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Telementoring poderá ajudar cirurgiões com realidade aumentada

Pesquisadores da Purdue University e da Indiana University School of Medicine estão desenvolvendo um sistema de "telementoring em rea...

Pesquisadores da Purdue University e da Indiana University School of Medicine estão desenvolvendo um sistema de "telementoring em realidade aumentada" para dar um efetivo apoio de especialistas aos cirurgiões em campos de batalha localizados a milhares de quilômetros de distância.


No telementoring, um cirurgião realizando uma operação recebe orientação remota a partir de um especialista usando as telecomunicações. No entanto, os sistemas atuais exigem que o cirurgião olhe para um aparelho nas proximidades chamado de "telestrator", desviando a atenção da mesa de cirurgia, disse Juan Wachs, um professor associado de engenharia industrial da Purdue.
Telementoring é amplamente utilizado, mas ainda é primitivo uma vez que que ele não manteve o ritmo dos avanços da tecnologia da informação e computação gráfica. Geralmente é feito com um "telestrator" exibindo um vídeo da cirurgia coberta com anotações gráficas, o que exige do cirurgião que desviar o olhar da mesa de cirurgia enquanto recebe conselhos mentoring.
Prof. Juan Wachs

O novo Sistema de telementoring com Realidade Aumentada (STAR) aproveita várias tecnologias, tais como displays transparentes e sensores para melhorar a qualidade da comunicação entre mentor e cirurgião.

É um passo na direção de superar as limitações atuais em telementoring usando a chamada realidade aumentada para aumentar a sensação de "co-presença".

O sistema integra as anotações do mentor e ilustrações diretamente no campo de visão do cirurgião utilizando um visor transparente, eliminando a necessidade de desviar o foco da operação, disse Voicu S. Popescu, um professor adjunto de ciência da computação da Purdue. O visor transparente é colocado entre o cirurgião e o campo operacional.

O cirurgião vê o campo operacional, os instrumentos, as suas mãos como se a tela não estivesse lá, mas o campo operacional é reforçada com anotações gráficas do mentor.
Prof. Voicu S. Popescu

Os pesquisadores vêm avaliando o sistema, e os resultados são detalhados em um documento publicado on-line no início deste ano na The Visual Computer. O documento também aparecerá na próxima edição impressa da revista.



Duas aplicações principais são cirurgias no campo de batalha e nas regiões rurais, onde especialistas podem não estar disponíveis.
Prof. Gerardo Gomez. Professor de cirurgia e diretor da Divisão de Trauma, Cuidados Cirúrgicos Críticos e Serviços Cirúrgicos de Emergência na IU School of Medicine.

Os pesquisadores testaram a plataforma STAR em um contexto simulado de instalação militar médica, que consistia de uma equipe cirúrgica avançada com recursos limitados.

"O STAR pode ser útil na prestação de simulações instrucionais para apoiar os médicos que servem no Iraque e no Afeganistão nos cuidados traumática no campo de batalha", disse Brian Mullis, um professor associado de cirurgia ortopédica na UI School of Medicine e chefe de Orthopaedic Trauma em Eskenazi Saúde em Indianapolis. Mullis é um comandante na Marinha dos EUA que serviu em combate no Afeganistão.

A realidade aumentada refere-se a reforçar a percepção visual do mundo real com anotações instrutivas, como uma linha mostrando ao cirurgião onde fazer uma incisão, instrumentos virtuais, e ícones para gestos que instruem o cirurgião a realizar ações específicas. O visor transparente é implementado com um tablet posicionado entre o cirurgião e o campo operacional e mantido no lugar ou com um braço robótico ou um suporte mecânico controlado por um auxiliar cirúrgico. O tablet adquire um fluxo de vídeo do campo operacional enquanto a cirurgia prossegue. O fluxo de vídeo é enviado para o mentor que a aprimora com anotações, que são enviadas de volta para o local da cirurgia e aparecem no visor transparente.

Os pesquisadores estão testando o sistema durante a execução de procedimentos geralmente realizadas em salas de cirurgia: Cricotireoidotomia, na qual um tubo é inserido na garganta para estabelecer uma via aérea; laparotomia, em que é feita uma incisão no abdômen para examinar órgãos internos e estruturas abdominais; e fasciotomia, um procedimento salva-membro que envolve o corte da fáscia, uma camada de tecido conjuntivo fibroso ao redor dos músculos, para aliviar a pressão.

Queremos saber se o sistema como um todo é melhor do que o estado da arte em telementoring.
Prof. Juan Wachs

O sistema utiliza algoritmos de visão computacional na tentativa de manter as anotações alinhadas com as imagens que mudam rapidamente durante o precedimento cirúrgico.

Se eu tirar uma foto agora, dois segundos a partir de agora a câmera mudou de posição e que o paciente mudou de posição, de modo que o sistema tem que manter as anotações no lugar apropriado, alinhando pontos específicos existentes em cada imagem.

Os pesquisadores testaram o sistema, até agora, com animais e um manequim "simulador de paciente sintético."

O estudo fornece uma indicação preliminar de que o sistema permite que os trainees sigam algumas instruções do mentor com mais precisão do que os sistemas telementoring existente. Os dados sugerem que o sistema pode proporcionar melhorias significativas para a precisão das tarefas cirúrgicas.

Uma complicação que surge é que, porque as mãos do cirurgião estão entre a câmera e o campo cirúrgico, elas momentaneamente podem obstruir a visão do mentor. Um algoritmo pode detectar a obstrução e tornar as mãos do cirurgião semi-transparentes.

Outra limitação é que a visão do mentor do campo cirúrgico é ligeiramente diferente da visão da câmera do tablet. Os pesquisadores estão trabalhando para criar imagens que imitam o realismo de olhar através de uma janela.

O vídeo adquirido pelo tablet será transportado para o ponto de vista do cirurgião, o que exigirá a aquisição do campo operatório com uma câmera de profundidade, semelhante ao Kinect, e que irá exigir monitoramento da cabeça do cirurgião.
Prof. Voicu S. Popescu

O sistema não requer hardware especializado, apenas equipamentos comuns, tais como os eletrônicos de consumo.

Estamos usando tablets que existem, robôs que existem, nós até mesmo fizemos algumas experiências usando Google Glass.
Prof. Juan Wachs

Tal sistema poderá um dia ser combinado com robôs cirúrgicos sofisticados, permitindo que especialistas realmente executem procedimentos remotamente.

Fonte: Phys.org
[Visto no Brasil Acadêmico]

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