新醫(yī)療工具

納塔莉亞·別茲聶娃 伊娃

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）僅是游戲玩家的高科技玩具？醫(yī)生們打賭，這項(xiàng)使人類沉浸在虛擬世界的技術(shù)在未來可以應(yīng)用在更多的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。如今它們已經(jīng)可以輔助手術(shù)，幫助中風(fēng)患者康復(fù)，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(jì)末，全景畫出現(xiàn)——營造出一種環(huán)視地平線的視覺感。當(dāng)時(shí)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(shí)眼鏡的原型出現(xiàn)在19世紀(jì)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(xì)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(shí)起，“虛擬旅游”已經(jīng)大受歡迎：人們會(huì)花連續(xù)數(shù)小時(shí)觀看森林小徑的圖片。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最初令人感到印象深刻是在20世紀(jì)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(shí)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(huì)隨之振動(dòng)。 此外，傳感影院還能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候產(chǎn)生氣味和風(fēng)。

現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡早已超越了它們的“祖先”，巧妙地運(yùn)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(yáng)聲器系統(tǒng)。為了讓用戶能有更真實(shí)的感受，還配有特殊的手套和全身服，傳遞熱量和振動(dòng)感，增強(qiáng)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(dāng)?shù)臅r(shí)間逐漸蒸發(fā)出來。

如今，虛擬現(xiàn)實(shí)主要應(yīng)用于娛樂產(chǎn)業(yè)，人們與電腦游戲交互的機(jī)會(huì)越來越多。但我們要清楚，虛擬現(xiàn)實(shí)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(xué)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(shí)設(shè)備移除腦瘤。此前，虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)已經(jīng)以一種成熟的外科手術(shù)工具登場。

虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合人體組織動(dòng)力學(xué)、內(nèi)窺鏡裝置光學(xué)和移動(dòng)流體等模擬技術(shù)，可以降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)輔助的手術(shù)中，佩戴專門虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)外科醫(yī)生的一點(diǎn)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(zhǔn)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(dòng)，然后模擬一套專門的手術(shù)實(shí)操環(huán)境：發(fā)光物體不時(shí)地出現(xiàn)在佩戴了虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)。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(shí)，不觸碰到這些區(qū)域。手術(shù)成功，經(jīng)周期性復(fù)查后，患者另一只健康眼睛的視力確實(shí)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(shí)攝像機(jī)進(jìn)行了手術(shù)，這也是醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的首次虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)。幾組畫面組合成一個(gè)“圓”，以便切換到最方便的視角。這項(xiàng)技術(shù)不能完全稱為虛擬現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檎嬲奶摂M現(xiàn)實(shí)能進(jìn)行交互。虛擬現(xiàn)實(shí)攝像機(jī)還可以輔助虛擬現(xiàn)實(shí)醫(yī)學(xué)教學(xué)，學(xué)生們將利用這項(xiàng)技術(shù)磨練技藝，此外，這也是世界各地醫(yī)學(xué)生進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的重要工具。

昂熱大學(xué)附屬醫(yī)院的醫(yī)生堅(jiān)信，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對外科學(xué)手術(shù)的貢獻(xiàn)將隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展而不斷增大。芝加哥的研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款手機(jī)應(yīng)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(hù)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(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供醫(yī)生培訓(xùn)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(jìn)行更多更為復(fù)雜的手術(shù)操作。

此外，澳大利亞的紐卡索大學(xué)將引入虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(xué)院的學(xué)生需要進(jìn)行大量實(shí)踐。如今世界上許多醫(yī)學(xué)大學(xué)都將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到了解剖學(xué)。學(xué)生通過虛擬技術(shù)進(jìn)行3D解剖，3D器官可以模擬人體內(nèi)“運(yùn)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(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，早在“體視鏡”圖集和視頻時(shí)期，虛擬現(xiàn)實(shí)就已經(jīng)在進(jìn)行心理輔助治療了。20世紀(jì)90年代，心理學(xué)家和精神病學(xué)家就開始關(guān)注這項(xiàng)最新興的技術(shù)。此前10年，醫(yī)生提出了創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）的概念。

最初，PTSD被稱為“越南綜合癥”，因?yàn)樵?0世紀(jì)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(yīng)激障礙患者的焦慮水平非常高，他們有時(shí)會(huì)產(chǎn)生可怕的“回憶倒敘”，或者相反——對某一時(shí)期的生活完全失去記憶。

20世紀(jì)90年代末，心理學(xué)家芭芭拉·羅特鮑姆對患有PTSD的越南戰(zhàn)爭老兵進(jìn)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(gè)病人來說非常重要。第一個(gè)情景是一架在越南上空飛行的直升機(jī)，第二個(gè)是叢林中的一片小空地。這些虛擬情景補(bǔ)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(shí)間的推移，心理適應(yīng)了，恐懼感就會(huì)逐漸消退。據(jù)醫(yī)學(xué)評(píng)估，使用虛擬現(xiàn)實(shí)治療后，患者的焦慮程度下降了34%。老兵自己估計(jì)下降幅度更大，高達(dá)45%。

