Treinamento cirúrgico em realidade mista com o simulador VirtaMed LaparoS

Reconhecido como tecnologia médica de ponta, o VirtaMed LaparoS utiliza a tecnologia de gêmeo digital 3D em tempo real da Unity e feedback háptico integrado para fornecer treinamento cirúrgico hiper-realista.

Observação: Este blog contém imagens médicas que podem ser desconfortáveis para alguns.

A VirtaMed, uma desenvolvedora suíça de simuladores de realidade mista para educação médica, criou uma solução que reduz os riscos associados ao treinamento cirúrgico tradicional. Aproveitando a tecnologia imersiva da Unity para recriar os complexos cenários de treinamento cirúrgico, o inovador e premiado LaparoS da VirtaMed está revolucionando a forma como os médicos aprendem a realizar cirurgias.

Dr. Ivan Puente, MD, FACS Diretor do Programa, Broward Health, disse: "Desde o momento em que você se aproxima do simulador, pode configurá-lo exatamente como fazemos na sala de cirurgia (OR). Conseguimos imitar exatamente o que fazemos no paciente real. Gosto que podemos adicionar complicações como sangramento e vazamento de bile para preparar melhor os residentes para a OR. Claramente, treinar na simulação antes da operação aprimora as habilidades e melhora a segurança do paciente."

Neste artigo, analisamos mais de perto o programa de treinamento do simulador da VirtaMed, construído com base na tecnologia de gêmeo digital 3D em tempo real, e os benefícios do treinamento cirúrgico simulado.

Construindo um programa de treinamento melhor

Mantendo pacientes vivos seguros da curva de aprendizado

O treinamento cirúrgico tradicional é baseado no modelo "veja um, faça um, ensine um". No entanto, esse modelo não se escala em um mundo de tecnologia e técnicas médicas avançadas. A VirtaMed acredita que a primeira vez que um cirurgião realiza um procedimento nunca deve ser em um paciente vivo. O simulador de realidade mista LaparoS permite que os cirurgiões treinem em cirurgia geral laparoscópica (onde uma pequena câmera é inserida através de uma incisão na parede abdominal) e procedimentos ginecológicos em "humanos digitais" em um ambiente hiper-realista e livre de riscos.

Combinando visualização 3D em tempo real ultrarrealista com uma plataforma de simulação inovadora que fornece feedback háptico, a VirtaMed criou um simulador de treinamento laparoscópico que quebra o molde do treinamento médico tradicional. Isso retira o fardo da curva de aprendizado do treinamento médico dos pacientes e o coloca no simulador.

Melhorar o desempenho do treinamento

Pesquisa científica demonstrou que simulações melhoram dramaticamente os resultados do treinamento em comparação com os métodos tradicionais. Uma experiência simulada de qualidade permite que os trainees suspendam sua descrença e se imerjam em um cenário de treinamento. Por exemplo, se um paciente virtual sangra durante o treinamento, deve parecer e sentir-se suficientemente real para que o trainee se envolva genuinamente em buscar uma resolução rápida.

O simulador LaparoS também registra os comportamentos dos trainees com precisão milimétrica, fornecendo feedback valioso não apenas sobre o desempenho do trainee durante o procedimento, mas também sobre os resultados potenciais para o paciente simulado.

O treinamento simulado usando um gêmeo digital do abdômen e outras partes do corpo não apenas acelera a curva de aprendizado, colocando novos cirurgiões na sala de cirurgia mais rapidamente, mas também reduz os custos gerais de treinamento ao permitir cenários de treinamento em equipe.

Universalizando o treinamento de habilidades cirúrgicas

Tradicionalmente, cirurgiões especialistas compartilham suas habilidades usando um modelo de aprendizado. O treinamento por esse método depende das habilidades do professor. O objetivo da VirtaMed é codificar as técnicas de especialistas cirúrgicos reconhecidos globalmente e traduzir essas habilidades para o programa do simulador, tornando-as disponíveis para qualquer trainee que utilize o simulador.

Usando aprendizado de máquina, a plataforma de simulação da VirtaMed utiliza dados gerados por cirurgiões especialistas para quantificar as melhores práticas em técnicas cirúrgicas. Sua expertise é traduzida para a plataforma de simulação e usada como um padrão contra o qual medir o desempenho do trainee. Os trainees também recebem feedback dependente do contexto com base nesses padrões derivados de especialistas. Dessa forma, a crescente disponibilidade de treinamento em simulação baseado em gêmeos digitais democratiza habilidades cirúrgicas especializadas ao remover muitas das barreiras de acesso.

