新医疗工具

纳塔莉亚·别兹聂娃 伊娃

虚拟现实（VR）仅是游戏玩家的高科技玩具？医生们打赌，这项使人类沉浸在虚拟世界的技术在未来可以应用在更多的医学领域。如今它们已经可以辅助手术，帮助中风患者康复，安慰病人……

虚拟之路

“人造世界”最初出現在古典绘画中。18世纪末，全景画出现——营造出一种环视地平线的视觉感。当时许多建筑师受到全景画的启发，建造了“圆环形建筑”。虚拟现实眼镜的原型出现在19世纪30年代末，是一种叫作“体视镜”的装置。人们通过创造“立体画片”——两张近乎相同的画片在细节上略有不同，让两只眼睛分别看到两张画片，通过“体视镜”将两张画片“叠加”，从而产生立体效果。从那时起，“虚拟旅游”已经大受欢迎：人们会花连续数小时观看森林小径的图片。

虚拟现实技术最初令人感到印象深刻是在20世纪中叶，“传感影院”的出现。该设备类似于现代游戏装置模拟器，能让用户有更多的切实感受：屏幕上闪烁着立体图像，立体声伴随而来，观众的椅子会随之振动。 此外，传感影院还能在适当的时候产生气味和风。

现代虚拟现实眼镜早已超越了它们的“祖先”，巧妙地运用了我们的感觉：视觉——令人印象深刻的3D景观，听觉——多声道扬声器系统。为了让用户能有更真实的感受，还配有特殊的手套和全身服，传递热量和振动感，增强触感。还可以重现气味，大多数情况下，气味是由铺设在程序内的香料溶液混合而成，在适当的时间逐渐蒸发出来。

如今，虚拟现实主要应用于娱乐产业，人们与电脑游戏交互的机会越来越多。但我们要清楚，虚拟现实技术不仅可以用来娱乐。

虚拟手术

2016年，法国西部昂热大学附属医院的神经外科医生在全球首次使用虚拟现实设备移除脑瘤。此前，虚拟现实技术已被用于辅助手术，如视觉建模。但此次，虚拟现实已经以一种成熟的外科手术工具登场。

虚拟现实结合人体组织动力学、内窥镜装置光学和移动流体等模拟技术，可以降低手术风险。在虚拟现实辅助的手术中，佩戴专门虚拟现实眼镜的不是医生，而是病人：在手术过程中病人保持清醒（有必要向患者的勇气表示敬意）。由于肿瘤，他的一只眼睛在术前已经失明，此时外科医生的一点小失误就可能使他双目失明。

为提升手术的成功率，医生要尽可能准确地监测病人在手术中的状态。先使用电极脑电图记录大脑活动，然后模拟一套专门的手术实操环境：发光物体不时地出现在佩戴了虚拟现实眼镜的患者的视野中，病人另一只健康的眼睛跟踪发光体移动。这有助于医生精确地确定患者大脑的哪些区域被激活，在切除肿瘤时，不触碰到这些区域。手术成功，经周期性复查后，患者另一只健康眼睛的视力确实没有受到影响。

2016年4月，皇家伦敦医院的医生全世界首次使用虚拟现实摄像机进行了手术，这也是医学发展史上的首次虚拟现实手术。几组画面组合成一个“圆”，以便切换到最方便的视角。这项技术不能完全称为虚拟现实，因为真正的虚拟现实能进行交互。虚拟现实摄像机还可以辅助虚拟现实医学教学，学生们将利用这项技术磨练技艺，此外，这也是世界各地医学生进行远程学习的重要工具。

昂热大学附属医院的医生坚信，虚拟现实技术对外科学手术的贡献将随着这项技术的发展而不断增大。芝加哥的研发团队研发了一款手机应用，由视频游戏开发商和医生协助开发完成，是一款外科手术模拟游戏。麻醉医师、耳鼻喉科医师、重症监护专家、急诊室医生和呼吸科医师将从该款游戏中受益。波士顿一家致力于运用虚拟现实技术提供医生培训的公司，开发了一系列可以创建虚拟手术室的软件。在虚拟手术室，医生可以放心地进行更多更为复杂的手术操作。

