Como a VirtaMed treina os cirurgiões do amanhã em VR

VirtaMed: Um estudo de caso da Unity

Desde 2007, VirtaMed tem melhorado a qualidade do atendimento cirúrgico por meio de aplicações de realidade virtual (VR) de última geração. Ao aproveitar uma combinação de instrumentos de hardware especializados e modelos anatômicos baseados em dados, os ambientes de treinamento VR da VirtaMed capacitam os cirurgiões a dominar técnicas fundamentais e buscar desenvolvimento profissional contínuo em intervenções avançadas.

Observação: Este estudo de caso contém imagens médicas que podem ser desconfortáveis para alguns.

Os resultados

O objetivo dos simuladores robóticos da Virtamed é fornecer um ambiente controlado e livre de riscos para os cirurgiões praticarem e aperfeiçoarem suas habilidades. Ao replicar os sistemas robóticos usados em cirurgias, eles proporcionam uma experiência de treinamento realista e imersiva. Os resultados incluem:

• Uma curva de aprendizado mais curta para cirurgia robótica em comparação com métodos tradicionais.
• Recursos críticos desonerados ao abstrair o treinamento dos robôs cirúrgicos necessários para intervenções em pacientes.
• Necessidade reduzida ou eliminada de treinamento em laboratório, economizando custos e proporcionando às equipes cirúrgicas a oportunidade de repetir o treinamento.

Continue lendo para uma visão mais detalhada de como as simulações são criadas e os desafios que elas abordam.

Os desafios de treinar equipes cirúrgicas

A cirurgia assistida por robótica (RAS) abriu caminho para novos procedimentos que exigem precisão e controle avançados, tornando-se necessária para intervenções minimamente invasivas que não podem ser realizadas por métodos tradicionais. À medida que a demanda por tais cirurgias aumenta, uma equipe cirúrgica bem treinada e altamente qualificada é crítica.

O treinamento em robótica cirúrgicaera tradicionalmente realizado com cadáveres ou props médicos em uma mesa de operação. No entanto, o treinamento da equipe ocorre mais comumente com pacientes vivos diretamente, para que os programas de treinamento não impeçam a realização de cirurgias reais.

A simulação cirúrgica fornece um ambiente livre de riscos para o pessoal médico praticar e aprimorar suas habilidades. O uso desses simuladores permite que os cirurgiões pratiquem sem bloquear a sala de operação ou exigir pacientes reais. Graças a esses benefícios, mais simuladores cirúrgicos estão chegando junto com uma nova geração de robôs cirúrgicos.

O simulador em um relance

Para quem é?

O simulador robótico é usado principalmente por equipes cirúrgicas dentro de hospitais, bem como por cirurgiões individuais. Ele também é utilizado em escolas de medicina para fins de treinamento. Além disso, os fabricantes de robôs usam a tecnologia do simulador para treinar e educar cirurgiões sobre suas novas soluções robóticas.

O que ele faz?

O simulador robótico serve como uma plataforma de realidade virtual para treinamento cirúrgico, replicando de perto as funções dos braços de instrumentos robóticos e recriando o espaço cirúrgico. Ele é projetado para imitar os sistemas robóticos reais usados em cirurgias, proporcionando uma experiência de treinamento realista e imersiva. Os componentes de software e hardware 3D do simulador são projetados para oferecer um ambiente de treinamento autônomo que é quase idêntico ao console cirúrgico real, controladores mestres e carrinho de visão.

Quão amplamente adotado é?

A adoção de simuladores robóticos é bastante extensa e está crescendo rapidamente. A VirtaMed é um fornecedor líder de soluções de treinamento em simulação médica e o único parceiro simulador de quatro fabricantes de robótica cirúrgica de próxima geração até o momento. Além das parcerias existentes que produzem simuladores individualizados para uma variedade de dispositivos médicos, a VirtaMed está atualmente desenvolvendo capacidades de treinamento expandidas para a equipe cirúrgica e preparando novos módulos de VR hiper-realistas na Unity para abordar futuros avanços em cirurgias assistidas por robótica e digitalmente.

Por que realidade virtual (VR)?

A VR no treinamento cirúrgico robótico oferece uma experiência imersiva que melhora a aprendizagem, melhora a retenção, fornece um ambiente de prática seguro e permite uma educação acessível e personalizável. Simulações de treinamento repetíveis e de baixo estresse podem reduzir ou eliminar a necessidade de treinamento em laboratório caro. Mais importante ainda, programas de treinamento virtual melhoram os resultados cirúrgicos para garantir que os pacientes sempre recebam o melhor atendimento possível.

Em qual hardware ele roda?

Algumas variações dos simuladores usam um console robótico integrado em uma "mochila", onde o simulador se conecta ao console robótico. Outras versões usam réplicas funcionais do console robótico projetadas para serem facilmente implantadas por equipes de campo, permitindo que os profissionais de saúde adquiram experiência em procedimentos de forma conveniente e rápida.

Quais ferramentas de feedback de treinamento estão incluídas?

Os desenvolvedores da VirtaMed definem critérios que são necessários para que o aprendiz seja considerado proficiente em cada simulação. O simulador permite a coleta de dados, como trajetórias de instrumentos durante a sessão de treinamento, e fornece um relatório de feedback (com uma pontuação) para usuários e treinadores.

