I medici si allenano nella realtà virtuale

Doctors train in virtual reality.

La sanità è solo uno dei molti campi che stanno trovando nuovi usi per la realtà estesa (XR), che comprende la realtà aumentata e la realtà virtuale.

In particolare, la realtà virtuale (VR) viene utilizzata per tutto, dal supporto a distanza dei gruppi di sostegno per i giovani pazienti oncologici all’offerta di un assaggio della crudele realtà della medicina del trauma agli studenti di medicina.

Tuttavia, quei progetti sono tipicamente implementazioni specifiche di VR. La tecnologia ha continuato ad avanzare e la sua disponibilità ad aumentare, consentendo la creazione di applicazioni più generali.

Il potenziale non è sfuggito ai sviluppatori e agli investitori di VR. Secondo il rapporto di giugno 2022 sul mercato globale AR-VR in Healthcare di Research and Markets, il settore è stato valutato 2.748 milioni di dollari nel 2021 e si prevede che raggiungerà i 9.796 milioni di dollari entro il 2027.

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Due applicazioni identificate da Research and Markets come motore di quella crescita sono la formazione medica e la pianificazione chirurgica.

Il Royal College of Surgeons del Regno Unito ha istituito una commissione per esaminare dove si dirige la chirurgia e uno dei suoi commissari, il chirurgo plastico e imprenditore medico Dr. Nadine Hachach-Haram, ha detto a MobiHealthNews: “Possiamo vedere l’efficace utilizzo della realtà virtuale nella simulazione, in termini di preparazione e di prova. La sfida qui è il costo della scalabilità, poiché ci sono decine di migliaia di procedure diverse con sfumature in ognuna di esse”.

Diverse aziende stanno affrontando il problema della scalabilità.

Come gli operatori sanitari si allenano ora

Il valore principale della simulazione VR, come esemplificato dal suo utilizzo per esporre gli studenti di medicina a situazioni di trauma, è quello di dare ai chirurghi un’idea di cosa possono aspettarsi di incontrare in un’effettiva operazione chirurgica.

La chirurgia è tradizionalmente insegnata come un programma di tutoraggio, spiega il dott. Michael Ast, un ortopedico e Chief Medical Innovation Officer dell’Hospital for Special Surgery di New York. “Facciamo insegnamento didattico in una sala aula modificata, e poi guidiamo i nostri apprendisti attraverso le operazioni. Alla fine, iniziano a partecipare alla procedura”.

Il problema di questo approccio è il numero limitato di quelle “decine di migliaia di procedure diverse con sfumature in ognuna di esse” in cui un apprendista potrebbe effettivamente avere la possibilità di partecipare. Inoltre, quelle ‘sfumature’ non riguardano solo la meccanica dell’operazione, dice il dott. Ast; “Più si va avanti nella formazione, più i nostri apprendisti si rendono conto che il nostro lavoro non è solo quello di risolvere il problema, ma anche di preservare il resto dell’anatomia. Le domande tendono a cambiare da ‘come funziona questo trapano’ a ‘come faccio a fare in modo che quando uso questo trapano, non causo danni ad altre cose?'”

Formazione su modelli di pazienti generici

Il dott. Ast fa parte del consiglio consultivo della piattaforma di formazione e valutazione chirurgica Osso VR, che realizza simulazioni che offrono agli apprendisti la possibilità di esercitarsi in specifiche tecniche chirurgiche prima di utilizzarle in sala operatoria. Le simulazioni di Osso sono applicazioni individuali per i visori Oculus Quest. Anu Kirk, vicepresidente del prodotto di Osso, ha spiegato: “Selezioni la procedura che vuoi eseguire e finisci in una simulazione che sembra una vera sala operatoria con un vero paziente e attrezzature reali”.

Le simulazioni sono sviluppate utilizzando il motore di gioco Unity e si basano sulle “guide tecniche” che i produttori forniscono insieme ai loro dispositivi chirurgici. “Leggiamo la guida tecnica e scriviamo uno script”, dice Kirk “e poi un team di produzione prende lo script e dice, ‘Dovremo fare modelli per questi dispositivi e avremo bisogno di questo tipo di anatomia, e dovremo costruire questi tipi di interazioni'”. Ci vogliono mesi per preparare la simulazione affinché sia “il più realistica possibile”, continua Kirk. “YouTube a volte ha vietato i nostri video per essere troppo cruenti”.

Oltre agli strumenti pertinenti e al paziente, le simulazioni forniscono evidenziazioni e suggerimenti di strumenti o diagrammi galleggianti per guidare l’apprendista nella realizzazione dell’intervento chirurgico. (La piattaforma può anche essere utilizzata in modalità di test, con gli aiuti disattivati.) Una volta terminata la procedura, il sistema può fornire un feedback. “Se c’è qualcosa come dove hai dovuto trapanare una vite, possiamo misurare l’accuratezza di quella posizione della vite”, dice Kirk.

