Виртуальная реальность – игра, лечение, жизнь. Технологии VR на службе реабилитационной медицины
Проводить часы за компьютерными играми — занятие не только для профессиональных киберспортсменов или геймеров-любителей. Есть люди, которым погружение в виртуальную реальность назначено лечащим врачом. От их успеха в игре зависит намного больше, чем выход на новый уровень или обладание нарисованным артефактом. Для них виртуальная реальность — это тренажер, обеспечивающий качество жизни, её комфорт, а иногда и продолжительность. Добро пожаловать в мир VR-реабилитации.
Привычные для современных компьютерных игр графические технологии используются в медицине уже давно. Об этом не так часто пишут и говорят, ведь сфера их применения не самая популярная для российских СМИ. Но значимость подобных разработок от этого не становится меньше.
Тысячи людей в стране нуждаются в реабилитации с применением технологий виртуальной реальности. Сотни из них такую помощь получают и своим примером подтверждают её эффективность. Несколько отечественных стартапов и научных медицинских центров пытаются удовлетворить запрос рынка на тренажёры и программы VR-реабилитации. Но пока таких компаний слишком мало, чтобы заполнить нишу, которая в ближайшие годы будет только расти. Хотя достигнутые результаты уже сейчас демонстрируют рыночные перспективы и, конечно, значение для тех, кто нуждается в реабилитации.
Компания «Моторика» разрабатывает и производит технологии на стыке медицины и робототехники. Основной продукт — протезы рук для детей и взрослых. Помимо механических тяговых протезов «Моторика» успешно производит сложные и очень наукоёмкие бионические устройства, функционал которых фактически превращает своего владельца в киборга. Человек может управлять таким устройством почти также, как живой рукой, используя для этого те же самые мышцы и нервные окончания.
Но чтобы полноценно овладеть бионическим протезом и уверенно им пользоваться, требуются месяцы тренировок и реабилитации. В целях облегчить и качественно улучшить эту работу, программисты «Моторики» создали цифровую реабилитационную платформу ATTILAN. По своей сути это видеоигра под VR-шлем с последовательным сюжетом. Игрокам предстоит побывать на орбите Марса, внутри международной космической станции ATTILAN и подготовиться к грядущей колонизации планеты.
Но задачи и трудности, ожидающие их рядом с Красной планетой, построены таким образом, чтобы научить пользоваться бионическими протезами. Игроки здесь гуляют по станции, выполняют мелкие бытовые задачи, управляют грузами и стреляют. Для различных мер реабилитации предусмотрены разные игровые персонажи: инженер, учёный, пилот космического корабля.
Управление осуществляется с помощью тех же самых мышц, которые управляют бионическими протезами. Специальные датчики фиксируют напряжение мышечных волокон предплечья и передают данные в программу. Игрок видит перед собой, например, одну «живую» руку и один футуристический протез, которым двигает, сжимает и разжимает ладонь, берёт и переносит предметы благодаря правильной работе мышц оставшейся части ампутированной руки. Именно так в будущем игрок будет управлять своим бионическим протезом в реальном мире.
В игре ATTILAN компания «Моторика» реализовала один из самых инновационных и современных методов подготовки к протезированию. Но в медицинской реабилитации технологии виртуальной реальности, как уже говорилось выше, давно применяются в других направлениях. Например, для восстановления пациентов с нарушениями двигательных функций вследствие повреждения мозга. Такая реабилитация часто необходима людям, пережившим инсульт или другие сосудистые заболевания, нанесшие ущерб мозгу.
Группа компаний «Исток-Аудио» — российский лидер в области производства и дистрибуции средств реабилитации и ассистивных устройств для глухих. Но сфера деятельности предприятия постоянно растёт и сегодня распространяется на людей с инвалидностью всех нозологий. Одна из новых разработок «Исток-Аудио» — программа виртуальной реабилитации «Девирта Делфи».
«Девирта Делфи» — это виртуальное киберпространство с собственным 3D-миром, для погружения в который, также как в и ATTILAN, необходимы VR-шлем и сенсорные датчики, обеспечивающие биологическую обратную связь (БОС). Здесь технология еще более интерактивная — компьютерный аватар пациента повторяет движения человека в виртуальном мире, что создаёт видимость реального взаимодействия с окружающим пространством и дополнительно мотивирует.
