Виртуальная реальность (ВР) — это интерактивное трёхмерное пространство, созданное с помощью мультимедиа технологии, объединяющей в себе такие формы кодирования информации, как вербальная, иконографическая, фонографическая. Эта технология даёт возможность моделировать объекты и процессы реальной среды и помещать пользователя в условия и события, созданные информационной системой.

Технологии HoloLens ВР, представленная компанией Microsoft, для работы и обучения в медицине.


Существует ряд ключевых технологий, которые используют абсолютно все системы ВР. Так, наиболее частой формой сенсорной стимуляции являются визуальные дисплеи. Стереоскопическое зрение осуществляется путем помещения на экран горизонтально смещенных изображений для левого и правого глаза, имитируя естественное неравенство в зрительных образах, зарегистрированных каждым глазом. Мозг обрабатывает компьютерные изображения, как и любое другое, создавая в итоге ощущение трехмерного пространства. Точка обзора, за которой зритель наблюдает управляется с помощью виртуальной камеры. Изменения местоположения камеры изменяет поставляемое на экран изображения примерно так же, как это делает реальная камера.

 

Для того, что бы сопоставить изменения образа на дисплее с тем, куда действительно смотрит пользователь, отслеживаются движения его головы. Изображения могут проецироваться как на закрытый дисплей (всем известные ВР-очки для смартфонов), так и на компьютерный монитор или проекционный экран. Технологи вроде ВР-очков являются более захватывающими и зачастую обладают большей степенью погружения в мир виртуальной реальности, но с открытыми экранами работать в большинстве своем гораздо проще (тем не менее, стоит отметить, что ВР-очки уже стали доступными почти для каждого).

 

Слуховая стимуляция обычно используется в сочетании с визуальной, часто в виде реалистичного трехмерного пространственного звучания. В некоторых случаях используется также тактильная обратная связь. Она предоставляется с помощью определенных механизмов, которые осуществляют вибрацию на коже пользователя. В последнее время устройства тактильной обратной связи все больше совершенствуются и уже способны добавить почти в полном объеме ощущение физического контакта с виртуальной реальностью. Таким образом, в средах ВР становится возможной практически полная синхронизированная сенсорная стимуляция.

 

Погружение в среду ВР осуществляют также с помощью отслеживания движений головы и туловища. Датчики отслеживают положение тела пользователя для полного моделирования от первого лица. Популярным методом отслеживания положения тела является инерционное отслеживание, использующее акселерометры, которые ведут себе подобно вестибулярной системе. Инерционное отслеживание так же использует гироскопы для подержание информации об ориентации и магнитометры для выявления точной информации о направлении. Но существуют и альтернативные методы отслеживания с помощью камер, магнитных и ультразвуковых датчиков.

Применение в медицине:

ВР все чаще используются в нейронауках для имитации природных явлений и социальных взаимодействий. ВР создает интерактивные, мультимодальные сенсорные стимулы, которые обладают уникальными преимуществами по сравнению с другими методами исследования. Совмещение ВР-технологий с такими методами визуализации, как функциональная МРТ позволяет исследователям предоставить мультимодальные стимулы и контролировать активность мозга. Также ВР-технологии начинают активно использоваться в медицине, о чем в основном и пойдет речь ниже.

 

ВР-технологии были успешно апробированы в трех медицинских областях: психиатрия, лечения болевого синдрома и нейрореабилитация. ВР-технологии обладают рядом явных преимуществ по сравнению со стандартными методами лечения, так как становится возможен точный контроль степени воздействия терапевтических сценариев (например, лечение страха перед полетами, не требуя пациентов летать в самолете), а также появляется возможность адаптации сценария к индивидуальным потребностям пациента.

 

Применение ВР-технологий в психиатрии:

 

ВР создает полностью управляемый пользователем опыт, который достигает довольно высокую степенью реализма для поддержания достигнутых результатов в реальном мире. ВР-технологии используются в лечении фобий, тревожного расстройства и последствий ЧМТ.

