新醫(yī)療工具

納塔莉亞·別茲聶娃 伊娃

虛擬現(xiàn)實（VR）僅是游戲玩家的高科技玩具？醫(yī)生們打賭，這項使人類沉浸在虛擬世界的技術(shù)在未來可以應用在更多的醫(yī)學領(lǐng)域。如今它們已經(jīng)可以輔助手術(shù)，幫助中風患者康復，安慰病人……

虛擬之路

“人造世界”最初出現(xiàn)在古典繪畫中。18世紀末，全景畫出現(xiàn)——營造出一種環(huán)視地平線的視覺感。當時許多建筑師受到全景畫的啟發(fā)，建造了“圓環(huán)形建筑”。虛擬現(xiàn)實眼鏡的原型出現(xiàn)在19世紀30年代末，是一種叫作“體視鏡”的裝置。人們通過創(chuàng)造“立體畫片”——兩張近乎相同的畫片在細節(jié)上略有不同，讓兩只眼睛分別看到兩張畫片，通過“體視鏡”將兩張畫片“疊加”，從而產(chǎn)生立體效果。從那時起，“虛擬旅游”已經(jīng)大受歡迎：人們會花連續(xù)數(shù)小時觀看森林小徑的圖片。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)最初令人感到印象深刻是在20世紀中葉，“傳感影院”的出現(xiàn)。該設(shè)備類似于現(xiàn)代游戲裝置模擬器，能讓用戶有更多的切實感受：屏幕上閃爍著立體圖像，立體聲伴隨而來，觀眾的椅子會隨之振動。 此外，傳感影院還能在適當?shù)臅r候產(chǎn)生氣味和風。

現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實眼鏡早已超越了它們的“祖先”，巧妙地運用了我們的感覺：視覺——令人印象深刻的3D景觀，聽覺——多聲道揚聲器系統(tǒng)。為了讓用戶能有更真實的感受，還配有特殊的手套和全身服，傳遞熱量和振動感，增強觸感。還可以重現(xiàn)氣味，大多數(shù)情況下，氣味是由鋪設(shè)在程序內(nèi)的香料溶液混合而成，在適當?shù)臅r間逐漸蒸發(fā)出來。

如今，虛擬現(xiàn)實主要應用于娛樂產(chǎn)業(yè)，人們與電腦游戲交互的機會越來越多。但我們要清楚，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以用來娛樂。

虛擬手術(shù)

2016年，法國西部昂熱大學附屬醫(yī)院的神經(jīng)外科醫(yī)生在全球首次使用虛擬現(xiàn)實設(shè)備移除腦瘤。此前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已被用于輔助手術(shù)，如視覺建模。但此次，虛擬現(xiàn)實已經(jīng)以一種成熟的外科手術(shù)工具登場。

虛擬現(xiàn)實結(jié)合人體組織動力學、內(nèi)窺鏡裝置光學和移動流體等模擬技術(shù)，可以降低手術(shù)風險。在虛擬現(xiàn)實輔助的手術(shù)中，佩戴專門虛擬現(xiàn)實眼鏡的不是醫(yī)生，而是病人：在手術(shù)過程中病人保持清醒（有必要向患者的勇氣表示敬意）。由于腫瘤，他的一只眼睛在術(shù)前已經(jīng)失明，此時外科醫(yī)生的一點小失誤就可能使他雙目失明。

為提升手術(shù)的成功率，醫(yī)生要盡可能準確地監(jiān)測病人在手術(shù)中的狀態(tài)。先使用電極腦電圖記錄大腦活動，然后模擬一套專門的手術(shù)實操環(huán)境：發(fā)光物體不時地出現(xiàn)在佩戴了虛擬現(xiàn)實眼鏡的患者的視野中，病人另一只健康的眼睛跟蹤發(fā)光體移動。這有助于醫(yī)生精確地確定患者大腦的哪些區(qū)域被激活，在切除腫瘤時，不觸碰到這些區(qū)域。手術(shù)成功，經(jīng)周期性復查后，患者另一只健康眼睛的視力確實沒有受到影響。

