SeeMyWorld - будущее виртуальной реальности в офтальмологии

Быстро развивающиеся программы виртуальной реальности быстро переходят в здравоохранение. Но в офтальмологии концепция виртуальной реальности существует уже несколько десятилетий.

В виртуальной реальности пользователь погружается в моделируемую среду. Ранний интерфейс VR для процедурного обучения под названием ORIS был создан почти 30 лет назад. С тех пор технология значительно продвинулась вперед.

ВР меняет способ практики и работы офтальмологов. Возможности варьируются от доступа к медицинской помощи на дому до новых подходов в операционной. Известно, что для клинического применения существуют портативные, недорогие устройства VR, создающие возможности для домашнего мониторинга прогрессирования заболевания (например, глаукомы или амблиопии), подобно холтеровскому монитору для определения сердечной аритмии. Вся информация передаются врачу, чтобы он на ее основании мог планировать последующее наблюдение или изменять лечение.

Мониторинг на дому может выявить прогрессирование заболевания на ранней стадии. Мониторинг дома также дает возможность для сбора данных для исследования.

Кроме того разработано множество VR-интерфейсов, включая портативную гарнитуру, совместимую со смартфоном, для измерения вызванных зрением потенциалов и полей, а также домашнее тестирование поля зрения. Результаты исследования показывают, что эти интерфейсы дают клинические данные, которые являются не менее надежными, проверка поля зрения по Хамфри (Humphrey) или Гольдману (Goldmann),и полученные в клинике.

Если говорить о людях с нормальным зрением, что чья работа требует супер-остроты, то вспоминается, как технология виртуальной реальности в операционной улучшает визуализацию хирургов роботизированных операций, а специальные наушники для глазных хирургов обеспечивают трехмерные изображения анатомии. Кроме того существуют виртуальные тренажеры для людей с нарушениями зрения.

Андрей Демчинский, руководитель медицинских проектов компании Лаборатории «Сенсор-Тех» разработал первый в мире офтальмологический VR симулятор болезней глаз. Мы попросили его рассказать об этом изобретении более подробно.

Чем отличается SeeMyWorld от любых остальных приборов с ВР, предназначенных для слабовидящих людей?

- Прежде чем перейти к ответу на этот вопрос, мне надо будет сделать небольшую ремарку, чтобы сразу внести ясность в особенности работы нашей технологии. Это нечто среднее между виртуальной реальностью (VR) и дополненной (AR), поскольку мы используем технологии VR, но не погружаем в искусственную среду, создаем дополнение к реально наблюдаемой сцене, но не используем классические для AR технологии.

Чем отличается SeeMyWorld от остальных приборов с VR?

- Частично ответ я уже описал, но основное отличие заключается в том, что мы можем создать симуляцию нарушений зрения (как видит человек с катарактой, например, или возрастной макулярной дегенерацией) не просто с рандомно размазанной картинкой, или где-то закрытым полем зрения, нет. В основе симуляций лежат реальные клинические данные, те, что вы получаете после посещения кабинета офтальмолога, и частично информация со слов обследованного человека, если это возможно в его случае.

 Сам интерфейс программы затачивался под знания специалистов, под привычные им обозначения и тесты, чтобы они могли максимально интуитивно и точно создавать симуляции.

 Большой блок симулятора составляет графический редактор, в котором реализованы эффекты на основе симптомов, причем некоторые из них вы не найдете в широко известных. Например, мы можем создавать динамические эффекты «плавающих мушек», которые характерны для деструкции стекловидного тела, или сосудистые мушки, короче говоря, какие захотим.

Кроме того, все симуляции строго привязаны к полям зрения камеры используемого устройства, это позволяет избежать искажений действительности, и размеры дефектов всегда будут занимать одинаковую площадь наблюдаемой сцены, чего не предусмотрено в других VR-системах.

Как много прошло времени с момента зарождения идеи до ее практической реализации?

- Полтора года. Столько времени понадобилось, чтобы в свет вышли две генерации настольной версии и две – мобильной.

Какие Вы ставили перед собой цели и задачи, как изобретатель?

- На самом старте у разработки была одна цель – понять, что видит человек с бионическим зрением.

В России сейчас живет два абсолютно слепых человека, которым в глаз был вживлен специальный чип для частичного возвращения способности видеть, мы принимали непосредственное участие в этом проекте и в том числе проводим реабилитацию.

