Close-up Engeneering

Chirurgia: un aiuto reale dalla realtà virtuale e aumentata

Realtà Aumentata e Realtà Virtuale sono sempre più diffuse in diversi ambiti, ma molto spesso si fa fatica a capire le reali potenzialità di questo mondo virtuale. La Realtà Aumentata offre un grande aiuto ai chirurghi, fornendo loro tutte le informazioni necessarie per conoscere il sito da operare; la Realtà Virtuale consente al medico di immergersi in situazioni cliniche tanto virtuali quanto reali.

Close-up Engineering

AUTORE: Redazione

Close-up Engineering

PUBBLICATO IL: 6 Marzo 2022

Innovazione / Medicina

Cosa pensereste se vi dicessimo che durante un intervento chirurgico è possibile osservare ciò che accade dentro il corpo umano? Questa idea può ora concretizzarsi grazie alle tecnologie di Realtà Aumentata (AR) e Realtà Virtuale (VR) permettendo al chirurgo di osservare in tempo reale l’anatomia del sito da operare o creando uno spazio virtuale all’interno del quale il medico possa allenarsi o curare un paziente. Ma andiamo per step.

Realtà virtuale e realtà aumentata

La realtà aumentata e la realtà virtuale sono due strumenti in grado di combinare ologrammi e immagini virtuali alle immagini reali. La realtà aumentata sovrappone immagini virtuali 3D al mondo reale: il chirurgo, mediante un visore, è in grado di osservare sia il contesto reale operatorio sia immagini virtuali del distretto anatomico che sono state ottenute precedentemente mediante risonanze magnetiche o TAC.
La realtà virtuale proietta il chirurgo in un ambiente totalmente virtuale sicuro all’interno del quale il chirurgo stesso può interagire e controllare ogni suo movimento, può imparare e affinare la tecnica operatoria in totale sicurezza.

L’importanza delle immagini virtuali nella chirurgia

Ci si potrebbe chiedere perché sia necessario affidarsi a immagini virtuali in un contesto dove è essenziale sapere cosa stia realmente accadendo: si pensi che gli esperti del Besta di Milano hanno
evidenziato che in Italia nel 2013 oltre il 36% delle denunce contro medici sono state fatte a seguito di errore umano.
Si evince quindi la necessità di sfruttare le potenzialità del mondo virtuale per risolvere problematiche cliniche reali, quali l’ottimizzazione dell’atto chirurgico o il trattamento di determinate patologie.

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Come la Realtà Aumentata può aiutare il chirurgo in sala operatoria?

La Realtà Aumentata può essere utilizzata in chirurgia ortopedica, neurochirurgia, chirurgia vascolare e chirurgia dentale. Un esempio in ambito ortopedico riguarda l’inserimento di viti peduncolari all’interno della vertebra. Normalmente l’inserimento di tali viti avviene manualmente con guida in fluoroscopia o mediante l’utilizzo di apposite guide personalizzate adatte a guidare l’inserimento secondo pianificazione preoperatoria.
Accanto a questi mezzi, è possibile affiancare l’utilizzo della realtà aumentata implementata all’interno di sistemi di navigazione o dispositivi oculari indossati dal chirurgo. I primi sfruttano dei marker che vengono posizionati sul paziente e i cui segnali, captati da camere posizionate in sala operatoria e mostrate a schermo, consentono il tracciamento del sito di interesse. Nonostante il miglioramento in accuratezza e precisione, questi sistemi di navigazione costringono il chirurgo ad alzare la testa dal campo operatorio per guardare lo schermo su cui vengono trasmesse le immagini, rischiando di andare incontro a pericolose distrazioni.

Sistemi oculari

I sistemi oculari indossati dal chirurgo evitano questa distrazione. Infatti, le immagini virtuali ottenute precedentemente mediante immagini mediche, possono essere proiettate sulle lenti degli occhiali indossati dal chirurgo permettendogli di non distogliere lo sguardo dal tavolo operatorio e consentendogli di sfruttare le potenzialità e i dettagli forniti dalle immagini AR.
La realtà aumentata, infatti, consente di visualizzare sia il campo operatorio che gli esami strumentali precedentemente effettuati sul paziente, il planning pre-operatorio ed eventuali note di tecnica. Queste soluzioni sono molto più diffuse di quanto si possa immaginare: Microsoft HoloLens, Google Glasses e NextAr sono solo alcuni dei dispositivi basati su AR che vengono utilizzati nelle sale operatorie.

realtà aumentata
Esempio di realtà aumentata con il dispositivo Hololens – Credits: Everyeye Tech

Dove invece è utile immergersi in una realtà virtuale?