此外，澳大利亚的纽卡索大学将引入虚拟现实技术，帮助助产士熟悉接生过程中可能面对的各种状况。有了虚拟现实技术，我们不再只能通过教科书和二维解剖图了解常见疾病。医学院的学生需要进行大量实践。如今世界上许多医学大学都将虚拟现实技术应用到了解剖学。学生通过虚拟技术进行3D解剖，3D器官可以模拟人体内“运行”状况，例如，血液是如何通过各部分血管的。

恐惧之药

人们会惊讶地发现，早在“体视镜”图集和视频时期，虚拟现实就已经在进行心理辅助治疗了。20世纪90年代，心理学家和精神病学家就开始关注这项最新兴的技术。此前10年，医生提出了创伤后应激障碍（PTSD）的概念。

最初，PTSD被称为“越南综合症”，因为在20世纪70年代末，从东南亚战争中返回的士兵常被诊断出该种病症。后来研究人员发现，这种疾病也出现在那些患有重症或遭受过家庭暴力的人身上。创伤后应激障碍患者的焦虑水平非常高，他们有时会产生可怕的“回忆倒叙”，或者相反——对某一时期的生活完全失去记忆。

20世纪90年代末，心理学家芭芭拉·罗特鲍姆对患有PTSD的越南战争老兵进行了研究。芭芭拉和同事一起创建了辅助治疗的虚拟情景，这对于一个病人来说非常重要。第一个情景是一架在越南上空飞行的直升机，第二个是丛林中的一片小空地。这些虚拟情景补充了“暴露疗法”（Exposure therapy），让患者逐渐开始与恐怖画面交互。随着时间的推移，心理适应了，恐惧感就会逐渐消退。据医学评估，使用虚拟现实治疗后，患者的焦虑程度下降了34%。老兵自己估计下降幅度更大，高达45%。

虚拟现实可以让人应付许多心理障碍，例如，恐高的人可以在摩天大楼的屋顶上“参观”，同时知道自己实际上是完全安全的。虚拟现实也有可以帮助偏执狂和患有类似疾病的人。

有了虚拟现实技术，人们可以更加真实地体验恐惧，而不必真的置身其中。牛津大学的研究人员最近的一项研究表明，在虚拟环境中排练恐怖情景明显降低了现实中的恐惧感。在试验中，30名患有急性迫害妄想症的人在几个模拟情境下，如在电梯或地铁车厢中。受试者被分成两组：第一组受试者在使用寻常的保护方法，第二组与虚拟对话者“交流”。实验结果显示，第一组中20%的受试者和第二组超过50%的受试者焦虑感显著降低。

虚拟现实还可以帮助儿童克服对于打针的恐惧。美国加州的一家诊所进行了一项研究，他们让244名儿童中的部分儿童在接种疫苗时戴上虚拟现实眼镜，身处“海底世界”。结果表明，身处虚拟现实组的儿童的疼痛感和恐惧要明显低于另一组。

疼痛管理

虚拟现实技术不仅能治疗心理，还可以治疗身体。伊利诺斯洛约拉大学医院的烧伤病房使用虚拟现实技术与止疼药配合治疗已经很多年了。在发病过程中，病人身处“冰雪世界”——一个虚拟的雪球游戏，场景是一个半梦幻的冬季景观，还有冰冻的河流、雪人和企鹅。患者需要专注于任务，有助于分散身体痛感。磁共振成像研究证实，在该游戏过程中，疼痛感确实被削弱了。

“虚拟冥想行走（Virtual Meditative Walk）”有助于缓解慢性疼痛。病人慢慢地在跑步机上行走，看着周围逐渐变化的风景。虚拟行走是对所谓“正念冥想”（mindfulness meditation）的补充：在此期间，患者完全专注于自己此刻的状态，不去考虑其他事情。病人的身体状况受到监控，能实时记录他们的体温和脉搏。“行走”开始时是在云雾笼罩的虚拟山脉中，但随着患者的注意力越来越集中，雾会渐渐消散。患者更集中注意力能减少对疼痛的关注。

洛杉矶的悉达斯西奈医疗中心推出了一个全新的虚拟医疗项目，由布伦南·施皮格尔博士带领，旨在运用虚拟现实技术帮助病患减轻疼痛。这一想法基于“生物-心理-社会”模型（Biopsychosocial Model，BPS），认为个体的体质差异、心理状态、抗压能力等多方面因素都会影响一个人的治疗效果和健康程度，因此，通过虚拟现实技术和心理社会学的补充，人们可以更好地管理疼痛感。实验结果表明，虚拟现实技术能够将患者自我报告的平均疼痛评分从5.4降至4.1。通过观察，虚拟现实技术能够帮助医生判断患者的疼痛是生理反应还是心理作用。

