Виртуальная хирургия: как VR-технологии помогают медикам
Сегодня любой может почувствовать себя немного хирургом – с помощью игровых симуляторов. Достаточно лишь скачать приложение на свой телефон и практиковаться в виртуальной операции. Примерно на таком же принципе построены и профессиональные тренажеры-симуляторы для медиков.
Симулятор может быть полезен не только начинающим врачам, но и позволяет опытным хирургам «репетировать» сложные манипуляции. Например, как в недавнем случае разделения сиамских близнецов – нашумевшей операции, которая состоялась благодаря технологии виртуальной реальности.
Рассказываем, как VR-технологии позволяют подготовить будущих врачей, и может ли хирургический симулятор стать полноценной заменой реальной практике.
Что такое и как работает
Виртуальная хирургия – это компьютерная симуляция хирургических процедур. Возникновение ее относится к 1980-х годам, когда зарождалась индустрия видеоигр. Именно создатели игр первыми задумались над тем, как можно использовать виртуальную реальность в целях обучения. Поначалу медики восприняли данную идею скептически, но исследования показали, что такая «репетиция» операций может быть полезна, особенно для практики начинающих хирургов.
Однако, компьютерные технологии того периода не предоставляли возможность пользоваться всеми преимуществами виртуальных операций. Сделать виртуальную реальность более реальной помогло появление в 1990-х годах трехмерной графики, а уже в 2000-х добавились и датчики движения для лучшей имитации процесса.
Все это позволило перейти на совершенно новый уровень виртуальной хирургии. Трехмерные модели органов, участвующих в операции, создаются на основе компьютерной томографии и МРТ. Это позволяет «видеть» орган как снаружи, так и его внутреннюю часть. Датчики движения, прикрепленные к рабочим инструментам, имитируют любые действия хирурга, как во время реальной операции. В совокупности современные технологии позволяют хирургу «касаться» виртуального органа, проводить различные манипуляции и «чувствовать» отдачу в прямом смысле. Например, система тактильной обратной связи способна сымитировать давление или вибрацию.
Самый распространенный тип операции для хирургических симуляторов – лапароскопия. Это операции на внутренних органах, которые проводят через небольшие разрезы размером 0,5-1,5 см. Через них хирурги вводят инструменты и маленькую лапароскопическую камеру и работают, наблюдая за процессом на мониторе. Первым тренажером для таких операций стала хирургическая система «Да Винчи» в 2005 году. Собственно, и на сегодняшний день это наиболее распространенный симулятор для лапароскопической хирургии, как для общей подготовки хирургов, так и для реальных операций. У американского «Да Винчи» есть отечественный аналог – тренажер-симулятор «Виртуальный хирург» разработки Самарского электромеханического завода Госкорпорации Ростех. Это первый в России тренажер такого уровня. Серийное производство планируется начать уже в этом году – самарское предприятие сможет выпускать более ста «Виртуальных хирургов» ежегодно.
Хирургическая «репетиция» для студентов и врачей
«Виртуальный хирург» может произвести различные эндоскопические операции, например, удаление аппендикса или желчного пузыря. Они приближены к реальным во всех смыслах – в основе используются анамнезы конкретных пациентов. Все ошибки, которые делает хирург на симуляторе, приводят к пусть виртуальным, но последствиям. Например, неловкое движение хирурга может вызвать «кровотечение», программа покажет объем потери крови. Отработанный на симуляторе алгоритм действий в критических ситуациях поможет избежать несчастных случаев в реальной практике.
Фото: Центр прорывных исследований «Информационные технологии в медицине» СамГМУ
Конечно, виртуальные технологии не заменят золотого стандарта хирургии – диссекции, то есть реального вскрытия. Только так будущий хирург может почувствовать вес скальпеля, тургор тканей. Но симулятор позволяет «набить» руку, чтобы избежать распространенных ошибок, а ошибки в этом деле неизбежны. Конечно, до появления VR-технологий в распоряжении студентов были и другие методы тренировки. По большей части это «анатомические объекты» и ткани из 3D-материалов – запас и тех, и других довольно ограничен, а в первом случае встает и вопрос этики. Современные хирургические тренажеры-симуляторы предоставляют нескончаемый источник практики для будущих хирургов и серьезно повышают показатели при обучении.
«Виртуальный хирург» может быть полезен и опытным врачам-профессионалам. Симулятор дает возможность отработать сценарий проведения операции, выбрать стратегию для каждого случая. Это развивает индивидуальный подход в медицине, ведь операция разрабатывается под конкретного человека – используется комбинация компьютерной томографии и МРТ для создания трехмерной реплики пациента.
Такая хирургическая «репетиция» становится золотым стандартом при проведении процедур высокого риска, таких как сложнейшие кардиохирургические вмешательства или удаление опухоли головного мозга. Например, как недавно проведенная операция по разделению пары сиамских близнецов из Бразилии, со сросшимися головой и мозгом. Трехлетние близнецы были успешно разделены благодаря технологии виртуальной реальности – нейрохирурги из различных клиник вместе практиковались перед операцией, используя цифровую модель общего черепа мальчиков. Один из медиков, участвующих в данном проекте, назвал виртуальную хирургию «вещью космической эры» и сравнил с полетом человека на Марс. Пока неизвестно, когда человек посетит Красную планету, но без сомнения – в ближайшем будущем доступ к VR-технологиям получит широкая сеть медицинских клиник по всему миру.