Методическая статья

Разработка симуляции виртуальной реальности для снижения тревожности у педиатрических пациентов, проходящих магнитно-резонансную томографию

DOI:

10.3791/68609

⸱

8 августа 2025 г.

 ,  ,  ,  , 
1Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, Western University, 2Michael G.DeGroote School of Medicine, McMaster University, 3Department of Clinical Neurological Sciences, Schulich School of Medicine and Dentistry, Western University

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этой статье мы представляем протокол разработки геймифицированной симуляции виртуальной реальности (VR) для снижения тревожности у педиатрических пациентов, проходящих МРТ. Воспроизводя визуальные образы и звуки окружающей среды МРТ, опыт виртуальной реальности поможет детям ознакомиться с процедурой, стремясь улучшить комфорт и сотрудничество.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является ценным диагностическим инструментом в педиатрии, предлагая изображения с высоким разрешением без ионизирующего излучения; Однако незнакомая обстановка, замкнутое пространство и громкие звуки могут вызвать дистресс, клаустрофобию и беспокойство. Это может привести к увеличению потребности в седативных препаратах и увеличению времени визуализации. В детской больнице Виктории в Лондоне, Онтарио, в рамках программы «Детская жизнь» в настоящее время используется модель куклы и МРТ, чтобы помочь снизить тревожность у педиатрических пациентов с помощью подхода, основанного на обучении. Несмотря на то, что эти методы эффективны, они ограничены в своей способности обеспечить реалистичное представление опыта МРТ. Чтобы решить эту проблему, мы разработали геймифицированный опыт МРТ, разработанный специально для педиатрических пациентов в детской больнице Виктории, с использованием виртуальной реальности (VR) — компьютерной 3D-среды, которую можно увидеть через гарнитуру. Симуляция воспроизводит виды, звуки и пространственные аспекты среды МРТ, помогая детям заранее ознакомиться с опытом. Несмотря на то, что наша VR-комната является точной копией реальной комнаты МРТ в детской больнице Виктории, ее можно адаптировать для использования в других учреждениях, изменив детали окружающей среды. Будущая работа будет направлена на оценку эффективности моделирования в снижении тревожности с помощью количественных и качественных оценок.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — это неинвазивный метод, используемый для получения трехмерных изображений мягких тканей для диагностики заболеваний и мониторинга лечения1. МРТ считается одним из самых безопасных методов визуализации для детей, поскольку она не использует ионизирующее излучение1; Тем не менее, процедура может быть особенно сложной для молодых пациентов. Дети должны лежать неподвижно в замкнутом туннеле в течение часа, подвергаясь воздействию громких звуков2, что может вызвать страх, тревогу, клаустрофобию или повышенный страх перед самим диагнозом 1,2,3,4,5. Такая тревога может привести к физическому беспокойству (дети в возрасте 5-10 лет особенно склонны к движению)6), плохому послушанию или поведенческим трудностям7. Процедура МРТ в значительной степени зависит от сотрудничества пациента, так как незначительные движения в масштабе миллиметров могут исказить изображение, что вызовет необходимость повторного сканирования. Это может быть неприятно для семей и финансово обременительно для больниц8. Тревога родителей или опекунов может способствовать стрессу ребенка во время МРТ, поскольку дети часто отражают эмоции взрослых9; таким образом, было показано, что участие и соблюдение родительских данных во время процедуры способствует успеху МРТ ребенка10.

Для управления тревожностью у детей перед МРТ используется несколько методов, но их эффективность ограничена. Седативные средства или анестетики помогают детям оставаться неподвижными во время сканирования, однако они связаны с более высокой частотой нежелательных явлений, включая нарушение координации, головокружение и повышенное возбуждение 8,11. В качестве альтернативы было показано, что психологическая подготовка снижает детский стресс в медицинских учреждениях 12,13,14 и снижает потребность в седативных препаратах и анестезии перед МРТ 10,15. Психологическая подготовка включает в себя использование интерактивных видеороликов на планшете16,17, образовательных и отвлекающих техник 6,7, игровой терапии7, тренинга когнитивно-поведенческой терапии18 и физической имитации МРТ 19,20. Этот подход, однако, имеет свои ограничения, о чем свидетельствует Детская больница Виктории в Лондоне, Онтарио, Канада. Специалисты по детской жизни в программе «Детская жизнь» используют различные инструменты психологической подготовки для устранения тревоги или страха у педиатрических пациентов перед МРТ; В зависимости от возраста ребенка, уровня тревожности и его личности, вмешательства могут включать в себя книжку с картинками, видео на iPad, игрушечную модель, крупномасштабную копию МРТ или экскурсию перед сканированием (рис. 1). Во время сканирования дети также могут принести в МРТ удобную игрушку или одеяло или посмотреть видео на экране. Эти подходы направлены на то, чтобы обучить ребенка процессу МРТ, обеспечивая при этом отвлечение, комфорт и ознакомление; Однако у этих вмешательств есть и недостатки: экскурсии часто недоступны, потому что помещение занято; книжки с картинками, реплики моделей и видеоролики на iPad могут не привлекать детей старшего возраста и не давать полного представления о МРТ; ни один из этих методов не воспроизводит громкие звуки МРТ; И, пожалуй, самое главное, они не позволяют детям практиковаться в неподвижном положении в замкнутом пространстве. Поэтому для устранения этих ограничений необходимы новые вмешательства, которые были бы увлекательными и захватывающими.

