Realitatea virtuală și realitatea augmentată: rolul lor în medicină și sănătate

Nu știam exact de ce (poate și pentru că mă sperie un pic ritmul galopant în care avansează tehnologia), dar nu am primit în mintea mea cu foarte mare entuziasm noțiunea de realitate virtuală (VR) și nici pe cea de realitate augmentată (AR), atunci când au început să fie vehiculate.

Și, cu siguranță, nu sunt un caz particular, pentru că este mare numărul celor care consideră că și așa trăim prea mult în spațiul fictiv creat de tehnologie. Totuși, am descoperit de curând că reticența mea era alimentată mai degrabă de un oarecare tradiționalism, zonă de confort din care este, într-adevăr, destul de greu de evadat.

Iar „iluminarea” mi-a venit, pur și simplu, prin experimentare: deși cu AR n-am avut încă ocazia să interacționez, în momentul în care m-am lăsat cufundat în ceea ce aș putea numi „raelitatea paralelă” sau „realitatea alternativă” oferită de tehnologia VR, am intuit (o parte dintre) implicațiile educative, culturale, sociale, medicale, științifice și, de ce nu, recreaționale ale unui astfel de echipament.

Posibilitățile transcend cu mult aplicațiile de gaming și de vizionare a filmelor (inclusiv a celor cu conținut pornografic), lucruri la care ne gândim cu toții atunci când vine vorba despre aceste tehnologii. Bineînțeles că niște instrumente care permit o imersiune mentală aproape completă într-o realitate fabricată riscă să ducă la dependențe și dezechilibre psihologice complicate.

Dar și focul, întrebuințat (puțin) greșit sau neglijent, poate duce la tragedii. Însă, cu suficientă educație și disciplină, el a condus mai ales la progres și evoluție. Așadar, în cele ce urmează vă voi prezenta câteva modalități de întrebuințare a „focurilor” VR și AR, care vor revoluționa cu certitudine o serie de domenii de activitate și vor face experiența umană mult mai interesantă și mai frumoasă.

Medicina și, implicit, sănătatea reprezintă în mod cert una dintre cele mai importante direcții practice de aplicare a tehnologiilor pentru realitate virtuală și realitate augmentată, de la metode de învățare și până la intervenții chirurgicale complexe și tratarea fobiilor sau a altor tulburări psihologice.

Iar abordarea, în momentul de față, constă în simpla idee de a îmbunătăți actualele mecanisme medicale cu ajutorul metodelor AR/VR și a le face mai eficiente. Deja, unele astfel de produse și instrumente sunt folosite în spitale și clinici, iar altele se află în faze incipiente de testare.

Simulatoarele chirurgicale s-au dovedit deja extrem de prețioase pentru instruirea studenților și a medicilor începători. Prin combinarea simulării vizuale cu tehnologia haptică, studentul sau tânărul chirurg poate experimenta, virtual, toți factorii esențiali ai unei proceduri care în mod normal implică tehnici invazive pe un pacient real sau pe un cadavru (din surse sigure, știm că se obțin foarte greu cadavrele umane, chiar și în scop educațional; și nu doar în România).

Dar și dincolo de masa de operații, tehnologia AR/VR medicală este utilă, economică, sigură și o metodă eficientă pentru pregătirea profesională a personalului medical, de la asistente și până la stomatologi și paramedici. Instructajele pot viza proceduri, tehnici, utilizarea de echipamente și interacțiunea cu pacienții într-un mediu mult mai imersant și mai realistic decât mijloacele tradiționale de învățare.

Ideea este ca medicii în devenire să traverseze mult mai rapid curba educațională și să participe activ în comunitatea medicală globală. Acest lucru este necesar, deoarece se estimează că există pe planetă aproximativ cinci miliarde de oameni care nu au acces la intervenții chirurgicale sigure.

Anual, este necesară efectuarea a 143 de milioane de operații simple în lume, intervenții care necesită 2,2 milioane de chirurgi, chirurgi esteticieni și obstetricieni. Ca un exemplu de gestionare a acestei situații, Shafi Ahmed, fondatorul organizației Medical Realities, s-a folosit deja de celebrii ochelari Google Glass pentru a performa operații live sub privirile a circa 14.000 de studenți din 32 de țări. Organizația are și un canal pe YouTube unde se pot viziona intervenții chirurgicale filmate la 360 de grade. Este doar un exemplu din multe.

Tot cu ajutorul Google Glass, în 2013, la Universitatea din Alabama, Birmingham, s-a folosit soluția Vipaar pentru efectuarea unei operații ortopedice: un chirurg aflat la o altă locație decât pacientul și-a putut proiecta mâinile pe lentila ochelarilor purtați de un alt chirurg, aflat lângă pacient și i-a putut indica acestuia exact cum să opereze. Această metodă este mai mult decât telemedicină și poate „teleporta” virtual un profesionist într-o situație ce se petrece la mare distanță, dar unde este nevoie de priceperea acestuia.

