新醫療工具

納塔莉亞·別茲聶娃 伊娃

虛擬現實（VR）僅是游戲玩家的高科技玩具？醫生們打賭，這項使人類沉浸在虛擬世界的技術在未來可以應用在更多的醫學領域。如今它們已經可以輔助手術，幫助中風患者康復，安慰病人……

虛擬之路

“人造世界”最初出現在古典繪畫中。18世紀末，全景畫出現——營造出一種環視地平線的視覺感。當時許多建筑師受到全景畫的啟發，建造了“圓環形建筑”。虛擬現實眼鏡的原型出現在19世紀30年代末，是一種叫作“體視鏡”的裝置。人們通過創造“立體畫片”——兩張近乎相同的畫片在細節上略有不同，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”，從而產生立體效果。從那時起，“虛擬旅游”已經大受歡迎：人們會花連續數小時觀看森林小徑的圖片。

虛擬現實技術最初令人感到印象深刻是在20世紀中葉，“傳感影院”的出現。該設備類似于現代游戲裝置模擬器，能讓用戶有更多的切實感受：屏幕上閃爍著立體圖像，立體聲伴隨而來，觀眾的椅子會隨之振動。 此外，傳感影院還能在適當的時候產生氣味和風。

現代虛擬現實眼鏡早已超越了它們的“祖先”，巧妙地運用了我們的感覺：視覺——令人印象深刻的3D景觀，聽覺——多聲道揚聲器系統。為了讓用戶能有更真實的感受，還配有特殊的手套和全身服，傳遞熱量和振動感，增強觸感。還可以重現氣味，大多數情況下，氣味是由鋪設在程序內的香料溶液混合而成，在適當的時間逐漸蒸發出來。

如今，虛擬現實主要應用于娛樂產業，人們與電腦游戲交互的機會越來越多。但我們要清楚，虛擬現實技術不僅可以用來娛樂。

虛擬手術

2016年，法國西部昂熱大學附屬醫院的神經外科醫生在全球首次使用虛擬現實設備移除腦瘤。此前，虛擬現實技術已被用于輔助手術，如視覺建模。但此次，虛擬現實已經以一種成熟的外科手術工具登場。

虛擬現實結合人體組織動力學、內窺鏡裝置光學和移動流體等模擬技術，可以降低手術風險。在虛擬現實輔助的手術中，佩戴專門虛擬現實眼鏡的不是醫生，而是病人：在手術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，他的一只眼睛在術前已經失明，此時外科醫生的一點小失誤就可能使他雙目失明。

為提升手術的成功率，醫生要盡可能準確地監測病人在手術中的狀態。先使用電極腦電圖記錄大腦活動，然后模擬一套專門的手術實操環境：發光物體不時地出現在佩戴了虛擬現實眼鏡的患者的視野中，病人另一只健康的眼睛跟蹤發光體移動。這有助于醫生精確地確定患者大腦的哪些區域被激活，在切除腫瘤時，不觸碰到這些區域。手術成功，經周期性復查后，患者另一只健康眼睛的視力確實沒有受到影響。

2016年4月，皇家倫敦醫院的醫生全世界首次使用虛擬現實攝像機進行了手術，這也是醫學發展史上的首次虛擬現實手術。幾組畫面組合成一個“圓”，以便切換到最方便的視角。這項技術不能完全稱為虛擬現實，因為真正的虛擬現實能進行交互。虛擬現實攝像機還可以輔助虛擬現實醫學教學，學生們將利用這項技術磨練技藝，此外，這也是世界各地醫學生進行遠程學習的重要工具。

昂熱大學附屬醫院的醫生堅信，虛擬現實技術對外科學手術的貢獻將隨著這項技術的發展而不斷增大。芝加哥的研發團隊研發了一款手機應用，由視頻游戲開發商和醫生協助開發完成，是一款外科手術模擬游戲。麻醉醫師、耳鼻喉科醫師、重癥監護專家、急診室醫生和呼吸科醫師將從該款游戲中受益。波士頓一家致力于運用虛擬現實技術提供醫生培訓的公司，開發了一系列可以創建虛擬手術室的軟件。在虛擬手術室，醫生可以放心地進行更多更為復雜的手術操作。