Виртуальная реальность (VR) — это трехмерная (3D) компьютерная среда, видимая через головной дисплей, которая все чаще используется в образовании, обучении и здравоохранении. VR создает интерактивную и реалистичную симуляцию реального мира21, на которую дети особенно отзывчивы, так как эта технология создает ощущение физического присутствия в виртуальном мире22,23. Исследования показали, что VR эффективно снижает тревогу детей на догоспитальном этапе: метаанализ, проведенный Eijlers et al., показал, что VR-вмешательства значительно уменьшают боль и беспокойство у детей, проходящих медицинские процедуры, особенно при использовании в качестве отвлекающего инструмента24; аналогичным образом, Chiu et al. продемонстрировали, что иммерсивная виртуальная реальность может эффективно снизить предоперационную тревогу у детей за счет ознакомления, предложив виртуальный тур по больнице. Эти преимущества распространяются на подготовку к МРТ у детей, для которой VR может снизить потребность в седации; В нескольких исследованиях VR изучалась как инструмент вмешательства перед МРТ с положительными результатами. Эшмор и др., например, разработали бесплатное приложение виртуальной реальности, которое использует 360°-градусное видео для проведения МРТ — метод, который был высоко оценен как персоналом, так и пациентами за простоту использования и полезность, в то же время предотвращая использование общей анестезии у четырех из пяти пациентов. Рандомизированное контролируемое исследование, проведенное Saliba et al., показало, что воздействие даже 5 минут VR-МРТ значительно снижает тревожность упедиатрических пациентов. Более того, специальное приложение VR MRI со стандартным руководством и больничной программой «Детская жизнь», созданное Stunden et al., показало, что группа VR сообщила о более высокой удовлетворенности лиц, осуществляющих уход, и значительно более низкой тревожности лиц, осуществляющих уход. Это был важный вывод, поскольку ожидается, что дистресс родителей, осуществляющих уход, влияет на реакцию ребенка во времямедицинских процедур. Основываясь на этих выводах, более поздние исследования оценили влияние интерактивности и геймификации в инструментах подготовки к VR-МРТ. В исследовании, проведенном Янгом и его коллегами, был представлен автономный VR-МРТ-симулятор на основе шлема виртуальной реальности (HMD) с несколькими модулями, включая игру на удержании, видео на 360° и секцию осознанности. Их пилотное исследование показало значительно более высокую вовлеченность, удовлетворенность и воспринимаемую эффективность по сравнению со стандартными учебными материалами29. В другом исследовании, проведенном Янгом и соавторами, сравнивались четыре модальности: 2D-видео, 360°-видео, пассивная виртуальная реальность и геймифицированная интерактивная виртуальная реальность, при этом геймифицированное состояние виртуальной реальности значительно снижает движение головы и улучшает самооценку готовности и вовлеченности среди подростков. Результаты этого исследования подтвердили гипотезу о том, что поведенческая репетиция и немедленная обратная связь могут улучшить процедурную готовность и уменьшить количество неудач сканирования из-за движения30. Лисцио и Масуч также продемонстрировали, что игровое, ориентированное на ребенка приложение виртуальной реальности, которое включает в себя десенсибилизацию и интерактивное повествование, может снизить тревожность, связанную с МРТ. В дизайне подчеркивается роль геймификации и постепенного воздействия стресс-индуцирующих стимулов, что согласуется с современнымипедиатрическими рамками. Однако, несмотря на эти успешные результаты, технология не была реализована в полной мере.

