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2019年5月24日 星期五

VR for  heart surgery 



來源:ifanr 作者:硅谷洞察(微信 ID:guigudiyixian)


試想一下,如果用 VR(Virtual Reality,虛擬現實)給患者做心臟手術,是什麼感覺?

除了模拟手术教学,VR在医疗领域如何应用?
▲(美劇《良醫》劇照,版權屬於原作者)
事實上,在美劇《良醫》(the Good Doctor)裡面,就出現了這樣的場景。連醫療設備都是 VR 呈現的。

除了模拟手术教学,VR在医疗领域如何应用?
▲(美劇《良醫》劇照,版權屬於原作者)
「你不要以為這只是科幻小說,或者是電視劇,它已經真實發生了。」說這話的是史丹佛大學兒童醫療中心小兒心臟學科的臨床副教授 David Axelrod 博士。

確實如此,2017 年 9 月份,倫敦皇家醫院使用 VR 技術做了世界上第一例 360 VR 腦動脈瘤治療。這是一場神經外科手術,需要修復病人的兩個動脈瘤,醫生戴上的是 GoPro。

除了模拟手术教学,VR在医疗领域如何应用?
▲(360 VR 腦動脈瘤治療手術場景,圖自網路,版權屬於原作者
沒錯,不要以為 VR 只能玩遊戲,在醫療領域的應用更值得我們關注。近日,矽谷洞察圍繞 VR 技術在醫療行業的應用,專訪了史丹佛大學臨床副教授 David Axelrod 博士,讓他帶我們看看,VR 這項技術是如何應用在當前美國醫療行業的。

初級應用:讓病人更好瞭解病情
據 Axelrod 博士介紹,從 2016 年開始,VR 技術就已經開始用來培訓學生和教育病人,這也是 VR 技術在醫療領域的第一大用途:培訓和教育功能。這裡面的培訓和教育對象,包括醫學生、醫生,乃至病人。

醫學生和醫生都比較好理解。像美國西儲大學,使用微軟 HoloLens 幫助學生用 VR 學習解剖學,來代替過去學生通過屍體來學習解剖學。年輕的醫學生們,戴著 HoloLens,直接「看穿」了人體,從皮膚到肌肉,到血管等都能清晰地展現在眼前。

史丹佛大學醫學院,如今也有 400 名神經外科患者在手術前已經在虛擬現實中觀察了他們的手術將會如何進行。

至於手術後,史丹佛大學醫學院也對病人的大腦、脊柱等身體部位進行了 VR 呈像,過去,這些部位是透過物理模型進行解說的。透過讓患者沈浸在解剖結構中,從而清楚瞭解手術進行的部位。

當然,一些會隨著血液和呼吸流動而移動的身體部位,當前並未涉及。史丹佛大學醫學院 VR 計劃的高級項目負責人 Malie Collins 認為,這將會很快拓展到身體的其它部位。

除了大腦、脊柱之外,還有心臟。Axelrod 博士舉例,由於史丹佛大學兒童醫療中心的 ICU 病房通常需要處理的病人情況是有嚴重心臟缺陷問題,手術的複雜程度,難免會帶來病人和家屬的害怕和困惑,因此,VR 就在其中發揮用途。

除了模拟手术教学,VR在医疗领域如何应用?
▲(史丹佛 VR 技術對心臟的模擬解釋,版權屬於斯坦福

「他們(病人及家屬)可能會害怕、會困惑,為什麼我們會這樣做(手術)。具體到哪一個心臟部位會動手術,如何動手術。未來,讓病人從 VR 虛擬現實中瞭解手術的具體情況,從而緩解一部分害怕心理」,Axelrod 博士介紹道。

但是目前這個應用還處於實驗階段,主要是在病人手術結束後為病人呈現,透過 VR 讓病人更理解自己經歷了什麼。

除了模拟手术教学,VR在医疗领域如何应用?
(David Axelrod 博士和病人家屬在解釋心臟情況)

對醫學生來說,將 VR 用於模擬學習已經是加州大學舊金山分校醫學院為期四年課程的一部分,醫學生第一年就可以接觸到虛擬現實,瞭解人體構造,體驗解剖實驗。

對於外科醫生來說,可以在進入到手術室之前,在虛擬現實的世界中對每一個步驟進行練習,從而提高準確率。

事實上,用於術前的醫學模擬培訓是很有必要的。美國頂級醫學中心約翰霍普金斯大學醫學中心(JohnsHopkins Medicine)曾在 2016 年所做的一項研究估計,美國每年有超過 25 萬人死於醫療差錯,這成為了美國第三大死因。

在 2008 年對美國外科醫生學會成員進行的一項調查中,近 10% 的人表示「擔心自己在過去三個月裡,犯了重大的醫療錯誤」。

除了幫助患者、醫學生、醫生之外,Axelrod 博士表示,VR 技術還能夠幫助高中生學習科學,提高對醫學的興趣,斯坦福大學也已經在當地高中展開這樣的合作項目。

從 VR 到 AR,實現手術的技術門檻依舊存在
Axelrod 博士告訴硅谷洞察,除了 VR 手術之外,甚至 AR(增強現實)也被用到了手術當中。即投射醫療影像到病人身體的表層,讓病人能夠看到。這甚至比 VR 更真實。「如果你在患者身上,放置增強現實中的醫學影像,你會可以看到所有的關於解剖學和一切」。

稍微解釋下兩種技術,用於醫療行業的不同:虛擬現實是把用戶融入電腦生成的一個虛擬世界中,而增強現實是把電腦生成的虛擬對象,添加到真實物理空間當中。一個代入,一個帶出。

聽起來確實科技感很重,但為什麼現在還未在手術方面,出現大規模普及乃至應用呢?這就說到 VR 手術最困難的部分了——醫學成像。

在 Axelrod 博士看來,現在的一大挑戰,就是如何將醫學影像,轉化為 VR 需要獲得高品質的成像。這裡面需要眾多技術工程師的幫助了。

試想一下,首先要獲得高品質的醫學影像圖片,然後導入。還能作為虛擬現實在其中進行交互。實際能夠互動之外,還要有安全的反應,比如需要在 VR 手術前,進行術前計劃。這一系列過程,都是非常複雜,且高精度的。

那技術上的進步,是否只能依賴科技企業了呢?

