Virtual Medicine – slovenská firma 21. storočia

Táto firma mladých ľudí vytvorila aplikáciu Human Anatomy VR, ktorá pomáha študentom medicíny zvládnuť výučbu jednoduchšie. A to na vyššej úrovni. Pomocou tejto aplikácie si viete pozrieť aj tie najdetailnejšie štruktúry ľudského tela. Každý orgán, sval či kosť si viete rotovať, priblížiť, rozobrať a naspäť poskladať. Ak kliknete na jednotlivé časti tela, zobrazí sa vám ich názov a stručný popis o danej štruktúre.

Pri každej sústave ľudského tela je možnosť sa aj otestovať v podobe krátkeho testu s výberom zo štyroch odpovedí, kde je vždy len jedna správna. Táto aplikácia je jednoznačne skvelá nie len pre študentov medicíny, ktorým pomôže pri lepšej predstavivosti a učeniu sa na skúšky, ale aj pre bežných ľudí, ktorí chcú vedieť ako funguje ľudské telo a z čoho všetkého sa skladá.

Aplikácia sa dostáva do škôl

Virtuálna anatomická učebňa v Košiciach je len tretia svojho druhu na strednej škole. „Veríme v budúcnosť virtuálnej reality v medicínskej praxi. Sme veľmi radi, že v spolupráci s partnermi sa nám podarilo túto technologickú inováciu priniesť na stredné školy, ktoré vychovávajú budúcich zdravotníckych pracovníkov. Keďže tých je na Slovensku nedostatok, aj takýto projekt by mal pomôcť prilákať mladých ľudí k tomuto odboru,“ zdôraznila Lenka Smreková, finančná riaditeľka siete polikliník ProCare a siete nemocníc Svet zdravia.

Technologickým partnerom a iniciátorom projektu je spoločnosť Samsung Electronics, ktorá škole poskytla vybavenie pozostávajúce zo 16 setov pre virtuálnu realitu a 65-palcovú obrazovku. “Chceme poukázať na nové netradičné spôsoby výučby prostredníctvom našich technológií a tiež zatraktívniť štúdium medicíny. Ľudské telo je úžasný fenomén a v spojení s virtuálnou realitou prináša nové možnosti k jeho bádaniu,” uviedla Zuzana Mravík Zelenická, Corporate Citizenship Manager zo spoločnosti Samsung. 

Učebna s virtuálnou realitou

„Koncom roka 2017 vznikla prvá takáto učebňa v Košickom kraji na Strednej zdravotníckej škole v Michalovciach. Teší nás, že k nej pribudla ďalšia. Aj v našom kraji vnímame v posledných rokoch nedostatok študentov, ktorí sa hlásia na zdravotnícke školy. Tí potom chýbajú v nemocniciach a ďalších zdravotníckych zariadeniach. Len v kraji chýba zhruba 200 zdravotných sestier, ďalších 250 je v dôchodkovom veku. Verím, že aj takáto moderná učebňa zvýši záujem mladých ľudí o štúdium v zdravotníckych odboroch,“ uviedol predseda Košického samosprávneho kraja Rastislav Trnka.

Čo tvorí virtuálnu anatomickú učebňu?

• 16 VR setov: Samsung Gear VR s kontrolerom a Samsung Galaxy S8
• 1 x Google Chrome cast (umožňuje zrkadlenie obrazu z VR na obrazovku,  z 3D do 2D, umožňuje zapojenie celej triedy)
• 1 x 65 palcová interaktívna obrazovka Samsung
• licencie na aplikáciu VAU pre stredné školy

Virtuálnu realitu chcú aj na iných hodinách

Momentálne sú na Slovensku zriadené tri virtuálne anatomické učebne. V decembri 2016 vznikla prvá virtuálna učebňa pre študentov medicíny na Lekárskej fakulte Univerzity Komenského a koncom roka 2017 prvé VAU učebne na dvoch stredných zdravotníckych školách – v Michalovciach a v Bratislave na Strečnianskej ulici.

Na konci školského roka 2017/2018 spoločnosť Samsung zisťovala, ako sa žiakom na stredných školách v Bratislave a Košiciach s virtuálnou realitou na hodine anatómie pracuje. Vyše 82,4 percenta opýtaných študentov uviedlo, že anatómia sa im pomocou virtuálnej reality učí ľahšie. Takmer 91,8 percenta by zase chcelo virtuálnu realitu využívať nielen na anatómii, ale aj na iných predmetoch. A vyše 94 percent by ju odporučilo aj ostatným študentom.