康复治疗

虚拟现实技术不仅可以治病，还可以帮助恢复身体的许多功能，目前主要方向是中风后康复。虚拟现实是物理治疗的重要组成部分，有助于恢复失去的运动功能。

2015年，该技术成功地在巴塞罗那医院进行了测试。這项研究的参与者之一就是出生后就立即患上中风的病患。在参加康复计划几个月后，其中包括进行最近开发的虚拟现实游戏，患者病情得到明显缓解。

病人必须通过传感器移动手，与屏幕上的物体交互。起初，对中风患者来说，这项任务几乎是不可能完成的，但随着交互次数的增加，他们已经能够掌握多种难度等级的游戏，包括虚拟保龄球。

“康复计划真的很有激励性。我可以改进手的动作了，连我自己也没有意识到这是通过完全自然的方法做到的。”一位中风患者激动地说。出院后在家自行进行康复治疗，对中风患者来说是非常重要的。对于中风后左手不能运动，但仍能使用右手的患者，提供一个虚拟左手，有助于大脑恢复对于瘫痪肢体的感知，尽管这只手是由病患的右手控制。

一些3D运动跟踪设备研制公司已经开始致力于为物理治疗领域带来新的革命。现在，VR技术的出现进一步增强了它们的革新能力。波士顿的一家研发公司可以提供浸入式、互动虚拟环境，帮助病患进行理疗。例如，病患需要手持一把虚拟的剑击中目标，这要求他们先进行肩膀运动的测试。患者可以在一个游戏中通过头部运动，控制手中的虚拟水枪，以此达到锻炼颈部的目的。

回归

毋庸置疑，没有人喜欢待在医院里。但如果你转向虚拟现实，即使是医院病房也不会觉得单调乏味。研发人员为那些在医院待了很长时间，想念家、父母和朋友的孩子们设计了一款虚拟现实相机，拍摄所有发生在家里或学校课堂上的照片，将图像传送到虚拟现实眼镜。熟悉的环境围绕着孩子，至少能让他们暂时忘记治疗室。

此外 ，越来越多的数字技术创新者发现，老年人其实对新技术的接受程度远超他们的想象。一家来自麻省的初创公司致力于向老年人提供虚拟现实设备，帮助他们通过虚拟现实设备回到自己儿时的房子，或者参加虚拟户外活动。这不仅能帮助在病房里的老人，而且健康老人也可以从此受益。虚拟现实设备还能促进老年人之间的沟通，让他们通过虚拟场景进行对话，或进行艺术创作。来自加州圣何塞的一家公司正在为企业开发一款健康放松应用，该公司在墨西哥的开发和运营中心还专门推出了一个企业虚拟现实健康室。

虚拟现实技术正在迅速发展，但其前景真的如此令人兴奋吗？当然，在虚拟现实的道路上也存在一定的障碍。其中一个主要的技术问题就是“晕车效应”，如果虚拟现实耳机连接到一台不太强大的计算机，就会发生这种情况。当设备“慢下来”，每秒播放少于90帧时，图像会出现外部看不见的“间隙”，用户开始感到轻微恶心。长期以来，研究人员一直在努力应对这种弊端。

未来，虚拟现实技术不仅将成为一种新医疗工具，还将在许多方面为人们的生活带来便利。例如，戒烟。对于很多人来说，吸烟并不仅仅是生理需求。因此，虚拟现实项目能将正念训练、生理反应和心理策略等因素融合到一起，通过沉浸感改变吸烟者的行为习惯。在虚拟现实应用的体验中，用户可以看到一些具有指导性的冥想图像，鼓励他们反思。同时，他们可以带着一根烟坐下，进行虚拟吸烟体验。该应用为用户提供相应资源和工具，帮助他们应对尼古丁戒断反应。

虽然目前还没有明显的证据可以表明VR可以帮人缓解牙痛，但一项有80人参与的试验表明，佩戴VR设备的患者在“身处”海岸风光时，疼痛感可以明显减轻。不过“身处”城市风光的干预组患者则似乎没什么效果。健身无疑是数字健康产业中最火热的领域，市面上已经有各种健康应用和可穿戴设备，教人如何保持好的身材。VR在这方面也有着巨大的应用潜力。

[译自俄罗斯《Naked Science》]