Виртуальная симуляция МРТ в детской больнице Виктории была разработана для устранения ограничений существующих инструментов подготовки к МРТ у детей. Дизайн каждого компонента был основан на консультациях со специалистами по детской жизни, техниками МРТ и непосредственных наблюдениях за процедурой МРТ в больнице. Среда больницы изначально была воссоздана с помощью 3D-моделирования для формирования детализированной виртуальной среды. Затем 3D-модель была интегрирована в игровой движок для создания захватывающего VR-опыта. В процессе разработки было использовано несколько инструментов, в том числе: «уровень», представляющий собой физическую комнату МРТ, построенную с помощью 3D-моделирования больничной среды; «секвенсор уровней», который представляет собой инструмент анимации на временной шкале, используемый для анимации объектов и синхронизации движения; анимированный «актер кинокамеры», который имитирует точку зрения пользователя, чтобы создать ощущение скольжения в виртуальную скуку; звуковая дорожка, воспроизводящая шум аппарата МРТ, которая синхронизируется со скользящей анимацией, чтобы имитировать слуховой опыт МРТ; симуляция экрана для имитации безопасного для МРТ отвлекающего экрана, прикрепленного к кровати, который специалисты МРТ могут загрузить в виде видео для просмотра детьми во время сканирования, чтобы помочь детям оставаться неподвижными; пешка VR, которая выступает в качестве объекта пользователя в виртуальной среде, так как включает в себя отслеживание головы и рук; и «захватываемый объект» — портативный интерактивный куб, который используется для начала последовательности моделирования МРТ и, когда его берут в руки, запускает начало временной шкалы анимации. Для поддержки вовлечения воспитателей и специалистов по детской жизни была интегрирована многопользовательская система, позволяющая нескольким пользователям (например, технику, родителю, воспитателю или специалисту по детской жизни) взаимодействовать в одной виртуальной среде по модели клиент-сервер, используя голосовой чат через микрофоны для поддержки общения между игроками в режиме реального времени, смягчая чувство изоляции детей.

Целью данного исследования была разработка геймифицированной виртуальной симуляции МРТ в детской больнице Виктории в Лондоне, Онтарио, для использования в рамках программы «Детская жизнь» в качестве тревожного вмешательства для педиатрических пациентов до МРТ. Симуляция, просматриваемая через головной дисплей виртуальной реальности (VR), направлена на ознакомление детей с МРТ-сканером и окружающей средой, снижение тревожности за счет точного и захватывающего представления реального жизненного опыта. Многопользовательский режим позволяет молодым пациентам взаимодействовать с симуляцией, что способствует простоте использования в широком диапазоне возрастных групп. Несмотря на то, что VR-симуляция, разработанная в этом исследовании, была специально смоделирована по образцу больницы Виктории, методы можно адаптировать и применять для воссоздания любого медицинского учреждения, где знакомство с окружающей средой может помочь снизить беспокойство пациента. Это первое известное исследование, в котором сообщается о виртуальном опыте МРТ, который включает в себя дополнительные интерактивные функции многопользовательской игры, портативный инструмент для выхода из опыта, видеоэкран внутри МРТ и режим голосового чата. С помощью этого исследования мы надеемся разработать инструмент, который в будущем будет использоваться специалистами по детской жизни в детской больнице Виктории для улучшения жизни педиатрических пациентов.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этическое одобрение для этого исследования было получено от Совета по этике научных исследований в области медицинских наук Западного университета (HSREB) (ID проекта: 116749). От участников было получено письменное информированное согласие. Реагенты и необходимое оборудование перечислены в Таблице материалов.

1. 3D моделирование активов

ПРИМЕЧАНИЕ: Создайте реалистичную 3D-модель аппарата МРТ и окружающей его среды с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования.

  1. Фотодокументация
    1. Фотосъемка реального кабинета МРТ с разных ракурсов. Убедитесь, что все стены, оборудование, мебель и архитектурные элементы видны, чтобы предоставить точный справочный материал.
  2. 3D моделирование формы
    1. Запустите программу для 3D-моделирования.
    2. Импортируйте эталонные изображения в рабочую область.
    3. Создайте фигуры, составляющие фундамент кабинета МРТ, с помощью геометрических примитивов, таких как кубы, цилиндры и плоскости.
    4. Отрегулируйте размеры пола, потолка, стен и шкафов в соответствии с реальными пропорциями на основе эталонных изображений.
    5. Постройте аппарат МРТ и видеоэкран путем наложения и модификации цилиндров, сфер и изогнутых поверхностей, чтобы воспроизвести отверстие сканера и внешнюю архитектуру.
    6. Применяйте модификаторы разбивки и скоса к гладким краям и создавайте реалистичные контуры.
    7. Используйте режим вершин для уточнения изогнутых элементов и добавления структурных деталей в модель.
  3. Пространственная калибровка
    1. Используйте инструмент для сопоставления камер, чтобы наложить трехмерную ось на эталонные изображения.
    2. Выровняйте перспективу виртуальной камеры по исходным фотографиям, чтобы обеспечить пространственную точность и пропорциональность.
    3. Позиционируйте и масштабируйте все 3D-объекты на основе откалиброванных видов камеры, подтверждая их совмещение с эталонными изображениями, чтобы обеспечить правильную глубину, вращение и размещение.
  4. Текстурирование
    1. Нанесите материалы и текстуры на каждую поверхность модели. Выберите цвета, которые соответствуют реальной обстановке в кабинете МРТ.
    2. При необходимости наносите текстурные изображения на объекты с помощью инструментов редактирования UV.
    3. Настраивайте свойства поверхности, включая шероховатость, отражательную способность и металлические характеристики, для имитации реалистичного взаимодействия освещения.
  5. Совместная разработка
    1. Настройте частную сеть для поддержки многопользовательского редактирования в режиме реального времени в программном обеспечении для моделирования.
    2. Обеспечьте одновременную совместную работу, позволив нескольким участникам создавать и размещать ресурсы вместе в одном файле.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Готовая 3D-модель должна быть очень похожа на реальное помещение как пространственно, так и визуально, точно отражая его размеры, планировку и ключевые компоненты (Рисунок 2 и Рисунок 3). Как только модель будет готова, ее можно импортировать в игровой движок, чтобы добавить функциональные элементы, необходимые для использования с VR.

