VR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中該如何應(yīng)用

試想一下，如果用VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)）給患者做心臟手術(shù)，是什么感覺(jué)？事實(shí)上，在美劇《良醫(yī)》（the Good Doctor）里面，就出現(xiàn)了這樣的場(chǎng)景。連醫(yī)療設(shè)備都是 VR 呈現(xiàn)的?！澳悴灰詾檫@只是科幻小說(shuō)，或者是電視劇，它已經(jīng)真實(shí)發(fā)生了。”說(shuō)這話的是斯坦福大學(xué)兒童醫(yī)療中心小兒心臟學(xué)科的臨床副教授 David Axelrod 博士。

確實(shí)如此，2017年9月份，倫敦皇家醫(yī)院使用 VR 技術(shù)做了世界上第一例 360 VR 腦動(dòng)脈瘤治療。這是一場(chǎng)神經(jīng)外科手術(shù)，需要修復(fù)病人的兩個(gè)動(dòng)脈瘤，醫(yī)生戴上的是 GoPro。沒(méi)錯(cuò)，不要以為 VR 只能玩游戲，在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用更值得我們關(guān)注。近日，硅谷洞察圍繞 VR 技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用，專訪了斯坦福大學(xué)臨床副教授 David Axelrod 博士，讓他帶我們看看，VR 這項(xiàng)技術(shù)是如何應(yīng)用在當(dāng)前美國(guó)醫(yī)療行業(yè)的。

據(jù) Axelrod 博士介紹，從2016年開始，VR 技術(shù)就已經(jīng)開始用來(lái)培訓(xùn)學(xué)生和教育病人，這也是VR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的第一大用途：培訓(xùn)和教育功能。這里面的培訓(xùn)和教育對(duì)象，包括醫(yī)學(xué)生、醫(yī)生，乃至病人。醫(yī)學(xué)生和醫(yī)生都比較好理解。像美國(guó)西儲(chǔ)大學(xué)，使用微軟 HoloLens 幫助學(xué)生用 VR 學(xué)習(xí)解剖學(xué)，來(lái)代替過(guò)去學(xué)生通過(guò)尸體來(lái)學(xué)習(xí)解剖學(xué)。年輕的醫(yī)學(xué)生們，戴著 HoloLens，直接“看穿”了人體，從皮膚到肌肉，到血管等都能清晰地展現(xiàn)在眼前。

斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院，如今也有 400 名神經(jīng)外科患者在手術(shù)前已經(jīng)在虛擬現(xiàn)實(shí)中觀察了他們的手術(shù)將會(huì)如何進(jìn)行。至于手術(shù)后，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院也對(duì)病人的大腦、脊柱等身體部位進(jìn)行了 VR 呈像，過(guò)去，這些部位是通過(guò)物理模型進(jìn)行解說(shuō)的。通過(guò)讓患者沉浸在解剖結(jié)構(gòu)中，從而清楚了解手術(shù)進(jìn)行的部位。

當(dāng)然，一些會(huì)隨著血液和呼吸流動(dòng)而移動(dòng)的身體部位，當(dāng)前并未涉及。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院VR計(jì)劃的高級(jí)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Malie Collins 認(rèn)為，這將會(huì)很快拓展到身體的其它部位。除了大腦、脊柱之外，還有心臟。Axelrod 博士舉例，由于斯坦福大學(xué)兒童醫(yī)療中心的 ICU病房通常需要處理的病人情況是有嚴(yán)重心臟缺陷問(wèn)題，手術(shù)的復(fù)雜程度，難免會(huì)帶來(lái)病人和家屬的害怕和困惑，因此，VR 就在其中發(fā)揮用途。

“他們（病人及家屬）可能會(huì)害怕、會(huì)困惑，為什么我們會(huì)這樣做（手術(shù)）。具體到哪一個(gè)心臟部位會(huì)動(dòng)手術(shù)，如何動(dòng)手術(shù)。未來(lái)，讓病人從 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)中了解手術(shù)的具體情況，從而緩解一部分害怕心理”，Axelrod 博士介紹道。但是目前這個(gè)應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)階段，主要是在病人手術(shù)結(jié)束后為病人呈現(xiàn)，通過(guò) VR 讓病人更理解自己經(jīng)歷了什么。

對(duì)醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)，將 VR 用于模擬學(xué)習(xí)已經(jīng)是加州大學(xué)舊金山分校醫(yī)學(xué)院為期四年課程的一部分，醫(yī)學(xué)生第一年就可以接觸到虛擬現(xiàn)實(shí)，了解人體構(gòu)造，體驗(yàn)解剖實(shí)驗(yàn)。對(duì)于外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)，可以在進(jìn)入到手術(shù)室之前，在虛擬現(xiàn)實(shí)的世界中對(duì)每一個(gè)步驟進(jìn)行練習(xí)，從而提高準(zhǔn)確率。

