Продукты
- Виртуальная реальность
- Видео-презентации
- 3d моделирование объектов инфраструктуры
- 3d моделирование морей и океанов
- 3d моделирование растительности
- 3d моделирование виртуальных людей
- 3d моделирование поверхности земли
- Создание спецэффектов
- Моделирование эффектов освещения
- Моделирование инфракрасного и радиолокационного изображения
- Визуализация виртуальных сцен
- Технологии сетевого взаимодействия для распределенных приложений
- Моделирование приборов, многофункциональных дисплеев
- Промышленный (индустриальный) дизайн
- Оборудование
- Проекционное оборудование
- Нашлемные системы
- Цифровые перчатки
- Системы трекинга
- Интерактивные дисплеи
- Динамические платформы
Медицина и здравоохранение
Использование виртуальных систем в медицине по значимости такое же, как и использование виртуальной реальности в авиации. И в том и в другом случае ошибка пилота или ошибка врача может стоить жизни человека. Статистика на сегодняшний день показывает, что в результате ошибок врачей погибают десятки тысяч человек. Как подготовить врачей так, чтобы в работе они не допускали ошибок, которые могут стоить жизни человека?
)
Традиционно для изучения анатомии, освоения практических навыков при подготовке врачей используются либо пластиковые макеты органов, либо трупы животных и людей. Хирургические опереации на старших курсах проводятся на животных. Создание нового поколения обучающих технологий и тренажеров, использование установок виртуального окружения могут полностью заменить традиционные методы преподавания и изменить программу обучения, улучшив качество обучения и сократив затраты.
)
Восприятие врачом трехмерной информации о пациенте ( трехмерные данные томографов, ренгеновских установок и т.д.) позволяет значительно упростить работу медикам. Интерактивная визуализация и реконструкция органов позволяют совершать удаленные операции, проектировать хирургическое вмешательство, создавать проекты частей органов, протезов, зубов и т.п.
)
Оттачивание мастерства на виртуальных моделях – будущее медицины.
Виртуальная реальность в медицине начала применяться начиная с 60-х годов. В 1965 г. был разработан тренажер для виртуальной хирургии.
Это приспособление состояло из шлема с двумя телевизионными мониторами (расположенными перед глазами) для обеспечения стереоскопического изображения объектов, созданных компьютером.
)
В настоящее время в медицине использование ВР идет в нескольких направлениях:
• изучение анатомии
• обучение практическим мануальным навыкам молодых врачей-хирургов
• обучение диагностике заболеваний
• повышение квалификации врачей-хирургов
• использование ВР для предоперационного планирования операции
• лечение конкретных заболеваний
)
Виртуальные технологии дают возможность отказаться от использования трупов в обучении. Создание трехмерного объемного изображения человеческого тела с возможностью погружения и детального рассмотрения органов сегодня обеспечивает наиболее высокое качество изучения анатомии человека.
Так например, канадская система CAVE создана для визуализации подробных анатомических изображений человеческого (мужского и женского) тела. Система представляет собой маленькую комнату объемом 2,5 кубических метра с четыремя проекторами. Высокореалистичное изображение надо смотреть через стереоочки. Такую систему можно использовать также и для изучения генов.
Изначально виртуальная реальность начала применяться в хирургии для тренировки хирургов. И в этом направлении создано больше всего наработок на сегодняшний день, несмотря на то, что создание виртуальных тренажеров для медицинских целей очень непростая и дорогостоящая задача.
Особенностью технологий ВР для обучения в медицине заключается в особой важности моделирования ощущений врача при тактильном касании пациента, тканей его органов. Врачу важно не только видеть исследуемую ткань, но и ощущать взаимодействие с ней.
Необходимо воспроизводить свойства органов (их деформацию или кинематику суставов) и их реакцию на вмешательство (например, кровотечение артерий или появление желчи при операциях на желчном пузыре), а также взаимодействие между объектами (например, хирургическим инструментом и оперируемым органом). И наконец, нужна обратная связь, характеризующая тактильные ощущения и развиваемые усилия:
http://www.compulenta.ru/news/2002/3/6/26396/Использование технологий ВР в хирургии
На сегодня уже имеется ряд тренажеров-имитаторов, используемых для обучения проведению хирургических операций таких как лапароскопических, операций на венах, для артроскопического осмотра, гистероскопии, эндоскопических, катетеризации вен.
Например, для оттачивания навыков минимально инвазивных хирургических вмешательств, ученые из Манчестерской королевской больницы создали тренажер для освоения мануальных навыков молодыми хирургами-эндоскопистами.
На этом тренажере хирург водит инструментами в воздухе, а компьютер получает информацию о его движениях и совмещает их с компьютерной моделью органов. Таким образом, становится возможным до совершенства оттачивать технику выполнения определенных хирургических вмешательств.