2. Разработка функционального моделирования

  1. Создание уровней
    1. Создайте базовый уровень в игровом движке или импортируйте готовую 3D модель32.
    2. Импортируйте ранее смоделированные виртуальные 3D-активы на новый уровень, чтобы они соответствовали реальной сцене (рис. 4).
    3. Разместите элементы освещения, такие как направленный свет и точечный свет.
    4. После того, как сцена будет построена, настройте параметры мира.
      1. Установите режим игры по умолчанию VR, чтобы гарантировать, что при входе игрока в игру режим VR будет автоматически включен.
      2. Установите класс пешки по умолчанию на пешку VR, чтобы пешка VR была сгенерирована в позиции PlayerStart.
  2. Секвенсор уровней
    1. Создайте секвенсор уровней, перейдя в раздел «Видеоролики», а затем выберите «Добавить последовательность уровней » в главном окне просмотра уровня в Unreal Engine. Переименуйте и сохраните последовательность{Engine, #4}.
    2. Как только окно секвенсора откроется автоматически, импортируйте необходимые актеры из выброса (например, источники света, статические сетки) и либо перетащите актеров на временную шкалу секвенсора, либо загрузите их, нажав на Track, а затем на Actor33.
    3. Отредактируйте преобразования в последовательности, такие как расположение, поворот и масштаб.
  3. Интеграция аудио
    1. Записывайте звук МРТ с 3Т-модуля с пациентом на столе с помощью микрофона консоли регистрации МРТ. Запись диапазона MP, диффузии и последовательностей EPI.
      ПРИМЕЧАНИЕ: На записанном МРТ-сканере не был активирован параметр тишины. Предварительно записанные звуки МРТ достигали максимума 75 дБ при воспроизведении через гарнитуру виртуальной реальности.
    2. Добавьте звуковую дорожку .wav звука МРТ. Нажмите на дорожку, затем на звуковую дорожку в окне секвенсора, чтобы найти аудиозапись МРТ.
    3. Выберите и расположите аудиофайл МРТ на временной шкале.
    4. Синхронизируйте звук с воспроизведением анимации, чтобы он начинался, когда пользователь ложится и скользит в аппарат МРТ.
  4. Анимация камеры
    1. Добавьте актера кинокамеры, перейдя к треку, актеру к секвенсору и актеру кинокамеры в окне секвенсора.
    2. Выберите актера кинокамеры, затем отслеживайте и преобразуйте в секвенсоре.
    3. Добавьте ключевой кадр в начале временной шкалы. Перейдите к концу, отрегулируйте трансформацию камеры и добавьте второй ключевой кадр для анимации движения камеры.
    4. Добавьте кинокамеру, актера, виртуальные ноги, звук МРТ, видеодисплей и экран на дорожку рычажного секвенсора и разместите ключевой кадр. Синхронизируйте все сетки в анимации так, чтобы все тело двигалось вместе с кинокамерой (дополнительный рисунок 1).
    5. Просмотрите анимацию с помощью кнопки воспроизведения в секвенсоре (рисунок 5).
  5. Симуляция экрана
    1. Начните с импорта видеофайла в формате MP4 с любым видео, которое может быть использовано в МРТ.
    2. Используйте медиаплеер для загрузки видео и создания материала.
    3. Примените материал к статической сетке по умолчанию (например, к сплющенному кубу) в качестве экрана.
    4. Примените ранее смоделированный 3D-внешний вид статической сетки по умолчанию, которая вставляется там, где будет находиться лобби.
    5. Воспроизведите видео с помощью узла-триггера Media Player для отображения отвлекающего содержимого на экране (рис. 6 и рис. 7).
  6. Захватываемый объект и триггер анимации
    1. Добавьте компонент grab в куб по умолчанию, чтобы обеспечить взаимодействие человека и компьютера34 (рисунок 8).
    2. Реализуйте взаимодействие с рукой с помощью кнопки захвата контроллера движения, создав контур сферы вокруг места захвата.
      1. Прикрепите актер к контроллеру при вводе рукояткой.
      2. Отсоедините актер, отпустив кнопку захвата контроллера.
    3. Настройте компонент грейфера для запуска анимаций, таких как начало МРТ-сканирования.
    4. Используйте логику схемы, чтобы открыть ограничение ворот после захвата объекта. Если объект не захвачен, закройте входной канал, чтобы предотвратить случайные прикосновения (дополнительный рисунок 2).
    5. Запустите анимацию, нажав клавишу триггера на правом контроллере. Вызовите функцию анимации игры в пешке VR.
    6. Убедитесь, что схема может найти соответствующего игрока последовательности на текущем уровне и соответствующего субъекта последовательности уровня (дополнительный рисунок 3).
  7. Создание интерфейса на основе виджетов