“Facciamo anche formazione di squadra, dove un chirurgo seduto a New York può trovarsi in un ambiente virtuale con un chirurgo in California, e possono passare attraverso una tecnica chirurgica e simulare il caso prima della procedura dal vivo,” dice il Dr. Ast. “Penso che questa sia una delle parti più preziose della formazione chirurgica in realtà virtuale per i chirurghi in pratica che adottano nuove tecniche.”

Formazione sui modelli dei pazienti

Osso ha considerato la possibilità di abilitare la sua piattaforma all’importazione dei dati del paziente in modo che la simulazione rifletta la sua anatomia specifica, ma al momento, dice Kirk, non è qualcosa che possa essere fatto su larga scala. Altre aziende, d’altra parte, stanno impegnandosi in quell’approccio. Surgical Theater e 8chill, ad esempio, si stanno concentrando sulla trasformazione dell’immagine di ogni paziente in rappresentazioni VR della loro anatomia.

È importante che i chirurghi capiscano perché viene eseguita un’operazione, ha detto il CEO di 8chill Aravind Upadhyaya. “Devono guardare le immagini mediche diagnosticate e sono meglio comprese in 3D (tre dimensioni). Le scansioni CT (tomografia computerizzata) e le scansioni MRI (scansioni di risonanza magnetica) sono immagini 3D, quindi possiamo ricostruire l’anatomia.”

Per creare una tale ricostruzione, le immagini mediche e le scansioni del paziente vengono caricate sulla piattaforma 8chill, che le acquisisce e le converte in un modello adatto alle esigenze del chirurgo. “I chirurghi ortopedici e facciali sono più interessati alle ossa che al tessuto; vogliono vedere un file SDL o OBJ del modello 3D”, afferma Upadhyaya. “Per un chirurgo vascolare o neurochirurgo, sei davvero interessato al tessuto molle. Per quella ricostruzione 3D, usiamo i marchi di raggio standard del settore.”

Il modello risultante è ospitato nel cloud e consegnato al laptop del chirurgo, dove può visualizzarlo con un visore VR. La piattaforma è agnostica per quanto riguarda quale visore utilizzare, dice Upadhyaya, “ma preferiamo l’Oculus (ora Meta) Quest, perché lo hanno reso molto facile da inserire nel loro app store e per noi gestire i dispositivi.”

Oltre ai modelli costruiti dalle immagini caricate, la piattaforma di 8chill consente anche ai chirurghi di generare i propri modelli. “Abbiamo creato una struttura con una telecamera posta sulla testa del chirurgo. Stiamo catturando in VR ciò che vedrà un chirurgo”. Un altro chirurgo può quindi guardare il video con un visore e imitare i movimenti del chirurgo che ha catturato quel video.

Un ulteriore vantaggio nella modellizzazione dell’anatomia di un paziente effettivo, secondo Surgical Theater e 8chill, è che i pazienti che lo desiderano possono anche indossare un visore per comprendere meglio le loro condizioni e avere un’anteprima di ciò che sarà l’intervento chirurgico.

Direzioni future

8chill sta utilizzando la sua piattaforma per sviluppare una libreria di contenuti chirurgici. “Questo è dove stiamo andando oggi”, dice Upadhyaya. “Abbiamo una libreria di procedure dentali, e ora stiamo costruendo alcune procedure infermieristiche. Ci sono molte aree da coprire; penso che ci vorranno un paio di anni prima che abbiamo davvero una quantità significativa di contenuti che chiunque possa acquistare su qualcosa come Udemy.”

“Penso che a lungo termine, possiamo utilizzare la VR non solo come strumento di formazione, ma anche come strumento di valutazione”, dice il Dr. Ast. “Al momento, non abbiamo modo di valutare l’istruzione chirurgica nel tempo. Questa tecnologia potrebbe alla fine consentirci di misurare oggettivamente la preparazione di un chirurgo per una particolare procedura e dire, ‘sì, sei pronto a farlo da solo,’ o ‘no, facciamo pratica un po’ di più’.”

Il Dr. Ast vede anche un ruolo per la VR nel teatro chirurgico dal vivo. “Penso che vedremo un chirurgo dire durante un’operazione, ‘Ok, ho questi prossimi tre passaggi più un algoritmo predittivo delle 10 cose che potrebbero succedere. Cambiamo gli occhiali per vedere la realtà virtuale e attraversiamo rapidamente per vedere cosa potrebbe succedere.

Jake Widman è un freelance writer di San Francisco, CA che si concentra su dispositivi connessi, Smart Home e Cities, Extended Reality e altre tecnologie emergenti.