Como a VirtaMed treina os cirurgiões de 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 em VR da VirtaMed capacitam os cirurgiões a dominar técnicas fundamentais e buscar o 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 sem riscos para que os cirurgiões possam praticar e aperfeiçoar suas habilidades. Ao replicar os sistemas robóticos utilizados 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.
• Desonerar recursos críticos ao abstrair o treinamento de robôs cirúrgicos necessários para intervenções em pacientes.
• Redução ou eliminação da necessidade de treinamento em laboratório, economizando custos e proporcionando às equipes cirúrgicas a oportunidade de repetir o treinamento.

Leia mais para uma visão mais detalhada de como as simulações são criadas e os desafios que elas enfrentam.

Os desafios de treinar equipes cirúrgicas

A cirurgia assistida por robótica (RAS) abriu caminho para procedimentos inovadores que exigem precisão e controle avançados, e se tornaram necessários 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 fundamental.

O treinamento em robótica cirúrgica era tradicionalmente realizado com cadáveres ou adereços médicos em uma mesa de operação. No entanto, o treinamento de funcionários ocorre mais comumente diretamente com pacientes vivos, para que os programas de treinamento não impeçam que cirurgias reais sejam realizadas.

A simulação cirúrgica oferece um ambiente livre de riscos para que o pessoal médico pratique e aperfeiçoe 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. Também é utilizado em faculdades de medicina para fins de treinamento. Além disso, os fabricantes de robôs usam a tecnologia de simuladores para treinar e educar cirurgiões sobre suas novas soluções robóticas.

O que isso faz?

O simulador robótico serve como uma plataforma de realidade virtual para treinamento cirúrgico, replicando de forma próxima as funções dos braços de instrumentos robóticos e recriando o espaço cirúrgico. 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 Vision.

Quão amplamente adotado é isso?

A adoção de simuladores robóticos é bastante extensa e está crescendo rapidamente. VirtaMed é um fornecedor líder de soluções de treinamento em simulação médica e o único parceiro de simuladores de quatro fabricantes de robótica cirúrgica de última 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 ampliadas para a equipe cirúrgica e preparando novos módulos de VR hiper-realistas em Unity para abordar futuros avanços em cirurgias assistidas por robótica e digitalmente.

Por que realidade virtual (VR)?

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

Em que 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 implantadas facilmente 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.

Unity soluções usadas

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

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 arquivos. Este pipeline foi fundamental para incorporar modelos anatômicos baseados em dados e virtualizar fielmente instrumentos cirúrgicos do mundo real.

Unity Editor

Suporte embutido para o Visual Studio Code e outros ambientes de desenvolvimento integrados (IDE) permitiram um desenvolvimento e depuração diretos, enquanto a integração próxima de ferramentas de modelagem permitiu que os animadores técnicos da VirtaMed manipulassem com confiança objetos do mundo com suporte de física em espaço 3D.

Física do Corpo de Articulação

Simulações cirúrgicas exigem 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 Articulation Body do Unity para criar hierarquias físicas personalizadas.

Pipeline de Renderização de Alta Definição (HDRP)

O High Definition Render Pipeline (HDRP) da Unity concedeu aos modeladores uma ampla gama de parâmetros para configurar visuais e texturas realistas. Com a flexibilidade de alternar entre instanciamento 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 para 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 personalizados e shaders de vértice. Quando usado em conjunto com o HDRP, a Shader Graph utilidade permitiu que os desenvolvedores implementassem hierarquias de nós de shader com configuração mínima.

Deployment multiplataforma

Simulações de treinamento cirúrgico dependem de feedback tátil de baixa latência entre entradas de hardware especializadas operando em ambientes de computação heterogêneos. Os parâmetros de configuração de tempo de execução do 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 integrado do Unity para depurar problemas de comportamento e 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.

Testes automatizados

Com o Unity Test Framework, os engenheiros da VirtaMed criaram testes que poderiam ser executados no ambiente de desenvolvimento local e dentro de uma saída simulada, o que ajudou sua equipe interdisciplinar 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 possibilitada pelo simulador incluem:

• O ambiente de treinamento realista usando a mais recente 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 de simulador, permitindo o Deployment em diversos ambientes, incluindo conferências, centros de treinamento e hospitais.

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

Olhando para o futuro

Expansão das capacidades de treinamento

A VistaMed planeja continuar elevando a proficiência cirúrgica ao integrar ainda mais a plataforma de simulador robótico no treinamento de equipes cirúrgicas. Esta 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 médicos em todo o mundo para alcançar melhores resultados para os pacientes. Desenvolvimento de produto e inovação contínua

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