    1. Создайте новый шаблон пользовательского виджета.
    2. Добавьте виртуальные кнопки в раскрывающийся список с пометкой: Сбросить ориентацию, Перезапустить, Создать сеанс и Присоединиться к сеансу (рис. 9).
    3. Привяжите "Create a session" к логике, которая запускает сервер и загружает правильный уровень (дополнительный рисунок 4).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте кнопки виджетов вместо ввода контроллера из-за ограниченного количества вариантов ввода на контроллерах VR. Кнопка сброса ориентации повторно центрирует взгляд пользователя, если отслеживание будет смещено; restart переместит пешку VR обратно в "PlayerStart"; создать сессию создаст новую многопользовательскую сессию и сервер; Find Server выполнит поиск доступных сессий для присоединения.
  8. Создание многопользовательской симуляции35
    1. Измените файл конфигурации, чтобы включить онлайн-функции.
      1. Установите и интегрируйте плагин Advanced Session .
      2. Включите следующие плагины для голосового чата и многопользовательского режима: Online Subsystem Utils, Advanced Steam Sessions и Advanced Sessions.
      3. Добавьте кнопочные трансформеры, чтобы связать ввод контроллера Meta Quest с событиями Unreal Engine, открыв настройки проекта и перейдя в раздел Ввод. Установите сопоставление действий для RightTrigger с триггером Oculus Touch (R), для LeftTrigger — с триггером Oculus Touch (L) и для LeftXForQuit — с Oculus Touch (L) X Press. Используйте эти сопоставления для запуска голосового чата и взаимодействия с меню с помощью контроллеров виртуальной реальности.
    2. Используйте кнопку Создать сессию в интерфейсе на основе виджетов, чтобы начать сессию и позволить серверу присоединиться к правильному уровню.
      1. Используйте раскрывающийся список для отображения имен серверов, полученных из результатов поиска сеансов.
      2. Извлекайте доступные имена серверов из результатов поиска сеансов с помощью функции поиска сеансов.
      3. Передайте имя каждого сервера в элемент виджета и добавьте его в выпадающий список.
      4. Предоставьте пользователям возможность выбрать сеанс из списка и присоединиться к соответствующему серверу.
    3. Определите роли по умолчанию, такие как Сервер (технический или родительский) и Пациент или Клиент (дочерний или дополнительные пользователи).
      1. Разместите актеров PlayerStart на уровне и пометьте каждого из них отображаемым именем в зависимости от назначенных ролей, чтобы различать пользователей в многопользовательском режиме: Player1: Technician или Caregiver; Игрок2: пациент или клиент (дополнительный рисунок 5).
      2. Используйте логику Blueprint для назначения тегов PlayerStart с помощью счетчика игроков.
      3. Если требуется больше игроков, создайте еще один PlayerStart на уровне и измените именную бирку на номер клиента или пациента.
    4. Реализуйте синхронизацию головы и рук для лучшего взаимодействия с пользователем.
      1. Добавьте в пешку VR компоненты слежения для гарнитуры и ручных контроллеров.
      2. В поле «Тик события» соберите данные локального преобразования с гарнитуры и ручных контроллеров.
      3. Если контроллер принадлежит локальному игроку, отправьте данные преобразования на сервер с помощью удаленного вызова процедуры. Если контроллер принадлежит удаленному игроку, получите данные преобразования от сервера и примените их к актору сетки или камеры (рис. 10).
    5. Используйте клиент-серверную модель (режим CS) для синхронизации действий между пользователями и передачи всей информации на сервер (дополнительный рисунок 6).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Информация должна быть передана на сервер, чтобы последующие операции распределялись по каждому порту, что позволяет выполнить синхронизацию. При использовании многопользовательского режима виджет должен быть изменен с «по клику» на «по нажатию» (дополнительный рисунок 7).
  9. Интеграция голосового чата36
    1. Откройте чертеж пешки в виртуальной реальности.
    2. Добавьте компонент захвата голоса в ломбард VR, чтобы включить функцию записи голоса.
    3. Установите компонент для активации при входе в сеанс мультиплеера.
    4. Настройте голосовую систему так, чтобы она связывалась с состоянием сессии и активировалась только при подключении к серверу
    5. Настройте компонент VoiceThread для активации голосового чата. Протестируйте голосовой чат, запустив два PlayerStart и подтвердив двунаправленную передачу звука во время многопользовательской сессии.