事實(shí)上，用于術(shù)前的醫(yī)學(xué)模擬培訓(xùn)是很有必要的。美國(guó)頂級(jí)醫(yī)學(xué)中心約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（JohnsHopkins Medicine）曾在 2016 年所做的一項(xiàng)研究估計(jì)，美國(guó)每年有超過(guò) 25 萬(wàn)人死于醫(yī)療差錯(cuò)，這成為了美國(guó)第三大死因。在 2008 年對(duì)美國(guó)外科醫(yī)生學(xué)會(huì)成員進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查中，近10%的人表示 “擔(dān)心自己在過(guò)去三個(gè)月里犯了重大的醫(yī)療錯(cuò)誤”。

除了幫助患者、醫(yī)學(xué)生、醫(yī)生之外，Axelrod 博士表示，VR 技術(shù)還能夠幫助高中生學(xué)習(xí)科學(xué)，提高對(duì)醫(yī)學(xué)的興趣，斯坦福大學(xué)也已經(jīng)在當(dāng)?shù)馗咧姓归_這樣的合作項(xiàng)目。Axelrod 博士告訴硅谷洞察，除了 VR 手術(shù)之外，甚至AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）也被用到了手術(shù)當(dāng)中。即投射醫(yī)療影像到病人身體的表層，讓病人能夠看到。這甚至比 VR 更真實(shí)?！叭绻阍诨颊呱砩戏胖迷鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)中的醫(yī)學(xué)影像，你會(huì)可以看到所有的關(guān)于解剖學(xué)和一切”。

稍微解釋下兩種技術(shù)用于醫(yī)療行業(yè)的不同：虛擬現(xiàn)實(shí)是把用戶融入計(jì)算機(jī)生成的一個(gè)虛擬世界中，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是把計(jì)算機(jī)生成的虛擬對(duì)象添加到真實(shí)物理空間當(dāng)中。一個(gè)代入，一個(gè)帶出。聽起來(lái)確實(shí)科技感很重，但為什么現(xiàn)在還未在手術(shù)方面出現(xiàn)大規(guī)模普及乃至應(yīng)用呢？這就說(shuō)到VR 手術(shù)最困難的部分了——醫(yī)學(xué)成像。

在 Axelrod 博士看來(lái)，現(xiàn)在的一大挑戰(zhàn)就是如何將醫(yī)學(xué)影像轉(zhuǎn)化為 VR 需要獲得高質(zhì)量的成像。這里面需要眾多技術(shù)工程師的幫助了。試想一下，首先要獲得高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)影像圖片，然后導(dǎo)入。還能作為虛擬現(xiàn)實(shí)在其中進(jìn)行交互。實(shí)際能夠互動(dòng)之外，還要有安全的反應(yīng)，比如需要在 VR 手術(shù)前進(jìn)行術(shù)前計(jì)劃。這一系列過(guò)程，都是非常復(fù)雜，且高精度的。

那技術(shù)上的進(jìn)步，是否只能依賴科技企業(yè)了呢？Axelrod 博士認(rèn)為，確實(shí)如此。無(wú)論從硬件還是軟件角度而言，都需要提高。比如硬件設(shè)備需要更加便攜、更便宜。如今有了精算計(jì)算機(jī)的輔助，不再需要一個(gè)巨大的電腦在旁邊，這已經(jīng)是一個(gè)很大的進(jìn)步了。

從軟件領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，很多初創(chuàng)公司除了像在 Facebook/Oculus、微軟等有 VR 業(yè)務(wù)的大公司支持下，開發(fā)相應(yīng)軟件之外，也開始跟醫(yī)療社團(tuán)合作，已經(jīng)開發(fā)出那種能夠快速識(shí)別 3D 成像，并快速輸出的軟件。這就說(shuō)到了除技術(shù)上的挑戰(zhàn)之外，另一個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自的對(duì)象——醫(yī)療社團(tuán)。Axelrod 博士認(rèn)為，VR 技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域的另一大挑戰(zhàn)恰好來(lái)自于醫(yī)療社群。因?yàn)橄鄬?duì)于科技團(tuán)體來(lái)說(shuō)，醫(yī)學(xué)團(tuán)體對(duì)某項(xiàng)技術(shù)的接受程度速度會(huì)慢一些，標(biāo)準(zhǔn)的建立也更慢?！斑@并不是說(shuō)對(duì)技術(shù)不友好，而是它畢竟跟人的生命有關(guān)。所以會(huì)更謹(jǐn)慎?！?/p>