Axelrod 博士認為,確實如此。無論從硬體,還是軟體角度而言,都需要提高。比如硬體設備需要更加便攜、更便宜。如今有了精算電腦的輔助,不再需要一個巨大的電腦在旁邊,這已經是一個很大的進步了。

從軟體領域來說,很多初創公司除了像在 Facebook/Oculus、微軟等有 VR 業務的大公司支持下,開發相應軟體之外,也開始跟醫療社團合作,已經開發出那種能夠快速辨識 3D 成像,並快速輸出的軟體。

這就說到了除技術上的挑戰之外,另一個挑戰來自的對象——醫療社團。

Axelrod 博士認為,VR 技術應用在醫療領域的另一大挑戰,恰好來自於醫療社群。因為相對於科技團體來說,醫學團體對某項技術的接受程度,速度會慢一些,標準的建立也更慢。「這並不是說對技術不友好,而是它畢竟跟人的生命有關。所以會更謹慎。」

「需要時間,但並不意味著我們不可能到達。」Axelrod 博士非常樂觀。

FDA:是監管者,也是合作者
說到醫療行業,不可離開的一個角色就是——FDA(美國食品藥品監督管理局)。那麼,在應用 VR 技術在醫療行業裡面,FDA 又扮演一種什麼角色呢?

Axelrod 博士指出,FDA 確實是一個重要的角色,但在醫療行業裡面,FDA 不僅僅是一個發放許可的監管角色,很多情況更是扮演了一個合作者、倡導者的角色。
為什麼這樣說呢?

在 Axelrod 博士看來,當前眾多醫療社團已經有開始跟 FDA 在合作,而 FDA 也非常容易聽到醫療社團的工作,「只有更多地瞭解他們(醫療社團)所做的事情,確保事情做得穩妥、周到,FDA 會提出好的問題,為整個行業考慮。所以更像是一個合作者和倡導者。」

去年 10 月,美國食品和藥物管理局授予醫療影像公司 Novarad 旗下產品 OpenSight 獲得了 510(k)許可,這是全美第一個被 FDA 認可的醫療 AR 解決方案。

主要用微軟 HoloLens 的增強現實(AR),打造了一個名為 OpenSight 的系統,被用於外科手術的術前計劃。但截止目前為止,硅谷洞察並未發現,跟 VR 相關的醫療解決方案,有被 FDA 批准的記錄。

除了模拟手术教学,VR在医疗领域如何应用?
▲(OpenSight 系統,圖自網路,版權屬於原作者)
在 FDA 批准的這個個案裡,OpenSight 系統能夠將患者體內的 2D、3D 和 4D 圖像投影,並覆蓋在患者身體上,醫生透過 HoloLens 將患者身體內部的場景,以及身體外部的資訊結合,增加對手術計劃和解剖關係的理解,從而減少手術時間。

VR 在醫療界的四大應用
據咨詢公司 ABI Research 的數據預測,醫療和醫療保健領域的 VR 服務,將從 2017 年的 890 萬美元市場爆炸式成長到 2022 年的大約 2.85 億美元。

在成長數字背後,是 VR 技術在醫療領域,越來越多的應用場景。

史丹佛大學 VR 實驗室的 Walter Greenleaf 教授,同時也是一位神經科學家。他把 VR 技術在醫學領域的應用概括為以下四大類:健康保健(Health and Wellness)、醫療培訓(Professional Training),醫學干預(Clinical Interventions)和臨床診斷(Clinic Diagnosis)。

舉例來說,VR 在健康保健領域的運用,像用於冥想、減壓等,另一大較多運用領域是培訓和教學領域,前文也提到了。對於 VR 技術來說,應用的第三大場景是:醫學干預。醫學干預領域應用 VR 技術的比例很大,並且也較早就開始了。

據 Axelrod 博士介紹,這主要針對的是一些神經學上的疾病,試圖通過 VR 環境進行疾病的干預及治療。比如,VR 技術可以幫助燒傷患者,舒解治療所帶來的疼痛,還有 PDST 患者(創傷後應激障礙)。因為 PDST 患者通常會長期處於憂鬱,焦慮,或者反應過激的心理狀態中。

在一項由軍方為受到簡易爆炸裝置,爆炸傷、燒傷的士兵,進行的研究中,VR 比嗎啡的效果甚至更好。根據患者報告,使用 VR 後減少了 60%至 75%的痛苦,相比之下,嗎啡平均疼痛減少約 30%。

去年,三星集團也在韓國跟當地醫院合作,開發使用 VR 的心理健康診斷計劃。其中,自殺預防和心理評估的認知行為療法將成為焦點。

也就是說,從目前來看,按照應用的難易程度來說,臨床診斷將是需要醫學界集體攻關的一大環節。

Axelrod 博士認為,除了上述四點之外,VR 領域在醫學界的研究,也在蓬勃發展,這也是非常值得期待的一點。

大家認為,VR 技術在醫療領域的應用還有什麼可能性呢?在中國,有瞭解到在使用 VR 技術的醫院嗎?你看好這項技術嗎?歡迎大家留言討論。



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