  10. Функции выхода и сброса
    1. Создайте анимацию выхода и загрузите ее в уровень.
    2. Используйте логику схемы, чтобы остановить текущую анимацию перед запуском анимации выхода (дополнительный рисунок 8).
    3. Добавьте функцию сброса, которая телепортирует пользователей обратно в исходное положение при смещении (дополнительный рисунок 9 и дополнительный рисунок 10).
  11. Предварительное тестирование со здоровыми добровольцами
    1. Протестируйте симуляцию на 5 здоровых добровольцах-аспирантах, которые ранее проходили МРТ в качестве предварительного теста.
    2. Используйте опрос по 5-балльной шкале Лайкерта, чтобы позволить здоровым добровольцам оценить сходство VR-МРТ с их предыдущим опытом с настоящей МРТ. Используйте 8 вопросов, которые отражают внешний вид аппарата МРТ и комнаты, шум, визуальные эффекты в процессе сканирования, ощущение тесноты или замкнутости, ощущение неподвижности и общее впечатление от окружающей среды.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Функциональная, иммерсивная и реалистичная VR-МРТ-симуляция была успешно разработана, чтобы помочь педиатрическим пациентам в детской больнице Виктории подготовиться к процедурам МРТ. Дополнительные функции симуляции работают надежно, демонстрируя ее готовность к клиническим испытаниям. Первым успешным результатом стало точное воссоздание МРТ-сканера и окружающей среды с помощью методов 3D-моделирования. Поскольку эталонные фотографии использовались для калибровки виртуальных активов в соответствии с реальными пространст...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Разработка виртуального моделирования МРТ была сформирована дизайнерскими решениями, которые повлияли на удобство его использования в педиатрических условиях. Вклад специалистов по детской жизни и техников МРТ сыграл важную роль в виртуальном воспроизведении реальных процедур. Например, включение видеодисплея МРТ над кроватью, который обычно используется при реальном сканировании в качестве отвлекающего инструмента, было реализовано в виртуальном МРТ на основе рекомендаций специалистов п...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Большое спасибо специалистам по детской жизни и техникам МРТ в детской больнице Виктории в Лондоне, Онтарио, за их вклад и идеи, которые помогли в разработке этого протокола. Эта работа была выполнена за счет средств, поступающих от Национального совета по наукам и инженерным исследованиям Канады, Epic Games, а также Лондонского центра медицинских наук и исследовательской кафедры детской нейрохирургии и неврологии Фонда детского здоровья.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Плагин Advanced Sessionshttps://vreue4.com/generated-node-documentation?section=advanced-sessions-pluginВключает функции многопользовательской игры Steam в
программном обеспеченииBlender Blender Foundationhttps://www.blender.org/Используется для моделирования 3D-виртуальной среды и активов
MRI FspyProject (GitHub)https://fspy.io/Используется для согласования камер и калибровки перспективы
HamachiLogMeInhttps://vpn.net/Используется для создания виртуальной локальной сети для многопользовательских сессий во время разработки
Meta Quest 3 и 3S HeadsetsMetahttps://www.meta.com/ca/quest/?srsltid=AfmBOooSwFweWKye9LY
Гарнитуры виртуальной реальности HHsSsuGhZgdZZxi-m7xAFtC
ecIK2ekZnTAhGr		VR, используемые для тестирования и развертывания
многопользовательского плагинамоделирования Unreal Engine Marketplacehttps://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/multi-user-editing-in-unreal-engineОбеспечивает совместное редактирование в режиме реального времени в Unreal Engine
SteamValve Corporationhttps://store.steampowered.com/Для подключения к мультиплееру требуется платформа онлайн-сервиса (через подсистему Steam Online)
Unreal EngineEpic Gameshttps://www.unrealengine.com/en-USИгровой движок, используемый для разработки VR-симуляции
Плагин для голосового чата / VOIP TalkerUnreal Enginehttps://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/voice-chat-with-epic-online-servicesВключает голосовой чат в многопользовательской среде VR
Windows PCMicrosoftСамосборнаяплатформа для разработки и тестирования для создания VR-проекта. Процессор AMD Ryzen 9 5900X, графический процессор Nvidia RTX 3080Ti, 32 ГБ ОЗУ и жесткий диск SSD емкостью 2 ТБ и 4 ТБ
Community Unreal Engine