Вот как объяснить человеку с абсолютно новым зрением, что, например, это кружка, и что она кружка, потому что у нее есть такой-то набор характерных признаков. Как объяснить, если я сам не могу их увидеть?

Мы стали создавать симулятор бионическоо зрения. В процессе разработки к нам пришло понимание, что мы разговариваем на разных языках не только с «киборгами», даже я как офтальмолог, за все свои 6 лет специализированного обучения ни разу и нигде не погружался в проблемы ограничений своих пациентов, в системе нашего образования в принципе нет такой опции. Нет, потому что не было подходящих инструментов.

Создать новый язык между зрячими людьми и людьми с самыми разными нарушениями зрения – вот наша глобальная цель, а из нее уже вытекает множество различных полезных применений, причем не только в офтальмологии.

Планируете ли Вы дальнейшее совершенствование прибора или разработки других гаджетов для слепых?

- Да, мы планируем доработку.

Сейчас нас тормозят некоторые технические ограничения, которые требуют ощутимо большего времени для проработки решений, чем все уже реализованные. Другими словами, все самое простое мы уже сделали. Например, для паразитных засветов необходимо разработать не требовательную к процессору нейронную сеть, которая могла бы точно отличать фонарь от белого листа на темном фоне, чтобы корректно накладывать патологические эффекты, а это не просто. Что касается разработок для слепых, то планируется разработка алгоритма компьютерного зрения для определения некоторых важных глазных заболеваний.

Для еще зрячих запланирован простой конструктор симптомов, в котором человек может полистать список готовых симуляций, выбрать похожие на его проявления, получить предварительный диагноз и маршрутизацию к специалисту нужного профиля.

В планы также входит еще один очень сильный проект по созданию образовательного VR-симулятора для пользователей от общеобразовательных школ и студентов-медиков до практикующих врачей офтальмологов и ученых. Над ним работает инициативная группа специалистов, называемых «NOE», что расшифровывается как «new ophthalmic era», или буквально «новая эра в офтальмологии».

Это полноценная экосистема цифровых решений, которые включают в себя не только VR, но и инструменты искусственного интеллекта.

Суть проекта с симулятором заключается в том, чтобы создать максимально реалистичную модель глаза и обучать на ней особенностям проявлений болезней глаз и этапам хирургических операций. Это возможность избавиться от львиной доли ограничений, с которыми сталкивается каждый студент, поскольку больше не будет географических рамок, не будет временных ограничений, можно будет проводить целые лектории и перенимать опыт лучших зарубежных практик, не выходя из дома, и многое другое.

По реализации данного проекта офтальмология как направление медицины просто на просто перестанет быть прежним, потому что проект затронет не только образовательную, но и практическую его сферы.

Как происходит тестирование программы? Кто может принять в нем участие?

- В подавляющем большинстве случаев тестирование SeeMyWorld происходит в рамках профильных выставок и конференций, где мы можем охватить большую аудиторию с необходимыми компетенциями. Это студенты-медики, врачи-офтальмологи, преподаватели специализированных школ, программисты, а иногда даже и дизайнеры.

В небольшом количестве случаев мы приезжаем в гости по приглашениям. Такой выбор формата тестирования диктуется нашими ограничениями: команда специалистов не очень большая и позволить себе многочисленные тестирования мы себе пока

что попросту не можем.

Что входит в перечень заболеваний, симуляции которых можно создать?

- Cписок очень большой, в офтальмологии насчитывается более 1000 видов патологий, поэтому легче сориентировать по симптомам с примерами, потому что каждый из них может быть в той или иной степени характерен для целых групп различных заболеваний.

Мы можем симулировать потери полей зрения (отслойки сетчатки, пигментный ретинит), нарушения рефракции (близорукость, астигматизм), искажения (возрастная макулярная дегенерация, опухоли), паразитные засветы (радужные круги, гало, глэр), динамические эффекты (летающие мушки), цветоаномалии (бурая катаракта, отравления), ну и бионическое зрение. Еще раз повторюсь, этими симптомами можно симулировать очень много заболеваний.

Как это реализовано (хотелось бы конкретные примеры: медицинская проблема, описание заболевание – решение)?

- Давайте приведу очень наглядный, понятный и, главное, типичный пример. К офтальмологу приходит пациент и рассказывает, что у него появились мушки. Если для последнего это первая и единственно существующая мушка, то для доктора к этой категории симптомов относится целый мешок вариантов, у каждого из которых своя причина и свое лечение.