2016年4月，皇家倫敦醫(yī)院的醫(yī)生全世界首次使用虛擬現(xiàn)實攝像機進行了手術(shù)，這也是醫(yī)學發(fā)展史上的首次虛擬現(xiàn)實手術(shù)。幾組畫面組合成一個“圓”，以便切換到最方便的視角。這項技術(shù)不能完全稱為虛擬現(xiàn)實，因為真正的虛擬現(xiàn)實能進行交互。虛擬現(xiàn)實攝像機還可以輔助虛擬現(xiàn)實醫(yī)學教學，學生們將利用這項技術(shù)磨練技藝，此外，這也是世界各地醫(yī)學生進行遠程學習的重要工具。

昂熱大學附屬醫(yī)院的醫(yī)生堅信，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對外科學手術(shù)的貢獻將隨著這項技術(shù)的發(fā)展而不斷增大。芝加哥的研發(fā)團隊研發(fā)了一款手機應用，由視頻游戲開發(fā)商和醫(yī)生協(xié)助開發(fā)完成，是一款外科手術(shù)模擬游戲。麻醉醫(yī)師、耳鼻喉科醫(yī)師、重癥監(jiān)護專家、急診室醫(yī)生和呼吸科醫(yī)師將從該款游戲中受益。波士頓一家致力于運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供醫(yī)生培訓的公司，開發(fā)了一系列可以創(chuàng)建虛擬手術(shù)室的軟件。在虛擬手術(shù)室，醫(yī)生可以放心地進行更多更為復雜的手術(shù)操作。

此外，澳大利亞的紐卡索大學將引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，幫助助產(chǎn)士熟悉接生過程中可能面對的各種狀況。有了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，我們不再只能通過教科書和二維解剖圖了解常見疾病。醫(yī)學院的學生需要進行大量實踐。如今世界上許多醫(yī)學大學都將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到了解剖學。學生通過虛擬技術(shù)進行3D解剖，3D器官可以模擬人體內(nèi)“運行”狀況，例如，血液是如何通過各部分血管的。

恐懼之藥

人們會驚訝地發(fā)現(xiàn)，早在“體視鏡”圖集和視頻時期，虛擬現(xiàn)實就已經(jīng)在進行心理輔助治療了。20世紀90年代，心理學家和精神病學家就開始關(guān)注這項最新興的技術(shù)。此前10年，醫(yī)生提出了創(chuàng)傷后應激障礙（PTSD）的概念。

最初，PTSD被稱為“越南綜合癥”，因為在20世紀70年代末，從東南亞戰(zhàn)爭中返回的士兵常被診斷出該種病癥。后來研究人員發(fā)現(xiàn)，這種疾病也出現(xiàn)在那些患有重癥或遭受過家庭暴力的人身上。創(chuàng)傷后應激障礙患者的焦慮水平非常高，他們有時會產(chǎn)生可怕的“回憶倒敘”，或者相反——對某一時期的生活完全失去記憶。

20世紀90年代末，心理學家芭芭拉·羅特鮑姆對患有PTSD的越南戰(zhàn)爭老兵進行了研究。芭芭拉和同事一起創(chuàng)建了輔助治療的虛擬情景，這對于一個病人來說非常重要。第一個情景是一架在越南上空飛行的直升機，第二個是叢林中的一片小空地。這些虛擬情景補充了“暴露療法”（Exposure therapy），讓患者逐漸開始與恐怖畫面交互。隨著時間的推移，心理適應了，恐懼感就會逐漸消退。據(jù)醫(yī)學評估，使用虛擬現(xiàn)實治療后，患者的焦慮程度下降了34%。老兵自己估計下降幅度更大，高達45%。

虛擬現(xiàn)實可以讓人應付許多心理障礙，例如，恐高的人可以在摩天大樓的屋頂上“參觀”，同時知道自己實際上是完全安全的。虛擬現(xiàn)實也有可以幫助偏執(zhí)狂和患有類似疾病的人。

