Cómo VirtaMed entrena a los cirujanos del mañana en VR

VirtaMed: Un caso de estudio de Unity

Desde 2007, VirtaMed ha estado mejorando la calidad de la atención quirúrgica a través de aplicaciones de realidad virtual (VR) de última generación. Al aprovechar una combinación de instrumentos de hardware especializados y modelos anatómicos respaldados por datos, los entornos de entrenamiento VR de VirtaMed empoderan a los cirujanos para dominar técnicas fundamentales y seguir desarrollándose profesionalmente en intervenciones avanzadas.

Nota: Este caso de estudio contiene imágenes médicas que pueden ser incómodas para algunos.

Los resultados

El propósito de los simuladores robóticos de Virtamed es proporcionar un entorno controlado y sin riesgos para que los cirujanos practiquen y perfeccionen sus habilidades. Al replicar los sistemas robóticos utilizados en las cirugías, ofrecen una experiencia de entrenamiento realista e inmersiva. Los resultados incluyen:

• Una curva de aprendizaje más corta para la cirugía robótica en comparación con los métodos tradicionales.
• Recursos críticos desahogados al abstraer la formación de los robots quirúrgicos necesarios para las intervenciones en pacientes.
• Reducción o eliminación de la necesidad de formación en laboratorio, ahorrando costos y proporcionando a los equipos quirúrgicos la oportunidad de repetir la formación.

Sigue leyendo para un vistazo más cercano a cómo se crean las simulaciones y los desafíos que abordan.

Los desafíos de la formación de equipos quirúrgicos

La cirugía asistida por robótica (RAS) ha abierto el camino a procedimientos novedosos que requieren precisión y control avanzados, y se vuelven necesarios para intervenciones mínimamente invasivas que no se pueden realizar a través de métodos tradicionales. A medida que aumenta la demanda de tales cirugías, un equipo quirúrgico bien entrenado y altamente calificado es crítico.

La formación en robótica quirúrgica se realizaba tradicionalmente con cadáveres o props médicos en una mesa de operaciones. Sin embargo, la formación del personal ocurre más comúnmente con pacientes vivos directamente, de modo que los programas de formación no impidan que se realicen cirugías reales.

La simulación quirúrgica proporciona un entorno sin riesgos para que el personal médico practique y refine sus habilidades. El uso de estos simuladores permite a los cirujanos practicar sin bloquear la sala de operaciones o requerir pacientes reales. Gracias a estos beneficios, más simuladores quirúrgicos están llegando junto con una nueva generación de robots quirúrgicos.

El simulador de un vistazo

¿Para quién es?

El simulador robótico es utilizado principalmente por equipos quirúrgicos dentro de hospitales, así como por cirujanos individuales. También se utiliza en escuelas de medicina con fines de entrenamiento. Además, los fabricantes de robots utilizan la tecnología del simulador para capacitar y educar a los cirujanos sobre sus nuevas soluciones robóticas.

¿Qué hace?

El simulador robótico sirve como una plataforma de realidad virtual para el entrenamiento quirúrgico, replicando de cerca las funciones de los brazos de instrumentos robóticos y recreando el espacio quirúrgico. Está diseñado para imitar los sistemas robóticos reales utilizados en cirugías, proporcionando una experiencia de entrenamiento realista e inmersiva. Los componentes de software y hardware 3D del simulador están diseñados para ofrecer un entorno de entrenamiento independiente que es casi idéntico a la consola quirúrgica real, los controladores maestros y el carro de visión.

¿Qué tan ampliamente adoptado está?

La adopción de simuladores robóticos es bastante extensa y está creciendo rápidamente. VirtaMed es un proveedor líder de soluciones de entrenamiento en simulación médica y el único socio de simuladores de cuatro fabricantes de robótica quirúrgica de próxima generación hasta la fecha. Además de las asociaciones existentes que producen simuladores individualizados para una variedad de dispositivos médicos, VirtaMed está desarrollando actualmente capacidades de entrenamiento ampliadas para el personal quirúrgico y preparando nuevos módulos de VR hiperrealistas en Unity para abordar futuros avances en cirugías asistidas por robots y digitalmente.

¿Por qué realidad virtual (VR)?

La VR en el entrenamiento quirúrgico robótico ofrece una experiencia inmersiva que mejora el aprendizaje, mejora la retención, proporciona un entorno de práctica seguro y permite una educación accesible y personalizable. Las simulaciones de entrenamiento repetibles y de bajo estrés pueden reducir o eliminar la necesidad de costosos entrenamientos en laboratorio. Más importante aún, los programas de entrenamiento virtual mejoran los resultados quirúrgicos para asegurar que los pacientes siempre reciban la mejor atención posible.

¿En qué hardware se ejecuta?

Algunas variaciones de los simuladores utilizan una consola robótica integrada en una "mochila", donde el simulador se conecta a la consola robótica. Otras versiones utilizan réplicas funcionales de la consola robótica diseñadas para ser desplegadas fácilmente por equipos de campo, permitiendo a los profesionales de la salud adquirir experiencia en procedimientos de manera conveniente y rápida.

¿Qué herramientas de retroalimentación de entrenamiento están incluidas?

Los desarrolladores de VirtaMed definen criterios que son necesarios para que el aprendiz sea considerado competente en cada simulación. El simulador permite la recopilación de datos como trayectorias de instrumentos durante la sesión de entrenamiento y proporciona un informe de retroalimentación (con una puntuación) para usuarios y entrenadores.