Žiaci pritom v otvorených otázkach konštatovali, že vďaka tomuto projektu si dokážu rýchlejšie osvojiť poznatky a lepšie ich pochopiť, keďže jednotlivé sústavy vidia a môžu s nimi narábať. Súťaž o zriadenie virtuálnej anatomickej učebne vznikol v spolupráci spoločností Samsung Electronics, siete nemocníc Svet zdravia a startupu Virtual Medicine. Jeho cieľom je nasadiť inovatívne technológie do procesu výučby a ukázať ich prínos, prispieť k zvýšeniu kvality prípravy študentov na budúce povolanie i k zvýšeniu atraktivity samotného štúdia. Celkové náklady na zriadenie virtuálnej učebne sa vyšplhali na takmer 40-tisíc eur.

Zdroj : TS spoločnosti Samsung

Príspevok V Košiciach otvorili ďalšiu učebňu s virtuálnou realitou zobrazený najskôr VirtualnaRealita.eu.

Čo je to VRET?

Možnosťou použitia virtuálnej reality (VR) na liečbu fóbií, tzv. VRET (Virtual Reality Exposure Therapy) sa zaoberajú mnohé výskumné projekty a štúdie vo svete. Expozičná terapia virtuálnej reality je typ liečby, ktorý využíva realisticky pôsobiace falošné averzívne podnety na zvýšenie odolnosti voči stresu a na kontrolu negatívnych symptómov. VRET sa používa pri liečbe fóbií, úzkostných porúch, závislostí a posttraumatického stresu (PTSD). Pacienti môžu byť “vystavení” strachu podnetným spôsobom, ktorý sa zdá byť skutočný, aj keď nie je. Pacient sa po opakovanom podávaní stresujúcej situácie v bezpečnom prostredí prispôsobí stimulu a reakcia na strach a negatívne reakcie sa postupne eliminujú. Aj keď diskusie na túto tému sa v mnohých aspektoch rôznia, väčšina analýz potvrdzuje vysokú účinnosť terapeutických postupov, kde sa využíva vnorenie do simulovaného prostredia, či situácie, z ktorej má pacient v skutočnom svete fóbiu.

Render pavúka (Zdroj : Ondrej Ducky, FPV UMB)

V dnešnej dobe je vykresľovanie virtuálnych svetov stále realistickejšie, rýchlejšie a vierohodnejšie. Stále dokonalejšie a dostupnejšie nástroje virtuálnej reality, ktoré slúžia na oklamanie zmyslov, stierajú hranice medzi virtuálnym svetom a realitou. Každým rokom sa zlepšujú možnosti zachytávania reálneho sveta prostredníctvom panoramatických kamier, ale aj imerzívne zobrazovanie vďaka pokroku v oblasti 3D grafiky, či zvýšeniu výpočtového výkonu. Nemalú zásluhu na tom má aj cenová prístupnosť týchto technológií čoraz väčšiemu počtu vývojárov.

Využitie virtuálnej reality v medicíne

Virtuálna realita (VR) už nie je v medicíne novinkou. Je spoločným menovateľom behaviorálnej psychológie, manažmentu bolesti, lekárskej prípravy, rehabilitácie, meditácie a ďalších odvetví, ktoré snáď zatiaľ len váhajú s jej využitím. Používa sa napríklad aj na navodenie domáceho prostredia hospitalizovaným deťom, zmierňovanie bolesti, rýchlejšie zotavenie po infarkte a veľmi dobré skúsenosti majú napríklad aj na očnej klinike UVEA Mediklinik v Martine, kde sa pomocou virtuálnej reality lieči tupozrakosť.

