Как VirtaMed обучает хирургов завтрашнего дня в VR

VirtaMed: Пример использования Unity

С 2007 года VirtaMed улучшает качество хирургической помощи с помощью современных приложений виртуальной реальности (VR). Используя комбинацию специализированных аппаратных инструментов и основанных на данных анатомических моделей, VR-учебные среды VirtaMed позволяют хирургам овладевать основными техниками и продолжать профессиональное развитие в области сложных вмешательств.

Примечание. Этот пример содержит медицинские изображения, которые могут быть неудобными для некоторых.

Результаты

Цель роботизированных симуляторов Virtamed - предоставить безопасную, контролируемую среду для хирургов, чтобы они могли практиковаться и совершенствовать свои навыки. Повторяя роботизированные системы, используемые в хирургии, они обеспечивают реалистичный и погружающий опыт обучения. Результаты включают:

• Сокращение времени обучения для роботизированной хирургии по сравнению с традиционными методами.
• Снятие нагрузки с критических ресурсов за счет абстрагирования обучения от хирургических роботов, необходимых для вмешательства пациентам.
• Сокращение или устранение необходимости в лабораторном обучении, что экономит средства и предоставляет хирургическим командам возможность повторять обучение.

Читать дальше, чтобы подробнее узнать, как создаются симуляции и какие проблемы они решают.

Проблемы обучения хирургических команд

Хирургия с помощью робототехники (RAS) проложила путь для новых процедур, требующих высокой точности и контроля, и стала необходимой для минимально инвазивных вмешательств, которые нельзя выполнить традиционными методами. С увеличением спроса на такие операции хорошо обученная и высококвалифицированная хирургическая команда имеет критическое значение.

Обучение хирургическойробототехнике традиционно проводилось на трупах или медицинских реквизитах на операционном столе. Однако обучение персонала чаще происходит с живыми пациентами напрямую, чтобы учебные программы не мешали проведению реальных операций.

Хирургическая симуляция предоставляет безрисковую среду для медицинского персонала, чтобы практиковаться и оттачивать свои навыки. Использование этих симуляторов позволяет хирургам практиковаться, не блокируя операционную или не требуя реальных пациентов. Благодаря этим преимуществам, все больше хирургических симуляторов появляется вместе с новым поколением хирургических роботов.

Симулятор на первый взгляд

Для кого это?

Роботизированный симулятор в первую очередь используется хирургическими командами в больницах, а также отдельными хирургами. Он также используется в медицинских школах для учебных целей. Кроме того, производители роботов используют технологии симуляторов для обучения и информирования хирургов о своих новых роботизированных решениях.

Что он делает?

Роботизированный симулятор служит платформой виртуальной реальности для хирургического обучения, близко воспроизводя функции роботизированных инструментов и воссоздавая хирургическое пространство. Он разработан для имитации реальных роботизированных систем, используемых в операциях, обеспечивая реалистичный и погружающий опыт обучения. Программное обеспечение и аппаратные компоненты 3D симулятора созданы для обеспечения автономной учебной среды, которая почти идентична реальной хирургической консоли, мастер-контроллерам и визуальному карт.

Насколько широко это принято?

Принятие роботизированных симуляторов довольно обширно и быстро растет. VirtaMed является ведущим поставщиком решений для медицинского симуляционного обучения и единственным партнером по симуляторам четырех производителей хирургической робототехники следующего поколения на сегодняшний день. В дополнение к существующим партнерствам, производящим индивидуализированные симуляторы для различных медицинских устройств, VirtaMed в настоящее время разрабатывает расширенные возможности обучения для хирургического персонала и готовит новые гиперреалистичные VR-модули в Unity, чтобы учесть будущие достижения в роботизированных и цифровых хирургиях.

Почему виртуальная реальность (VR)?

VR в обучении роботизированной хирургии предлагает погружающий опыт, который улучшает обучение, повышает запоминание, обеспечивает безопасную практическую среду и позволяет доступное и настраиваемое образование. Повторяемые, низкострессовые симуляции обучения могут сократить или устранить необходимость в дорогостоящем лабораторном обучении. Что более важно, виртуальные учебные программы улучшают хирургические результаты, чтобы гарантировать, что пациенты всегда получают наилучший уход.

На каком оборудовании это работает?

Некоторые варианты симуляторов используют роботизированную консоль, интегрированную в «рюкзак», где симулятор подключается к роботизированной консоли. Другие версии используют функциональные реплики роботизированной консоли, разработанные для легкого развертывания полевыми командами, позволяя медицинским работникам удобно и быстро получить опыт выполнения процедур.

Какие инструменты обратной связи по обучению включены?

Разработчики VirtaMed определяют критерии, которые необходимы для того, чтобы учащийся был признан компетентным в каждой симуляции. Симулятор позволяет собирать данные, такие как траектории инструментов во время учебной сессии, и предоставляет отчет о обратной связи (с оценкой) для пользователей и тренеров.