La realtà virtuale è molto apprezzata in ambito medico: dal training di futuri medici all’informazione dei pazienti, dalla riabilitazione cognitiva e psichiatrica alla riabilitazione fisico-motoria.
La realtà virtuale permette di creare un contesto virtuale all’interno del quale la persona è in grado di immergersi e comportarsi come se si trattasse di una situazione reale.
Il training di medici e la formazione di studenti di medicina vengono fortemente migliorate mediante l’utilizzo della VR. Gli studenti che completano la formazione per mezzo di VR riportano livelli di fiducia superiori rispetto agli studenti che completano la formazione mediante metodi tradizionali. In periodo Covid per gli studenti di medicina è stato molto difficile accedere a tirocini ed esperienze pratiche: in questa situazione la VR è stata sfruttata per consentire loro di proseguire gli studi, dimostrando gli enormi benefici di tale tecnologia.

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La realtà virtuale aiuta anche i pazienti

La realtà virtuale, se messa al servizio del paziente, può permettergli di essere coinvolto nel processo decisionale, rendendolo più consapevole e, se necessario, più collaborativo durante l’esperienza operatoria.
Questo spazio tridimensionale virtuale risulta molto utile anche nella riabilitazione cognitiva e nella cura di patologie psichiatriche, come il trattamento post traumatico da stress, trattamento delle dipendenze e delle fobie. Lo strumento della VR viene inserito all’interno del progetto terapeutico riabilitativo personalizzato sul paziente: l’aspetto interattivo aumenta notevolmente la motivazione del paziente, migliorando così i risultati ottenuti.

realtà virtuale aumentata

Infine, la creazione di questo ambiente virtuale offre un contesto funzionale e stimolante per il paziente in riabilitazione fisico-motoria. L’ambiente interattivo e le interfacce incoraggiano il paziente a raggiungere l’obiettivo come se si trattasse di un videogioco e i dispositivi di tracciamento del movimento del corpo in tempo reale consentono al terapista di quantificare i miglioramenti del paziente.
Anche per quanto riguarda la realtà virtuale vi sono diverse start up, centri di ricerca e aziende impegnate nell’ottimizzazione di questa tecnologia: Oculus, Oxford VR, Osso VR and Vicarious surgical.

Quando realtà virtuale e aumentata hanno iniziato a farsi spazio nel mondo reale

La prima applicazione di Realtà Virtuale è stata osservata nel 1965. Il dispositivo, seppur all’avanguardia, induceva nel chirurgo una sensazione di nausea che ostacolava l’immersione in quel mondo virtuale tanto studiato. A partire dall’inizio 2000 è stato possibile proporre dispositivi di Realtà Virtuale in grado di minimizzare il disagio causato dal mondo virtuale a portata di click.
Nel giugno 2020, i neurochirurghi della Johns Hopkins University di Baltimora hanno utilizzato per
la prima volta la Realtà Aumentata durante l’inserimento di sei viti peduncolari.

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Immagine ottenuta dal primo intervento di AR a Baltimora – Credits: Hopkins Medicine


In Italia, una delle prime operazioni chirurgiche guidata dalla Realtà Aumentata è stata eseguita a febbraio 2020 presso il Policlinico Universitario S. Orsola di Bologna. Un intervento maxillo-facciale eseguito all’interno del progetto Vostar. Successivamente, a giugno 2021, all’ospedale di Parma è stato eseguito un intervento di chirurgia protesica con Realtà Aumentata: l’intervento ha utilizzato la piattaforma NextAr, creata dall’azienda Medacta international, per l’inserimento di una protesi a livello della spalla.

Cosa ci riserva il futuro

Realtà Aumentata e Realtà Virtuale permettono al chirurgo di minimizzare la presenza di errori che potrebbe comportare seri rischi chirurgici, aiutano il paziente nel proprio percorso riabilitativo, permettono allo studente di apprendere la tecnica chirurgica in modo più efficace. La tecnologia AR si propone di migliorare ulteriormente l’interazione del chirurgo nella manipolazione delle immagini virtuali.
Secondo le recenti statistiche dell’organizzazione mondiale della sanità, la Realtà Aumentata e la Realtà Virtuale nel settore sanitario hanno registrato un fatturato di 2010,2 milioni di dollari nel 2020 e si prevede possano raggiungere un fatturato di 39083.4 milioni di dollari entro il 2030. Per concludere, possiamo dire che enormi progressi sono stati fatti negli ultimi anni, e molti sviluppi sono attesi dai medici, dagli ospedali e dai pazienti.

Articolo a cura di Chiara Bregoli

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