Začiatky liečby fóbií pomocou virtuálnej reality na Slovensku

Vďaka námetu Dr. Jána Záskalana a materiálnej podpore firmy Nettech s.r.o. (zastúpenou p. Petrom Sojkom) sa na katedre informatiky, Fakulty prírodných vied, Univerzity Mateja Bela v Banskej Bystrici pred niekoľkými rokmi začali venovať problematike tvorby virtuálnych prostredí a rôznych podporných nástrojov na liečbu fóbií pomocou VR. V rámci výskumu pripravujú materiály pre potreby psychoterapeutov na podporu liečby rôznych druhov fóbií, ako je napríklad strach z výšky, hĺbky (hypsofóbia. akrofóbia), z otvoreného priestranstva (agorafóbia), strach z pavúkov (arachnofóbia), z plazov (herpetofóbia), ako aj pomôcky pre snáď najčastejšie sa vyskytujúce fóbie, akými sú fóbie z ľudí a zaľudnených, preplnených miest, alebo strach z cestovania v rôznych dopravných prostriedkoch, z prednášania, či stretnutia a komunikácie s ľuďmi (rôzne sociofóbie). Výskumníci z katedry informatiky zistili, že už aj na Slovensku viaceré inštitúcie prichádzajú s novými nápadmi, ako využiť VR v prospech človeka. Svetlým príkladom je aj firma MindBox, ktorá sa venuje tvorbe virtuálnych prostredí na liečbu fóbií rôzneho druhu a s ktorou katedra začala hľadať prienik záujmov a možností.

Render pavúka (Zdroj : Ondrej Ducky, FPV UMB)

Katedra informatiky FPV UMB sa od roku 2014 veľkou mierou podieľa na výskume a vývoji nových metód tvorby virtuálneho prostredia a na príprave podkladov a terapeutických materiálov  na základe požiadaviek psychoterapeuta, s ktorým od začiatku spolupracuje. Vzhľadom na to, že výskumné pracovisko nie je vybavené možnosťami overovania vyvinutých materiálov v terapeutickej praxi, svoje úsilie smerujú práve do oblasti výskumu a vývoja.

Metódy tvorby virtuálneho prostredia

Existuje niekoľko metód na vytvorenie virtuálneho prostredia:
1.    Modelovanie objektov, alebo prostredí prostredníctvom počítačovej grafiky.
2.    Animácia modelov objektov pomocou animačného programu.
3.    Fotografovanie statických objektov a scény pomocou špeciálnej snímacej techniky 360° panorám.
4.    Filmovanie pohybujúcich sa objektov a scény pomocou špeciálnej snímacej techniky 360° panorám.
5.    Kombinácia viacerých spomenutých metód.

1.    Na vytváranie matematických 3D objektov v modelovacom programe je možné si vybrať napríklad niektorý z nasledujúcich spôsobov modelovania:
•    Pomocou kriviek: povrch modelu objektu je tvorený pomocou viacerých spojených kriviek (tento spôsob sa už v dnešnej dobe veľmi nepoužíva, pretože existujú aj jednoduchšie metódy modelovania).
•    Pomocou polygónov, resp. polygonálneho modelovania: model objektu je konštruovaný pomocou polygónov svojho povrchu, ktorý sa skladá z vertexov (krajných bodov), pospájaných do mnohouholníkov (polygónov – najlepšie trojuholníkov), pričom výhodou je možnosť zostrojiť akýkoľvek objekt pomocou polygonálnej siete.
•    Pomocou základných geometrických tvarov: modely objektov sa skladajú množinovými operáciami z elementárnych telies a ich úpravou sa vytvárajú zložitejšie štruktúry.
2.    Systém animácie modelov je založený na vkladaní kľúčových snímok (keyframes) do časovej osi, pričom sa definuje, ktorý parameter sa má pre danú snímku zapamätať ako kľúčový. Môže to byť napríklad pozícia objektu, rotácia, veľkosť, v prípade zložitejších objektov s ramenami aj ich aktuálny tvar. Uloží sa kľúčová snímka pre aktuálnu pozíciu objektu, posunie sa na časovej osi o niekoľko snímok a uloží sa nová pozícia a stav objektu. Následne každá snímka medzi týmito dvomi zadefinovanými, je automaticky dopočítaná a predstavuje čiastkovú zmenu pozície, pričom dve definované kľúčové snímky sú ich krajnými bodmi (hodnotami).
Vzhľadom na náročnosť modelovania objektov a ich následnej animácií je vhodné tieto metódy využiť len v takých prípadoch, kedy dané prostredie, alebo objekt fóbie nie sme schopní zachytiť kamerou. Napríklad ak chceme poslať objekt fóbie po presnej trajektórií, alebo potrebujeme na jednom mieste znásobiť počet objektov a pod.
3.    Metóda zachytávania statických objektov predstavuje súhrn krokov od fotografovania 360° panorám a ich spracovania do interaktívnej aplikácie pre rôzne zariadenia, vrátane vloženia do prostredia aplikácie. Fotografia zachytáva relatívne presný obraz snímanej scény a je menej náročná na zhotovenie, ako vymodelovanie nejakého zložitého predmetu tak, aby vyzeral realisticky. To však platí len v prípade, že je daná scéna pre fotografovanie ľahko prístupná. Preto je vhodné pri tvorbe prostredí pre liečbu fóbií využívať viacero technológií a pre každé prostredie zvoliť tú výhodnejšiu.
4.    Filmovaním pohybujúcich sa objektov a scény môže vzniknúť interaktívne panoramatické video, ktoré je možné tvoriť pomocou špecializovaného hardvéru, akým môže byť sústava kamier zaberajúca 360° panorámu v oboch, horizontálnom aj vertikálnom smere alebo samotná špeciálna kamera schopná snímať 360° panorámu. V takomto videu si môže pacient následne slobodne voliť smer a uhol pohľadu, prípadne za pomoci ďalších povelových zariadení VR riadiť svoj pohyb vo virtuálnom priestore.
5.    Z hľadiska individualizácie prístupu k liečbe pacienta je dôležité, aby prostredie, do ktorého je vnorený, umožňovalo stupňovanie fobického stavu a aby bolo možné vyberať z viacerých možností, zodpovedajúcich jeho potrebám. Preto je vhodné využiť metódu kombinácie niektorých zo spomenutých metód, napr. do nafoteného, alebo nafilmovaného prostredia vložiť model objektu, ktorého pohyb a trajektória môžu byť vopred nadefinované, alebo môže terapeut voliť počet zobrazovaných objektov (napr. pavúkov) podľa momentálneho stavu pacienta a pod.