De asemenea, un loc foarte potrivit își găsesc tehnologiile AR/VR și ca mecanisme de diagnosticare. Prin conjugarea lor cu alte metode, precum imagistica RMN, spre exemplu, medicii pot stabili clar cauzele unor afecțiuni, fără a apela la proceduri invazive sau complicate. În acest sens, aplicația ARnatomy întrebuințează tehnologia OCR pentru a transforma anatomia clasică într-una futuristă și a oferi imagini și informații vizuale sub formă de realitate augmentată, care să le permită utilizatorilor să manipuleze în spațiul 3D modele „tangibile” de oase sau organe reale și efectiv să le întoarcă pe toate părțile, întocmai ca în filmele științifico-fantastice de la Hollywood.

O altă tehnologie AR foarte convenabilă este AccuVein. Nicio persoană normală nu poate pretinde că îi face plăcere să i se extragă sânge. Totul devine cu atât mai neplăcut atunci când înțepătura trebuie repetată, deoarece medicul sau asistenta nu nimerește vena din prima încercare. Ei bine, AccuVein este practic un scanner care proiectează pe piele o imagine prin care personalul medical vede exact pe unde trec venele și arterele unui pacient (sau pe unde NU trec, în cazul unor injecții cu Botox, de exemplu).

Potrivit statisticilor, în 40% dintre cazurile de intervenții intravenoase prima înțepătură își ratează ținta, iar procentul crește în cazul copiilor și al nou-născuților. Dispozitivul AccuVein se folosește deja în spitalele din SUA și a fost aplicat cu succes pe mai mult de 10 milioane de pacienți, până acum.

O parte dintre oamenii declarați orbi mai au, în general, un oarecare simț vizual rămas. În cazul acestor indivizi, cele mai mari probleme sunt recunoașterea fețelor, șofatul, cititul și evitarea obstacolelor. Dispozitivul VA-ST are menirea de a fi utilizat zilnic de oamenii cu astfel de probleme și poate crea pentru aceștia, spre exemplu, contururi împrejurul chipurilor celorlalți, pentru recunoaștere și poate regla contrastul în diverse medii pentru a face mai vizibile obiectele.

Pentru că tot suntem la capitolul afecțiuni, și durerea cronică este o problemă majoră în rândul multor pacienți. În mod special al victimelor care au suferit arsuri grave în incendii, așa cum s-a întâmplat, spre exemplu, în cazul tragic de la clubul Colectiv. Ei bine, medicii speră ca terapia distragerii prin realitate virtuală să le poată permite acestor oameni să gestioneze mai bine durerile crunte pe care le au de suportat.

Una dintre variantele acestei terapii este jocul VR denumit SnowWorld, creat la Universitatea din Washington, în care utilizatorul trebuie să arunce cu bulgări de zăpadă în pinguini, pe un fundal acustic plăcut și vesel. Acest mecanism de distragere ar putea alina durerile pacienților – mai ales în timpul procedurilor medicale chinuitoare – prin suprasolicitarea simțurilor și a centrilor de durere din creier. Un studiu din 2011 derulat de armată a demonstrat că soldații afectați de arsuri rezultate în urma exploziilor au răspuns la metoda SnowWorld mai bine chiar decât la morfină.

Iar pentru acele persoane care își pierd un membru (braț sau picior), prin amputare sau în urma unui accident, o problemă medicală comună este durerea membrului fantomă. Adică, cineva fără braț ar putea să aibă o senzație de parcă și-ar încleșta pumnul foarte strâns, fiindu-i imposibil să și-l relaxeze. Adesea, astfel de dureri devin insuportabile.

O posibilă terapie pentru aceste cazuri este tot un joc virtual, de această dată sincronizat cu senzori care preiau semnalele nervoase de la creier. În cadrul simulării, pacienții trebuie să își folosească membrul virtual (care în realitate le lipsește) pentru a îndeplini diferite funcții și sarcini. Acest lucru îi ajută să capete un oarecare control asupra minții lor și să învețe, spre exemplu, cum să își relaxeze mental mușchiul care le lipsește, dar pe care creierul îl percepe ca existând încă și fiind încordat.

Bineînțeles, realitatea virtuală funcționează și ca un excelent mijloc de evadare, din cotidian și din realitatea neplăcută cu care trebuie să se confrunte, pentru persoanele cu dizabilități. Iar conceptul nu este chiar nou. În 1994, o experiență de tip VR i-a permis unui băiat cu vârsta de cinci ani bolnav de paralizie cerebrală să își plimbe fotoliul rulant pe un câmp înverzit.

Un altfel de experiment a oferit unui grup de 50 de copii bolnavi de cancer experiența înotului întrun acvariu uriaș cu pești. Într-un exemplu mai recent, compania Fove a creat o aplicație denumită Eye Play the Piano, care le permite utilizatorilor unei căști VR care au dizabilități fizice să cânte la pian folosind tehnologia de urmărire a privirii din dotarea căștii.

