Desenvolvimento de uma plataforma para treinamento em cirurgias de pacientes específicos usando realidade aumentada e manufatura aditiva

• Processo: 21/01951-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências da Saúde - Medicina - Cirurgia
• Pesquisador responsável: Carlo Rondinoni
• Beneficiário: Gabriel Novais Guarnieri Salvador
• CNAE: Impressão de materiais para outros usos ; Desenvolvimento e licenciamento de programas de computador não-customizáveis
• Vinculado ao auxílio: 20/05306-4 - Desenvolvimento de uma plataforma para treinamento em cirurgias de pacientes específicos usando realidade aumentada e manufatura aditiva, AP.PIPE
• Assunto(s): Impressão tridimensional Modelagem tridimensional Realidade aumentada
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Manufatura Aditiva | modelagem tridimensional | Realidade Aumentada | treinamento médico | Cirurgia endoscópica

Resumo

A criação de novas formas de treinamentos médicos especializados e interativos se torna importante frente ao cenário relativo a mortalidade ligada a eventos preveníveis. Segundo o II Anuário da Segurança Assistencial Hospitalar no Brasil, em 2017, aproximadamente 98 pacientes morreram a cada dia devido a eventos graves e preveníveis. Durante a Fase I do PIPE, buscamos através da aplicação de questionário encontrar a demanda real no mercado para este tipo de produto. Além disso, pedimos a opinião dos especialistas em relação a ferramentas de interação disponíveis em um protótipo com funcionalidades simples. Nesta próxima fase, a equipe visa desenvolver completamente um produto baseado em técnicas de visualização digital e manufatura aditiva (MA) para criar uma plataforma de treinamento de cirurgias complexas. Para tanto, a anatomia de um paciente representativo será reproduzida simultaneamente em um protótipo 3D e numa visualização digital interativa. Por um lado, o uso da manufatura aditiva permite a mimetização de casos individuais no treinamento, incluindo aspectos de uma anatomia única de determinado paciente a ser tratado. De outro, a realidade aumentada (RA) fornece indicadores para que o cirurgião visualize a anatomia interna para agir externamente. Nosso objetivo é desenvolver os aspectos de desenho industrial, comercial e mercadológico de um produto que se baseia na aplicação de realidade aumentada e manufatura aditiva no treinamento em cirurgia endoscópica da coluna vertebral humana. Com isso, casos complexos podem servir ao treinamento de uma grande quantidade de alunos. Para tanto, apresentamos um plano de desenvolvimento que inclui: 1. Uma plataforma física de treinamento impressa em 3D que usa a realidade aumentada em dispositivos móveis; 2. Uma plataforma digital que utiliza o design instrucional para integrar conhecimento à plataforma; 3. Um levantamento do mercado na área de treinamento em cirurgia de coluna em específico e 4. Uma proposta de modelo de negócios capaz de gerir o conhecimento em nível de complexidade suficientes para atender esta demanda com alto grau de especialização. O projeto de produto comercial deverá considerar a melhor forma de aliar a reprodução da anatomia da coluna vertebral nos dois mundo, tanto físico quanto virtual. Durante o projeto, buscaremos subsídios para elaborar um pipeline inteligente que acelere o processamento das imagens e a produção dos modelos anatômicos através da impressão 3D. Este pipeline deverá ser capaz de gerar os modelos tridimensionais da anatomia óssea de forma semi-automática utilizando modelos de aprendizagem de máquina. A continuação do processamento dependerá então não somente da entrada dos dados de imagens médicas mas também das informações e conhecimentos gerados em um briefing junto ao cliente. O próximo passo será a integração desta segmentação com o aplicativo de realidade aumentada, que receberá as malhas tridimensionais e as integrará com o modelo impresso. Os produtos de cada fase iterativa do desenvolvimento serão testados pela sua apresentação como recursos didáticos em cada um dos 10 módulos do Curso de Aperfeiçoamento na USP de Ribeirão Preto. A cada módulo do curso, ciclos consecutivos de construir - medir - aprender serão efetivados com os menores esforços e tempo de desenvolvimento possíveis. Ao final do período deste projeto teremos o desenho completo e o produto pronto para comercialização.