Realidad aumentada en medicina

11 de febrero de 2022

Realidad aumentada en medicina

La definición de realidad aumentada es “aquella tecnología que permite agregar información adicional a una imagen del mundo real cuando ésta se visualiza a través de un dispositivo“. Este dispositivo agrega información extra a la que ya ofrece la imagen real, ofreciendo así una realidad transformada.

Esta realidad combina elementos físicos con virtuales. La imagen virtual complementa a la real para aportar mayor cantidad de información. Para que esto se pueda dar es necesario utilizar un dispositivo que sea compatible con las tecnologías de realidad aumentada.

El origen de la realidad aumentada se puede fechar en 1901, cuando Frank L. Baum diseñó un aparato llamado Character Maker, que ya se podría considerar como un prototipo de los que hoy es la RA. Este dispositivo consistía en un visor electrónico de gran tamaño que permitía superponer información sobre las personas a las que enfocaban.

Más de medio siglo más tarde, Morton Hellig, un conocido realizador de cine e inventor, construyó un aparato denominado Sensorama. Este prodigio simulaba una experiencia real virtual proyectada en 3D e incluía otros efectos como el efecto del viento, vibraciones en el asiento o sonido envolvente. El invento de Hellig llevaba a los usuarios a un paseo por San Francisco a través de un metraje sin editar, pero añadiendo elementos que hacían la experiencia más inmersiva.

Sin embargo, no fue hasta la década de los 90 cuando el término “realidad aumentada” fue acuñado. El nombre fue idea del ingeniero de Boeing, Tom Caudell, quien se inspiró en los aparatos que los ingenieros usaban para reparar los circuitos de los aviones.

Caudell inventó el nombre, pero el primer sistema de realidad aumentada propiamente dicho fue creado por el tecnólogo Louis Rosenberg, en el año 1992. Se trataba de un sistema llamado Virtual Fixtures, el cual proyectaba unos brazos robóticos sobre el usuario que actuaban de guía para realizar ciertas tareas.

El siguiente paso se dio en la Universidad de Columbia. Allí fue donde un pequeño equipo de científicos desarrollo un sistema llamado KARMA. Este dispositivo consistía en un HMD (head mounted display o casco de realidad virtual) que proyectaba una imagen en tres dimensiones que daba instrucciones a los usuarios para utilizar una impresora. Gracias a este método se podía eliminar el manual de usuario.

Las principales características de la realidad aumentada son las siguientes:

Es una tecnología que superpone elementos virtuales a la imagen real.
Permite interaccionar con ella en tiempo real. Las acciones que realiza el usuario tienen consecuencia directa sobre la recreación de la realidad que se visualiza.
La imagen se proyecta en 3D, de forma que parece adquirir las capacidades o proporciones físicas del entorno.
Se relaciona con el contexto, es decir, la información que aparece en el dispositivo, tiene que ver con lo que vemos con nuestros propios ojos.

Para poder proyectar imágenes en augmented reality es necesario contar con dispositivos que dispongan de una serie de elementos.

Cámara: es el dispositivo encargado de captar la imagen del mundo real, por ejemplo la cámara del smartphone.

Hoy en día vivimos un estrecho vínculo entre la tecnología y la medicina. La informática como sus ramas derivadas ha permitido a los profesionales de este sector disponer de ciertas herramientas de innovación como lo es la Realidad Aumentada para desempeñar sus competencias de una manera rápida y efectiva.

Algunos beneficios de la realidad aumentada en medicina

Facilita un mayor grado de interacción: médicos, doctores y pacientes pueden acceder a modelos 3D que se pueden visualizar y manipular, con lo que se mejoran los métodos de diagnóstico y tratamiento.
Evita las prácticas sobre pacientes reales.
Permite repetir los entrenamientos o labores de diagnóstico tantas veces como se desee.
Contribuye a la realización de análisis mucho más fiables y a reducir el riesgo de las operaciones y del tratamiento postoperatorio.
Se puede combinar con otras tecnologías inmersivas, como la realidad virtual en medicina [2].

