Как рынок здравоохранения заработает $3,8 млрд к 2020 году на VR и телемедицине

В продолжение темы применения роботизированной техники и ИИ-технологий в здравоохранении в нашем интервью с доктором биомедицинской инженерии и разработчиком роботизированных систем для медицинской диагностики Hong Kong Polytechnic University Мария ВИКТОРОВА расскажет о технологиях VR (виртуальной реальности) и AR (дополненной реальности) в медицине. Почему это одно из самых перспективных направлений рынка робототехники и какие препятствия существуют для внедрения этих технологий.

BNT: Расскажите, действительно ли VR и AR — это важное технологическое решение для медицины или это очередной хайп?

MВ: Для начала следует различать виртуальную (VR ) и дополненную (AR) реальность. Виртуальная реальность позволяет полностью погрузиться в виртуальную картинку, в то время как дополненная реальность встраивает в уже существующую среду несуществующий объект. С точки зрения медицинских приложений, это очень перспективно, так как дает возможность наблюдать пациента и при этом совершенствовать среду, в которой он находится, какими-то особыми свойствами.

BNT: Какой в этом практический смысл?

MВ: Существует 4 основных вида применений данной технологии. Первый — это communication environment, когда моделируется ситуация общения пациента и врача, и эта ситуация каким-то образом «разыгрывается», то есть развивается в определенном сценарие. Это используется для тренировочных ситуаций, либо для создания специальных условий пациента, что делает его лечение более комфортным.

Второй вид применения VR — это непосредственно тренировочные, чаще всего образовательные установки для медицинского персонала. Например, Microsoft HoloLens — это приложение, позволяющее изучать все тело человека так, будто оно находится прямо перед вами. Можно перемещаться по нескольким уровням человеческого организма, рассматривая 3Д-изображение сосудистой, системы или, например, нервной системы. И так можно исследовать организм слой за слоем, рассматривая их в VR.

Для хирургов тоже созданы специальные тренировочные установки, которые в случае дополненной реальности усовершенствованы тактильным фидбеком, что максимально приближено к реальности и очень важно для развития их навыков.

Впервые в истории медицины в апреле 2016 года хирург-онколог Шафи Ахмед провел операцию с помощью камеры виртуальной реальности в Королевской лондонской больнице. Все желающие могли принять участие в операции в режиме реального времени через сайт и VR-приложения. Это стало первым прецедентом обучения студентов-медиков за операцией в режиме реального времени, которые благодаря камере-360 наблюдали удаление хирургом раковой опухоли в кишечнике пациента

MВ: В терапии виртуальная реальность используется для реабилитации и релаксации пациента. Например, в некоторых программах восстановления после инсульта используются различные медицинские роботы. Но из-за того, что пациенту нужно заново осваивать какую-то функцию — например, ему нужно научиться сжимать пальцы, разработать руку — все это происходит в формате игры. И в этих целях очень часто используется виртуальная реальность.

Инсульт уже достиг масштабов эпидемии. Во всем мире 1 из 6 человек хотя бы раз в жизни пострадал от этой болезни. 15 млн человек во всем мире страдают от инсульта каждый год, а 5,8 млн от него умирают. Согласно мировой статистике, США — первые среди стран по количеству сердечно-сосудистых заболеваний. Здесь инсульт случается с человеком 1 раз в 40 секунд. Ежегодная статистика показывает, что около 795 000 человек испытали новый или повторный инсульт в США.

По статистике, прямые и косвенные финансовые потери, связанные с общими сердечно-сосудистыми заболеваниями и инсультом, составляют более $329,7 млрд, включая затраты на восстановление и издержки при утрате работоспособности населения. По прогнозам, общие медицинские расходы на лечение этих заболеваний увеличатся до $749 млрд к 2035 году. Развитие программ реабилитации выживших после инсульта является крайне важным, чтобы вернуть им утраченные физические и психические функции и следовательно, работоспособность.

Использование VR-технологий считается перспективным методом в реабилитации по возвращению пациенту привычных жизненных функций

BNT: Все это больше напоминает видеоигру или эффект плацебо. Какая на самом деле перспектива у таких технологий, которые мы привыкли наблюдать в обучающих или развлекательных программах? Что это может дать больному человеку — AR, дополненная реальность, например?

MВ: Сама по себе дополненная реальность несет в себе мало информации, если она не поддерживается каким-либо тактильным фидбеком. Это связано с тем, что человеку нужно всегда получать ответную реакцию на свои действия, чтобы быть активно вовлеченным в процесс обучения и тем более лечения. В этом случае уже существует ряд методов, когда используются электро-стимуляционные пластинки, которые дают ответную реакцию на действия человека, которые он совершает, находясь в виртуальной реальности.

