虚拟现实技术在康复医疗领域的应用分析


虚拟现实技术在康复医疗领域的应用与产品、市场策略分析
PRESENTED BY 巴斯光年  2016年11月27日

 

 

 


第一章概述 1.1 背景说明

 

传统康复医疗的局限性:
•康复治疗旨在通过物理疗法、体育疗法、生活训练、技能训练和心理训练等多种手段,使伤残者、慢性病患者、低能畸形患者、老年人和手术后患者得到最大限度的恢复。
•由于治疗手段的局限性,导致患者处于被动地位,而且在训练过程中,动作反复、单调、枯燥,患者很容易产生厌烦情绪,不利于治疗的继续和深入虚拟现实应用于康复医疗的前景:
•虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术是一门新兴的人机交互技术,由计算机硬件和软件合成人工环境,使沉浸其中的用户产生视、听、触等感觉,并在三维视觉空间中获得人机交互体验,给用户营造出逼真的交互体验。
•VR应用到康复治疗中,可以有效解决目前治疗手段所存在的局限性,并且有着巨大的潜力。

 


目的与意义

 

探索如何运用VR技术来:
•帮助患者提高训练的积极性
•提升康复训练的效率和效果
•缩短康复所需的时间思考和分析产品和市场方向:
•从用户、市场、渠道、监管机构等角度出发,什么样的产品和市场策略适合当前以及未来的市场发展
•结合传统IT公司当前的技术储备、人员队伍、战略方向等特点,分析进入“VR+康复医疗”这一领域所面临的困难与机遇

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


VR在虚拟手术领域的应用

 

随着计算机图形学、三维医学图像处理技术、仿真技术、漫游技术以及网络技术等方面的快速发展,虚拟现实技术在医学方面被越来越广泛地应用,如虚拟内窥镜、虚拟手术、虚拟静脉注射、虚拟康复训练以及各种用于医学实践教学的模拟训练系统等。虚拟现实给现代医疗带来的最根本的改变在于脱离真实人体给医生以及医学实习生提供一个虚拟操作平台,这无论是在医疗实践中还是在医学教学中都有着颠覆传统的意义。

 

 


VR在医疗直播领域的应用

 

2016年5月30日上午,浙江瑞金医院的手术室里面,中国腹腔镜外科首席专家的郑民华教授成功为一名八十多岁的右半结肠癌患者实施肿瘤切除手术,并首次通过虚拟现实技术对手术全程进行了直播。这也是国内首次实现用虚拟现实技术直播的手术。同时为了更好地体现现实手术细节用于满足微创手术教学需要,在全景360VR直播的基础上,这次直播还把3D腹腔镜视频信号整合进直播过程中。医学生通过柳叶刀客的VR设备可以看到全景视频直播画面,感受第一视角的临场体验,帮助医学生更好地学习手术操作技巧。

 

 


VR在医疗教育领域的应用

 

医微讯成立于2013年7月,定位为国内第一家把虚拟现实与医学教育以及医学相关方面相结合的应用创新公司,医微讯当前已经获得数千万元天使投资,投资方为专注医疗健康产业投资的“约印创投”。医微讯正在打造一个VR+3D交互的外科手术培训在线平台“surgeek(柳叶刀客)”,它主要包括两部分,第一、为外科医生学习用的手术全景视频;第二、3D交互手术操作模拟。前者是外科医生观看学习用的,后者可以让外科医生通过类似游戏的方式来模拟外科手术操作。

 


VR在辅助治疗领域的应用

 

(1)眼部疾病的辅助治疗
VR在治疗眼部疾病(比如儿童的斜视、近视以及立体视力的缺陷)上有很好的效果。美国人James Blaha开发出一款3D影像软件“VIVID-VISION”来辅助治疗斜视,取得了不错的效果。
(2)疼痛患者的辅助治疗
美国的华盛顿大学推出了一款虚拟现实游戏“Snow Awards”,这个游戏虚拟了南极洲的冰雪环境,设置有虚拟的冰雪世界、冰冷的河流和瀑布,还有雪人和企鹅,患者进入游戏后注意力完全集中于冰雪世界,无暇顾及伤痛,从而减轻治疗过程中的疼痛感。

 


VR在其他医疗领域的应用和展望

 

(1)测试医疗设备
在美国加州大学的交互式可视实验室里,工作人员使用一台超级计算机模拟安装心脏起搏器时心脏的工作过程,并且在基于投影的VR显示上观看模拟过程。实验室主任Daniel Keefe说:“你可以看到血液流过心脏,仿佛身临其境般,这样你就可以分析其他的结构了。”
(2)VR问诊和VR虚拟医生
当前在线问诊已经初步形成了规模,但也存在一些问题,毕竟是平面的沟通方式,患者跟医生在线上沟通的时候大多数是用文字或者图片描述,这样造成的误诊率非常高,但VR的出现将彻底改变这一状况。未来的医疗APP将会变成一个虚拟现实医院,里面坐满全国各地的医生,患者跟这些医生不再有任何距离,只要带上VR设备,未来一个广州的患者就能在虚拟现实的世界里与北京的医生面对面,医生还可以在虚拟世界里对病人望闻问切,通过远程监测技术来把脉。当这种情形普及后,医生将会从医院解放出来,成为家庭医生,每个人都可以拥有自己的专属家庭医生,医生平时就在家里,只有做手术的时候才去医院或者诊所。这样医院将会变成一个做手术的地方,通过吃药可治疗的病基本能在线上解决。

