医疗界探索虚拟现实技术：培训医生和改善治疗结果的新前景

去年，俄亥俄州代顿凯特林医疗中心(Kettering Health Dayton)骨科住院医师的三年级学生Jake Shine在他作为协助医师进行第一次重大肩关节置换手术的几天前，他与其主治医生通过佩戴Meta(META.US)旗下Quest 2头显在医疗中心指定的虚拟现实(VR)实验室里进行了3D模拟手术。

这个手术被称为反向全肩关节置换术，持续大约两个小时，需要外科医生仔细地在神经血管结构和肺部周围导航。Shine的主治医师对其进行监督指导。模拟程序结束后，Shine带着头显回家练习。在手术前，他大约每天这样练习两次。

Shine在接受采访时表示:“你可以真正微调并了解该做什么，也可以知道什么绝对不能做，而对患者来说风险为零。最终，手术中没有出现并发症，患者完全康复。有趣的是，我认为如果主治医生像在虚拟现实中那样，带领我完成病例的每一步，那么手术就会更顺利、更快。”

虽然对于Meta首席执行官马克·扎克伯格来说，消费者虚拟现实仍然是一个小众产品，也是一个烧钱的项目，但事实证明，这项技术在医疗保健的某些领域是有价值的。凯特林医疗代顿是美国几十个医疗系统之一，他们使用VR等新兴技术来帮助医生培训和治疗病人。

广义的“扩展现实(XR)”包括像Quest 2这样的完全沉浸式VR头显，以及增强现实(AR)设备，用户可以在现实世界的环境上看到数字覆盖。这项新生技术是否能在整个医疗行业具有成本效益，这在很大程度上是一个悬而未决的问题，但早期的测试表明，VR在帮助改善健康结果方面具有潜在的效用。

2014年，当时名为Facebook的Meta通过收购Oculus进入了这个市场。三年后，该公司推出了第一款独立头显。2021年，乘着元宇宙的东风，Facebook更名为Meta，扎克伯格承诺投入数十亿美元，押注虚拟世界将是“互联网的下一个篇章”。但自去年年初以来，Meta的VR和AR开发部门Reality Labs已经亏损超过210亿美元。

苹果(AAPL.US)也正进军VR市场，瞄准高端用户，推出3500美元的Vision Pro，预计将于明年初上市。Meta计划最快在下个月发布Meta Quest 3。苹果发言人没有就Vision Pro在医疗保健领域的潜在用途发表评论，但提到了6月份关于Vision Pro软件开发工具包的公告。在公告中，Elsevier Health总裁Jan Herzhoff表示，她的公司的Complete HeartX混合现实产品“将通过使用超现实的3D模型和动画帮助医学生为临床实践做好准备，帮助他们理解和可视化医疗问题，如心室颤动，以及如何将他们的知识应用于患者”。

迄今为止，VR在医疗保健中的主要应用之一是针对疼痛治疗。洛杉矶雪松西奈医疗服务研究中心主任Brennan Spiegel博士称:“当你身处一个梦幻般的网络世界时，很难追踪疼痛。”

Spiegel表示，当有人受伤时，他们的痛苦既有身体上的，也有情感上的。这些信号被发送到大脑的两个不同部分，VR可以阻断这种两种信号的传导。Spiegel称:“这是在训练人们如何调整注意力的焦点，这样他们就可以把注意力从痛苦的经历上转移开。不仅仅是身体上的，还有情感上的体验。”

Spiegel表示，西达斯-西奈医院正准备推出一个虚拟平台，帮助患有克罗恩病、乳糜泻或胃酸反流等胃肠道疾病的人，以及焦虑、成瘾和围绝经期健康问题的人。这项技术也引起了美国退伍军人事务部的注意，该部门正在160多家机构使用扩展现实技术，帮助患者进行疼痛管理、行为治疗以及身体和认知康复。

弗吉尼亚州沉浸式项目经理Caitlin Rawlins表示，目前在该机构的不同地点，该技术有40多个独立的用例。该项目在2015年左右首次以有限的容量引入了扩展现实，随着技术的进步，它找到了更多的机会来使用它。

Rawlins表示:“我看到它发生了很大的变化。“我使用的第一个虚拟现实头显是一个笨重的大设备，有很多电线，它必须连接到笔记本电脑上才能正常工作。”

Rawlins称，吸引她进入扩展现实的是看到患者的即时反应。她回忆起她第一次看到病人使用虚拟现实技术的情景。他是一位80多岁的老人，刚刚做了膝关节置换手术。Rawlins说，疼痛非常严重，阿片类药物不起作用。在短短几分钟的虚拟现实体验后，他告诉Rawlins，他再也感觉不到腿上的疼痛了。

Rawlins描述了另一个病例，他是一个“乖戾的”坐在轮椅上的陆军老兵，正在经历一些认知能力的下降。退伍军人管理局让病人尝试虚拟现实，看看它是否能减少对抗精神病药物的需求。戴上头显，Rawlins让病人在虚拟的自然场景中导航，穿过树林，爬上岩石，与鸟和鹿互动。罗林斯说，病人一直在笑，变成了一个“完全不同的人”。Rawlins称:“看到一个坐了15年轮椅的病人能在树林里散步，再次与动物互动，这是一个非常激动人心的时刻。这些都是我们一次又一次看到的经历。”

Spiegel和Rawlins都表示，他们的公司与硬件无关，这意味着他们可以使用Meta、苹果或任何其他公司生产的头显，只要它们能支持合适的软件。Spiegel表示，“可能有数百万人愿意真正购买头显”，但他们将其视为游戏和娱乐设备，对健康应用一无所知。