BNT: Пожалуй, самый большой интерес вызывают сообщения о появлении роботов или ИИ-систем в хирургии, так как вмешательство непосредственно в тело человека — волнующая тема. Какие есть разработки с применением VR или AR-технологий в операционной?

МВ: Был интересный эксперимент, в котором во время операции так называемая «картина» пациента дополнялась его МРТ-снимком. То есть изображение органа, которое сделали на томографе, накладывалось поверх оперируемой зоны тела пациента. Такой метод может дать возможность врачу увидеть, где находится больной орган на снимке и более точно идентифицировать область поражения, что значительно облегчит хирургический процесс и сократит площадь инвазивного вмешательства.

Но здесь нужны усовершенствованные алгоритмы. Если пациент будет двигаться, его органы также будут в движении, а значит, проекция органов также будет смещена относительно оперируемой области. Отсюда возникает необходимость адаптировать работу нейросети для учета возможных движения тела. Такие исследования уже проводятся, и, надеюсь, в ближайшем будущем такие операции будут возможны.

Рынок AR бурно развивается, представляя миру захватывающие разработки. Компания Medsights Tech разработала программное обеспечение для проверки возможности использования дополненной реальности для создания точных трехмерных реконструкций опухолей без облучения. А медицинская система визуализирования EchoPixel позволяет врачам взаимодействовать с органами и тканью в 3D-пространстве. При этом во время работы с AR-технологией врачи, в отличие от использования VR-устройств, не теряют связь с реальностью. Именно это может сделать приложения AR незаменимыми в хирургии.

Однако текущая проблема, связанная с вопросами обучения ИИ-алгоритмов, серьезно тормозит отрасль. Андрей КВАСОВ, доктор компьютерных наук Hong Kong University of Science and Technology, в комментарии для Bitnewstoday.ru сказал: «Нужно создать эффективный метод по исправлению и обучению ИИ-алгоритмов. И многие компании, в том числе Google, Facebook, Amazon и NVIDIA, активно работают над этим. Думаю, что в ближайшем будущем мы увидим работающие модели на сложных распределенных системах, возможно, даже на блокчейне. Но на сегодняшний день существует проблема: алгоритмы требуют довольно много данных для обучения, но ограничения по анонимности частных данных пациентов сильно препятствуют машинному обучению, так как нехватку информации приходится заменять на случайные числа или просто их исключать, что, в свою очередь, ведет к потере взаимосвязей или паттернов»

BNT: Наверняка вы можете поделиться какими-нибудь интересными кейсами в сфере протезирования с применением роботизированных систем.

МВ: Сейчас наблюдается повышенное внимание к роботам-манипуляторам — они выглядят как рука, но сейчас их стремятся делать из так называемой soft robotics. Это уже совсем не тот жесткий робот, которого мы привыкли наблюдать на производстве. Это робо-руки с шестью степенями свободы из мягких материалов, которые управляются силами аэродинамики либо напряжения. Их движение можно направлять с помощью электричества или механических приводов в ту сторону, куда нам нужно, и в зависимости от этого они будут удлиняться или укорачиваться.

Merrill Lynch, структурное подразделение Bank of America, прогнозирует, что внедрение роботизированных систем и ИИ-технологий в медицине способно сократить расходы в отрасли от $8 трлн до $9 трлн. И активное вовлечение инвестиций в R&D вызывает конкуренцию на мировом рынке медицинской робототехники и бурное развитие всего сегмента.

Согласно Occams Business Research and Consulting, мировой рынок медицинской робототехники до конца 2020 года будет ориентирован на инвестиции в разработку технологий для хирургии, реабилитации, телемедицины, протезирования. Кроме того, среди приоритетных направлений — разработка экзоскелетов и роботов-ассистов. Данные отчета Global Industry Analysis Inc. также подтверждают, что за этот период одной из самых актуальных сфер останется внедрение инноваций в реабилитацию и симуляционное обучение.

И технологии VR и AR в этом свете приобретают ключевое значение как мощный диагностический инструмент для полностью иммерсивной (вовлекающей, интерактивной) 3D-симуляции в лечении фобий, аутизма, посттравматических синдромов, депрессии и сильной боли. Маркетинговый анализ показывает, что мировой рынок VR-инструментов станет одним из самых перспективных в роботизированной медицине благодаря одновременно двум факторам: инновационным технологическим разработкам в сфере медицинских приложений с одной стороны, а с другой — растущему спросу на совершенствование реабилитации и интерактивного 3D-обучения. Ожидается, что к 2020 году рынок VR-технологий достигнет объема в $3,8 млрд.