Возможности применения технологий виртуальной и дополненной реальности в современной кардиологии и кардиохирургии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Технологические инновации произвели революцию в медицинской практике, особенно в области кардиохирургии, где сложный характер вмешательств требует точности и предусмотрительности. Использование виртуальной и дополненной реальности в этой области открывает огромные перспективы для улучшения предоперационного планирования, повышения качества медицинского образования и, в конечном счёте, улучшения результатов лечения пациентов.

В данном обзоре проанализирована литература, посвящённая роли виртуальной и дополненной реальности в современной кардиологии, а также обсуждаются возможные направления развития данной области.

В результате поиска извлечено 3858 публикаций из PubMed/MEDLINE, 69 публикаций из eLibrary и 1115 публикаций, найденных с помощью Google Scholar. Поисковые запросы включали следующие ключевые слова и их сочетания: виртуальная реальность; дополненная реальность; кардиология; кардиохирургия; virtual reality; augmented reality; cardiology; cardiac surgery. Временной интервал поиска: с момента основания соответствующих баз данных по май 2024 года.

Современная кардиологическая помощь включает в себя всё более сложные процедуры, требующие высокого уровня квалификации. Виртуальная реальность становится мощным инструментом как для предпроцедурного планирования, так и для образовательных мероприятий. Она открывает новые возможности для обучения и подготовки специалистов в области кардиологии. С её помощью можно создавать реалистичные симуляции различных ситуаций, с которыми врачи могут столкнуться в своей работе. Это позволяет обучающимся получить практический опыт без риска для реальных пациентов. Интеграция виртуальной реальности в кардиологическую практику имеет большой потенциал, однако для этого необходимо решить ряд проблем. Следует разработать стандарты безопасности и эффективности использования виртуальной реальности в медицинских целях. Также необходимо провести дополнительные исследования, чтобы оценить долгосрочные последствия её использования для здоровья пациентов.

Об авторах

Седа Сулеймановна Рашидова

Перинатальный центр г. Хасавюрта

Автор, ответственный за переписку.
Email: rrstr1990@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-9090-0688
SPIN-код: 5824-7314

врач

Россия, Хасавюрт

Эмма Альбертовна Бдоян

Ростовский государственный медицинский университет

Email: emma.bdoyan@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-4343-1049
Россия, Ростов-на-Дону

Мадина Мухарбековна Тимурзиева

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: timurziyeva.madina@bk.ru
ORCID iD: 0009-0002-6048-7108
Россия, Москва

Софья Александровна Лобановская

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: sonyalobanovsk11@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-7486-0672
Россия, Москва

Валерия Викторовна Науменко

Ростовский государственный медицинский университет

Email: valerianaumenko555@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-3836-9231
Россия, Ростов-на-Дону

Ангелина Вадимовна Рахманова

Ростовский государственный медицинский университет

Email: alyarakhmanova@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-2209-8988
Россия, Ростов-на-Дону

Валерия Дмитриевна Тимофеева

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: timofeeva-valera@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-0040-6447
Россия, Санкт-Петербург

Алексей Сергеевич Гуцуляк

Башкирский государственный медицинский университет

Email: alex.guculyak@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-3242-9859

врач

Россия, Уфа

Артем Артурович Зайнуллин

Башкирский государственный медицинский университет

Email: artem.z011@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1581-7120
Россия, Уфа

Карина Рустамовна Узбекова

Башкирский государственный медицинский университет

Email: uzkarina@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-7099-2635
SPIN-код: 7263-6262
Россия, Уфа

Валерия Артуровна Харитонова

Башкирский государственный медицинский университет

Email: valeriya0901@bk.ru
ORCID iD: 0009-0009-0978-2997
Россия, Уфа

Нарина Фаритовна Ахметова

Башкирский государственный медицинский университет

Email: junehiltoncamp@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0073-4672
SPIN-код: 7830-7828
Россия, Уфа