Soluciones de Unity utilizadas

El equipo de VirtaMed aprovechó Unity Industry y un conjunto de utilidades de paquetes de primera parte para simplificar su flujo de trabajo, acelerar el desarrollo y construir simulaciones robustas. Aquí hay un breve resumen de las tecnologías de Unity destacadas en su pila tecnológica:

Pixyz

Pixyz permite a los animadores y modeladores 3D ingerir y renderizar activos y mallas de alta fidelidad a partir de datos CAD en más de 70 tipos de archivos. Este pipeline fue crítico para incorporar modelos anatómicos respaldados por datos y virtualizar fielmente instrumentos quirúrgicos del mundo real.

Editor de Unity

El soporte integrado para Visual Studio Code y otros entornos de desarrollo integrados (IDE) permitió un desarrollo y depuración sencillos, mientras que la estrecha integración de herramientas de modelado permitió a los animadores técnicos de VirtaMed manipular con confianza objetos del mundo respaldados por física en el espacio 3D.

Física de Cuerpo de Articulación

Las simulaciones quirúrgicas requieren la rotación precisa de modelos e interacciones de colisión robustas entre objetos virtuales y mallas, especialmente en ángulos específicos. Para lograr estas simulaciones físicas complejas y delicadas, VirtaMed recurrió a los componentes de Body de Articulación de Unity para crear jerarquías físicas personalizadas.

Canal de renderizado de alta definición (HDRP)

El Canal de Renderizado de Alta Definición (HDRP) de Unity otorgó a los modeladores una amplia gama de parámetros para configurar visuales y texturas realistas. Con la flexibilidad de alternar entre instanciación de paso único y renderizado VR multipaso, los ingenieros de VirtaMed pudieron optimizar su pipeline de renderizado para un consumo mínimo de CPU y adaptar sus simulaciones a dispositivos más potentes equipados con GPU (como ciertos periféricos de VR).

Shader Graph

Los ingenieros de VirtaMed no tuvieron que preocuparse por escribir y compilar fragmentos y sombreadores de vértices personalizados. Cuando se utiliza junto con HDRP, la utilidad Shader Graph permitió a los desarrolladores implementar jerarquías de nodos de sombreado con una configuración mínima.

Despliegue multiplataforma

Las simulaciones de entrenamiento quirúrgico dependen de la retroalimentación háptica de baja latencia entre entradas de hardware especializadas que funcionan en entornos de computación heterogéneos. Los parámetros de configuración en tiempo de ejecución de Unity simplificaron el proceso de despliegue en diferentes plataformas de computación e interfacing con dispositivos médicos especializados.

Depuración en tiempo de ejecución

Los ingenieros de VirtaMed aprovecharon el Profiler de rendimiento integrado de Unity para depurar el comportamiento y los problemas de rendimiento durante las pruebas y en tiempo de ejecución. Estas herramientas fueron esenciales para ajustar tanto la lógica de simulación como las configuraciones de hardware para garantizar un rendimiento visual optimizado y una máxima capacidad de respuesta durante las simulaciones en vivo.

Pruebas automatizadas

Con el Unity Test Framework, los ingenieros de VirtaMed construyeron pruebas que podían ejecutarse en el entorno de desarrollo local y dentro de una salida simulada, lo que ayudó a su equipo interdisciplinario a adherirse a buenos patrones de diseño y evitar proactivamente la regresión del software durante el desarrollo continuo.

Reacciones de los usuarios

Apreciado por los clientes de VirtaMed

Las razones por las que los profesionales médicos valoran el viaje de aprendizaje completamente digitalizado habilitado por el simulador incluyen:

• El entorno de entrenamiento realista que utiliza lo último en tecnología gráfica.
• Integración de instrumentos quirúrgicos sensorados reales para simulación práctica.
• Retroalimentación táctil realista proporcionada a través de interfaces hápticas avanzadas.
• La versatilidad y modularidad de las plataformas de simulación, que permiten su implementación en muchos entornos, incluidas conferencias, centros de capacitación y hospitales.

El simulador robótico proporciona una plataforma de realidad mixta que ofrece capacitación de siguiente nivel para todo el equipo quirúrgico, directamente en el hospital. Esto reduce o elimina la necesidad de capacitación en laboratorio, lo que disminuye costos y permite la capacitación repetida. El simulador de VirtaMed es notablemente similar al robot real y proporciona una experiencia fluida adaptada a las necesidades de capacitación de cada individuo, convirtiéndolo en una herramienta invaluable para que los cirujanos perfeccionen sus habilidades antes de entrar al quirófano.

Mirando hacia el futuro

Ampliando capacidades de capacitación

VistaMed planea seguir elevando la competencia quirúrgica al integrar aún más la plataforma de simulador robótico en la capacitación de equipos quirúrgicos. Este enfoque permite la capacitación directamente en el hospital.

Asociaciones

VirtaMed valora las asociaciones y cree que la capacitación mediante simulación es un componente esencial de la educación quirúrgica y la capacitación en cirugía robótica. Su colaboración con expertos y sociedades tiene como objetivo capacitar a cirujanos y profesionales médicos en todo el mundo para lograr mejores resultados para los pacientes. Desarrollo de productos e innovación continua

VirtaMed está comprometido a expandir sus módulos y otros productos para atender más procedimientos, casos, patologías, variaciones y complicaciones.