Desenvolvimento de bibliotecas digitais de deformação de tecidos virtuais para treinamento cirúrgico utilizando realidade virtual e resposta robótica háptica

• Processo: 24/03358-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2027
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Engenharia Médica
• Pesquisador responsável: Elen Collaço de Oliveira
• Beneficiário: Elen Collaço de Oliveira
• Empresa: VIRTUAL CIRURGIA LTDA
• CNAE: Desenvolvimento de programas de computador sob encomenda ; Desenvolvimento e licenciamento de programas de computador customizáveis ; Desenvolvimento e licenciamento de programas de computador não-customizáveis
• Pesquisadores associados: Kim Tanabe de Moura Leite ; Murilo Marques Dias Nogueira ; Pedro Tonini Rosenberg Schneider ; Philippe Bertrand
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/06478-7 - Integração entre o motor de simulação XPBD e o robô háptico, BP.TT; 25/07221-0 - Criação e texturização de modelos 3D da anatomia gástrica, dos instrumentos e do ambiente cirúrgico, BP.TT; 25/07222-6 - Programação Backend - lógica central do motor de simulação XPBD, BP.TT
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Deformação de Tecidos Moles | Realidade Virtual (RV) | Simulação em Ambiente Imersivo | Simulador RV Háptico | treinamento médico | Simulação de Procedimentos Cirúrgicos com Realidade Virtual e Resposta Háptica

Resumo

Técnicas de cirurgia minimamente invasivas por meio de videolaparoscopia e de robótica têm transformado os procedimentos cirúrgicos, que ainda são realizados por meio de cirurgias abertas no sistema de saúde pública do Brasil. A condução mundial de treinamentos de procedimentos cirúrgicos ainda possui um grande problema ético e operacional, ainda utilizando animais, cadáveres humanos ou até mesmo pacientes reais. Além disso, falta disponibilidade de cirurgiões experientes para a transferência do conhecimento. A Realidade Virtual (RV) integrada à resposta robótica háptica, por outro lado, possibilita o fácil acesso ao treinamento guiado por um cirurgião referente, promovendo o realismo e a repetibilidade de procedimentos, com baixo custo e sem os problemas éticos envolvidos. Entretanto, devido à falta de um modelo físico de deformação e computacional robusto, ainda não existe no mercado um simulador de treinamento imersivo por RV capaz de deformar um órgão humano não rígido (corpos moles), simulando as propriedades do material háptico, como fricção e rigidez, de maneira realística e intuitiva. Assim, este projeto tem como objetivo desenvolver bibliotecas reutilizáveis, computacionalmente eficientes e realísticas de deformação de corpos moles virtuais para treinamento cirúrgico utilizando RV e resposta háptica. As bibliotecas terão uma integração que calculam a resposta entre o robô háptico e a física do ambiente virtual, sendo possível apalpar um corpo mole virtual por meio de um robô háptico, obter a resposta de força correspondente ao apalpamento no robô, calcular a deformação correspondente na malha do corpo apalpado e integrar a deformação calculada ao sistema de renderização do simulador em tempo real. O ambiente de desenvolvimento e validação escolhido será o procedimento cirúrgico minimamente invasivo de gastrectomia, um dos mais realizados no Brasil e no mundo. Suas principais inovações são um conjunto de bibliotecas modulares que possam ser reutilizáveis e facilmente incorporáveis em diversos contextos cirúrgicos, impactando potencialmente os negócios da Virtual Cirurgia, diminuindo o tempo de entrega, o custo de produção dos simuladores e a fidelidade dos simuladores com os procedimentos reais. Isso permite posicionar a empresa como pioneira no mercado mundial na entrega de soluções de treinamento cirúrgicos totalmente imersivos de corpos moles, atendendo às necessidades de treinamento de médicos, bem como educação continuada de profissionais de saúde. Essa tecnologia pode melhorar o desempenho de aprendizagem, a segurança do paciente e contribuir para a qualidade dos serviços de saúde em todo o mundo. O projeto contará com o apoio do Laboratório de Ensino, Pesquisa e Inovação em Cirurgia do Hospital das Clínicas (LEPIC) da USP para validação da tecnologia a ser desenvolvida. (AU)