Кто такой виртуальный хирург
Виртуальный хирург — это специалист, который использует VR-технологии для проведения операций. Такие хирурги могут управлять высокоточными роботизированными инструментами на расстоянии и работать с детализированными трехмерными изображениями органов. Их заранее создают специалисты по медицинской визуализации. Такие технологии повышают точность действий хирурга и снижают риск для пациентов, особенно при сложных процедурах.
Тимоти Уизам, профессор нейрохирургии в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса, где используется виртуальная хирургия, отмечает: «Использование дополненной реальности в операционной сравнимо с GPS-навигатором прямо перед глазами. Докторам не нужно смотреть на отдельный экран, чтобы увидеть компьютерную томографию пациента».
Виртуальная хирургия также применяется в обучении врачей — с помощью VR-технологий моделируются операции без использования реальных человеческих тел. Доктора совершенствуют свои навыки на 3D-моделях, что позволяет им лучше визуализировать анатомию будущих пациентов.
Чем занимается виртуальный хирург
Деятельность виртуального хирурга делится на две основные сферы — тренировка с помощью VR-технологий и проведение полноценных операций. Особенно специалисты востребованы в следующих сферах:
- нейрохирургия — виртуальная реальность уже произвела революцию в одной из самых деликатных сфер хирургии, улучшив визуализацию и навигацию. Технологии помогают планировать и выполнять такие процедуры, как удаление опухоли, операции на позвоночнике и глубокая стимуляция мозга;
- ортопедия — виртуальная реальность улучшает точность в выравнивании имплантатов, отслеживании костных структур и разработке их оптимального размещения. Технологии способствуют улучшению результатов и снижению количества осложнений;
- минимально инвазивная хирургия — с помощью VR-технологии хирурги могут ориентироваться в сложных анатомических структурах с повышенной точностью, снижая количество инвазивных процедур и ускоряя восстановление пациентов.
Кроме того, виртуальные хирурги создают детальные 3D-модели анатомии пациента на основе данных компьютерной и магнитно-резонансной томографии.
Также открываются новые возможности для дистанционного обучения и сотрудничества. С привлечением VR-технологий опытные специалисты могут проводить мастер-классы и консультировать коллег из других городов и стран. Современные VR-системы обеспечивают высокую детализацию и правдоподобие моделей органов и тканей. Это позволяет эффективно переносить виртуальный опыт в реальность. С помощью новых технологий можно моделировать редкие патологии и отрабатывать нестандартные ситуации, с которыми доктора нечасто сталкиваются в практике.
Основные навыки виртуального хирурга
Чтобы стать успешным виртуальным хирургом, необходимо обладать набором компетенций. К основным относятся следующие навыки:
- глубокие знания анатомии и физиологии человека. Виртуальный хирург должен досконально разбираться в строении тела и функционировании органов, чтобы точно воспроизводить их в виртуальной среде;
- владение современными технологиями визуализации. К ним относятся сканы КТ, МРТ, а также 3D-моделирование. Умение работать с медицинскими изображениями и создавать на их основе реалистичные виртуальные модели — ключевой навык профессии;
- программирование и работа с VR-платформами. Специалист должен уметь создавать и настраивать виртуальные операции, используя специализированное программное обеспечение;
- ловкость и точность движений. Эти качества необходимы для управления виртуальными инструментами и выполнения сложных манипуляций в VR-среде;
- аналитическое мышление и способность быстро принимать решения. Во время виртуальной операции могут возникать непредвиденные ситуации, требующие мгновенной реакции и нестандартных подходов;
- коммуникативные навыки. Виртуальный хирург должен эффективно взаимодействовать с коллегами и координировать совместную работу, в том числе удаленно;
- стрессоустойчивость и способность концентрироваться в течение длительного времени. Виртуальные операции могут длиться несколько часов и требуют полной сосредоточенности и контроля за ситуацией.
Тренды профессии
Виртуальная хирургия — это быстроразвивающаяся область, которая объединяет ИИ, робототехнику, дополненную и виртуальную реальность. В ближайшие годы ожидается значительный рост использования виртуальных симуляторов для обучения и подготовки хирургов. Они позволят докторам практиковаться на 3D-моделях, отрабатывая сложные процедуры в безопасной среде.
Внедрение искусственного интеллекта также изменит роль виртуального хирурга. ИИ-системы смогут анализировать огромные объемы медицинских данных, выявлять закономерности и предлагать наиболее оптимальные методы лечения. Хирурги будут полагаться на рекомендации ИИ, что повысит точность диагностики и эффективность лечения.
В Стэнфордском медицинском центре уже используется система, созданная американским стартапом Surgical Theater. Она позволяет обучать ординаторов и помогает хирургам планировать предстоящие операции. В лаборатории нейрохирургического моделирования специалисты тренируются на изображениях мозга реального человека. Руководитель направления Ананд Виравагу отмечает: «Это буквально окно в мозг конкретного пациента, которого мы собираемся оперировать».
Откуда пришла профессия
Впервые технологии виртуальной хирургии начали разрабатываться в конце 1980-х годов, с появлением первых компьютерных симуляторов. Изначально доктора скептически относились к использованию таких методов в хирургии. Однако уже к 2000-м годам медицинским специалистам стала очевидна польза от отработки сложных операций на трехмерных моделях человеческого тела.
В 2005 году появилась первая робот-ассистированная хирургическая система Da Vinci, которая используется в сотнях клиниках по всему миру. Она позволила хирургу управлять роботизированными инструментами на расстоянии, находясь за консолью в другой комнате. Также Da Vinci начала предоставлять трехмерное изображение операционного поля с высоким увеличением.
Следующим шагом стало использование дополненной реальности — техники, позволяющей накладывать цифровое изображение поверх поля зрения. Например, в 2016 году Microsoft выпустила очки смешанной реальности HoloLens (в 2019-м вышли HoloLens 2). Они позволяют хирургу получить доступ к компьютерным решениям в режиме реального времени во время процедуры, а также обращаться к 3D-голограммам и удаленно взаимодействовать с коллегами, находящимися за пределами операционной.
В России первый тренажер-симулятор «Виртуальный хирург» был разработан в 2022 году специалистами Самарского электромеханического завода и Самарского государственного медицинского университета.
Как стать виртуальным хирургом
Чтобы стать виртуальным хирургом, необходимо сначала получить специализированное образование и медицинскую квалификацию. После этого нужно пройти курс по технологиям VR и ИИ, а также научиться управлять роботизированными системами.
Близкие к профессии образовательные программы в России реализуются в следующих университетах:
- «Мехатроника и робототехника» в НИУ МЭИ;
- «Биотехнические системы и технологии» в МИРЭА;
- «Цифровая медицина и биоинформатика» в Уральском федеральном университете имени первого президента России Б.Н. Ельцина;
- «Медицинская кибернетика» в РНИМУ имени Н.И. Пирогова.