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Magnetic resonance imaging (MRI). , National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/magnetic-resonance-imaging-mri (2025).
  2. De Amorim E Silva, C. J., Mackenzie, A., Hallowell, L. M., Stewart, S. E., Ditchfield, M. R. Practice MRI: Reducing the need for sedation and general anaesthesia in children undergoing mri. Australas Radiol. 50 (4), 319-323 (2006).
  3. Grey, S. J., Price, G., Mathews, A. Reduction of anxiety during MR imaging: A controlled trial. Magn Reson Imaging. 18 (3), 351-355 (2000).
  4. Munn, Z., Jordan, Z. Interventions to reduce anxiety, distress and the need for sedation in adult patients undergoing magnetic resonance imaging: A systematic review. Int J Evid Based Healthc. 11 (4), 265-274 (2013).
  5. Munn, Z., Jordan, Z. The patient experience of high technology medical imaging: A systematic review of the qualitative evidence. JBI Libr Syst Rev. 9 (19), 631-678 (2011).
  6. Greene, D. J., et al. Behavioral interventions for reducing head motion during MRI scans in children. Neuroimage. 171, 234-245 (2018).
  7. Anwar, I., Mccabe, B., Simcock, C., Harvey-Lloyd, J., Malamateniou, C. Paediatric magnetic resonance imaging adaptations without the use of sedation or anaesthesia: A narrative review. J Med Imaging Radiat Sci. 53 (3), 505-514 (2022).
  8. Dial, S., Silver, P., Bock, K., Sagy, M. Pediatric sedation for procedures titrated to a desired degree of immobility results in unpredictable depth of sedation. Pediatr Emerg Care. 17 (6), 414-420 (2001).
  9. Perlman, S. B., Lunkenheimer, E., Panlilio, C., Perez-Edgar, K. Parent-to-child anxiety transmission through dyadic social dynamics: A dynamic developmental model. Clin Child Fam Psychol Rev. 25 (1), 110-129 (2022).
  10. Rothman, S., Gonen, A., Vodonos, A., Novack, V., Shelef, I. Does preparation of children before MRI reduce the need for anesthesia? Prospective randomized control trial. Pediatr Radiol. 46 (11), 1599-1605 (2016).
  11. Kaila, R., Chen, X., Kannikeswaran, N. Postdischarge adverse events related to sedation for diagnostic imaging in children. Pediatr Emerg Care. 28 (8), 796-801 (2012).
  12. National Clinical Guideline Centre (UK). Sedation in children and young people: Sedation for diagnostic and therapeutic procedures in children and young people. , Royal College of Physicians (UK). (2010).
  13. Lerwick, J. L. Minimizing pediatric healthcare-induced anxiety and trauma. World J Clin Pediatr. 5 (2), 143-150 (2016).
  14. Meletti, D. P., Meletti, J. F. A., Camargo, R. P. S., Silva, L. M., Modolo, N. S. P. Psychological preparation reduces preoperative anxiety in children. Randomized and double-blind trial. J Pediatr (Rio J). 95 (5), 545-551 (2019).
  15. Edwards, A. D., Arthurs, O. J. Paediatric MRI under sedation: Is it necessary? What is the evidence for the alternatives. Pediatr Radiol. 41 (11), 1353-1364 (2011).
  16. Ozdemir, S., Ayyildiz, T. K. The effect of video-based education program applied before children's pediatric magnetic resonance imaging (MRI) on anxiety in Turkey: A randomized controlled study. J Pediatr Nurs. 77, e81-e89 (2024).
  17. Utama, E. G., Saffari, S. E., Tang, P. H. Improving children's cooperativeness during magnetic resonance imaging using interactive educational animated videos: A prospective, randomised, non-inferiority trial. Singapore Med J. 65 (1), 9-15 (2024).
  18. Kachoyeanos, M. K., Friedhoff, M. Cognitive and behavioral strategies to reduce children's pain. MCN Am J Matern Child Nurs. 18 (1), 14-19 (1993).
  19. Carter, A. J., Greer, M. L., Gray, S. E., Ware, R. S. Mock MRI: Reducing the need for anaesthesia in children. Pediatr Radiol. 40 (8), 1368-1374 (2010).
  20. Rosenberg, D. R., et al. Magnetic resonance imaging of children without sedation: Preparation with simulation. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 36 (6), 853-859 (1997).
  21. Kouijzer, M., Kip, H., Bouman, Y. H. A., Kelders, S. M. Implementation of virtual reality in healthcare: A scoping review on the implementation process of virtual reality in various healthcare settings. Implement Sci Commun. 4 (1), 67(2023).