Другой пример использования виртуальной реальности – тренажер для обучения артроскопическому осмотру. Артроскопия является диагностической процедурой для обнаружений изменений в суставах, в частности коленных соединениях. Традиционно хирурги набирались опыта, наблюдая за операцией, которую проводили старшие товарищи. Потом отрабатывали технику на синтетических протезах коленных суставов. Но пластик нечувствителен к ошибочным действиям рук хирурга, к неправильному наклону скальпеля. Обучающая виртуальная система генерирует трехмерные коленные соединения, и с помощью специального электронного устройства, отслеживает действия врача в виртуальном колене. Система позволяет видеть результат и ошибки производимых манипуляций врача.
Университет здоровья и научной медицины штата Орегона (Oregon Health Science University School of Medicine) в 2005 г. создал высокоточный тренажер для проведения лапароскопических операций.
С помощью этого тренажера хирурги обучаются сложным операционным навыкам, прежде чем проводить операцию на пациентах, что повышает безопасность пациентов.
Тренажер представляет собой систему, состоящую из хирургических инструментов, взаимодействующих с генерированным на экране изображением оперируемого органа. Система моделирует реакцию на соприкосновение с виртуальной тканью органа, т.е. обеспечивает тактильную обратную связь (
Обучающая виртуальная система может активно и весьма перспективно использоваться в стоматологии. Эта система представляет собой трехмерные тактильные интерфейсы со стереоизображением. Используя вместо компьютерной мыши рабочий инструмент тактильного прибора (это может быть сверло или четыре других зубоврачебных инструмента), будущий стоматолог может не только найти виртуальный объект, но и “почувствовать” его. Система способна моделировать зубы с различными свойствами эмали, мягкой пульпой, с другими повреждениями. С помощью такой системы студенты смогут неоднократно сверлить один и тот же зуб и даже, увеличив изображение, увидеть и оценить результаты своей работы. Виртуальная система может использоваться и для проектирования протезов, зубов.
http://www.ohsu.edu/ohsuedu/newspub/releases/062005virtual.cfm
Использование ВР для предоперационного планирования операции
Виртуальные технологии дают возможность провести репетицию операции на конкретном пациенте. Для этого необходимо ввести в базу данных информацию, полученную при компьютерной или магниторезонансной томографии больного, и тренажер позволит провести операцию с учетом особенностей его организма. Кроме того, можно внести систему оценки проведения операции и выявить недочеты в технике хирурга. Такой подход максимально гарантирует достижения ожидаемого результата реальной хирургической операции.
Диагностика
Особое значение приобретает использование стереовизулизации и виртуальных систем для диагностики заболеваний.
Трехмерное изображение данных томографии, рентгена, ультразвука позволяет врачу лучше обрабатывать информацию о пациенте, значительно сокращает время, повышает надежность диагностирования заболевания и принятия решения по дальнейшему лечению.
Например, в Нидерландах опробована уникальная 3D-система для визуализации ультразвуковых изображений сердца.
Для работы с трехмерными изображениями служит система виртуальной реальности Barco I-Space. Ее основа - специальное помещение I-Space, на трех стенах и полу которого при помощи мультимедийных проекторов строятся изображения сердца, полученные на основе ультразвукового зондирования. Каждое изображение имеет разрешение 1280 х 1024, а видеть их объемными врачу позволяют очки-поляроиды.
В руках оператор держит особый манипулятор, отдаленно напоминающий компьютерный джойстик, но не нуждающийся в подставке и опоре. Поворачивая этот манипулятор, можно управлять изображением на стенах. Система позволяет врачу как бы изнутри заглянуть в живое работающее сердце человека, произвольно выбирая срез, направление взгляда и глубину картинки.
Само объемное изображение захватывается заранее при помощи эхокардиографической установки, оснащенной специальным программным пакетом для работы с 3D-изображениями. Съемка ведется 6-8 секунд, в течение которых пациента просят задержать дыхание.
Чтобы оценить эффективность системы при диагностике сердечных заболеваний, протестировать ее предложили десяти кардиологам. Каждого из них в течение 10 минут обучали, как пользоваться системой, чтобы сделать виртуальный разрез сердца и заглянуть в него изнутри. После этого специалистам предлагали изучить два объемных динамичных изображения сердца: здорового и больного, поставить диагноз. Все врачи успешно справились с задачей, затратив на диагностику около 10 минут
www.elementy.ru
Лечение
ВР – как обезболивающее средство
Один из наиболее эффективных способов облегчения боли — отвлечение внимания. Виртуальная реальность переносит человека в трехмерное пространство, а потому как нельзя лучше помогает больным вытерпеть боль.
Изображения, полученные с помощью функциональной магнито-резонансной томографии, показывают, что виртуальная реальность вызывает снижение уровня активности головного мозга, связанной с болью на 97%.