虛擬現(xiàn)實(shí)可以讓人應(yīng)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(shí)知道自己實(shí)際上是完全安全的。虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)，人們可以更加真實(shí)地體驗(yàn)恐懼，而不必真的置身其中。牛津大學(xué)的研究人員最近的一項(xiàng)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(shí)中的恐懼感。在試驗(yàn)中，30名患有急性迫害妄想癥的人在幾個(gè)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(hù)方法，第二組與虛擬對話者“交流”。實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jìn)行了一項(xiàng)研究，他們讓244名兒童中的部分兒童在接種疫苗時(shí)戴上虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，身處“海底世界”。結(jié)果表明，身處虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(xué)醫(yī)院的燒傷病房使用虛擬現(xiàn)實(shí)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(gè)虛擬的雪球游戲，場景是一個(gè)半夢幻的冬季景觀，還有冰凍的河流、雪人和企鵝。患者需要專注于任務(wù)，有助于分散身體痛感。磁共振成像研究證實(shí)，在該游戲過程中，疼痛感確實(shí)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(jī)上行走，看著周圍逐漸變化的風(fēng)景。虛擬行走是對所謂“正念冥想”（mindfulness meditation）的補(bǔ)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(shí)時(shí)記錄他們的體溫和脈搏?！靶凶摺遍_始時(shí)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(huì)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(dá)斯西奈醫(yī)療中心推出了一個(gè)全新的虛擬醫(yī)療項(xiàng)目，由布倫南·施皮格爾博士帶領(lǐng)，旨在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助病患減輕疼痛。這一想法基于“生物-心理-社會(huì)”模型（Biopsychosocial Model，BPS），認(rèn)為個(gè)體的體質(zhì)差異、心理狀態(tài)、抗壓能力等多方面因素都會(huì)影響一個(gè)人的治療效果和健康程度，因此，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和心理社會(huì)學(xué)的補(bǔ)充，人們可以更好地管理疼痛感。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⒒颊咦晕覉?bào)告的平均疼痛評(píng)分從5.4降至4.1。通過觀察，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠幫助醫(yī)生判斷患者的疼痛是生理反應(yīng)還是心理作用。

康復(fù)治療

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以治病，還可以幫助恢復(fù)身體的許多功能，目前主要方向是中風(fēng)后康復(fù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是物理治療的重要組成部分，有助于恢復(fù)失去的運(yùn)動(dòng)功能。

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

病人必須通過傳感器移動(dòng)手，與屏幕上的物體交互。起初，對中風(fēng)患者來說，這項(xiàng)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(jí)的游戲，包括虛擬保齡球。

“康復(fù)計(jì)劃真的很有激勵(lì)性。我可以改進(jìn)手的動(dòng)作了，連我自己也沒有意識(shí)到這是通過完全自然的方法做到的。”一位中風(fēng)患者激動(dòng)地說。出院后在家自行進(jìn)行康復(fù)治療，對中風(fēng)患者來說是非常重要的。對于中風(fēng)后左手不能運(yùn)動(dòng)，但仍能使用右手的患者，提供一個(gè)虛擬左手，有助于大腦恢復(fù)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(yùn)動(dòng)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(jìn)一步增強(qiáng)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(dòng)虛擬環(huán)境，幫助病患進(jìn)行理療。例如，病患需要手持一把虛擬的劍擊中目標(biāo)，這要求他們先進(jìn)行肩膀運(yùn)動(dòng)的測試。患者可以在一個(gè)游戲中通過頭部運(yùn)動(dòng)，控制手中的虛擬水槍，以此達(dá)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(shí)，即使是醫(yī)院病房也不會(huì)覺得單調(diào)乏味。研發(fā)人員為那些在醫(yī)院待了很長時(shí)間，想念家、父母和朋友的孩子們設(shè)計(jì)了一款虛擬現(xiàn)實(shí)相機(jī)，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(shí)眼鏡。熟悉的環(huán)境圍繞著孩子，至少能讓他們暫時(shí)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(shí)對新技術(shù)的接受程度遠(yuǎn)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(shí)設(shè)備，幫助他們通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備回到自己兒時(shí)的房子，或者參加虛擬戶外活動(dòng)。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(shí)設(shè)備還能促進(jìn)老年人之間的溝通，讓他們通過虛擬場景進(jìn)行對話，或進(jìn)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(yīng)用，該公司在墨西哥的開發(fā)和運(yùn)營中心還專門推出了一個(gè)企業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)健康室。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在迅速發(fā)展，但其前景真的如此令人興奮嗎？當(dāng)然，在虛擬現(xiàn)實(shí)的道路上也存在一定的障礙。其中一個(gè)主要的技術(shù)問題就是“暈車效應(yīng)”，如果虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)連接到一臺(tái)不太強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，就會(huì)發(fā)生這種情況。當(dāng)設(shè)備“慢下來”，每秒播放少于90幀時(shí)，圖像會(huì)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(yīng)對這種弊端。

未來，虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)項(xiàng)目能將正念訓(xùn)練、生理反應(yīng)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(xí)慣。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的體驗(yàn)中，用戶可以看到一些具有指導(dǎo)性的冥想圖像，鼓勵(lì)他們反思。同時(shí)，他們可以帶著一根煙坐下，進(jìn)行虛擬吸煙體驗(yàn)。該應(yīng)用為用戶提供相應(yīng)資源和工具，幫助他們應(yīng)對尼古丁戒斷反應(yīng)。

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(xiàng)有80人參與的試驗(yàn)表明，佩戴VR設(shè)備的患者在“身處”海岸風(fēng)光時(shí)，疼痛感可以明顯減輕。不過“身處”城市風(fēng)光的干預(yù)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(yīng)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(yīng)用潛力。

[譯自俄羅斯《Naked Science》]