此外，澳大利亞的紐卡索大學將引入虛擬現實技術，幫助助產士熟悉接生過程中可能面對的各種狀況。有了虛擬現實技術，我們不再只能通過教科書和二維解剖圖了解常見疾病。醫學院的學生需要進行大量實踐。如今世界上許多醫學大學都將虛擬現實技術應用到了解剖學。學生通過虛擬技術進行3D解剖，3D器官可以模擬人體內“運行”狀況，例如，血液是如何通過各部分血管的。

恐懼之藥

人們會驚訝地發現，早在“體視鏡”圖集和視頻時期，虛擬現實就已經在進行心理輔助治療了。20世紀90年代，心理學家和精神病學家就開始關注這項最新興的技術。此前10年，醫生提出了創傷后應激障礙（PTSD）的概念。

最初，PTSD被稱為“越南綜合癥”，因為在20世紀70年代末，從東南亞戰爭中返回的士兵常被診斷出該種病癥。后來研究人員發現，這種疾病也出現在那些患有重癥或遭受過家庭暴力的人身上。創傷后應激障礙患者的焦慮水平非常高，他們有時會產生可怕的“回憶倒敘”，或者相反——對某一時期的生活完全失去記憶。

20世紀90年代末，心理學家芭芭拉·羅特鮑姆對患有PTSD的越南戰爭老兵進行了研究。芭芭拉和同事一起創建了輔助治療的虛擬情景，這對于一個病人來說非常重要。第一個情景是一架在越南上空飛行的直升機，第二個是叢林中的一片小空地。這些虛擬情景補充了“暴露療法”（Exposure therapy），讓患者逐漸開始與恐怖畫面交互。隨著時間的推移，心理適應了，恐懼感就會逐漸消退。據醫學評估，使用虛擬現實治療后，患者的焦慮程度下降了34%。老兵自己估計下降幅度更大，高達45%。

虛擬現實可以讓人應付許多心理障礙，例如，恐高的人可以在摩天大樓的屋頂上“參觀”，同時知道自己實際上是完全安全的。虛擬現實也有可以幫助偏執狂和患有類似疾病的人。

有了虛擬現實技術，人們可以更加真實地體驗恐懼，而不必真的置身其中。牛津大學的研究人員最近的一項研究表明，在虛擬環境中排練恐怖情景明顯降低了現實中的恐懼感。在試驗中，30名患有急性迫害妄想癥的人在幾個模擬情境下，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方法，第二組與虛擬對話者“交流”。實驗結果顯示，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。

虛擬現實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行了一項研究，他們讓244名兒童中的部分兒童在接種疫苗時戴上虛擬現實眼鏡，身處“海底世界”。結果表明，身處虛擬現實組的兒童的疼痛感和恐懼要明顯低于另一組。

疼痛管理

虛擬現實技術不僅能治療心理，還可以治療身體。伊利諾斯洛約拉大學醫院的燒傷病房使用虛擬現實技術與止疼藥配合治療已經很多年了。在發病過程中，病人身處“冰雪世界”——一個虛擬的雪球游戲，場景是一個半夢幻的冬季景觀，還有冰凍的河流、雪人和企鵝。患者需要專注于任務，有助于分散身體痛感。磁共振成像研究證實，在該游戲過程中，疼痛感確實被削弱了。

“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上行走，看著周圍逐漸變化的風景。虛擬行走是對所謂“正念冥想”（mindfulness meditation）的補充：在此期間，患者完全專注于自己此刻的狀態，不去考慮其他事情。病人的身體狀況受到監控，能實時記錄他們的體溫和脈搏。“行走”開始時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，霧會漸漸消散。患者更集中注意力能減少對疼痛的關注。

洛杉磯的悉達斯西奈醫療中心推出了一個全新的虛擬醫療項目，由布倫南·施皮格爾博士帶領，旨在運用虛擬現實技術幫助病患減輕疼痛。這一想法基于“生物-心理-社會”模型（Biopsychosocial Model，BPS），認為個體的體質差異、心理狀態、抗壓能力等多方面因素都會影響一個人的治療效果和健康程度，因此，通過虛擬現實技術和心理社會學的補充，人們可以更好地管理疼痛感。實驗結果表明，虛擬現實技術能夠將患者自我報告的平均疼痛評分從5.4降至4.1。通過觀察，虛擬現實技術能夠幫助醫生判斷患者的疼痛是生理反應還是心理作用。