 

Наибольший успех был достигнут в лечении фобических расстройств. Фобии обычно лечат с помощью экспозиционной терапии, в ходе которой на пациента воздействуют стимулами, вызывающими страх и провоцирующие тревогу. Со временем, пациент может получить чувство контроля над окружающей средой и, таким образом, над своим страхом. Виртуальная среда позволяет врачам регулировать степень воздействия на пациента и достичь высокого уровня согласованности между сессиями. Кроме того, терапия с участием реальных воздействий абсолютно не подходит для некоторых пациентов. Моделирование может также обеспечить более легкий доступ к трудно создаваемым в реальности ситуациям (например, полет самолета, изображение животных или больших аудиторий).

 

Лечение арахнофобии с помощью виртуальной реальности.

В ряде исследований сравнивали результаты экспозиции реального мира и ВР-экспозиции в лечение акрофобии. При том что общая тревога в виртуальной среде была немного ниже, снижение тревожности после экспозиции было сходным для реальных и виртуальных мест. Изучение использования ВР-технологий для лечения арахнофобии и агорофобии дало схожие результаты. Тем не менее еще открыт вопрос о том, способна ли ВР-технология произвести уровень стресса, подобный уровню реального стрессового события. Однако всё же ВР-технология остается незаменимой для тех, кто не в состоянии выдержать большее напряжение реальной экспозиционной терапии.

 

Терапия болевого синдрома:

 

ВР-технологии обеспечивают перцептивные представления своего тела и мира, которые могет отвлечь внимание пациента и слегка изменить воспринимаемые свойства боли. Облегчение боли в данном случае зависит от мультимодальной стимуляции и интерактивности.

 

Например, рассмотрим известную демонстрацию Рамачандрана по уменьшению фантомной боли с помощью зеркал для обеспечения визуальной обратной связи от симметричной конечности. Эта визуальная обратная связь аналогична перемещению недостающей конечности в более удобное положение. Тем не менее, данный эффект не является полным, так как сенсомоторные сигналы от не ампутированной конечности активируют головной мозг на своей стороне, однако при этом неупорядоченные сигналы, возникающие на фактической стороне ампутации, сохраняются. Проблема может быть решена с использованием ВР-версии этого метода лечения. Разместив датчики определения местоположения на культе конечности, следует попросить пациента, чтобы он переместил ее. Таким образом, правильная сторона мозга получает кинестезическую обратную связь в то время как визуальная система получает обратную связь виртуального перемещения конечности в более удобное положение. Чувство “присутствия”, обеспечиваемое в виртуальной среде, также может помочь и для эффективного обезболивания.

 

Широкую огласку получило заявление об использовании ВР для снижения болевого синдрома в реабилитации больных с ожогами. Взаимодействие с виртуальной “Зимой” уменьшало субъективную боль у пострадавших, индуцируя мысли о холоде. Следует, однако, отметить, что результаты этого уменьшения боли ограничиваются периодом, в течение которого пациент взаимодействует с виртуальной реальностью, и кажется, не выходят за её пределы. Хотя этот метод еще не получил широкого распространения, он нашел своё применение в некоторых больницах.

 

Так же следует отметить, что для более успешного использования виртуальной реальности для снятия болевого синдрома требуются более совершенные технологи. Так было замечено, что степень снижения боли у ожоговых больных положительно коррелировала со степенью погружения в виртуальную реальность.

 

Нейрореабилитация:

 

В нейрореабилитации ВР-технология нашла две точки приложения: расстройства равновесия, вызванные механизмами мультисенсорной интеграции, и реабилитация после инсульта. ВР моделирование может быть весьма привлекательным для пациентов, так как обеспечивает столь необходимую для реабилитации мотивацию, ведь зачастую она требует последовательных, повторяющихся упражнений.

 

Для взаимодействия с виртуальной реальностью пациенты, перенесшие инсульт получали перчатку с поддержкой обратной связи (экзоскелет с компьютерным управлением пальца для имитации поверхностного сопротивления). Через 2 недели упражнений у пациентов наблюдалась положительная динамика в объеме и скорости движений.

 

Подготовил: Коровин А.С.

 

Источник: Corey J. Bohil, Bradly Alicea & Frank A. Biocca. Virtual reality in neuroscience research and therapy. Nat Rev Neurosci. 2011 Nov 3;12(12):752-62. doi: 10.1038/nrn3122.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.