Технологии дополненной и виртуальной реальности в медицине: анализ конкурентного ландшафта

Основная часть

В январе 2018 г. правительство РФ приступило к разработке плана изменений в законодательстве для перехода на цифровую экономику, в том числе в сфере здравоохранения [1]. В Национальном медицинском исследовательском центре им. Алмазова в феврале 2018 г. подписан меморандум о создании национального консорциума «Цифровое здравоохранение», в который вошли холдинг «Швабе» («Ростех»), Министерство связи и массовых коммуникаций России, «Русатом Хэлскеа», НМИЦ им. В.А. Алмазова, МГУ им. М.В. Ломоносова, Университет ИТМО, инжиниринговый центр «ЭлТех СПб» и компания АО «Р-Фарм».

Консорциум призван развивать и внедрять цифровые технологии в здравоохранение, обеспечивать рост конкурентоспособности компаний Российской Федерации на мировом рынке. Одновременно с созданием высокотехнологичных продуктов и услуг участники консорциума намерены разработать меры господдержки и регулирования в области их внедрения. Ключевой задачей консорциума объявлена разработка инновационных решений, которые смогут обеспечить технологический прорыв в сфере цифровизации здравоохранения, а также их внедрение в практическую область в виде готовых продуктов, услуг и проектов. Минсвязи рассчитывает обеспечить координацию работы консорциума с программой «Цифровая экономика» и организовать внутрироссийское и международное сотрудничество по вопросам стандартизации в технологических и операционных процессах [2].

Эксперты полагают, что появление в программе «Цифровая экономика» направления «Цифровое здравоохранение» даст новый импульс развитию инновационных медицинских проектов по диагностике и лечению наиболее важных заболеваний [3]. В перечень технологий, которым, как ожидается, будет уделено особое внимание в рамках подпрограммы «Цифровое здравоохранение», будут включены технологии дополненной (AR - Augmented Reality) и виртуальной реальности (VR - Virtual Reality), которые не покидают списки топ-10 самых перспективных технологий в течение последних трех лет.

Так, аналитики Boston Consulting Group (BCG) выделили 9 ключевых технологических достижений, составляющих базис Четвертой промышленной революции, объединение которых в рамках единой концепции Индустрии 4.0. приведет к полной трансформации производства, позволив создать интегрированный и оптимизированный технологический поток со значительно большей эффективностью на всех его этапах и изменить отношения не только между производителями и заказчиками, но и между человеком и машинами. В число этих технологий включены системы виртуальной и дополненной реальности, позволяющие расширить информацию об окружающем физическом мире посредством добавления аудио, видео и другой информации для более полного ознакомления пользователя с продуктом или задачей. Данные технологии только начали развиваться. Специалисты прогнозируют, что в будущем такие системы станут широко использоваться для предоставления пользователям актуальной информации, для помощи в принятии решений в режиме реального времени и выполнении различных задач [4].

Здравоохранение входит в число наиболее динамично растущих сегментов рынка устройств на основе технологий VR и AR. По оценкам аналитической компании Research and Markets, в 2017 г. AR- и VR-технологии медицинского назначения обеспечили выручку в размере 769,2 млн. долл. К 2023 г. объем рынка вырастет почти в 6,5 раз и достигнет 4,99 млрд. долл. С учетом этого ожидается, что среднегодовой темп роста (CAGR) на рассматриваемом рынке в семилетний период составит 36,6% [5]. По прогнозам аналитиков, использование технологий VR и AR в 2020 г. принесет системе здравоохранения прибыль в размере 1,2 млрд. долл., в 2025 г. - 5,1 млрд. долл. Большую часть прибыли, как ожидается, будет приносить продажа специализированных программных продуктов и технических решений. Стоимость годовой подписки на пакет программного обеспечения для решения подобных задач сегодня колеблется от 1 до 5 тыс. долл. Количество медицинских работников, использующих технологии VR и AR, должно вырасти с 0,8 млн. в 2020 г. до 3,4 млн. человек в 2025 г. [7].

Среди основных факторов, которые могут обеспечить позитивную динамику развития направления, специалисты называют распространение в системе здравоохранения подключенных устройств, растущую необходимость оптимизации медицинских расходов и увеличение инвестиций в технологии AR и VR. Ограничивающим фактором может стать отсутствие корпуса врачей с необходимыми компетенциями [8].

Аналитики компании Research and Markets полагают, что AR- и VR-решения могут быть полезны для организации дистанционных консультаций пациентов с врачами. Кроме того, применение AR- и VR-систем позволит повысить эффективность работы диагностических лабораторий. В частности, с их помощью лаборатории смогут дистанционно вести сбор образцов и оперативных данных в удаленных регионах, а небольшим и средним лабораториям сервисы на базе технологий дополненной и виртуальной реальности позволят автоматизировать проведение исследований и организовать дистанционный мониторинг оборудования [9].

Среди крупных компаний, которые проявляют заметный интерес к формирующемуся рынку и уже создали прототипы первых рыночных продуктов, следует отнести Google, Facebook, Sony, Microsoft и Nokia.

Компания Google создала очки Google Glass. Группа хирургов использовала Google Glass для изучения результатов компьютерной томографии и МРТ. При помощи новейших технологий врачи смогли быстро получить доступ ко всей необходимой информации: данным о пациенте и результатам анализов. Google Glass применялись для лечения пациентов с расстройствами личности. Врачи создавали в виртуальном пространстве различные стрессовые ситуации, помимо этого, технологию использовали для облегчения реабилитации пациентов [7].