  22. De Ribaupierre, S., Armstrong, R., Noltie, D., Kramers, M., Eagleson, R. VR and AR simulator for neurosurgical training. IEEE Virtual Reality (VR). 147, 1482015(2015).
  23. Cederved, C., Ljungman, G., Back, J., Angstrom-Brannstrom, C., Engvall, G. Acceptability of a serious game about proton radiotherapy designed for children aged 5 to 14 years and its potential impact on perceived anxiety: Feasibility and randomized controlled pilot trial. JMIR Serious Games. 12, e54082(2024).
  24. Eijlers, R., et al. Systematic review and meta-analysis of virtual reality in pediatrics: Effects on pain and anxiety. Anesth Analg. 129 (5), 1344-1353 (2019).
  25. Chiu, P. L., et al. Virtual reality-based intervention to reduce preoperative anxiety in adults undergoing elective surgery: A randomized clinical trial. JAMA Netw Open. 6 (10), e2340588(2023).
  26. Ashmore, J., et al. A free virtual reality experience to prepare pediatric patients for magnetic resonance imaging: Cross-sectional questionnaire study. JMIR Pediatr Parent. 2 (1), e11684(2019).
  27. Saliba, T., et al. Virtual reality simulations to alleviate fear and anxiety in children awaiting MRI: A small-scale randomized controlled trial. J Clin Monit Comput. 39 (1), 183-192 (2025).
  28. Stunden, C., Stratton, K., Zakani, S., Jacob, J. Comparing a virtual reality-based simulation app (VR-MRI) with a standard preparatory manual and child life program for improving success and reducing anxiety during pediatric medical imaging: Randomized clinical trial. J Med Internet Res. 23 (9), e22942(2021).
  29. Can a novel virtual reality simulator, developed for standalone HMDs, effectively prepare patients for an MRI examination. Yang, Y., et al. IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW), , 1037-1038 (2024).
  30. Yang, Y., et al. VR MRI training for adolescents: A comparative study of gamified VR, passive VR, 360 video, and traditional educational video. arXiv. , (2025).
  31. Liszio, S., et al. Virtual reality MRI: Playful reduction of children's anxiety in MRI exams. , Association for Computing Machinery. (2017).
  32. Working with levels. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/working-with-levels-in-unreal-engine (2025).
  33. Sequencer overview. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/unreal-engine-sequencer-movie-tool-overview (2025).
  34. Vr template. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/vr-template-in-unreal-engine?application_version=5.5 (2025).
  35. Online subsystem steam. , Unreal Engine. https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/online-subsystem-steam?application_version=4.27 (2025).
  36. Voice chat / voip not working in shipped build. , Unreal Engine. https://forums.unrealengine.com/t/voice-chat-voip-not-working-in-shipped-build/667038/3 (2025).
  37. Kuang, W., Yang, E. J., Truong, R., Woo, B. K. P. Bringing virtual reality to mainstream pediatric care. J Patient Cent Res Rev. 11 (2), 107-111 (2024).
  38. Bruno, R. R., et al. Virtual and augmented reality in critical care medicine: The patient's, clinician's, and researcher's perspective. Crit Care. 26 (1), 326(2022).
  39. Barros Padilha, D. X., Veiga, N. J., Mello-Moura, A. C. V., Nunes Correia, P. Virtual reality and behaviour management in paediatric dentistry: A systematic review. BMC Oral Health. 23 (1), 995(2023).
  40. Ali, S., et al. Family caregivers' emotional and communication needs in canadian pediatric emergency departments. PLoS One. 18 (11), e0294597(2023).
  41. Park, J. W., et al. The effect of mirroring display of virtual reality tour of the operating theatre on preoperative anxiety: A randomized controlled trial. IEEE J Biomed Health Inform. 23 (6), 2655-2660 (2019).
  42. Ryu, J. H. Randomized clinical trial of immersive virtual reality tour of the operating theatre in children before anaesthesia. Br J Surg. 104 (12), 1628-1633 (2017).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Видео скоро будет доступно

Похожие статьи