“Usamos tecnologia disruptiva para melhorar o treinamento cirúrgico em benefício dos pacientes. Usar Unity nos permite aproveitar os investimentos substanciais e os avanços feitos em jogos, onde podemos ter o maior impacto – agora e no futuro.”

– Stefan Tuchschmid, Co-CEO e Fundador, VirtaMed

Da teoria à realidade

Os blocos de construção para o LaparoS

A VirtaMed precisava de um motor 3D em tempo real que permitisse que sua tecnologia existente escalasse, para suportar gráficos de última geração capazes de replicar a mecânica e as complexidades de um procedimento real de sala de cirurgia.

Basil Fierz, um engenheiro de software sênior da VirtaMed, identifica por que a empresa escolheu a Unity como seu parceiro tecnológico:

• A Unity está comprometida em investir e melhorar tecnologias, e a VirtaMed entendeu as capacidades potenciais do Pipeline de Renderização de Alta Definição da Unity (HDRP).
• A extensibilidade inata do motor Unity permitiu que a VirtaMed estendesse sua ferramenta de simulação de física existente para a Unity, eliminando a necessidade de começar novamente com outro motor de física.
• O Sucesso Integrado da Unity garantiu uma estrutura de suporte para a equipe da VirtaMed empurrar os limites do desenvolvimento com confiança.

“O Gerente de Relações com Desenvolvedores da Unity é nossa ponte para toda a organização da Unity, ajudando-nos a conectar de forma eficiente com todos, desde engenharia até marketing. Nossas reuniões regulares vão além dos tópicos de suporte do dia a dia e são imensamente úteis, seja apontando conteúdo relevante ou aconselhando novas funcionalidades para melhorar nossos fluxos de trabalho.”

– Basil Fierz, PhD, Engenheiro de Software Sênior, VirtaMed

Desenvolvendo a experiência de simulador ultrarrealista

Ao adotar a Unity, a VirtaMed conseguiu combinar ativos visuais realistas e feedback háptico para uma experiência de treinamento superior, única para o LaparoS. Através da integração de seu motor de física existente como um módulo diretamente na Unity, a VirtaMed é capaz de representar com precisão tanto o comportamento físico dos órgãos internos quanto a interação das ferramentas cirúrgicas com esses órgãos.

A fase inicial de desenvolvimento focou em garantir que os órgãos simulados se comportassem fisicamente como órgãos reais. A VirtaMed alcançou isso através da coleta de fontes de informação, como filmagens reais de procedimentos médicos, compreensão dos procedimentos cirúrgicos, observação de operações e input direto de médicos. A simulação de física reage às interações com as ferramentas, que computam forças de feedback e traduzem isso para as ferramentas de trocar do simulador para fornecer o feedback háptico.

A plataforma baseada em Unity da VirtaMed também permite flexibilidade para equipes de treinamento locais se adaptarem a diferenças regionais nas práticas cirúrgicas, como em que lado de um paciente o cirurgião se posiciona. Recursos como esses são facilmente ativados ou desativados de acordo com a preferência do treinador.

Simultaneamente, a VirtaMed desenvolveu a maquinaria do simulador físico. Ser capaz de conduzir a revisão de design para as simulações usando Unity evitou atrasos desnecessários na produção do hardware do simulador.

Planejando para o futuro com Unity

Com base no sucesso do simulador de treinamento LaparoS, a VirtaMed planeja migrar produtos existentes para o Unity nos próximos 12 meses e usar o Unity para produtos futuros.

Trabalhar com o Unity Editor permite que a VirtaMed crie conteúdo mais rapidamente e estenda os benefícios a uma gama mais ampla de produtos, incluindo a construção de projetos personalizados menores para outros clientes da indústria. Os planos futuros incluem construir o repositório de habilidades do programa de treinamento para incluir cenários de casos raros. Ao construir a plataforma de simulação com as tecnologias de gêmeos digitais do Unity, a VirtaMed está garantindo sua prontidão para expandir e desenvolver suas ofertas de simulação.

“Nossa visão para uma melhor forma de treinamento é fornecer aos cirurgiões as ferramentas certas para praticar em um ambiente seguro, sem risco para os pacientes. À medida que o caminho de treinamento se torna digital, ele também se torna mensurável. Combine isso com treinamento autodirigido, gamificação, aprendizado adaptativo e você tem todos os ingredientes para uma verdadeira transformação do treinamento cirúrgico.”

– Stefan Tuchschmid, Co-CEO e Fundador, VirtaMed

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