Компания Microsoft представила в феврале 2018 г. систему виртуальной реальности - Canetroller, которая позволит людям со слабым зрением ориентироваться в пространстве [10].

В июне 2017 г. компания Nokia сообщила о проведении первой в мире прямой видеотрансляции нейрохирургической операции в формате дополненной реальности. Партнером финской компании в этом проекте стала Хельсинкская университетская центральная больница (Helsinki University Hospital, HUH). Операция снималась на панорамные камеры Nokia OZO и транслировалась через интернет-сервис Nokia OZO Live. Дополнительно на экран были выведены интерактивный микроскоп и другая информативная графика [8].

Команда нейрохирургов из Лондона провела операцию на открытом мозге пациента, записав весь процесс на камеру с эффектом погружения в виртуальную реальность [9]. В операционной было установлено две камеры: одну разместили на стене кабинета, она работала в режиме панорамной съемки на 360 градусов, а другую закрепили на лбу врача, чтобы процесс записывался от первого лица. Затем видеозапись смонтировали и урезали, оставив в итоговом пятиминутном ролике только основные стадии операционного процесса. Каждую стадию операции и действия хирургов на видеозаписи комментирует закадровый консультант. Подобные видео могут помочь будущим врачам и студентам, когда они начнут проводить тренировочные операции в виртуальной реальности. Видео является частью образовательной платформы Brainbook, которая через социальные медиа помогает специалистам со всего мира получать актуальную информацию в области нейрохирургии и лечения заболеваний головного мозга [9].

В ноябре 2016 г. бразильские ученые продемонстрировали технологию 3D-визуализации ребенка в утробе матери. Новая разработка, построенная на виртуальной реальности, позволяет видеть плод с высокой точностью. Авторы изобретения соединили метод ультразвукового исследования с магнитно-резонансной томографией, проводя сканирование отдельных участков внутренней поверхности матки и тела плода. В результате строится трехмерное изображение, которое можно оживить, надев шлем виртуальной реальности. Для усиления эффекта присутствия к моделям добавляли звуки сердцебиения плода, полученные при УЗИ [8].

Приложение Phantom MD, разработанное ярославскими изобретателями Идиловым и Федуловым, предназначено для пациентов, страдающих от патологического болевого синдрома. После ампутации чувство боли в удаленной части тела возникает у 72% пациентов, а у 60% сохраняется на протяжении нескольких лет. С помощью Phantom MD, а также очков виртуальной реальности, недостающую часть тела можно смоделировать, а затем и «увидеть». В результате человеческий мозг получает нужную визуальную информацию, и болевые ощущения снижаются. Стартап поддерживает региональная Корпорация развития малого и среднего предпринимательства [9].

Компания ООО «Интеллект и инновации» разработала программную платформу Rehabunculus, которая помогает осуществить реабилитацию пациентов, перенесших инсульт. Платформа представляет апробированный комплекс упражнений, который можно выполнять как дома, так и в условиях стационара. Использование датчика kinect и искусственного интеллекта позволяют уже сейчас выполнять бесконтактную передачу данных о движении пациента врачу в реальном времени, индивидуальную настройку сложности и виртуальной среды для наибольшей эффективности выполнения упражнений, предсказание движений человека по работе здоровой конечности или предиктивной модели для того, чтобы пациент выполнял движения максимально верным способом, ведется активная работа по направлению интеграции виртуальной реальности в работу данной платформы [5].

Аналитики Technavio представили список малых и средних высокотехнологичных компаний, которые создали наиболее интересные научно-технологические заделы в области технологий виртуальной и дополненной реальности для здравоохранения. Среди них компания DeepStream, предлагающая решение для обезболивания путем погружения в виртуальную реальность, компания VirtaMed, разработавшая компьютерный симулятор, для хирургов, а также компании EON Reality, Vuzix, Virtalis, WorldViz [9].

Целью настоящего исследования было построение патентного ландшафта для области технологии виртуальной и дополненной реальности в медицине. Информационную базу исследования сформировали 1738 патентных семейств, отобранных с использованием следующего поискового образ из патентной БД Orbit

Распределение патентных семейств по годам публикации за последние двадцать лет (1998-2018 гг.) показывает, что активное развитие направление началось в 2014 г. и за последующие три года (2015-2017 гг.) патентная активность увеличилась в два раза: если в 2014 г. патентными ведомствами мира было выдано 295 патентных семейств, то в 2017 г. уже 654 (рис. 1).

виртуальный медицина цифровой здравоохранение

Рис. 1

В качестве страны публикации лидирующие позиции занимают США (786 патентных семейств, 45,22%), Китай (649, 37,34%), Япония (286, 16,46%) и Южная Корея (226, 13,00%). На территории Российской Федерации опубликованы патентные документы из 49 (2,82%) патентных семейств, что ставит ее на 11-ое место среди других стран (рис. 2).

Использование аналитического приложения к БД LexisNexis - PаtentStrаtegies позволяет визуализировать распределение патентных семейств по годам публикации и по патентным ведомствам (рис. 3). Отчетливо видно, что, начиная с 2017 г., наибольшее количество патентных семейств регистрируется уже не в США, а в национальном патентном ведомстве Китая.

Рис. 2 Топ-15 стран по количеству опубликованных патентных семейств в области «технологии виртуальной и дополненной реальности в медицине»

Источник: Orbit Intelligence, данные на 17.03.2018 г.