有了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，人們可以更加真實地體驗恐懼，而不必真的置身其中。牛津大學的研究人員最近的一項研究表明，在虛擬環(huán)境中排練恐怖情景明顯降低了現(xiàn)實中的恐懼感。在試驗中，30名患有急性迫害妄想癥的人在幾個模擬情境下，如在電梯或地鐵車廂中。受試者被分成兩組：第一組受試者在使用尋常的保護方法，第二組與虛擬對話者“交流”。實驗結(jié)果顯示，第一組中20%的受試者和第二組超過50%的受試者焦慮感顯著降低。

虛擬現(xiàn)實還可以幫助兒童克服對于打針的恐懼。美國加州的一家診所進行了一項研究，他們讓244名兒童中的部分兒童在接種疫苗時戴上虛擬現(xiàn)實眼鏡，身處“海底世界”。結(jié)果表明，身處虛擬現(xiàn)實組的兒童的疼痛感和恐懼要明顯低于另一組。

疼痛管理

虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅能治療心理，還可以治療身體。伊利諾斯洛約拉大學醫(yī)院的燒傷病房使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)與止疼藥配合治療已經(jīng)很多年了。在發(fā)病過程中，病人身處“冰雪世界”——一個虛擬的雪球游戲，場景是一個半夢幻的冬季景觀，還有冰凍的河流、雪人和企鵝?；颊咝枰獙Ｗ⒂谌蝿?wù)，有助于分散身體痛感。磁共振成像研究證實，在該游戲過程中，疼痛感確實被削弱了。

“虛擬冥想行走（Virtual Meditative Walk）”有助于緩解慢性疼痛。病人慢慢地在跑步機上行走，看著周圍逐漸變化的風景。虛擬行走是對所謂“正念冥想”（mindfulness meditation）的補充：在此期間，患者完全專注于自己此刻的狀態(tài)，不去考慮其他事情。病人的身體狀況受到監(jiān)控，能實時記錄他們的體溫和脈搏?！靶凶摺遍_始時是在云霧籠罩的虛擬山脈中，但隨著患者的注意力越來越集中，霧會漸漸消散?；颊吒凶⒁饬δ軠p少對疼痛的關(guān)注。

洛杉磯的悉達斯西奈醫(yī)療中心推出了一個全新的虛擬醫(yī)療項目，由布倫南·施皮格爾博士帶領(lǐng)，旨在運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助病患減輕疼痛。這一想法基于“生物-心理-社會”模型（Biopsychosocial Model，BPS），認為個體的體質(zhì)差異、心理狀態(tài)、抗壓能力等多方面因素都會影響一個人的治療效果和健康程度，因此，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)和心理社會學的補充，人們可以更好地管理疼痛感。實驗結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)⒒颊咦晕覉蟾娴钠骄弁丛u分從5.4降至4.1。通過觀察，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠幫助醫(yī)生判斷患者的疼痛是生理反應還是心理作用。

康復治療

虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以治病，還可以幫助恢復身體的許多功能，目前主要方向是中風后康復。虛擬現(xiàn)實是物理治療的重要組成部分，有助于恢復失去的運動功能。

2015年，該技術(shù)成功地在巴塞羅那醫(yī)院進行了測試。這項研究的參與者之一就是出生后就立即患上中風的病患。在參加康復計劃幾個月后，其中包括進行最近開發(fā)的虛擬現(xiàn)實游戲，患者病情得到明顯緩解。

病人必須通過傳感器移動手，與屏幕上的物體交互。起初，對中風患者來說，這項任務(wù)幾乎是不可能完成的，但隨著交互次數(shù)的增加，他們已經(jīng)能夠掌握多種難度等級的游戲，包括虛擬保齡球。

“康復計劃真的很有激勵性。我可以改進手的動作了，連我自己也沒有意識到這是通過完全自然的方法做到的?！币晃恢酗L患者激動地說。出院后在家自行進行康復治療，對中風患者來說是非常重要的。對于中風后左手不能運動，但仍能使用右手的患者，提供一個虛擬左手，有助于大腦恢復對于癱瘓肢體的感知，盡管這只手是由病患的右手控制。

