯形外科醫(yī)生面臨的挑戰(zhàn)，特別是在學習新技術和設備方面。于是他根據自己在互動媒體的背景為培養(yǎng)外科醫(yī)生創(chuàng)造了重要的新工具。“外科醫(yī)生以可轉移性的謬誤觀點開展工作，這意味著我們需要相信，因為我們擅長于某種手術，所以我們也會擅長另一種手術。數據表明，我們一開始都是菜鳥，不管我們有什么樣的其他工具和方法的經驗?！盉arad博士說，這是在臨床醫(yī)學中引入新技術和設備非常困難的原因之一，在某種程度上，專家在實踐中學習技術既困難又危險。

醫(yī)院工作人員經常戲謔那些需要緊急手術的事故受害者以及無家可歸者為“MRBs”，即“醫(yī)療人員福利”的縮寫。這些醫(yī)務人員受過高等教育，并觀察過許多手術，但是在對病人進行手術之前，他們只能在一具尸體上操作。所以他們比有經驗的外科醫(yī)生差300％?！彼麄冋f：“在醫(yī)學院，看到一個，做一個，教一個。” 這是信心的培養(yǎng)過程，但事實是你需要做50到100臺手術，才能達到熟練的程度?！盉arad說。

Sawbones.com

老方式還是主流方式。Sawbones成立于1975年，為外科醫(yī)生培訓創(chuàng)造了現實的塑料模型。

如今，Osso使用虛擬現實使外科醫(yī)生能夠進行真正的矯形外科手術，不再采用Sawbones Corp.創(chuàng)建的古老復雜且昂貴的手動模擬。Sawbones為骨科訓練和實踐提供了逼真的模制塑料模型。這些型號很昂貴的，但只能使用一次。 Osso VR的大部分業(yè)務來自于醫(yī)療設備制造商。不過，現在有一種方法可以讓外科醫(yī)生在使用新的植入物和技術的同時對其進行培訓。研究顯示，使用Osso系統(tǒng)訓練的外科醫(yī)生的測試結果與使用當前方法訓練的測試結果一樣好。

ImmersiveTouch位于芝加哥的伊利諾伊州，成立于2005年，是一家外科模擬公司，使用Vive和Rift頭戴式顯示器（HMD）以及患者特異性解剖和觸覺（觸覺）反饋，用于培訓外科醫(yī)生和團隊成員，并教育患者本身。首席運營官Jay Banerjee表示：該公司為神經外科、矯形外科、眼科、耳鼻喉科和MIS手術提供了幫助。

“該技術充分展示VR技術給外科醫(yī)生帶來的重大轉變?！皩φ帐褂矛F有培訓方法小組的手術誤差，ImmersiveTouch培訓帶來的誤差減少了54％?！?許多精英醫(yī)療教育機構，包括克利夫蘭診所、約翰霍普金斯大學和芝加哥大學目前正在使用ImmersiveTouch，使用通用病例庫來訓練他們的醫(yī)護人員手術流程。

Immersive Touch

Immersive Touch 使用3D系統(tǒng)的Vive頭盔和機器人來創(chuàng)建觸覺（觸摸）反饋，從而培訓外科醫(yī)生并為患者制定特定的計劃。

“我們是全國首家將VR手術訓練與觸覺技術相結合的公司。ImmersiveTouch首席執(zhí)行官Pat Banerjee表示：“您的手可以感受到手術，并且能夠在3D人體患者身上辨別皮膚、肌肉和骨骼之間的差異?！?The Mission Rehearsal虛擬現實環(huán)境對x射線扭曲和其他可能歪曲病人解剖學傳統(tǒng)成像的巨大改進”。

Immersivetouch

Immersive Touch 支持外科醫(yī)生從各種可行角度查看顱骨、腫瘤和循環(huán)系統(tǒng)。

最近，位于新德里的全印度醫(yī)學科學研究所（AIIMS）的外科醫(yī)生使用了ImmersiveTouch Mission Rehearsal虛擬現實手術平臺，為一個非常罕見的外科手術做準備，手術需要分離頭部共同連接的暹羅雙胞胎。使用VR和觸覺像患者的觸覺機器人，外科醫(yī)生能夠將自己沉浸在3D虛擬手術室中。引導40名外科手術人員的Deepak Gupta博士說：“我們可以看到、感覺和研究連接的組織，討論解剖結構，并多次論證手術途徑，從而制定出最有效的手術方案。

