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Ecografia in realtà aumentata: mettere l'accento sui pazienti

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Intervista a Matthias Noll, vicedirettore del Centro di competenza per le tecnologie della sanità visiva, Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD

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Ecco come funziona un'ecografia convenzionale: i pazienti si sdraiano su un tavolo accanto all'ecografo. Un medico usa una sonda per scansionare la parte del corpo in questione, mentre guarda le immagini su un monitor. In altre parole, il medico si concentra con la mano sul paziente o sul monitor. Il Fraunhofer IGD vuole modificare questo processo nell'ambito del progetto "sonAR".

In questa intervista di MEDICA-tradefair.com, Matthias Noll parla del sistema che combina gli ultrasuoni con la realtà aumentata, descrive le potenzialità di AR e VR, e rivela perché alcune persone tendono ancora a rifuggire dall'uso delle nuove tecnologie.

Signor Noll, qual è l'obiettivo del progetto "sonAR"?

Matthias Noll: Il nostro obiettivo è quello di usare la AR per visualizzare le immagini a ultrasuoni proprio nel campo visivo del medico. Ciò significa che l'ecografia o l'ecografia si sovrappone direttamente al paziente, eliminando la necessità di utilizzare un monitor. In sostanza, questo processo consente al medico di dare un'occhiata virtuale all'interno del paziente. Non deve più identificare le strutture anatomiche e gli angoli in cui vengono mostrate. Questo rende anche ridondanti le capacità di coordinazione occhio-mano, di cui i medici hanno tipicamente bisogno per la scansione pratica mentre guardano un monitor.

Il sistema AR è limitato ad applicazioni specifiche?

Noll: Non proprio. La tecnologia può essere applicata ovunque vengano eseguiti gli ultrasuoni. Tuttavia, ci concentriamo principalmente sulle biopsie ad ago guidate dagli ultrasuoni. Il sistema AR permette ai medici di effettuare una biopsia visualizzando e mirando all'area target. Siamo anche interessati a utilizzare la tecnologia nell'imaging intraoperatorio. La visualizzazione AR potrebbe essere molto efficace per applicazioni che devono includere strutture esterne nel processo di pianificazione.

Di cosa avete bisogno per utilizzare l'applicazione?

Noll: Per effettuare i calcoli necessari tramite il nostro software sono necessari una macchina a ultrasuoni convenzionale, una cuffia AR e un PC/computer. Ogni macchina a ultrasuoni ha tipicamente un'unità di elaborazione centrale, ma è necessario avere accesso al sistema. È anche possibile utilizzare un PC separato per alimentare i dati direttamente alla cuffia AR.

Uno dei componenti più importanti in questa impostazione è il sistema di tracciamento, che calcola la posizione della sonda a ultrasuoni in relazione alla cuffia. Questo è essenziale per facilitare la rappresentazione topografica delle immagini ad ultrasuoni sulla sonda ad ultrasuoni e quindi garantire la posizione spaziale e l'orientamento rispetto al campo visivo dell'utente. Se non facessimo questo passo, il piano a ultrasuoni finirebbe da qualche parte nello spazio senza correlazione con la sonda a ultrasuoni. Per i nostri scopi abbiamo scelto un sistema di tracciamento a ultrasuoni ottico esterno per la sonda a ultrasuoni e gli occhiali a raggi infrarossi. Questo dispositivo utilizza due telecamere per determinare la posizione dell'auricolare AR indossato dall'utente e la posizione della sonda a ultrasuoni riflessa dai marcatori di tracciamento.

Qual è lo stato attuale del progetto?

Noll: Al momento il sistema è un modello dimostrativo che speriamo di poter utilizzare in un laboratorio di dimostrazione in sala operatoria nel corso di quest'anno. Il passo successivo è quello di trovare il giusto partner tecnologico che si unisca a noi per far progredire questa tecnologia o per portarla sul mercato. Alcune parti del sistema dovrebbero essere integrate o collegate ad una macchina ad ultrasuoni per far sì che questo diventi una realtà.

Qual è il potenziale nascosto del sistema AR e alcuni possibili sviluppi futuri?

Noll: Una possibile applicazione sarebbe quella di usare l'intelligenza artificiale per rilevare automaticamente le anomalie fisiche nell'immagine a ultrasuoni. Queste potrebbero essere visualizzate dal vivo come contenuto virtuale nell'auricolare del medico e indicate tramite un bordo o delle frecce, ad esempio. Un'altra idea è quella di sovrapporre informazioni utili in tempo reale per l'utente, comprese le dimensioni o il volume dell'anomalia. Potrei anche immaginare una segmentazione automatica di strutture specifiche durante la scansione, che viene poi visualizzata come modello 3D stazionario nello spazio di presentazione. Si potrebbe anche usare questo per creare un modello di superficie 3D di un organo, ad esempio. La tecnologia crea molte opportunità e offre molti scenari e opzioni possibili per un ulteriore sviluppo.

Quale ruolo avranno la tecnologia AR e VR nel futuro della medicina?

Noll: VR è particolarmente utile quando si vogliono presentare oggetti in un ambiente virtuale. Questo potrebbe far parte della formazione chirurgica in realtà virtuale, consentendo ai chirurghi di esercitarsi per un intervento chirurgico vero e proprio in un secondo momento, utilizzando contenuti virtuali. La AR ha senso ovunque il contenuto virtuale sia destinato ad arricchire la realtà. Un'altra possibile applicazione della AR è l'indicazione dei linfonodi marcati come parte del nostro progetto 3DArile. Utilizzando la tecnologia AR e i coloranti fluorescenti, il sistema visualizza l'ubicazione dei linfonodi mirati. Il medico è in grado di tracciare visivamente il processo, consentendo una biopsia mirata dei linfonodi e la loro rimozione.

Credo che l'AR e la VR saranno una parte importante della sala operatoria in futuro. Inutile dire che questo dipende dalla disponibilità e dalla disponibilità dei medici a utilizzare queste tecnologie. Per questo motivo gli ostacoli iniziali devono essere ridotti al minimo e le competenze tecnologiche preliminari devono essere facili da apprendere. Anche se spesso c'è la volontà di provare qualcosa di nuovo, l'esperienza ha dimostrato che alla fine le persone scelgono una tecnologia che ha superato la prova del tempo o che conoscono bene come parte della loro routine quotidiana.

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