一些3D運動跟蹤設(shè)備研制公司已經(jīng)開始致力于為物理治療領(lǐng)域帶來新的革命。現(xiàn)在，VR技術(shù)的出現(xiàn)進一步增強了它們的革新能力。波士頓的一家研發(fā)公司可以提供浸入式、互動虛擬環(huán)境，幫助病患進行理療。例如，病患需要手持一把虛擬的劍擊中目標，這要求他們先進行肩膀運動的測試?；颊呖梢栽谝粋€游戲中通過頭部運動，控制手中的虛擬水槍，以此達到鍛煉頸部的目的。

回歸

毋庸置疑，沒有人喜歡待在醫(yī)院里。但如果你轉(zhuǎn)向虛擬現(xiàn)實，即使是醫(yī)院病房也不會覺得單調(diào)乏味。研發(fā)人員為那些在醫(yī)院待了很長時間，想念家、父母和朋友的孩子們設(shè)計了一款虛擬現(xiàn)實相機，拍攝所有發(fā)生在家里或?qū)W校課堂上的照片，將圖像傳送到虛擬現(xiàn)實眼鏡。熟悉的環(huán)境圍繞著孩子，至少能讓他們暫時忘記治療室。

此外 ，越來越多的數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新者發(fā)現(xiàn)，老年人其實對新技術(shù)的接受程度遠超他們的想象。一家來自麻省的初創(chuàng)公司致力于向老年人提供虛擬現(xiàn)實設(shè)備，幫助他們通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備回到自己兒時的房子，或者參加虛擬戶外活動。這不僅能幫助在病房里的老人，而且健康老人也可以從此受益。虛擬現(xiàn)實設(shè)備還能促進老年人之間的溝通，讓他們通過虛擬場景進行對話，或進行藝術(shù)創(chuàng)作。來自加州圣何塞的一家公司正在為企業(yè)開發(fā)一款健康放松應用，該公司在墨西哥的開發(fā)和運營中心還專門推出了一個企業(yè)虛擬現(xiàn)實健康室。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在迅速發(fā)展，但其前景真的如此令人興奮嗎？當然，在虛擬現(xiàn)實的道路上也存在一定的障礙。其中一個主要的技術(shù)問題就是“暈車效應”，如果虛擬現(xiàn)實耳機連接到一臺不太強大的計算機，就會發(fā)生這種情況。當設(shè)備“慢下來”，每秒播放少于90幀時，圖像會出現(xiàn)外部看不見的“間隙”，用戶開始感到輕微惡心。長期以來，研究人員一直在努力應對這種弊端。

未來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅將成為一種新醫(yī)療工具，還將在許多方面為人們的生活帶來便利。例如，戒煙。對于很多人來說，吸煙并不僅僅是生理需求。因此，虛擬現(xiàn)實項目能將正念訓練、生理反應和心理策略等因素融合到一起，通過沉浸感改變吸煙者的行為習慣。在虛擬現(xiàn)實應用的體驗中，用戶可以看到一些具有指導性的冥想圖像，鼓勵他們反思。同時，他們可以帶著一根煙坐下，進行虛擬吸煙體驗。該應用為用戶提供相應資源和工具，幫助他們應對尼古丁戒斷反應。

雖然目前還沒有明顯的證據(jù)可以表明VR可以幫人緩解牙痛，但一項有80人參與的試驗表明，佩戴VR設(shè)備的患者在“身處”海岸風光時，疼痛感可以明顯減輕。不過“身處”城市風光的干預組患者則似乎沒什么效果。健身無疑是數(shù)字健康產(chǎn)業(yè)中最火熱的領(lǐng)域，市面上已經(jīng)有各種健康應用和可穿戴設(shè)備，教人如何保持好的身材。VR在這方面也有著巨大的應用潛力。

[譯自俄羅斯《Naked Science》]