Pesquisadores aprimoram simuladores cirúrgicos

Um grupo de pesquisadores gaúchos do Instituto de Informática da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Ufrgs) está trabalhando nas novas gerações de simuladores cirúrgicos de Realidade Virtual (RV) que começarão a chegar ao mercado global em breve. A meta é contribuir para o treinamento dos médicos e até mesmo no planejamento das cirurgias.

As evoluções tecnológicas utilizam aspectos como realismo visual e fisiológico, além de incorporar o estímulo háptico - sensação do tato - para garantir melhor efetividade nos treinamento da cirurgia. "As aplicações da RV na medicina são de extrema importância para reduzir os riscos em cirurgias de alta complexidade. Ainda há muitos problemas que impedem a ampla disseminação de algumas técnicas cirúrgicas avançadas, pois esses procedimentos são muito mais complexos e exigem que os cirurgiões sejam mais treinados e experientes", comenta o professor da Ufrgs e membro do IEEE, organização profissional dedicada ao avanço da tecnologia em benefício da humanidade, Anderson Maciel.

Com o uso dessas novas técnicas aliado a aplicações médicas de Realidade Virtual e aumentada, os simuladores proporcionam maior realismo na aparência dos órgãos vivos e de reação ao contato com os outros órgãos. Líder do projeto, ele explica que o foco do trabalho não é a construção de um simulador como produto final, mas de diversas soluções inovadoras que poderão integrar os produtos já existentes no mercado.

Um dos diferenciais desenvolvidos nos estudos vai ajudar a ampliar as possibilidades de aplicação dos simuladores. Isso porque os equipamentos comerciais atuais concentram todos os esforços computacionais para simular o movimento e a deformação de um órgão específico, que é aquela sobre a qual os médicos estão atuando no momento.

Os órgãos vizinhos são uma mera representação visual e acabam sendo deixados de lado porque, devido à grande complexidade dos tecidos vivos, as máquinas não possuem capacidade de processamento para todos. Em uma cirurgia de vesícula, por exemplo, apenas a vesícula é interativa, enquanto fígado, camadas de gordura e ligamentos vizinhos são apenas figuras fixas.

Para resolver isso, o time de pesquisadores conseguiu dominar essa técnica usando algoritmos baseados em um novo modelo matemático, que, por ser mais eficiente, permite movimentos, deformações e cortes de diversos órgãos ao mesmo tempo, como ocorre na cirurgia real. Com isso, é possível fazer a sutura, por exemplo, em qualquer parte do órgão virtual, observar pulsações cardíacas e sangramento. Os resultados do trabalho feito no Rio Grande do Sul logo chegarão ao mercado. Recentemente, a Ufrgs fechou um contrato com uma empresa suíça de simuladores, que incorporará essa funcionalidade nos seus produtos de simulação de laparoscopia.

Outro avanço importante foi conseguir chegar a modelos da anatomia que permitem aplicações que vão além do treinamento. Hoje em dia, grande parte dos simuladores de Realidade Virtual usa a representação do corpo humano genérica, construída com base em livros, o que serve para treinar diversas situações, mas não permite o seu uso para o planejamento de intervenções sobre um paciente real.

Maciel explica que eles começaram a usar Inteligência Artificial (IA) e uma base de dados formada por centenas de amostras de imagens de tomografia de pacientes, nos quais cirurgiões experientes marcaram os órgãos e os contornos.

O sistema aprende com esses exemplos e se torna capaz de identificar os marcos anatômicos sozinho tão bem quanto um cirurgião experiente. Assim, ao chegar com a tomografia de um paciente novo, o sistema separa os órgãos. "Isso tornará possível usar o simulador também para o planejamento de uma cirurgia real, em paciente específico, e não apenas para treinamento", observa. Ao poder fazer o planejamento da cirurgia no simulador com Realidade Virtual e com base em um paciente específico, o médico poderá encontrar a melhor maneira de abordar a ação e evitar improvisos. "Vamos aumentar a prática do cirurgião sem arriscar a vida do paciente de verdade", acrescenta.

O próximo passo, que está começando a ser estudado agora pelo time do Instituto de Informática, é acrescentar ao simulador com RV a sensação da textura dos órgãos. Para isso, deverá ser criado um modelo baseado na rugosidade das superfícies, que passe a ter vibração na mão.