Список литературы

  1. Николаев В.А., Николаев А.А. Опыт и перспективы использования технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности в условиях цифровой трансформации системы здравоохранения // Медицинские технологии. Оценка и выбор. 2020. № 2. С. 35–42. EDN: AWZZTL doi: 10.17116/medtech20204002135
  2. Jiang Z., Guo Y., Wang Z. Digital twin to improve the virtual real integration of industrial IoT // J Ind Inf Integr. 2021. Vol. 22, N 11. P. 100196. doi: 10.1016/j.jii.2020.100196
  3. Никитин А.И., Абрамов М.К. Применение VR в медицине. В кн.: Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Сборник материалов V Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики. 2019. Т. 2. C. 193–194. EDN: RLBTYQ
  4. Haleem A., Javaid M. Industry 5.0 and its applications in orthopaedics // J Clin Orthop Trauma. 2019. Vol. 10, N 4. P. 807–808. doi: 10.1016/j.jcot.2018.12.010
  5. Cho K.H., Hong M.R., Song W.K. Upper Limb Robot Assisted Therapy Based on Visual Error Augmentation in Virtual Reality for Motor Recovery and Kinematics after Chronic Hemiparetic Stroke: A Feasibility Study // Healthcare (Basel). 2022. Vol. 10, N 7. P. 1186. doi: 10.3390/healthcare10071186
  6. Намиот Е.Д. Дополненная реальность в медицине // International Journal of Open Information Technologies. 2019. Т. 7, № 11. С. 94–99. EDN: ULRJCX
  7. Sutherland J., Belec J., Sheikh A., et al. Applying Modern Virtual and Augmented Reality Technologies to Medical Images and Models // J Digit Imaging. 2019. Vol. 32, N 1. P. 38–53. doi: 10.1007/s10278-018-0122-7
  8. Taghian A., Abo Zahhad M., Sayed M.S., Abd El Malek A.H. Virtual and augmented reality in biomedical engineering // Biomed Eng Online. 2023. Vol. 22, N 1. P. 76. doi: 10.1186/s12938-023-01138-3
  9. Buytaert J.A., Dirckx J.J. Design and quantitative resolution measurements of an optical virtual sectioning three dimensional imaging technique for biomedical specimens, featuring two micrometer slicing resolution // J Biomed Opt. 2007. Vol. 12, N 1. P. 014039. doi: 10.1117/1.2671712
  10. Silva J.N.A., Southworth M., Raptis C., Silva J. Emerging Applications of Virtual Reality in Cardiovascular Medicine // JACC Basic Transl Sci. 2018. Vol. 3, N 3. P. 420–430. doi: 10.1016/j.jacbts.2017.11.009
  11. Rymuza B., Grodecki K., Kamiński J., et al. Holographic imaging during transcatheter aortic valve implantation procedure in bicuspid aortic valve stenosis // Kardiol Pol. 2017. Vol. 75, N 10. P. 1056. doi: 10.5603/KP.2017.0195
  12. Aslani N., Behmanesh A., Garavand A., et al. The Virtual Reality Technology Effects and Features in Cardiology Interventions Training: A Scoping Review // Med J Islam Repub Iran. 2022. Vol. 36. P. 77. doi: 10.47176/mjiri.36.77
  13. Southworth M.K., Silva J.R., Silva J.N.A. Use of extended realities in cardiology // Trends Cardiovasc Med. 2020. Vol. 30, N 3. P. 143–148. doi: 10.1016/j.tcm.2019.04.005
  14. Culbertson C., Nicolas S., Zaharovits I., et al. Methamphetamine craving induced in an online virtual reality environment // Pharmacol Biochem Behav. 2010. Vol. 96, N 4. P. 454–460. doi: 10.1016/j.pbb.2010.07.005
  15. Arslan F., Gerckens U. Virtual support for remote proctoring in TAVR during COVID-19 // Catheter Cardiovasc Interv. 2021. Vol. 98, N 5. P. E733–E736. doi: 10.1002/ccd.29504
