Treinamento cirúrgico em realidade mista com o simulador VirtaMed LaparoS

Reconhecido como tecnologia médica de ponta, o VirtaMed LaparoS usa a tecnologia Digital Twins 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 incômodas para algumas pessoas.

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 Program Director, Broward Health, disse: "A partir do momento em que você entra no simulador, pode configurá-lo exatamente como fazemos na sala de cirurgia (OR). Somos capazes de imitar exatamente o que fazemos no paciente real. Gosto do fato de podermos adicionar complicações como sangramento e vazamento de bile para preparar melhor os residentes para a sala de cirurgia. Claramente, o treinamento na simulação antes da operação aprimora as habilidades e melhora a segurança do paciente."

Neste artigo, vamos dar uma olhada mais de perto no programa de treinamento com simulador da VirtaMed, baseado na tecnologia de gêmeos digitais 3D em tempo real, e nos benefícios do treinamento cirúrgico simulado.

Criação de um programa de treinamento melhor

Mantendo os pacientes vivos a salvo da curva de aprendizado

O treinamento cirúrgico tradicional é baseado no modelo "veja um, faça um, ensine um". No entanto, esse modelo não é dimensionado 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 cirurgia geral laparoscópica (em que uma pequena câmera é inserida por meio de uma incisão na parede abdominal) e procedimentos ginecológicos em "humanos digitais" em um ambiente hiper-realista e sem riscos.

Combinando a visualização 3D ultrarealista em tempo real com uma plataforma de simulação inovadora que fornece feedback háptico, a VirtaMed criou um simulador de treinamento laparoscópico que rompe os moldes do treinamento médico tradicional. Isso tira o peso da curva de aprendizado do treinamento médico dos pacientes e o coloca no simulador.

Melhorar o desempenho do treinamento

Pesquisas científicas demonstraram que as simulações melhoram drasticamente os resultados do treinamento em relação aos métodos tradicionais. Uma experiência simulada de qualidade permite que os trainees suspendam sua descrença e mergulhem em um cenário de treinamento. Por exemplo, se um paciente virtual tiver um sangramento durante o treinamento, ele deve parecer e parecer real o suficiente para que o trainee se empenhe genuinamente em buscar uma solução rápida.

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

O treinamento simulado usando um gêmeo digital do abdômen e de 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, permitindo cenários de treinamento em equipe.

Universalização do treinamento de habilidades cirúrgicas

Tradicionalmente, os 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 em cirurgia reconhecidos mundialmente e traduzir essas habilidades para o programa de simulador, tornando-as disponíveis para qualquer estagiário que use o simulador.

Usando o aprendizado de máquina, a plataforma de simulação da VirtaMed utiliza dados gerados por cirurgiões especializados para quantificar as técnicas cirúrgicas mais recomendadas. Sua experiência é traduzida para a plataforma de simulação e usada como um padrão para 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 do treinamento de simulação baseado em Digital Twins democratiza as habilidades cirúrgicas especializadas ao remover muitas das barreiras de acesso.

"Usamos tecnologia inovadora para aprimorar o treinamento cirúrgico a serviço dos pacientes. O uso da Unity nos permite aproveitar os investimentos substanciais e os avanços feitos nos jogos, onde podemos ter o maior impacto - agora e no futuro."

- Stefan Tuchschmid, Co-CEO e fundador da VirtaMed

Da teoria à realidade

Os tijolos de construção do LaparoS

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

Basil Fierz, engenheiro de software sênior da VirtaMed, identifica por que a empresa escolheu a Unity como sua parceira tecnológica:

• A Unity tem o compromisso de investir e aprimorar tecnologias, e a VirtaMed entendeu os recursos potenciais do Pipeline de Renderização de Alta Definição(HDRP) da Unity.
• A extensibilidade inata do mecanismo Unity permitiu que a VirtaMed estendesse sua ferramenta de simulação de física existente para o Unity, eliminando a necessidade de começar novamente com outro mecanismo de física.
• O Sucesso Integrado da Unity garantiu uma estrutura de suporte para que a equipe da VirtaMed ultrapassasse os limites do desenvolvimento com confiança.

"O Unity Developer Relations Manager é a nossa ponte para toda a organização da Unity, ajudando-nos a nos conectar de forma eficiente com todos, desde a engenharia até o marketing. Nossas reuniões regulares vão além dos tópicos de suporte do dia a dia e são imensamente úteis, seja nos indicando conteúdo relevante ou aconselhando novos recursos para melhorar nossos fluxos de trabalho."

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

Desenvolvimento de uma experiência de simulador ultrarealista

Ao adotar o Unity, a VirtaMed conseguiu combinar recursos visuais realistas e feedback háptico para proporcionar uma experiência de treinamento superior, exclusiva do LaparoS. Por meio da integração de seu mecanismo de física existente como um módulo diretamente no Unity, a VirtaMed é capaz de representar com precisão o comportamento físico dos órgãos internos e a interação das ferramentas cirúrgicas com esses órgãos.

A fase inicial de desenvolvimento se concentrou em garantir que os órgãos simulados se comportassem fisicamente como órgãos reais. A VirtaMed conseguiu isso por meio da coleta de fontes de informação, como filmagens reais de procedimentos médicos, compreensão dos procedimentos cirúrgicos, observação de operações e informações diretas de médicos. A simulação física reage às interações com as ferramentas, que calculam as forças de feedback e as traduzem para as ferramentas de troca do simulador para fornecer o feedback háptico.

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

Ao mesmo tempo, a VirtaMed desenvolveu o maquinário do simulador físico. A possibilidade de realizar a revisão do design das simulações usando o Unity evitou atrasos desnecessários na produção do hardware do simulador.

Planejando o futuro com Unity

Com base no sucesso do simulador de treinamento LaparoS, a VirtaMed planeja migrar os 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 criação de projetos personalizados menores para outros clientes do setor. Os planos futuros incluem a criação do repositório de habilidades do programa de treinamento para incluir cenários de casos raros. Ao criar a plataforma de simulação com as tecnologias de gêmeos digitais da Unity, a VirtaMed está garantindo sua prontidão para expandir e desenvolver suas ofertas de simulação.

"Nossa visão de uma maneira melhor de treinamento é fornecer aos cirurgiões as ferramentas certas para praticar em um ambiente seguro, sem nenhum risco para os pacientes. À medida que o caminho do treinamento se torna digital, ele também se torna mensurável. Combine isso com treinamento autoguiado, gamificação, aprendizagem adaptativa e você terá todos os ingredientes para uma verdadeira transformação do treinamento cirúrgico."

- Stefan Tuchschmid, Co-CEO e fundador da VirtaMed

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