Nástroje tvorby (Potrebný hardvér a softvér)

Metódy tvorby virtuálneho prostredia, ktoré sa na katedre informatiky v priebehu posledných rokov osvedčili ako najefektívnejšie, sú založené na dnes už celkom dostupných technických nástrojoch, akými je napr. kamera Samsung Gear 360, alebo ďalšie  dostupné modely 360° kamier ako 360fly, Ricoh Theta, alebo kamera LG 360 Cam.

Dôležitou súčasťou hardvérového vybavenia, potrebného pri prezentovaní interaktívneho panoramatického videa sú okuliare pre virtuálnu realitu, napr. v konkrétnom prípade okuliare Samsung model Gear VR. Tieto okuliare fungujú na princípe priameho vloženia mobilného zariadenia do okuliarov a premietajú obraz rozdelením jedného displeja na dve časti.

Nevyhnutnou súčasťou vývojových nástrojov je aj softvér na 3D modelovanie a animáciu, ako napr. Blender 3D, či Unity 3D, ako aj softvér Action Director, dodávaný spolu s 360° kamerou, ktorý slúži na strih a upravovanie panoramatického videa, prípadne na pridávanie požadovaných efektov.

Budúcnosť

Tak ako v každej oblasti života, aj pri liečbe fóbií neexistuje univerzálne účinná jedna metóda. Každý pacient je individuálna osobnosť, ktorej treba prispôsobiť spôsob liečby. V niektorých prípadoch je nutná medikamentózna liečba, psychoterapia, či hypnoterapia, v iných je možné využiť tzv. liečbu vystavovaním pomocou nástrojov virtuálnej reality (VRET) a niekedy je potrebná kombinácia viacerých druhov liečby súčasne. VR má však aj v tejto oblasti veľký potenciál. Ukazuje sa ako mimoriadne efektívny a účinný nástroj na liečbu fóbií, aj keď v súčasnej dobe prebiehajú ďalšie štúdie, ktoré overujú účinky samotnej virtuálnej reality ako takej. Nie sú ešte dostatočne preskúmané všetky riziká a negatíva používania VR. Oční lekári upozorňujú na riziká namáhania očí svietiacim displejom iba niekoľko centimetrov vzdialeným od zreničiek. Reálne hrozia aj fyzické zranenia, zapríčinené súčasným technologickým riešením virtuálnych zostáv, ako sú rozličné zväzky káblov upevnených na hlave používateľa v kombinácii s nevnímaním reálneho sveta. Indukovanú nevoľnosť a pocity závratu má pravdepodobne každý pri prvom stretnutí s nejakou formou VR a aj skúsení “veteráni” poznajú svoje limity pobytu v prostredí.