  16. Liu J., Al’Aref S.J., Singh G., et al. An augmented reality system for image guidance of transcatheter procedures for structural heart disease // PLoS One. 2019. Vol. 14, N 7. P. e0219174. doi: 10.1371/journal.pone.0219174
  17. de Jesus Catalã C.A., Pan R., Rossetto Kron Rodrigues M., de Oliveira Freitas N. Virtual Reality Therapy to Control Burn Pain: Systematic Review of Randomized Controlled Trials // J Burn Care Res. 2022. Vol. 43, N 4. P. 880–888. doi: 10.1093/jbcr/irab213
  18. Salisbury J.P. Using Medical Device Standards for Design and Risk Management of Immersive Virtual Reality for At Home Therapy and Remote Patient Monitoring // JMIR Biomed Eng. 2021. Vol. 6, N 2. P. e26942. doi: 10.2196/26942
  19. Keshvari M., Yeganeh M.R., Paryad E., et al. The effect of virtual reality distraction on reducing patients’ anxiety before coronary angiography: a randomized clinical trial study // Egypt Heart J. 2021. Vol. 73, N 1. P. 98. doi: 10.1186/s43044-021-00224-y
  20. Aardoom J.J., Hilt A.D., Woudenberg T., et al. A Preoperative Virtual Reality App for Patients Scheduled for Cardiac Catheterization: Pre Post Questionnaire Study Examining Feasibility, Usability, and Acceptability // JMIR Cardio. 2022. Vol. 6, N 1. P. e29473. doi: 10.2196/29473
  21. Morgan H., Nana M., Phillips D., Gallagher S. The Effect of a Virtual Reality Immersive Experience Upon Anxiety Levels, Procedural Understanding, and Satisfaction in Patients Undergoing Cardiac Catheterization: The Virtual Cath Trial // J Invasive Cardiol. 2021. Vol. 33, N 9. P. E681–E686. doi: 10.25270/jic/20.00664
  22. Gökçe E., Arslan S. Effects of virtual reality and acupressure interventions on pain, anxiety, vital signs and comfort in catheter extraction processes for patients undergoing coronary angiography: A randomized controlled trial // Int J Nurs Pract. 2023. Vol. 29, N 6. P. e13176. doi: 10.1111/ijn.13176
  23. Bruno R.R., Lin Y., Wolff G., et al. Virtual reality assisted conscious sedation during transcatheter aortic valve implantation: a randomised pilot study // EuroIntervention. 2020. Vol. 16, N 12. P. e1014–e1020. doi: 10.4244/EIJ-D-20-00269
  24. Hermans A.N.L., Betz K., Verhaert D.V.M., et al. 360° Virtual reality to improve patient education and reduce anxiety towards atrial fibrillation ablation // Europace. 2023. Vol. 25, N 3. P. 855–862. doi: 10.1093/europace/euac246
  25. Chang S.L., Kuo M.J., Lin Y.J., et al. Virtual reality informative aids increase residents’ atrial fibrillation ablation procedures related knowledge and patients’ satisfaction // J Chin Med Assoc. 2021. Vol. 84, N 1. P. 25–32. doi: 10.1097/JCMA.0000000000000464
  26. Chang S.L., Kuo M.J., Lin Y.J., et al. Virtual reality based preprocedural education increases preparedness and satisfaction of patients about the catheter ablation of atrial fibrillation // J Chin Med Assoc. 2021. Vol. 84, N 7. P. 690–697. doi: 10.1097/JCMA.0000000000000555
  27. Brewer M.B., Lau D.L., Chu E.A., et al. Virtual reality can reduce anxiety during office based great saphenous vein radiofrequency ablation // J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2021. Vol. 9, N 5. P. 1222–1225. doi: 10.1016/j.jvsv.2020.12.081