Используемые решения Unity

Команда VirtaMed использовала Unity Industry и набор утилит первого уровня, чтобы упростить свой рабочий процесс, ускорить разработку и создать надежные симуляции. Вот краткий обзор технологий Unity, представленных в их технологическом стеке:

Pixyz

Pixyz позволяет аниматорам и 3D-моделлерам загружать и визуализировать высококачественные активы и сетки из CAD-данных в более чем 70 форматах файлов. Этот процесс был критически важен для интеграции основанных на данных анатомических моделей и точной виртуализации реальных хирургических инструментов.

Unity Editor

Встроенная поддержка Visual Studio Code и других интегрированных сред разработки (IDE) обеспечила простую разработку и отладку, в то время как тесная интеграция инструментов моделирования позволила техническим аниматорам VirtaMed уверенно манипулировать физически обоснованными объектами мира в 3D-пространстве.

Физика тела артикуляции

Хирургические симуляции требуют точного вращения моделей и надежных взаимодействий между виртуальными объектами и сетками, особенно под определенными углами. Чтобы выполнить эти сложные и деликатные физические симуляции, VirtaMed обратился к компонентам Тела артикуляции Unity для создания пользовательских физических иерархий.

High Definition Render Pipeline (HDRP)

Высококачественный рендеринг Unity (HDRP) предоставил моделлерам широкий спектр параметров для настройки реалистичных визуальных эффектов и текстур. С возможностью переключения между однопроходным инстансированием и многопроходным рендерингом VR инженеры VirtaMed могли оптимизировать свой процесс рендеринга для минимального потребления ЦП и адаптировать свои симуляции для более мощных устройств с графическими процессорами (таких как определенные VR-аксессуары).

Shader Graph

Инженерам VirtaMed не нужно было беспокоиться о написании и компиляции пользовательских фрагментов и вершинных шейдеров. При использовании в сочетании с HDRP утилита Shader Graph позволила разработчикам реализовать иерархии узлов шейдеров с минимальной настройкой.

Мультиплатформенное развертывание

Симуляции хирургического обучения полагаются на низкую задержку тактильной обратной связи между специализированными аппаратными вводами, работающими в гетерогенных вычислительных средах. Параметры конфигурации времени выполнения Unity упростили процесс развертывания на различных вычислительных платформах и взаимодействия со специализированными медицинскими устройствами.

Отладка времени выполнения

Инженеры VirtaMed воспользовались встроенным инструментом производительности Profiler Unity для отладки поведения и проблем с производительностью во время тестирования и в процессе выполнения. Эти инструменты были необходимы для тонкой настройки как логики симуляции, так и конфигураций оборудования, чтобы обеспечить оптимизированную визуальную производительность и максимальную отзывчивость во время живых симуляций.

Автоматизированное тестирование

С помощью Unity Test Framework инженеры VirtaMed создали тесты, которые можно было запускать в локальной среде разработки и в рамках смоделированного вывода, что помогло их междисциплинарной команде придерживаться хороших проектных паттернов и проактивно избегать регрессии программного обеспечения в процессе непрерывной разработки.

Реакции пользователей

Оценено клиентами VirtaMed

Причины, по которым медицинские специалисты ценят полностью цифровое обучение, обеспечиваемое симулятором, включают:

• Реалистичная учебная среда с использованием новейших графических технологий.
• Интеграция реальных сенсорных хирургических инструментов для практической симуляции.
• Жизненно важная, тактильная обратная связь, предоставляемая через современные тактильные интерфейсы.
• Универсальность и модульность платформ симуляторов, позволяющие развертывание в различных средах, включая конференции, учебные центры и больницы.

Роботизированный симулятор предоставляет платформу смешанной реальности, которая обеспечивает обучение следующего уровня для всей хирургической команды непосредственно в больнице. Это снижает или устраняет необходимость в лабораторном обучении, что снижает затраты и позволяет повторять обучение. Симулятор VirtaMed удивительно близок к настоящему роботу и предоставляет бесшовный опыт, адаптированный к потребностям обучения каждого отдельного человека, что делает его незаменимым инструментом для хирургов для оттачивания своих навыков перед входом в операционную.

Смотрим в будущее

Расширение возможностей обучения

VistaMed планирует продолжать повышать хирургическую квалификацию, далее интегрируя платформу роботизированного симулятора в обучение хирургических команд. Этот подход позволяет проводить обучение непосредственно в больнице.

Партнерства

VirtaMed ценит партнерства и считает, что обучение с помощью симуляции является важным компонентом хирургического образования и обучения роботизированной хирургии. Их сотрудничество с экспертами и обществами направлено на обучение хирургов и медицинских специалистов по всему миру для достижения лучших результатов для пациентов. Разработка продукта и постоянные инновации

VirtaMed стремится расширять свои модули и другие продукты, чтобы охватить больше процедур, случаев, патологий, вариаций и осложнений.