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Tesi etd-06282018-125138


Thesis type
Tesi di laurea magistrale LM6
Author
MANZETTI, MARCO
URN
etd-06282018-125138
Title
Potenzialità della realtà aumentata nello sviluppo di un simulatore ibrido per la chirurgia protesica d’anca: un progetto EndoCas.
Struttura
RICERCA TRASLAZIONALE E DELLE NUOVE TECNOLOGIE IN MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di studi
MEDICINA E CHIRURGIA
Commissione
relatore Prof. Parchi, Paolo Domenico
Parole chiave
  • artroprotesi d'anca
  • Microsoft HoloLens
  • simulazione chirurgica ortopedica
  • realtà aumentata
Data inizio appello
17/07/2018;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
L’educazione chirurgica tradizionale, in cui un chirurgo esperto mostra le tecniche e le peculiarità di un intervento, era l’unico metodo per acquisire abilità durante il percorso formativo del giovane chirurgo, fino a tempi relativamente recenti.<br>Sebbene questo modello sia stato (e continui ad esserlo) fondamentale nella formazione dei chirurgi per generazioni, la rapida evoluzione delle tecniche chirurgiche e i cambiamenti nell&#39;assistenza sanitaria hanno portato alla luce alcuni suoi limiti. A tutto ciò si aggiunge l’introduzione di nuove tecniche chirurgiche che, necessariamente, richiedono una rapida curva di apprendimento.<br>Come risultato, i giovani ortopedici dovranno accettare la sfida di acquisire abilità chirurgiche più complesse, diversificate e in minor tempo rispetto ai loro predecessori. Nel corso dell’ultima decade, dei metodi alternativi di training chirurgico sono state adottati anche nella chirurgia ortopedica, questi includono anche la creazione di software/device (come la realtà virtuale e la realtà aumentata) che fungono da simulatori computerizzati.<br>A questo proposito esistono molti studi che confermano il trasferimento di competenze chirurgiche sviluppate tramite i sistemi di simulazione alla chirurgia “open” tradizionale.<br><br>L’intervento di artroprotesi totale dell’anca (THA) costituisce una delle procedure più ampiamente eseguite nella pratica ortopedica ed è considerato uno degli interventi di maggiore successo del ventesimo secolo.<br>Tuttavia, la THA primaria e l’intervento di revisione costituiscono una fonte di eventi avversi e di eccessiva degenza ospedaliera, che sono fortemente correlate all&#39;esperienza del chirurgo, in termini di numero di operazioni eseguite.<br>In questo contesto, la simulazione chirurgica, una nuova frontiera che può potenzialmente rivoluzionare la cura e la sicurezza del paziente, può fornire un metodo standardizzato per la formazione chirurgica senza i rischi che derivano dall&#39;operare su pazienti reali.<br>Studi recenti supportano l’idea che un simulatore ideale debba combinare le informazioni tattili, visive e uditive per creare un’ambiente di training coinvolgente e realistico.<br><br>Lo scopo di questo lavoro è esplorare le potenzialità offerte dalla realtà aumentata utilizzando Microsoft HoloLens, nello sviluppo e utilizzo di un simulatore ibrido per l’intervento d’artroprotesi d’anca.<br>Attraverso un dataset d’immagini TC, sono stati ricavati i modelli anatomici paziente specifici. Questi modelli si sono resi necessari per l’implementazione della componente virtuale e la fabbricazione della componente fisica del simulatore, tramite la prototipazione rapida. Il simulatore finale comprende quindi una componente fisica, costituita da un osso sintetico di emipelvi ricoperto di un tessuto simile alla cute normale, e di una componente virtuale che simula l’inclinazione ideale di uno strumento chirurgico all&#39;interno dell’acetabolo del simulatore. Inoltre, Il sistema consente l’interazione con l’utente tramite i movimenti del capo, i gesti e la voce.<br><br>Sono stati effettuati dei test quantitativi per stimare l’accuratezza del sistema valutando la posizione percepita dai bersagli in realtà aumentata. Oltre ai test quantitativi, sono stati eseguiti anche dei test qualitativi per valutare il comfort visivo e l’ergonomia del visore proposto per il nostro scenario specifico. <br><br>I test quantitativi mostrano un errore medio di 2 mm e un errore massimo di 5 mm tra la posizione percepita (cioè quella indicata dai soggetti mediante un digitalizzatore) e la posizione virtuale mostrata da HoloLens. La posizione e la risposta temporale della realtà aumentata hanno ricevuto un giudizio positivo così come l’idoneità del campo di vista HoloLens per l’applicazione proposta. I partecipanti hanno concordato fermamente sul fatto che le interazioni tramite i gesti della mano, i movimenti del capo e la voce sono facili e intuitive.<br><br>La precisione di posizionamento percepita corrisponde ai requisiti dell’applicazione in oggetto di studio mentre i test qualitativi mostrano risultati incoraggianti circa l’adeguatezza dell’HoloLens per questo simulatore.<br><br>Questo simulatore potrà rappresentare, in futuro, un fondamentale strumento per formare gli studenti di medicina nella comprensione dell’anatomia dell’articolazione coxofemorale (e di altre regioni del corpo umano, se richiesto), per dare possibilità ai medici specializzandi e ai chirurgi ortopedici di migliorare o apprendere le abilità chirurgiche richieste per questo tipo di intervento o, più semplicemente, per far conoscere sempre più l’importanza dello sviluppo ingegneristico in campo medico e della necessità di una maggiore comunicazione tra questi due “mondi” al fine di un progresso finalizzato e condiviso.
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