“需要時(shí)間，但并不意味著我們不可能到達(dá)?！盇xelrod 博士非常樂(lè)觀。說(shuō)到醫(yī)療行業(yè)，不可離開的一個(gè)角色就是——FDA（美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局）。那么，在應(yīng)用 VR 技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)里面，F(xiàn)DA 又扮演一種什么角色呢？Axelrod博士指出，F(xiàn)DA 確實(shí)是一個(gè)重要的角色，但在醫(yī)療行業(yè)里面，F(xiàn)DA 不僅僅是一個(gè)發(fā)放許可的監(jiān)管角色，很多情況更是扮演了一個(gè)合作者、倡導(dǎo)者的角色。

在 Axelrod 博士看來(lái)，當(dāng)前眾多醫(yī)療社團(tuán)已經(jīng)有開始跟FDA在合作，而FDA也非常容易聽到醫(yī)療社團(tuán)的工作，“只有更多地了解他們（醫(yī)療社團(tuán)）所做的事情，確保事情做得穩(wěn)妥、周到，F(xiàn)DA會(huì)提出好的問(wèn)題，為整個(gè)行業(yè)考慮。所以更像是一個(gè)合作者和倡導(dǎo)者?！?/p>

去年10月，美國(guó)食品和藥物管理局授予醫(yī)療影像公司 Novarad 旗下產(chǎn)品 OpenSight 獲得了510（k）許可，這是全美第一個(gè)被 FDA 認(rèn)可的醫(yī)療 AR 解決方案。主要用微軟 HoloLens 的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）打造了一個(gè)名為 OpenSight 的系統(tǒng)，被用于外科手術(shù)的術(shù)前計(jì)劃。但截止目前為止，硅谷洞察并未發(fā)現(xiàn)跟 VR 相關(guān)的醫(yī)療解決方案有被 FDA 批準(zhǔn)的記錄。

在FDA批準(zhǔn)的這個(gè)個(gè)案里，OpenSight系統(tǒng)能夠?qū)⒒颊唧w內(nèi)的2D、3D和4D圖像投影并覆蓋在患者身體上，醫(yī)生透過(guò)HoloLens將患者身體內(nèi)部的場(chǎng)景以及身體外部的信息結(jié)合，增加對(duì)手術(shù)計(jì)劃和解剖關(guān)系的理解，從而減少手術(shù)時(shí)間。據(jù)咨詢公司 ABI Research 的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，醫(yī)療和醫(yī)療保健領(lǐng)域的VR服務(wù)將從 2017 年的 890 萬(wàn)美元市場(chǎng)爆炸式增長(zhǎng)到 2022 年的大約 2.85 億美元。在增長(zhǎng)數(shù)字背后，是 VR 技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景。

斯坦福大學(xué) VR 實(shí)驗(yàn)室的 Walter Greenleaf 教授，同時(shí)也是一位神經(jīng)科學(xué)家。他把 VR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用概括為以下四大類：健康保健（Health and Wellness）、醫(yī)療培訓(xùn)（Professional Training），醫(yī)學(xué)干預(yù)（Clinical Interventions）和臨床診斷（Clinic Diagnosis）。

舉例來(lái)說(shuō)，VR 在健康保健領(lǐng)域的運(yùn)用，像用于冥想、減壓等，另一大較多運(yùn)用領(lǐng)域是培訓(xùn)和教學(xué)領(lǐng)域，前文也提到了。對(duì)于 VR 技術(shù)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用的第三大場(chǎng)景是：醫(yī)學(xué)干預(yù)。醫(yī)學(xué)干預(yù)領(lǐng)域應(yīng)用 VR 技術(shù)的比例很大，并且也較早就開始了。據(jù) Axelrod 博士介紹，這主要針對(duì)的是一些神經(jīng)學(xué)上的疾病，試圖通過(guò) VR 環(huán)境進(jìn)行疾病的干預(yù)及治療。比如，VR 技術(shù)可以幫助燒傷患者緩解治療所帶來(lái)的疼痛，還有 PDST 患者（創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙）。因?yàn)?PDST 患者通常會(huì)長(zhǎng)期處于憂郁，焦慮，或者反應(yīng)過(guò)激的心理狀態(tài)中。

在一項(xiàng)由軍方為受到簡(jiǎn)易爆炸裝置爆炸傷、燒傷的士兵進(jìn)行的研究中，VR 比嗎啡的效果甚至更好。根據(jù)患者報(bào)告，使用 VR 后減少了60％至75％的痛苦，相比之下，嗎啡平均疼痛減少約 30％。去年，三星集團(tuán)也在韓國(guó)跟當(dāng)?shù)蒯t(yī)院合作，開發(fā)使用 VR 的心理健康診斷計(jì)劃。其中，自殺預(yù)防和心理評(píng)估的認(rèn)知行為療法將成為焦點(diǎn)。也就是說(shuō)，從目前來(lái)看，按照應(yīng)用的難易程度來(lái)說(shuō)，臨床診斷將是需要醫(yī)學(xué)界集體攻關(guān)的一大環(huán)節(jié)。