Meta粗略地将医疗保健作为目标市场。该公司发布了案例研究，并推广了描绘未来外科医生训练的短视频。然而，它似乎没有游戏和娱乐那么重要。例如，虽然从技术上讲，雪松西奈医疗机构可以在Meta Quest Store中提供其软件，但用户必须前往该商店中名为App Lab的部分才能访问它。App Lab中的软件并没有传统的营销方式，也不容易通过搜索被发现。

这项技术也正在成为许多医学院和住院医师项目的固定设备。在凯特琳健康代顿，VR最近成为第一年骨科住院医师课程的必修课。今年7月，这些新医生完成了为期一个月的“新兵训练营”，他们在上午进行临床服务，下午在虚拟现实中练习。他们现在必须每周完成至少三个模块的虚拟现实，分数超过70%。对于像Shine这样的高级住院医生来说，VR培训还不是强制性的，但凯特林医疗代顿正在积极努力将其纳入每个级别的项目。

凯特灵健康代顿骨科住院医师项目的主任Brent Bamberger表示：“我在80年代末的训练方式，我的意思是，基本上你是在看书。我们当时没有视频。你可能会去听讲座，你可能很幸运，有一个标本实验室或其他类型的实验室来做这件事，但你是通过观察来学习的。”

Reem Daboul医生是该医院的第一年住院医生，尽管她说头显无法复制手术的物理感觉，但她发现它们在很多重要方面都很有用。她已经可以使用头显来完成前髋关节置换术的步骤，这是许多整形外科医生直到第三年或更晚才学会的。Daboul在一次采访中说:“能够有一些东西帮助我，让我知道我应该做什么，并能够完成步骤，这对我来说非常有帮助。”

凯特林医疗代顿公司的骨科项目使用了PrecisionOS公司开发的软件，该公司为培训外科医生、住院医生和医疗设备代表开发了虚拟现实模块。PrecisionOS联合创始人兼首席执行官Danny Goel博士表示，该公司在全球拥有近80家客户。

罗切斯特大学的骨科住院医师也使用PrecisionOS。该大学的退休教授Richard Miller博士说，该软件“复杂”，“非常逼真”，尤其是作为一种学习程序步骤的方式。他觉得这项技术非常有吸引力，所以他一直在积极帮助骨科实施这项技术，尽管他三年前就退休了。PrecisionOS拒绝透露具体的定价信息。据称，使用该公司软件的成本因机构和合作关系而异。

Miller指出，虚拟现实是一种有用的方式，可以让住院医生磨练自己的技能，而不必立即应对手术室的压力。他们也可以在家里练习。Miller说:“晚上我可以在家里的书房里，他们可以在宿舍里，我们可以在虚拟世界里一起做手术。”

尽管VR有很多优势，但米勒表示，该软件必须能够经常更新，以跟上护理标准、最佳实践和手术技术的步伐。这些都是影响医疗质量的重要问题。它们也很重要，因为医院通常必须在紧张的预算下工作，而且成本并不总是明确的。Miller说:“我真的无法从任何人那里得到确切的答案，比如到底花了多少钱，谁来做什么。这肯定是个障碍。”

Bamberger表示，除了软件方面的挑战，硬件仍然相当“笨重”。他所在领域的其他人也看到了局限性。例如，新罕布什尔州朴茨茅斯地区医院外科医生Rafael Grossmann的大部分职业生涯都在向人们介绍扩展现实等新兴技术在医疗保健方面的应用。

2013年，Grossmann成为第一个在手术中使用臭名昭著的谷歌头显的人，在征得患者同意的情况下，将手术过程传输到一间学生房间。谷歌制造了一款轻型增强现实设备，可以在用户视野范围内的透明屏幕上显示微小的信息。2013年，它首次以1500美元的价格出售给开发者和早期用户，并迅速吸引了科技爱好者的想象力。

但谷歌头显从未成功。内置摄像头引发了关于隐私的争论，这款产品也成了深夜电视节目的笑柄。十年后，Grossmann指出，他现在看到了这项技术的巨大市场，特别是在医疗保健领域。他说，头显已经有了显著的改进，尽管它们仍然笨重，而且对医生来说功能不全。Grossmann称:“它的界面比三年前要好，但对于任何类型的医疗机构来说，它肯定都不是理想的。”

与医疗保健领域的所有技术一样，扩展现实也必须扫清监管障碍。美国食品和药物管理局(FDA)有一个研究小组，负责围绕这项技术开展“监管科学”。FDA的物理学家Ryan Beams与一个团队一起进行了这项研究，并就新兴的AR、VR和混合现实设备咨询了一系列专家。因此，Beams说，FDA能够帮助建立通用的最佳实践，以测试有前途的设备，并将其安全地推向市场。

Beams表示：“我们可以说，这些是我们需要做的测试，这些是你应该做测试的方式，然后我们可以帮助这些公司通过这些测试。你不想要的是一种可能会因为如何进行测试的不确定性而导致某人被延误的设备。”

Spiegel也是一个名为美国医学扩展现实协会的新医学协会的创始成员，该协会于2022年底成立。他说，它是为内科医生、临床医生和其他卫生保健专业人员提供一种帮助指导该领域未来发展的方式。该协会目前约有300名付费会员，Spiegel希望在未来几年能达到数千人。它还准备推出第一本官方同行评审期刊《医学扩展现实杂志》(journal of Medical Extended Reality)。

Spiegel表示：“这不再是边缘科学。这是现在的主流。还有很多工作要做。这并不是板上钉钉的事，蛋糕还没有烤好，但我们已经看到了许多层面上的巨大进步，现在这已经成为一门真正的科学。”