Surgical Theater

全世界超過100家醫(yī)院使用Surgical Theater，這是一種用于手術可視化和規(guī)劃的VR系統(tǒng)，擁有FDA專利授權。

Surgical Theater是位于俄亥俄州克利夫蘭的初創(chuàng)公司，他們正在改變外科醫(yī)生與患者協(xié)商的方式、規(guī)劃復雜的外科手術，并在手術中和術后評估中使用醫(yī)學成像進行導航。他們的 SuRgical Planning （SRP）技術是首個也是唯一的專利和FDA批準的神經外科術前規(guī)劃平臺。SRP使用患者自己的CT或MRI來創(chuàng)建動態(tài)3D模型，手術團隊可以使用這些進行術前規(guī)劃。

Surgical Theater

Moty Avisar（中間）為首席執(zhí)行官兼總裁、聯合創(chuàng)始人。共同創(chuàng)始人Alon Geri（右）為工程副總裁。Warren R. Selman博士（左）為醫(yī)學主任。 Avisar是前以色列空軍研發(fā)干事，負責開發(fā)大型飛行模擬。他說他在醫(yī)療技術方面的工作也是以前經驗的自然延伸。

使用前以色列空軍干事Moty Avisar和Alon Geri開發(fā)的飛行模擬器技術，Surgical Theater使神經外科醫(yī)生在手術前能夠“飛越”任務現場，甚至排練復雜的程序?！癝urgical Theater 技術為您提供驚人的能力，您可以沉浸在解剖結構中，提前在大腦里排練整個操作流程，還可讓您在復雜手術的關鍵步驟中重新定位自己?！盢eil Martin博士解釋說。根據市場分析公司都柏林研究與市場的一份名為《虛擬病人模擬市場分析與趨勢 - 技術、產品 - 2025年預測》研究報告，全球虛擬患者模擬市場預計在未來十年的復合年增長率將達到19.6％，到2025年將達到14.9億美元。

鑒于VR的臨床應用取得的顯著進步，醫(yī)學院校的使用量顯著增加并不奇怪。加利福尼亞大學的圣弗朗西斯分校醫(yī)學院正在Organon中使用HTC Vive，柯林斯堡科羅拉多州立大學也為其本科解剖學課程添加了VR設備，其使用已經傳播到了街對面的醫(yī)學院。

“尸體和教科書在教學內容傳達方面有局限性。而在虛擬現實中學習，可以得到改善，醫(yī)學生可以從皮膚層、骨骼、身體各個角度學習，每一層都可以獨立移動，因此醫(yī)學生可以看到肌肉和神經和器官之間關系，如果有需要，還可以放大到微觀層面，這是一種幾乎像拼湊在一起的學習體驗?！苯馄蕦W教授Derek Harmon博士說。

和教育運用《Organon》一樣，深受歡迎的免費VR應用程序VR游戲《身體VR：細胞之旅（The Body VR： Journey Insidea Cell）》（支持Steam平臺和 Rift 、Vive）下載量超過50萬次?！督馄视^察者》將患者的MRI和CT掃描帶入VR。 然而，《The Body VR》的核心是高度具體的應用程序《Colon Crossing》，現如今已是與200家醫(yī)院參與臨床研究的主題。聯合創(chuàng)始人兼首席技術官Mo Ben告訴我：“現在還很早，但醫(yī)療領域接受這種新技術，他們靈活、個性化并且成本廉價。有人愿意支付五萬美元來制作視頻”。 Mo表示，該公司還在設想一個數字醫(yī)療保健系統(tǒng)，其中身體的大型分層3D視圖將是我們個人保健記錄的理想界面。

Case Western

凱斯西儲大學工程師與醫(yī)學院合作，創(chuàng)建了一個令人難以置信的Holo解剖應用程序。該大學正在努力使這項發(fā)明商業(yè)化。

牙科學校已經使用虛擬現實幾十年了。牙科模擬不需要HMD，但是培養(yǎng)牙醫(yī)和培養(yǎng)飛行員一樣燒錢。牙科模擬器具有真正的儀器和機器人反饋。牙科學生站在模型邊上，看著相鄰的屏幕上播放的超逼真實時3D圖像的程序模擬。VR可以明顯降低這些模擬器的成本。

獸醫(yī)行業(yè)也正在尋求VR的教育需求。《LlamaZOOInteractive》與國際領先的大學和解剖學家合作創(chuàng)建了世界上第一個由MRI和CT數據構建的虛擬現實犬解剖軟件《JetsonVR》。德克薩斯A＆M于2016年在SXSW展示了一個略有些粗糙的犬解剖學版本。

