ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В МЕДИЦИНСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ

Полный текст

Проблема выбора виртуальной среды Технически виртуальная реальность, или объект дополненной реальности, обеспечивается работой специальной компьютерной программы. Удобство, направленность, вид интерфейса, «юзабилити» [1] программных средств, способ передачи сигнала искусственной обратной связи могут быть весьма разнообразными, и типы виртуальных сред, таким образом, различаются. В многообразии обычных компьютерных игр взаимодействие человека с виртуальными объектами, в отличие от процедур с биоуправлением, обеспечивается, как правило, традиционным ручным управлением, например джойстиком или с клавиатуры. Дизайн игровой среды касается «игрового мира», создания правил и алгоритмов, а также персонажей, различных объектов и игровых миссий. Кроме того, к дизайну относят создание игровых текстов, диалогов и инструкций, создание уровней игры и интерфейсов [2]. Обычно дизайнеры компьютерных игр разрабатывают прототипы, которые служат для предварительной оценки взаимодействия человека с игрой, или же используют готовые программы-прототипы с заранее известной «физикой» и «механикой» игры. Разработчики метафорически отмечают, что прототипирование - сердце процесса [3]. Аналогично, при создании медицинских приложений, организации биологической обратной связи, погружении пациента в искусственную информационную среду необходимо понимание или приближение к пониманию того, как будет осуществляться взаимодействие человека с этой средой. Для типизации реабилитационных процедур с биологической обратной связью ранее нами были предложены в качестве критериев позиционные, информационные (по виду канала обратной связи), средовые, целевые характеристики, а также параметры управления [4]. Средовые характеристики здесь - это физические законы, устанавливаемые для управляемого виртуального объекта или виртуальной среды. Таким образом, зависимый характер взаимодействия реального человека с явлениями виртуальности может обеспечивать или не обеспечивать конкретные цели медицинской реабилитации. Иными словами, виртуальные среды - это многообразное явление, не все виртуальные среды могут быть полезны, а их верный выбор является актуальной задачей в реабилитационных процедурах. Виртуальная реальность и модификация сенсорного окружения Принципиальным в обсуждаемом контексте является ясное позиционирование искусственных информационных сред с уточнением определений, связанных с реабилитационным процессом. Понятие «виртуальная реальность» для медицины обычно определяют так же, как и в других областях, отталкиваясь от распространившегося в 1980-е годы представления J. Lanier [5] как процесса взаимодействия человека с виртуальным окружением [6]. Следует отметить, что известный в СССР популяризатор науки Л.Н. Мельников полагал первым указанием на зарождение виртуальной реальности слова К.Э. Циолковского: «...космонавт будет подобен старику, скучающему по Родине... эту жажду можно частью удовлетворить чтением книг о земной жизни и картинами Земли» [7]. Предлагался автором и способ с устройством для нервно-психической релаксации [8], отличающимся интерактивным цветомузыкальным воздействием, например в соответствии с параметрами дыхания человека. Распространившиеся впоследствии «комнаты психологической разгрузки» связаны с организацией особых сенсорных ощущений, чаще визуальных и акустических. Как правило, нахождение человека в такой комнате не считается погружением в виртуальную реальность. Тактильная обратная связь Высказывалась и идея электромиографических (осязаемых) воздействий [7]. Сегодня осязаемые, тактильные или вибротактильные искусственные обратные связи обычно определяют в иностранной литературе как «haptic feedback» [9]. В реабилитации и абилитации этот вид организации искусственных биологических связей чаще всего касается терапии сенсорных нарушений, а также, например, создания искусственных конечностей. Носимые или встроенные в одежду приспособления обеспечивают дополнительную сенсорику взамен сигналов от утраченных частей тела или для восстановления нормального сенсорного обеспечения, в том числе при нарушениях осанки и походки. Много исследований с haptic feedback касаются нейрореабилитации [10], можно сказать, на практике связывая двигательную и когнитивную сферы. Новейшие зарубежные работы [11], полагаем, приближаются к предложенной в СССР и развиваемой в России концепции «схемы тела» [12]. Иногда виртуальную реальность определяют в реабилитации инвалидов как метод комбинации тактильных управляющих воздействий (например, в роботизированных устройствах) с искусственной информационной средой [13]. Широкая перспектива haptic feedback видится для обучения врачей - симуляции инструментальных воздействий и манипуляций [14]. Истинная виртуальная реальность Существуют различные прочтения предлагавшихся способов нервно-психической релаксации [8], например, так называемый метод биоакустической коррекции, представляющий собой прослушивание человеком особым образом преобразуемых в звук собственных биоритмов мозга по электроэнцефалографическому сигналу [15]. Здесь можно в широком смысле говорить о взаимодействии человека с искусственно модифицированным сенсорным окружением. Британская энциклопедия [16], определяя понятие «виртуальная реальность», указывает, что это касается использования компьютерного моделирования в целях взаимодействия человека с создаваемой трехмерной (3D) визуальной или иной сенсорной средой. При этом реальность имитируется с помощью интерактивных устройств, например, специальных очков, наушников, перчаток или костюмов. Обычным форматом виртуальной реальности считается стереоскопический шлем, через который рассматривается моделируемая среда, а присутствие обеспечивается датчиками движения. Однако есть мнение, что иногда предпочтительным форматом в медицинской реабилитации является использование двухмерной (2D) визуальной среды [17]. Таким образом, провести четкие границы, которые бы отделяли истинную виртуальную реальность от иных сред с модифицированным сенсорным обеспечением, весьма трудно. В технике понятие виртуальной реальности более формализовано, так как это связано с практическим конструированием моделей [18]. Обычно создаваемые модели подразделяют на автономные и индуцированные виртуальные среды. Примером автономной виртуальной среды является тренажер для летчика, где все «не настоящее». Системы медицинской визуализации, телеприсутствия можно отнести к индуцированным виртуальным средам. В такой среде существует обратная связь. Поэтому система управления с обратной связью для индуцированной виртуальной среды должна учитывать модель реального объекта (или среды) и модель искусственного элемента. Д.В. Воробьев и А.А. Сироткина, проводя философский анализ понятия «виртуальная реальность», акцентируют внимание на следующем: «Почему, говоря о реальности умственных составляющих, мы вместе с тем называем их виртуальными?». Иными словами, с данных позиций виртуальная реальность не существует сама по себе и является таковой до тех пор, пока подменяет собой действительность [19]. Заключение На наш взгляд, возникновение виртуальной реальности для целей медицинской реабилитации обеспечивается с помощью технических средств максимально возможной заменой в восприятии пациента естественной среды (или ее отдельных элементов) на искусственную, а также сопровождается возможным изменением «схемы тела», параметров той или иной функциональной системы за счет добавления искусственного звена [20]. Отметим также наличие целенаправленного поведения. В компьютерной игре целенаправленное поведение задается «миссией», в процедуре медицинской реабилитации - инструкцией. Глубина восприятия себя в виртуальной реальности касается погружения в смоделированный мир. При этом обычно модификацию сенсорного окружения с помощью преобразования каких-либо физиологических параметров и активностей человека чаще отличают от истинной виртуальной реальности, используя для описания таких явлений термины, например, «дополненная реальность» или «биологическая обратная связь». Впрочем, это не исключает различных сочетаний.

Об авторах

Олег Витальевич Кубряк

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина»

Email: o.kubryak@nphys.ru
канд. биол. наук, зав. лабораторией физиологии функциональных состояний человека ФГБНУ «Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина», 125315, Москва, Российская Федерация 125315, Москва, Россия

Е. Н Панова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина»

125315, Москва, Россия

Список литературы

Дополнительные файлы