Людям, пережившим повреждения мозга, назначают медицинскую реабилитацию в форме простых ежедневных упражнений. «Девирта Делфи» контролирует их процесс и позволяет пациенту видеть результат своих усилий, ощущая себя главным персонажем каждого занятия.
Похожим образом работает сервис Rehabunculus, предоставляемый сегодня специалистами Научного Центра Неврологии и компании «Интеллект и Инновации». При создании этого тренажера разработчики ограничились виртуальным пространством, без биологической обратной связи. В отличие от «Девирта Делфи» Rehabunculus не требуется сенсорных датчиков, он проще в использовании, но служит тем же целям — обеспечивает необходимый объём физической активности на каждый день.
«Возможности, которые даёт виртуальная реальность, позволяют использовать некоторые особенности человеческого организма, в частности, нейропластичность мозга», — поясняет генеральный директор ООО «Интеллект и Инновации» и руководитель проекта Rehabunculus Егор Токунов. — «Специально подобранные технологии и алгоритмы усиливают восстановительные механизмы и заставляют организм пациента работать в нужном ключе. Так человеку с нарушением двигательных функций виртуальная реальность внушает, что он может больше, чем на самом деле и повышает мотивацию для реабилитационных занятий».
А вот врачи и разработчики из Самарского государственного медицинского университета пошли гораздо дальше, переведя обычную VR-реабилитацию в плоскость нейрореабилитации, Их нейротренажёр ReviVR ставит на ноги в прямом и переносном смысле. В виртуальном мире, созданном программистами СамГМУ, люди с тяжелыми нарушениями двигательных функций снова ходят, видят свои ноги, слышат шаги и даже чувствуют каждый из них. Помимо изображения и звука, в тренажёре предусмотрено тактильное сопровождение.
Во время сеанса реабилитационной процедуры на голову пациента надеваются очки виртуальной реальности, а на ноги специальные пневмоманжеты, которые имитируют давление поверхности земли на стопы при ходьбе. В VR-шлеме пациент видит себя от первого лица в вертикальном положении и самостоятельно передвигается. Иллюзия движения активизирует определённые группы мышц, которые стимулируют мозговую активность.
Опыт медицинской реабилитации свидетельствует, что при игровой стимуляции мозговой активности восстанавливаются нейронные связи. Такое восстановление возможно благодаря всё тому же механизму нейропластичности мозга. ReviVR призван стать ключом к запуску этого механизма.
Та же команда СамГМУ разработала другой нейротренажёр с совершенно иной задачей, но всё с той же миссией — помогать людям с инвалидностью. Программа ReviMOTION разработана для детей с ДЦП или другими нарушениями двигательной активности.
Реабилитация с нейротренажером ReviMOTION ещё больше похожа на компьютерную игру. С её помощью пациенты выполняют курс физических упражнений в лёгкой игровой форме. Правильно выполненное движение заставляет двигаться виртуального персонажа и проходить уровень за уровнем.
В то же время лечащий врач с помощью системы оптического трекинга и аналитики движений, предусмотренных в тренажёре, может отслеживать прогресс, а встроенная информационно-аналитическая система поможет ему «вести» пациента от сеанса к сеансу в течение всего реабилитационного курса.
«Эффективность применения мы доказали в результате первого клинического исследования на базе одного из центров», — делится доцент кафедры неврологии и нейрохирургии СамГМУ Александр Захаров. — «Теперь мы подключили десятки таких медицинских центров в России. Исследований по эффективности применения технологии для восстановления движения нижних конечностей такого масштаба в мире никто еще не проводил. Мы планируем обосновать эффективность применения VR-реабилитации и при других патологиях».
Опыт отечественной и зарубежной реабилитационной практики демонстрирует, что решения на основе технологий виртуальной реальности способны помогать людям с нарушениями здоровья восстанавливаться и адаптироваться, улучшать навыки координации, равновесия и управления своим телом. Достоверно известно, что характеристики движения, выполненного в реальном пространстве, не имеют значимого отличия от движения в виртуальной среде. Благодаря этому человек даже на раннем курсе реабилитации вновь обретает уверенность в своих действиях и силах, а навыки, полученные в VR-мире, гораздо легче затем сформировать в реальном.