康復治療

虛擬現實技術不僅可以治病，還可以幫助恢復身體的許多功能，目前主要方向是中風后康復。虛擬現實是物理治療的重要組成部分，有助于恢復失去的運動功能。

2015年，該技術成功地在巴塞羅那醫院進行了測試。這項研究的參與者之一就是出生后就立即患上中風的病患。在參加康復計劃幾個月后，其中包括進行最近開發的虛擬現實游戲，患者病情得到明顯緩解。

病人必須通過傳感器移動手，與屏幕上的物體交互。起初，對中風患者來說，這項任務幾乎是不可能完成的，但隨著交互次數的增加，他們已經能夠掌握多種難度等級的游戲，包括虛擬保齡球。

“康復計劃真的很有激勵性。我可以改進手的動作了，連我自己也沒有意識到這是通過完全自然的方法做到的。”一位中風患者激動地說。出院后在家自行進行康復治療，對中風患者來說是非常重要的。對于中風后左手不能運動，但仍能使用右手的患者，提供一個虛擬左手，有助于大腦恢復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運動跟蹤設備研制公司已經開始致力于為物理治療領域帶來新的革命。現在，VR技術的出現進一步增強了它們的革新能力。波士頓的一家研發公司可以提供浸入式、互動虛擬環境，幫助病患進行理療。例如，病患需要手持一把虛擬的劍擊中目標，這要求他們先進行肩膀運動的測試。患者可以在一個游戲中通過頭部運動，控制手中的虛擬水槍，以此達到鍛煉頸部的目的。

回歸

毋庸置疑，沒有人喜歡待在醫院里。但如果你轉向虛擬現實，即使是醫院病房也不會覺得單調乏味。研發人員為那些在醫院待了很長時間，想念家、父母和朋友的孩子們設計了一款虛擬現實相機，拍攝所有發生在家里或學校課堂上的照片，將圖像傳送到虛擬現實眼鏡。熟悉的環境圍繞著孩子，至少能讓他們暫時忘記治療室。

此外 ，越來越多的數字技術創新者發現，老年人其實對新技術的接受程度遠超他們的想象。一家來自麻省的初創公司致力于向老年人提供虛擬現實設備，幫助他們通過虛擬現實設備回到自己兒時的房子，或者參加虛擬戶外活動。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。虛擬現實設備還能促進老年人之間的溝通，讓他們通過虛擬場景進行對話，或進行藝術創作。來自加州圣何塞的一家公司正在為企業開發一款健康放松應用，該公司在墨西哥的開發和運營中心還專門推出了一個企業虛擬現實健康室。

虛擬現實技術正在迅速發展，但其前景真的如此令人興奮嗎？當然，在虛擬現實的道路上也存在一定的障礙。其中一個主要的技術問題就是“暈車效應”，如果虛擬現實耳機連接到一臺不太強大的計算機，就會發生這種情況。當設備“慢下來”，每秒播放少于90幀時，圖像會出現外部看不見的“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對這種弊端。

未來，虛擬現實技術不僅將成為一種新醫療工具，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，虛擬現實項目能將正念訓練、生理反應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慣。在虛擬現實應用的體驗中，用戶可以看到一些具有指導性的冥想圖像，鼓勵他們反思。同時，他們可以帶著一根煙坐下，進行虛擬吸煙體驗。該應用為用戶提供相應資源和工具，幫助他們應對尼古丁戒斷反應。

雖然目前還沒有明顯的證據可以表明VR可以幫人緩解牙痛，但一項有80人參與的試驗表明，佩戴VR設備的患者在“身處”海岸風光時，疼痛感可以明顯減輕。不過“身處”城市風光的干預組患者則似乎沒什么效果。健身無疑是數字健康產業中最火熱的領域，市面上已經有各種健康應用和可穿戴設備，教人如何保持好的身材。VR在這方面也有著巨大的應用潛力。

[譯自俄羅斯《Naked Science》]