Soluções Unity usadas

A equipe da VirtaMed aproveitou a Unity Industry e um conjunto de utilitários de pacotes de primeira parte para simplificar seu fluxo de trabalho, acelerar o desenvolvimento e construir simulações robustas. Aqui está uma breve visão geral das tecnologias Unity apresentadas em sua pilha tecnológica:

Pixyz

Pixyz permite que animadores e modeladores 3D importem e renderizem ativos e malhas de alta fidelidade a partir de dados CAD em mais de 70 tipos de arquivo. Este pipeline foi crítico para incorporar modelos anatômicos baseados em dados e virtualizar fielmente instrumentos cirúrgicos do mundo real.

Unity Editor

O suporte embutido para Visual Studio Code e outros ambientes de desenvolvimento integrados (IDE) permitiu um desenvolvimento e depuração diretos, enquanto a integração próxima das ferramentas de modelagem permitiu que os animadores técnicos da VirtaMed manipulassem com confiança objetos do mundo com física no espaço 3D.

Corpo de Articulação física

Simulações cirúrgicas requerem a rotação precisa de modelos e interações robustas de colisão entre objetos virtuais e malhas, especialmente em ângulos específicos. Para realizar essas simulações físicas complexas e delicadas, a VirtaMed recorreu aos componentes Corpo de Articulação da Unity para criar hierarquias físicas personalizadas.

Pipeline de Renderização de Alta Definição (HDRP)

O Pipeline de Renderização de Alta Definição (HDRP) da Unity concedeu aos modeladores uma ampla gama de parâmetros para configurar visuais e texturas realistas. Com a flexibilidade de alternar entre instância de passagem única e renderização VR multipass, os engenheiros da VirtaMed puderam otimizar seu pipeline de renderização para consumo mínimo de CPU e adaptar suas simulações a dispositivos equipados com GPU mais poderosos (como certos periféricos VR).

Shader Graph

Os engenheiros da VirtaMed não precisaram se preocupar em escrever e compilar fragmentos e shaders de vértice personalizados. Quando usado em conjunto com HDRP, a utilidade Shader Graph permitiu que os desenvolvedores implementassem hierarquias de nós de shader com configuração mínima.

Implantação multiplataforma

Simulações de treinamento cirúrgico dependem de feedback háptico de baixa latência entre entradas de hardware especializadas operando em ambientes de computação heterogêneos. Os parâmetros de configuração em tempo de execução da Unity simplificaram o processo de implantação em diferentes plataformas de computação e a interface com dispositivos médicos especializados.

Depuração em tempo de execução

Os engenheiros da VirtaMed aproveitaram o Profiler de desempenho embutido da Unity para depurar comportamentos e problemas de desempenho durante os testes e em tempo de execução. Essas ferramentas foram essenciais para ajustar tanto a lógica de simulação quanto as configurações de hardware para garantir desempenho visual otimizado e máxima responsividade durante simulações ao vivo.

Teste automatizado

Com o Unity Test Framework, os engenheiros da VirtaMed construíram testes que poderiam ser executados no ambiente de desenvolvimento local e dentro de uma saída simulada, o que ajudou sua equipe multidisciplinar a aderir a bons padrões de design e evitar proativamente a regressão de software durante o desenvolvimento contínuo.

Reações dos usuários

Apreciado pelos clientes da VirtaMed

Razões pelas quais os profissionais de saúde valorizam a jornada de aprendizado totalmente digitalizada proporcionada pelo simulador incluem:

• O ambiente de treinamento realista usando o que há de mais recente em tecnologia gráfica.
• Integração de instrumentos cirúrgicos sensorados reais para simulação prática.
• Feedback tátil realista fornecido por meio de interfaces hápticas avançadas.
• A versatilidade e modularidade das plataformas do simulador, permitindo a implantação em muitos ambientes, incluindo conferências, centros de treinamento e hospitais.

O simulador robótico fornece uma plataforma de realidade mista que oferece treinamento de nível superior para toda a equipe cirúrgica, diretamente no hospital. Isso reduz ou elimina a necessidade de treinamento em laboratório, o que diminui os custos e permite treinamento repetido. O simulador da VirtaMed é notavelmente próximo do robô real e proporciona uma experiência contínua adaptada às necessidades de treinamento de cada indivíduo, tornando-se uma ferramenta inestimável para os cirurgiões aperfeiçoarem suas habilidades antes de entrar na sala de cirurgia.

Olhando para o futuro

Expandindo as capacidades de treinamento

A VistaMed planeja continuar elevando a proficiência cirúrgica, integrando ainda mais a plataforma do simulador robótico no treinamento das equipes cirúrgicas. Essa abordagem permite o treinamento diretamente no hospital.

Parcerias

A VirtaMed valoriza parcerias e acredita que o treinamento por simulação é um componente essencial da educação cirúrgica e do treinamento em cirurgia robótica. A colaboração deles com especialistas e sociedades visa treinar cirurgiões e profissionais de saúde em todo o mundo para alcançar melhores resultados para os pacientes. Desenvolvimento de produtos e inovação contínua

A VirtaMed está comprometida em expandir seus módulos e outros produtos para atender a mais procedimentos, casos, patologias, variações e complicações.