În aceeași manieră va deveni posibilă și „deplasarea oriunde pe Glob” a persoanelor cu mobilitate foarte limitată, care nu pot călători propriu-zis, din cauza unor dizabilități ori chiar a vârstei înaintate. VR-ul le poate îmbunătăți simțitor calitatea vieții la nivel mental, oferindu-le o mulțime de alternative interesante la camera sau chiar patul în care sunt țintuiți.

În 2015, studenții la inginerie ai Universității Stanford au creat o experiență de imersie în realitate virtuală pentru seniori care să le permită acestora să experimenteze activități outdoor – o plimbare cu bicicleta sau o plimbare pe malul mării. SUSIE (Senior-User Soothing Immersive Experience) încorporează sunet, lumină, vânt și chiar variații de temperatură, folosind un display mare montat pe perete astfel încât să acopere în întregime câmpul vizual. Din experiență pot confirma că și acest „truc” de realitate virtuală funcționează extrem de convingător, mai ales atunci când implică imagini în mișcare.

Dar realitatea virtuală și cea augmentată nu se limitează doar la tratarea sau gestionarea problemelor fizice ci și, sau mai ales, a celor mentale, așa cum ar fi fobiile, tulburările de stres posttraumatic (PTSD), afecțiunile psihologice precum autismul și multe altele.

În cazul pacienților cu fobii sau anxietăți, spre exemplu, o abordare eficientă este terapia prin expunere la obiectul temerii, fie că este vorba de claustrofobie, de teama de zbor, de teama de gândaci sau de orice altceva. Experiența VR oferă un mediu virtual controlat în care pacienții își pot înfrunta fricile și pot exersa strategii și tehnici de adaptare – totul din confortul unui mediu real intim și sigur, în care expunerea poate fi oricând oprită cu ușurință sau repetată, în funcție de circumstanțe.

Chiar și în țara noastră, la Cluj-Napoca, cercetătorul Daniel David a dezvoltat un laborator de realitate virtuală, cu ajutorul căruia tratează fobiile românilor. Acesta poartă denumirea „Star Trek – Holodeck” și face parte din Platforma de Robo-terapie și Psihoterapie prin Realitate Virtuală – PsyTech – Matrix.

Potrivit lui David, „dacă cineva are o fobie simplă, ca de exemplu frica de înălțime, și îl expui repetat la înălțime, treptat, legătura între stimul și reacția de anxietate se rupe. Asta înseamnă că practic, controlezi fobia. Deci trebuie să expui subiectul la diverși astfel de stimuli. Cercetările arată că o astfel de tehnică blochează legătura dintre stimulul fobic și reacția fobică, la nivelul creierului”.

Similar, VR-ul poate fi folosit (și este deja) și în cazul persoanelor care suferă de PTSD, în urma unor experiențe zguduitoare, care le-au marcat existența și nu le permit să aibă o viață normală. Cele mai întâlnite astfel de cazuri sunt cele ale soldaților care s-au întors din teatrele de război și ale victimelor diferitelor abuzuri sau accidente.

Ca și în cazul fobiilor, acești pacienți pot învăța cum să gestioneze instanțe care altfel le-ar declanșa comportamente distructive pentru ei înșiși dar și pentru ceilalți. Tot VR/AR se dovedesc utile și în cazul persoanelor care au suferit traume cerebrale și și-au pierdut diverse facultăți cognitive. Acestea se pot antrena în mediul virtual și pot reînvăța lucruri pe care le stăpâneau înainte.

Programe de antrenament similare, cum ar fi cel creat de profesorii de la Universitatea din Texas, îi pot ajuta pe copiii cu autism să își exerseze abilitățile sociale. Practic, aplicația dezvoltată îi poziționează pe copii în situații oarecum incomode social, folosind avataruri. Rezultatele au demonstrat că, la finalul unui astfel de program, electroencefalogramele participanților indicau o activitate sporită în acele zone ale creierului responsabile de inteligența socială.

Cât despre anxietate, cam toți suntem, într-o formă sau alta și într-o proporție sau alta, victime ale sale ori măcar susceptibili să o dezvoltăm pe culoarele complexe ale minților noastre. Un tratament general pentru asta poate fi, este deja de notorietate, meditația. Dar chiar și efectele sale pot fi amplificate, cu ajutorul VR.

O nouă aplicație pentru Oculus Rift, denumită DEEP, are ca scop inițierea utilizatorilor în tehnici de respirație adâncă și meditativă, folosind tocmai respirația ca unic mijloc de comandă într-un joc virtual. Mediul din joc simulează experiența dintr-o lume subacvatică și, doar respirând, utilizatorul poate ajunge dintr-un punct în altul. Un alt beneficiu al acestui joc este și acela că se adresează inclusiv utilizatorilor care, din diverse motive, nu pot manevra un joystick sau o altfel de manetă.

Iată, deci, că emergența tehnologiei AR/VR are clar potențialul de a revoluționa sectorul medical și este foarte posibil să ne depășească toate așteptările în anii ce urmează.