Hay diversas aplicaciones de realidad aumentada vinculadas al tratamiento de enfermedades o usos en el sector salud, que las clasificaremos en:

a) Visualización de datos clínicos:

Aplicaciones cuyo objetivo es el visionado ágil de datos clínicos a través de ultrasonidos, imágenes de tomografía, obteniendo una visión más precisa de esos datos, pudiendo mejorar diagnósticos y facilitar la toma de decisiones para posibles intervenciones quirúrgicas.

Por ejemplo “AccuVein AV400” ayuda a los profesionales sanitarios a localizar las venas de los pacientes con mayor precisión. Muestra digitalmente un mapa de la vasculatura en la superficie de la piel en tiempo real, lo que permite a los médicos verificar la permeabilidad de las venas y evitar las válvulas o bifurcaciones.

b) Cirugía

La realidad aumentada es capaz de mejorar la cirugía permitiendo la preparación de la misma con datos del paciente y probar previamente diversas técnicas para elegir la más conveniente. A su vez, es capaz de guiar y marcar información relevante durante el desarrollo de la operación, consiguiendo cirugías más eficaces y menos invasivas.

La plataforma de navegación quirúrgica avanzada (SNAP) permite a los médicos mostrar sus “planes” para una cirugía. El SNAP está conectado a los sistemas de navegación de sala de operaciones estándar y proporciona capacidades de imagen avanzada, incluyendo múltiples puntos de vista 3D, que permiten a los cirujanos ver su caso tanto desde la perspectiva de un microscopio como con otra vista desde detrás del tumor.

d) Diagnóstico, terapia y rehabilitación

La realidad aumentada tiene una clara aplicación en pruebas para el diagnóstico de enfermedades, el tratamiento de fobias y el apoyo e incentivo en la rehabilitación, generando situaciones virtuales y seguras.

Un ejemplo sería un sistema de rehabilitación que permite gestionar ejercicios de rehabilitación para los pacientes pero sin sentir que están entre las 4 paredes de un hospital, sino podrían encontrarse en un Gimnasio y ver sus avances. El sistema registra la evolución del tratamiento y la realización de los ejercicios.

e) Formación

La realidad aumentada proporciona un nuevo canal que permite mejorar el aprendizaje proporcionando otros puntos de vista sobre el conocimiento. Un buen ejemplo son los libros que, por medio de aplicaciones móviles, permiten ver partes de la anatomía en 3D.

Un ejemplo sería VR Dentist que es una aplicación dental que utiliza la realidad virtual y aumentada con fines educativos para dentistas en formación. La aplicación permite visualizar modelos y prótesis dentales en 360 grados.

Han habido iniciativas importantes en la investigación de esta tecnologías, como en el 2014 que un grupo de científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington desarrollaron unas gafas de realidad aumentada que pueden distinguir las células cancerígenas de las sanas, pues facilitan el trabajo de los cirujanos al brindarles la oportunidad de operar con más precisión sobre las áreas más afectadas por la enfermedad. Es decir, por medio de estas gafas se podrían identificar mejor qué tejidos deben ser extirpados hasta el punto de que no sean necesarias segundas intervenciones [3].

En el estudio, a los pacientes se les inyecta un tinte antes de su cirugía. El colorante tiene un péptido, una pequeña proteína, unido a él que le permite buscar y unirse específicamente a las células cancerosas. Las células cancerosas teñidas emiten luz a una longitud de onda que no puede ser vista por el ojo humano, pero puede ser detectada por un sensor en las gafas que usan los cirujanos.» El sensor captura la fluorescencia del tinte alojado en el tejido canceroso y proyecta la imagen en el campo de visión del cirujano», explicó el Dr. Achilefu.

«Esto crea una realidad aumentada que permite a los cirujanos ver las células cancerosas brillando, proporcionando orientación en tiempo real durante la cirugía.

Se estima que hasta el 40% de las pacientes con cáncer de mama en los Estados Unidos, y poco menos del 20% en el Reino Unido, requieren cirugía secundaria.

Ser capaz de adoptar un enfoque más estratégico y preciso para extirpar tumores podría reducir la necesidad de que los pacientes se sometan a procedimientos más estresantes [4].

Algunas ventajas del Uso de la RA en Radiología:

[5]