虛擬現實應用程序正在拯救世界各地醫(yī)院的生命，并在決策者手中得到更多的轉化。同時，下一代的醫(yī)生，如今醫(yī)學院的學生們也正是第一批生活中充斥著智能手機及數字化的一代。像前任游戲設計師，矯形外科醫(yī)生，Osso VR創(chuàng)始人Justin Barad說的那樣，這些年輕的醫(yī)生正在使用這種技術，期待用這種技術解決所面臨問題，并且制定解決方案。

VR在醫(yī)療領域的五大應用場景

1 VR帶你“親身”體驗手術操作

在2016年4月14日，專攻癌癥手速的Shafi Ahmed醫(yī)生在皇家倫敦醫(yī)院使用VR相機完成了手術，這也是醫(yī)學發(fā)展史上的首次VR手術。每個人都可以通過 Medical Realities 網和or APP中的VR直接實時參與手術的進行。從開普敦的醫(yī)學生到西雅圖的記者，每個人都可以跟隨兩個360°的攝像頭實時觀察到Shafi Ahmed醫(yī)生是如何切除患者癌組織的。

VR將醫(yī)學教學與學習體驗提升到一個新高度。過去，只有少數臨床醫(yī)學生才能獲得見習機會，觀察醫(yī)生實施手術的具體過程。因此，對于臨床系的醫(yī)學生而言，學習并掌握那些手術技巧是一件有難度的事情。然而隨著VR技術的發(fā)展，VR攝像技術使醫(yī)生的操作可以全球播放，醫(yī)學院的學生也可以使用VR眼鏡來實踐手術。

2 醫(yī)療VR可以減輕慢性病患者的生活負擔

對于慢性病患者來說，除了生理上的病痛折磨之外，普遍還要承受沉重的心理壓力。Brennan Spiegel和他的團隊在洛杉磯的Cedars-Sinai醫(yī)院帶領患者們走進了VR的世界，希望能夠幫助他們釋放心理壓力，同時減輕他們的疼痛感。帶上專用的VR眼鏡之后，他們可以暫時從醫(yī)院高高的圍墻逃離，去往冰島游覽，欣賞美麗的風光，還可以與鯨魚一起在深藍色的海洋暢泳。

Spiegel 認為，通過VR技術幫助患者們減輕壓力和疼痛，可以減少患者在病房及其他方面的醫(yī)療資源使用量。因此，VR醫(yī)療不僅可以改善患者在醫(yī)院的體驗，還可以在一定程度上減輕患者們在醫(yī)療保健方面的經濟負擔。

此外，還有一個由一群有激情的大學生開發(fā)的與之類似的項目，叫做Farmoo。 Henry是Farmoo項目的核心成員，據他表示，該項目旨在幫助青少年癌癥患者分散化療時的注意力，使他們可以更專注于VR游戲活動，而不是化療本身。

3 讓兒童患者們有家的感覺

對于兒童來說，離開父母獨自待在醫(yī)院里更是一種心理煎熬。他們會思念自己的父母、玩伴、他們習慣蓋自己的被子、以及家里的舒適環(huán)境。現在，一家荷蘭公司將兒童的這些愿望搬進現實。通過智能手機和VR眼鏡，VisitU可以用360°攝像頭全方位模擬患者家里、學校，以及生日聚會或足球比賽等特定場合。兒童們雖然在住院治療，但仍可以感受正常生活。VR醫(yī)療幫助醫(yī)院的患者與親戚朋友們有了更多的時間與空間，有助于他們維系親密的關系。

4 幫助醫(yī)生體驗老年患者的生活

你是否想過自己老去后的感覺？Embodied 實驗室運用VR技術開發(fā)了“我們是阿爾弗雷德”的項目，以此向年輕醫(yī)學生們展現“衰老”。在該項目中，每個人都可以擁有7分鐘假想自己是阿爾弗雷德的體驗，在7分鐘體驗中感受這名74歲患有視聽障礙男子的生活。

開發(fā)者研究這個項目的最終目的是解決年輕醫(yī)生與老年患者間的代溝問題，這能幫助醫(yī)生對老年患者的體驗產生共鳴，站在患者的角度上理解病情。

5 加快中風后的康復

對于在經歷中風或腦創(chuàng)傷后幸存的患者，康復時間非常漫長。他們越早開始接受康復治療，恢復原有的身體機能的可能性就越大。

瑞士Mindmaze公司開發(fā)了一種名為MindMotionPro的APP，它可以使患者在VR的幫助下“練習”手指或胳膊的活動。雖然這種活動并不會在實際中發(fā)生，但是可以提高患者的注意力、視覺、聽覺的參與性。該APP可以使病人體驗到這種本身無聊的重復性運動的樂趣，與只是無奈地躺在病床上相比，由此產生的精神鼓勵可以幫助他們的創(chuàng)傷神經系統(tǒng)盡快恢復。