 

 

 

 

 

 

 

 

 


VR应用于康复医疗的优势

 

VR应用于康复医疗的优势:
VR 技术可提供重复练习、效果反馈和动机维持3 种关键环节,这正是患者习得某种功能的必要条件。
另外,VR 康复系统能将心理引导与生理治疗结合起来,在患者进行“游戏式”康复训练的过程中,通过音乐、画面、文字和语音提示等形式给患者以正面的激励反馈,提高患者的信心和主动性。因此,将康复训练与VR 技术相结合具有重要的应用价值。VR应用于康复医疗的优势总结下来有以下四个方面:
(1)减少对专业康复医师以及康复器械的资源占用,能够更好地利用资源
(2)VR的沉浸感带给用户的趣味性,能够激发患者对康复训练的热情,调动患者训练的积极性
(3)能够对康复训练的数据进行记录,根据效果反馈来调整治疗方案
(4)患者可以自行练习,减少占用资源,降低康复医疗的费用

 


虚拟康复医疗的分类

 

(1)虚拟身体康复医疗
虚拟身体康复训练是指使用者通过输入设备(如数据手套、动作捕捉仪)把自己的动作传入计算机,并从输出反馈设备得到视觉、听觉或触觉等多种感官反馈,最终达到最大限度的恢复患者的部分或全部机体功能的训练活动。这种训练方法,不但大大节约了训练的人力物力,而且有效增加了治疗的趣味性,激发了患者参与治疗的积极性,变被动治疗为主动治疗,提高治疗的效率。(2)虚拟心理康复医疗
狭义的虚拟心理康复训练是指利用搭建的三维虚拟环境治疗诸如恐高症之类的心理疾病。广义上的虚拟心理康复训练还包括搭配“脑—机接口系统”、“虚拟人”等先进技术进行的脑信号人机交互心理训练。这种训练就是采用患者的脑电信号控制虚拟人的行为,通过分析虚拟人的表现实现对患者心理的分析,从而制定有效地康复课程。此外,还可以通过显示设备把虚拟人的行为展现出来,让患者直接学习某种心理活动带来的结果,从而实现对患者的治疗。这种心理训练方法为更多复杂的心理疾病指明了一条新颖、高效的训练之路。

 

 

VR在康复医疗领域的应用

 

肢体运动康复医疗:
肢体运动康复训练系统由软件提供多种人工景物,使患者如同置身于游戏或旅游的环境中,在游戏的原理上设计了诸多康复程序,康复程序的游戏动作和作业治疗中的动作一致,在肢体作业康复方面主要以身体的肩、肘、腕、膝关节等大关节进行主动康复训练,同时以游戏方式实现原有康复动作。在训练的过程中,如果出现失误,不会对患者的身体造成损伤,可用于慢性病治疗及生活技能丧失者的康复。

 

 

中风病人的康复训练:
经历过脑出血、中风的患者,在渡过急性期之后,都要经过一个漫长的康复过程。患有中风的患者一般都会出现认知缺乏,或是影响半边身体活动的肢体运动障碍,使患者的半边身体运动能力下降,或是完全丧失,本体感受也有不同程度的退化。传统的中风康复训练受人力、物力和时间等方面制约,一般是在发病的急性期(患病后的1个月左右)以及亚急性期(患病后的5个月左右)进行的。

 

 

心理认知功能训练:
经历让病人直面恐惧的暴露疗法是治疗恐惧症的重要方法。VR技术能够最大程度地还原环境、场景,使过去的环境再现,而环境对人的最大作用就是心理作用。因此,目前VR技术应用最多的一大领域就是心理治疗领域。障碍症、恐惧症、自闭症、恐高症、幽闭症、公开演讲恐惧症、密集恐惧症等,以及焦虑症、注意力缺陷及精神分裂症等,均可通过VR技术的环境再现来治疗或改善症状,并逐步达到治疗的目的。

 

 


VR在康复医疗应用中的理性认识

 

(1)虚拟康复医疗的局限性
在康复医疗的过程中,专业医师的指导环节依然不能被完全取代。虚拟康复医疗技术目前仍然更多地作为一种辅助治疗手段来配合专业医师的治疗过程,首先需要通过医生的专业诊断并设定针对性的康复方案,然后才能配合虚拟康复医疗技术来开展康复训练,形成优势互补的治疗模式。
(2)硬件建设需与软件建设齐头并进
在虚拟康复医疗中,软件资源(包括各种虚拟场景的三维数据)的数量、效果的生动性、交互的丰富性以及医疗康复方案的专业性,都直接决定了病人康复效果的好坏;软件资源也只有在硬件设备(如VR头盔、动作捕捉设备、数据手套等)的配合下才能够充分发挥出作用,“软硬兼施”才能优势互补,相得益彰。因此,要与专业的康复医师一起科学地针对不同疾病设计医疗康复方案。
(3)虚拟康复医疗技术适用的疾病种类
并不是所有的康复医疗学科内的疾病都适合采用VR技术来进行辅助治疗,VR技术所具备的高沉浸感和强交互性的特点使其适用于肢体运动康复、脑中风康复、心理康复等领域;而对于烧伤、精神疾病、糖尿病、心血管疾病以及呼吸系统疾病等病种的康复,采用虚拟现实技术并不能显著提高康复医疗的效果。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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