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Innovación biomédica

28 jul 2017

Realidad virtual como proceso de aprendizaje para cirugías guiadas


Las respuestas visuales y hápticas que proveen los simuladores quirúrgicos a los especialistas, para imitar el uso de bisturís reales y otros instrumentos quirúrgicos, se convertirá en la nueva “meca” de la ingeniería biomédica. Cuando los cirujanos utilizan herramientas virtuales para cortar a través de un tejido, lo ideal es que sientan el cambio de textura, la fuerza de sus golpes y otros factores ambientales.

El objetivo de la realidad virtual consiste en procesar una gran cantidad de información para producir una experiencia asistencial en tiempo real. Los simuladores están basados en sistemas computacionales muy complejos. Los dos más utilizados y complejos son los de masa/resorte y de análisis de elementos finitos (volúmenes finitos). Siin embargo,  estos no siempre responden con eficiencia a los ambientes cambiantes de una sala de cirugía. Los primeros proporcionan velocidad, pero sus elecciones pueden ser arbitrarias, y su estabilidad puede correr riesgos; los segundos representan un objeto mediante la simplificación de diferentes regiones del objeto en una malla. Estas “mallas” solucionan algunos de los problemas de los sistemas de masa-resorte, pero demoran el tiempo de respuesta, y limitan el número de puntos de contacto entre los instrumentos tejidos, requiriendo más memoria y sacrificando personalización.

Un sistema nuevo, sin malla, y por lo tanto más flexible, conocido como PAFF, es capaz de modelar eficientemente grandes deformaciones de tejido, corte quirúrgico delicado y otros estados de materia sin arriesgar la velocidad, creando así un ambiente más realista, y conservando la memoria y los recursos computacionales. Este método permite a los cirujanos experimentar diferentes respuestas de diferentes tejidos, y así afinar sus habilidades al tratar con órganos suaves, duros, y deformes. Por ejemplo, los cirujanos pueden practicar técnicas como la electrocirugía, que tiene múltiples respuestas a diferentes factores.

Las posibilidades de simulación quirúrgica

La simulación quirúrgica es útil como herramienta de capacitación para los profesionales médicos. Los cirujanos establecidos pueden también emplear este método para practicar procedimientos no comunes, aprender las últimas técnicas y preparar nuevas generaciones de médicos.

Un uso actual se dirige hacia la medicina bariátrica, que trata con la obesidad. Un ejemplo es la gran demanda de nuevas operaciones gástricas y ajustables, en las cuales interviene la cirugía laparoscópica. En un mundo virtual se pueden planear diferentes escenarios reales que permitan tomar decisiones variadas, sin comprometer la integridad del paciente. La realidad virtual se aplica muy bien a todo tipo de cirugías, sobre todo a aquellas que tienen un alto riesgo por la complejidad de la anatomía en el paciente.

Una variación a los fármacos

Tomemos como ejemplo a un cirujano del Hospital General de Medellín, en Colombia, quien desea implementar la realidad virtual en la sala de cirugías para generar un efecto placebo de distracción en las que requieren potentes analgésicos y sedantes. En este caso, él busca que la realidad virtual ayude al paciente a evitar la medicación innecesaria, pero preparó una vía intravenosa en caso de que el paciente presente alguna complicación durante el procedimiento. En este hipotético caso, el procedimiento duró solo 20 minutos y el paciente está libre de estrés. La medición de sus variables fisiológicas respalda el procedimiento, puesto que, en la cirugía, la presión arterial disminuyó.

El concepto de relajamiento se retoma desde las estaciones virtuales de juegos, los cuales podrían ser un apoyo para el estrés quirúrgico del paciente. En las cirugías endoscopias digestivas, en las que se inserta un tubo flexible con una cámara, el procedimiento puede resultar desagradable y angustiante para el paciente; y sin sedación, su práctica sería inviable.

La realidad virtual se utiliza para reducir la angustia de los procedimientos médicos.

Algunas experiencias de investigaciones como la del Dr. Hoffman del Hitlab, demuestran que son viables este tipo de intervenciones. La idea de utilizar la realidad virtual para reducir la angustia de los procedimientos médicos comenzó en la Universidad de Seattle, en Estados Unidos, donde el psicólogo cognitivo Hunter Hoffman, y sus colegas, desarrollaron un juego de realidad virtual llamado SnowWorld, para ayudar a los pacientes a soportar el tratamiento de quemaduras graves. Los investigadores esperaban que la ilusión de estar inmerso físicamente en un lugar distinto alejaría la atención de los pacientes de su dolor. El equipo de Hoffman ya ha demostrado en ensayos que SnowWorld reduce el dolor de los pacientes durante las sesiones de cuidado hasta en  50 %, así como la actividad cerebral relacionada con el dolor.

Realidad virtual y sus beneficios

Se han recopilado datos sobre todos los tipos de operaciones llevadas a cabo en los últimos años. Estas experiencias fomentan el uso de la realidad virtual para ayudar a pacientes en otras comunidades de escasos recursos en todo el mundo. El costo de los visores de realidad virtual era prohibitivo; sin embargo, el lanzamiento de dispositivos baratos, como el Samsung Gear VR (que cuesta menos de US$150) e incluso el Google Cardboard (de US$10), así como el número cada vez mayor de mundos virtuales, disponibles libremente en internet, han transformado el acceso a la tecnología.

“Queremos que sea lo más realista posible con respecto a lo que vemos – por ejemplo, gráficas – y lo que sentimos, con respecto a la respuesta al tacto”, dijo Suvranu De, Profesor Asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y Nuclear en el Instituto Politécnico Rensselaer.

Referencias

  1. De S, Lim Y, Manivannan M, Srinivasan MA. Physically realistic virtual surgery using the point-associated finite field (PAFF) approach. Presence: Teleoper. Virtual Environ. June 2006;15(3):294-308.

  2. http://www.depeca.uah.es/depeca/repositorio/asignaturas/5/RealidadVirtual.pdf

Palabras relacionadas:
Realidad virtual aplicada en medicina, realidad virtual en cirugías, realidad virtual en procesos postoperatorios, solución para el dolor, liberación de estrés
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