Доктор показывает симуляции вариантов мушек, пациент подтверждает какой-то из них и все, просто все, вопрос решен. Такой сценарий может быть реализован не со всеми заболеваниями, потому что человек должен еще что-то видеть, чтобы дать обратную связь, обычно это применимо, если поражен только один глаз.

Как эта технология поможет врачам-офтальмологам?

- Кроме понятного и наглядного языка в общении с пациентами или их родственниками, в последней версии симулятора, которая называется «SMW Pro», реализованы инструменты для ученых и исследователей – можно создавать полноценные клинические случаи, которые принято публиковать и/или представлять на конференциях.

SMWPro, это другой взгляд на проявления болезней глаз, возможность «узнать» заболевание с ранее недоступной стороны – со стороны пациента. Кроме того, можно создавать последовательность симуляций каждого приема при назначении лечения или его отсутствии, наглядно наблюдать изменения, а также оценивать степень новых ограничений и разрабатывать на их основе систему реабилитационных рекомендаций, делиться ими с профессиональным сообществом и улучшать качество здравоохранения в целом.

Любые кейсы можно загружать в онлайн библиотеку, после чего им автоматически присваивается уникальный ID по которому его могут найти специалисты из любой точки мира, для этого, в том числе, приложение реализовано на английском языке.

Пригодится ли студентам и среднему медперсоналу?

- Студентам – несомненно. На наш взгляд абсолютно каждый студент медицинского вуза должен увидеть этот мир глазами людей с нарушениями зрения. Это не только даст понять их ограничения, это поменяет отношение студентов к данной категории людей, они начнут к ним относиться совершенно иначе.

Поверьте, пяти минут в симуляции туннельного зрения в своей собственной квартире достаточно, чтобыВаше мировоззрение перевернулось вверх дном, Вы станете куда более внимательным и сочувственным.

Насчет среднего медперсонала не знаю, возможно, но не точно.

Чем это может быть полезно педагогам, которые работают с детьми и взрослыми, у которых есть нарушения зрения?

- Тут тоже поможет конкретный и наглядный пример: два школьника с разными степенями нарушений зрения учатся в специализированной школе по стандартной программе, при этом преподаватели не могут оценить сможет ли каждый из них справиться с конкретным заданием. Они примеряют на себе зрение этих детей, оценивают возможность решения заданий и корректируют их с целью обеспечения школьникам максимального образовательного эффекта.

 Эту концепцию поддержали не только преподаватели, но и высокопоставленные лица, принимающие решения в области образования.

Нужна ли эта программа родственникам людей, у которых есть нарушения зрения или родителям детей, у которых есть болезни глаз?

- Да. У нас уже даже пилотный проект готовится по этому направлению с одной из ведущих частных клиник. Предположим, у Вас есть ребенок с проблемным зрением, Вы озабочены его благополучием и хотите создать комфортные условия для личностного роста. Приезжаете в клинику, обследуетесь, доктор получает данные и вносит их в программу, а потом дает Вам посмотреть на бытовые для ребенка вещи его глазами: как хорошо видны предметы дома, как он видит школьные принадлежности и так далее.

На основе полученного опыта вы можете сами сделать определенные выводы о том, как адаптировать окружение ребенка – может даже оказаться, что нет никакой необходимости беспокоить докторов, чтобы получить справку для пересаживания чада на первую парту.

Могут ли воспользоваться программой просто любознательные люди?

- Думаю только самые въедливые, во всяком случае до появления конструктора, о котором я уже говорил. Сейчас он все же сложноват для интуитивного освоения.

Как пользоваться программой?

Чтобы воспользоваться настольной версией симулятора, необходимо приобрести комплект оборудования и программное обеспечение с ключом безопасности, это решение удобно для организаций.

Для всех других групп пользователей достаточно скачать приложение «SMW Pro» в Apple App Store, создать аккаунт и потратить немного времени на освоение интерфейса. Повторюсь, приложение разрабатывалось таким образом, чтобы для специалистов оно было максимально понятным и легко осваиваемым.

Уже сейчас необходимость разработок проекта NOE поддержали такие флагманы в области образования и медицины как Медицинский кластер Сколково, МГУ им. М.В. Ломоносова, МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова, РНИМУ им. Н.И. Пирогова и Кванториум.