  28. Goo H.W., Park S.J., Yoo S.J. Advanced Medical Use of Three Dimensional Imaging in Congenital Heart Disease: Augmented Reality, Mixed Reality, Virtual Reality, and Three Dimensional Printing // Korean J Radiol. 2020. Vol. 21, N 2. P. 133–145. doi: 10.3348/kjr.2019.0625
  29. Stepanenko A., Perez L.M., Ferre J.C., et al. 3D Virtual modelling, 3D printing and extended reality for planning of implant procedure of short term and long term mechanical circulatory support devices and heart transplantation // Front Cardiovasc Med. 2023. Vol. 10. P. 1191705. doi: 10.3389/fcvm.2023.1191705
  30. Davies R.R., Hussain T., Tandon A. Using virtual reality simulated implantation for fit testing pediatric patients for adult ventricular assist devices // JTCVS Tech. 2020. Vol. 6. P. 134–137. doi: 10.1016/j.xjtc.2020.10.017
  31. Ramaswamy R.K., Marimuthu S.K., Ramarathnam K.K., et al. Virtual reality guided left ventricular assist device implantation in pediatric patient: Valuable presurgical tool // Ann Pediatr Cardiol. 2021. Vol. 14, N 3. P. 388–392. doi: 10.4103/apc.apc_81_21
  32. Tautz L., Walczak L., Georgii J., et al. Combining position based dynamics and gradient vector flow for 4D mitral valve segmentation in TEE sequences // Int J Comput Assist Radiol Surg. 2020. Vol. 15, N 1. P. 119–128. doi: 10.1007/s11548-019-02071-4
  33. Bruckheimer E., Rotschild C. Holography for imaging in structural heart disease // EuroIntervention. 2016. Vol. 12 Suppl X. P. 81–84. doi: 10.4244/EIJV12SXA15
  34. Currie M.E., McLeod A.J., Moore J.T., et al. Augmented Reality System for Ultrasound Guidance of Transcatheter Aortic Valve Implantation // Innovations (Phila). 2016. Vol. 11, N 1. P. 31–39. doi: 10.1097/IMI.0000000000000235
  35. Butera G., Sturla F., Pluchinotta F.R., et al. Holographic Augmented Reality and 3D Printing for Advanced Planning of Sinus Venosus ASD/Partial Anomalous Pulmonary Venous Return Percutaneous Management // JACC Cardiovasc Interv. 2019. Vol. 12, N 14. P. 1389–1391. doi: 10.1016/j.jcin.2019.03.020
  36. Zbroński K., Rymuza B., Scisło P., et al. Augmented reality in left atrial appendage occlusion // Kardiol Pol. 2018. Vol. 76, N 1. P. 212. doi: 10.5603/KP.2018.0017
  37. Iannotta M., d’Aiello F.A., Van De Bruaene A., et al. Modern tools in congenital heart disease imaging and procedure planning: a European survey // J Cardiovasc Med (Hagerstown). 2024. Vol. 25, N. 1. P. 76–87. doi: 10.2459/JCM.0000000000001569
  38. Deng S., Wheeler G., Toussaint N., et al. A Virtual Reality System for Improved Image Based Planning of Complex Cardiac Procedures // J Imaging. 2021. Vol. 7, N 8. P. 151. doi: 10.3390/jimaging7080151
  39. Raimondi F., Vida V., Godard C., et al. Fast track virtual reality for cardiac imaging in congenital heart disease // J Card Surg. 2021. Vol. 36, N 7. P. 2598–2602. doi: 10.1111/jocs.15508
  40. Kim B., Loke Y.H., Mass P., et al. A Novel Virtual Reality Medical Image Display System for Group Discussions of Congenital Heart Disease: Development and Usability Testing // JMIR Cardio. 2020. Vol. 4, N 1. P. e20633. doi: 10.2196/20633
  41. Patel N., Costa A., Sanders S.P., Ezon D. Stereoscopic virtual reality does not improve knowledge acquisition of congenital heart disease // Int J Cardiovasc Imaging. 2021. Vol. 37, N 7. P. 2283–2290. doi: 10.1007/s10554-021-02191-6
  42. Lau I., Gupta A., Sun Z. Clinical Value of Virtual Reality versus 3D Printing in Congenital Heart Disease // Biomolecules. 2021. Vol. 11, N 6. P. 884. doi: 10.3390/biom11060884