Choroba zo simulácie je známa od doby prvých leteckých trenažérov a choroba z VR sprevádza vývoj od prvých dní jej vzniku. Dokonca aj bezpečnostné príručky hracích konzol VR odporúčajú časté prestávky. Je isté, že hardvér ešte potrebuje zlepšenie napriek tomu, že hranice zdokonaľovania sa posúvajú závratným tempom. Aj naďalej ostáva úlohou vývojárov v oblastiach informačných technológií, aby do rúk terapeutov posúvali čoraz silnejšie nástroje, pomocou ktorých dnes už osvedčenými metódami môžu pomáhať väčšiemu počtu pacientov v liečbe stále širšieho spektra psychických porúch.

Dana Horváthová
KI FPV UMB v Banskej Bystrici

Príspevok Je reálne liečiť fóbie prostredníctvom virtuálnej reality? zobrazený najskôr VirtualnaRealita.eu.

Anatómia je stavebný kameň medicínskeho štúdia, preto začali práve ňou a aktívne spolupracujú s Anatomickým ústavom LF UK. Vďaka podpore prodekanky LF UK a prednostky Anatomického ústavu LF UK doc. MUDr. Elišky Kubíkovej, PhD., spoločnosti Samsung Slovakia a víťazstve tohto projektu v grantovom programe Nadácie Tatra banky zriadia v blízkej dobe na fakulte „VAU“ – virtuálnu anatomickú učebňu.

„Našou víziou je spraviť štúdium medicíny pochopiteľnejším a zaujímavejším, zefektívniť a zjednodušiť ho. Cieľom projektu je dokončiť a globálne predávať VR Anatomy – medicínsku vzdelávaciu aplikáciu pre študentov medicíny a doktorov, ktorá funguje na princípe virtuálnej reality. V krátkodobom horizonte chceme vytvoriť vývojárske štúdio, ktoré postupne vďaka spolupráci s poprednými odborníkmi inovuje a aplikuje vzdelávanie medicíny na možnosti 21. storočia,“ hovorí medik UK Tomáš Brngál.

Študentskému startup-u Virtual Medicine sa nedávno podarilo uspieť v súťaži Slovak Student Startup Cup v kategórii „Veda a medicínske technológie“. Taktiež obsadili prvé miesto v súťaži Quick pitch na konferencii Startup or Shutdown. So svojimi projektmi bodovali i na ŠVOČ na LF UK, kde boli najúspešnejší v kategórii „Inovatívne technológie v medicíne a aplikovaná morfológia“.

Hlavnými výhodami aplikácie sú:

• Interaktivita – pomocou ovládačov môže užívateľ ľubovoľne manipulovať s 3D modelmi, napr. otáčať, oddeľovať, zväčšovať, ako keby držal reálne časti tela v ruke.
• Vtiahnutie do deja – moderné počítačom vytvorené prostredie dáva užívateľovi pocit, že sa nachádza v anatomickej pitevni, i keď práve sedí doma, čo zároveň zvyšuje sústredenosť študenta na učivo, keďže ho nevyrušujú externé okolité vnemy.
• Zážitkové učenie, ktoré zvyšuje motiváciu a vedie k ľahšiemu zapamätaniu si učiva.
• Lepšia priestorová predstavivosť ako pri štúdiu z knižného atlasu alebo z mobilnej aplikácie.
• Zapájanie viacerých zmyslov pri učebnom procese (oči, gestika, sluch).

Víziou tímu v dlhodobom horizonte je vyvíjať pokročilé medicínske aplikácie, ktoré budú lekárom pomáhať a zjednodušovať ich prácu.

Táto aplikácia bude zdarma a plánujú ju vydať pre Samsung Galaxy Gear a HTC Vive.

Zdroj článku: uniba.sk

Príspevok Medici Univerzity Komenského inovujú štúdium do virtuálnej reality zobrazený najskôr VirtualnaRealita.eu.