Многие пережившие ампутации люди продолжают чувствовать, что ампутированный орган находится на прежнем месте. Эта иллюзия, часто сопровождающаяся неприятными и болезненными ощущениями, весьма угнетающе действует на пациентов. Для лечения фантомных болей больного погружают в виртуальную реальность и предлагают выполнить ряд упражнений, включающих в работу ампутированный орган, который больной видит в виртуальном пространстве. Например, в игровой форме пройтись по ледяному каньону и покидать снежками в пингвинов.
После потери органа контролирующие его зоны мозга переходят в “спящее” состояние, а соседние области, которые продолжают функционировать, пытаются компенсировать их отсутствие собственными силами. Возможно, причиной фантомных болей является именно эта избыточная активность незатронутых травмой зон. Активизация собственных нервных путей ампутированной конечности снижает эту компенсаторную активность, в результате чего снижается и интенсивность фантомных болей.
Программы виртуальной реальности значительно ослабляют боль при лечении ожоговых ран. Во время обработки ран больных погружают в виртуальную реальность, тем самым снижая уровень активности головного мозга, связанного с болью.
Лечение фобий
Еще одна область терапевтического использования виртуальной реальности — лечение фобий путем демонстрации пациентам графических изображений объектов, вызывающих у них непреодолимый страх.
Эффективность виртуальной реальности при лечении различных фобий уже доказана десятками исследований и открывает путь к широкому клиническому использованию метода.
Этот прием впервые был использован в 1990-х гг. Барбарой Рутбаум (Barbara O. Rothbaum) из Университета Эмори и Ларри Ходжесом (Larry F. Hodges) из Университета Северной Каролины в г. Шарлотт для лечения людей, боящихся высоты, воздушных полетов и публичных выступлений, а также ветеранов Вьетнамской войны с хроническим посттравматическим стрессом. Как и виртуальные программы по борьбе с болью, эта форма терапии способна менять у пациентов привычный ход мыслей, поведение и восприятие информации
Реабилитация больных с повреждениями опорно-двигательного аппарата
Новая тренинговая система для людей с повреждением опорно-двигательного аппарата на основе технологии «виртуальной реальности» разработана учеными Израиля.
С помощью симулятора сцен серфинга и бега пациенты с повреждением позвоночника и конечностей снова смогут научиться управлять своим телом, улучшить координацию движений и даже заново научиться ходить.
Техническое оснащение и специальная программа заставляют нагружать именно больную часть тела для того, чтобы стимулировать восстановление нервов.
Визуальное «оформление» таких упражнений помогает пациенту сконцентрироваться на том, что он делает, а не на своей боли, поэтому такая гимнастика проходит гораздо легче и приносит больше эффекта, чем традиционная
Лечение постравматических нервных растройств
Виртуальная терапия используется и для лечения серьезных психических нарушений – постравматического стрессового растройства.
Симптомы заболевания включают в себя острые воспоминания о травматическом событии, сильные реакции на любые факторы, символизирующие или напоминающие происшествие, замкнутость, эмоциональную глухоту и раздражительность.
Как правило, самостоятельно пытаться стереть из памяти событие, провоцирующее посттравматический стресс, невозможно. Ученые давно исследуют воздействие на человеческую психику терапии виртуальной реальности, и они пришли к выводу, что она может быть самым эффективным методом в нормализации психо-эмоционального состояния людей.
Использование виртуальной реальности, для того чтобы вернуть человека к травмировавшему его психику событию может помочь уменьшить посттравматический шок. Возвращение людей в обстановку, которая стала для них стрессовой, и обучение их сохранению спокойствия в подобной ситуации является высокоэффективным подходом к такого рода проблемам. Например, люди, страдающие от посттравматического синдрома вследствие участия в военных действиях , могут еще раз виртуально пережить ту или иную боевую операцию и научиться адекватно реагировать на стресс, с тем чтобы преодолеть нервное расстройство (
Лечение болезни Паркинсона
В Вашингтонском университете медики используют ВР технологии для лечения пациентов с болезнью Паркинсона. Этот синдром обусловлен поражением головного мозга и проявляется скудностью мимики, cкованностью движений, дрожанием рук и ног, нарушениями речи, походки и т.д. Бывают случаи, когда, находясь на ровной поверхности, больной либо вообще не двигается, либо с трудом передвигается маленькими шаркающими шажками. Однако, тот же самый человек без особого труда ходит по лестнице и преодолевает невысокие препятствия. C помощью шлема медики отправляют своих пациентов в крайне неудобный для передвижения абстрактный мир, битком набитый всяческими препятствиями. Вот к человеку подкатывается то ли холмик, то ли волна, и он инстинктивно готовится перешагнуть барьер, но... тот неожиданно разглаживается у него под ногами. Изменяя расстояния между препятствиями, их высоту и скорость приближения к пациенту, удается сдвинуть его с мертвой точки и научить шагать по ровной поверхности. Это один из примеров, когда ВР технологии помогают человеку вернуться к нормальной жизни