  43. Milano E.G., Pajaziti E., Schievano S., et al. P369 Patient specific virtual reality for education in con genital heart disease // Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2020. Vol. 21, Suppl. 1. doi: 10.1093/ehjci/jez319.218
  44. Ong C.S., Krishnan A., Huang C.Y., et al. Role of virtual reality in congenital heart disease // Congenit Heart Dis. 2018. Vol. 13, N 3. P. 357–361. doi: 10.1111/chd.12587
  45. Sadeghi A.H., Maat A.P.W.M., Taverne Y.J.H.J., et al. Virtual reality and artificial intelligence for 3-dimensional planning of lung segmentectomies // JTCVS Tech. 2021. Vol. 7. P. 309–321. doi: 10.1016/j.xjtc.2021.03.016
  46. van de Woestijne P.C., Bakhuis W., Sadeghi A.H., et al. 3D Virtual Reality Imaging of Major Aortopulmonary Collateral Arteries: A Novel Diagnostic Modality // World J Pediatr Congenit Heart Surg. 2021. Vol. 12, N 6. P. 765–772. doi: 10.1177/21501351211045064
  47. Franson D., Dupuis A., Gulani V., et al. A System for Real Time, Online Mixed Reality Visualization of Cardiac Magnetic Resonance Images // J Imaging. 2021. Vol. 7, N 12. P. 274. doi: 10.3390/jimaging7120274
  48. Bindschadler M., Buddhe S., Ferguson M.R., et al. HEARTBEAT4D: An Open source Toolbox for Turning 4D Cardiac CT into VR/AR // J Digit Imaging. 2022. Vol. 35, N 6. P. 1759–1767. doi: 10.1007/s10278-022-00659-y
  49. Aeckersberg G., Gkremoutis A., Schmitz Rixen T., Kaiser E. The relevance of low-fidelity virtual reality simulators compared with other learning methods in basic endovascular skills training // J Vasc Surg. 2019. Vol. 69, N 1. P. 227–235. doi: 10.1016/j.jvs.2018.10.047
  50. Andersen N.L., Jensen R.O., Posth S., et al. Teaching ultrasound guided peripheral venous catheter placement through immersive virtual reality: An explorative pilot study // Medicine (Baltimore). 2021. Vol. 100, N 27. P. e26394. doi: 10.1097/MD.0000000000026394
  51. Arshad I., De Mello P., Ender M., et al. Reducing Cybersickness in 360 Degree Virtual Reality // Multisens Res. 2021. P. 1–17. doi: 10.1163/22134808 bja10066
  52. Jung C., Wolff G., Wernly B., et al. Virtual and Augmented Reality in Cardiovascular Care: State of the Art and Future Perspectives // JACC Cardiovasc Imaging. 2022. Vol. 15, N 3. P. 519–532. doi: 10.1016/j.jcmg.2021.08.017
  53. Mahtab E.A.F., Egorova A.D. Current and future applications of virtual reality technology for cardiac interventions // Nat Rev Cardiol. 2022. Vol. 19, N 12. P. 779–780. doi: 10.1038/s41569-022-00789-4
  54. Pezel T., Coisne A., Bonnet G., et al. Simulation based training in cardiology: State of the art review from the French Commission of Simulation Teaching (Commission d’enseignement par simulation-COMSI) of the French Society of Cardiology // Arch Cardiovasc Dis. 2021. Vol. 114, N 1. P. 73–84. doi: 10.1016/j.acvd.2020.10.004
  55. Spiegel B., Fuller G., Lopez M., et al. Virtual reality for management of pain in hospitalized patients: A randomized comparative effectiveness trial // PLoS One. 2019. Vol. 14, N 8. P. e0219115. doi: 10.1371/journal.pone.0219115

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Алгоритм поиска исследований.

Скачать (194KB)
Метаданные

© Эко-вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».