La práctica hace la perfección

El cirujano estudia el rostro de un adolescente cuya mandíbula superior y mejilla fueron destruidas por el cáncer hace años. Levanta su mano derecha enguantada y señala un área justo debajo de uno de los ojos del paciente. Como por arte de magia, aparece una incisión en la mejilla del niño, revelando el área de tejido y hueso a reconstruir. Señalando de nuevo, el cirujano comienza un complicado procedimiento para trasplantar hueso y tejido de la cadera del niño a su cara.

En el pasado, los cirujanos plásticos tenían que estar en la sala de operaciones para probar procedimientos como estos. Ahora, algunos están utilizando una herramienta de visualización por computadora experimental llamada Immersive Workbench, desarrollada por investigadores de la Universidad de Stanford y el Centro de Investigación Ames de la NASA, para planificar y practicar operaciones difíciles. El programa de software combina datos de tomografías computarizadas, imágenes de resonancia magnética y ultrasonido para crear imágenes de alta resolución de pacientes individuales y mostrarlas en un entorno virtual.

Esta historia fue parte de nuestro número de marzo de 1998

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A diferencia de otras herramientas de software desarrolladas para visualizar los resultados de la cirugía plástica, que se basan en modelos físicos estándar de hombres y mujeres, Immersive Workbench genera imágenes que representan las deformidades o lesiones específicas de pacientes en particular. El último prototipo del software va más allá, permitiendo a los médicos que usan gafas con obturador de seguimiento y guantes especiales probar enfoques quirúrgicos específicos en rápida sucesión para ver cuál produce los mejores resultados.

La idea general es poder interactuar con el entorno virtual de la misma manera que interactúa con un paciente en la vida real, de una manera que casi no requiere capacitación para el usuario, dice el director del proyecto, Dr. Michael Stephanides, de la División de la Universidad de Stanford. de Cirugía Plástica.

El proyecto comenzó en 1991, cuando los investigadores de Stanford comenzaron a desarrollar representaciones gráficas bidimensionales de pacientes a partir de datos de imágenes. Hace tres años, Stephanides le pidió a NASA Ames que creara un software sofisticado para construir retratos tridimensionales de pacientes a partir de datos recopilados en tomografías computarizadas. En ese momento, los ingenieros de NASA Ames pasaban la mayor parte de su tiempo creando visualizaciones de sistemas biológicos para aplicaciones relacionadas con el espacio, pero la colaboración del laboratorio con Stanford ha llevado a la creación del Centro de Biocomputación de NASA Ames, un nuevo centro nacional para la investigación en entornos virtuales. para la planificación quirúrgica.

La cirugía plástica ofrece un desafío particularmente riguroso para los ingenieros de software y los investigadores médicos que desarrollan herramientas de realidad virtual (VR), ya que las representaciones computarizadas de los pacientes deben verse casi exactamente como lo hacen en el mundo real. No es una tarea fácil mostrar partes del cuerpo humano con la alta resolución necesaria, dice Kevin Montgomery, líder del grupo Ames de la NASA que participa en este proyecto. Según Montgomery, una representación 3D de un rostro y una cabeza humanos contiene 8 millones de pequeños cortes de imagen que deben actualizarse a una velocidad de 10 cuadros por segundo, lo que exige un procesamiento que se acerque al límite teórico de las computadoras actuales; como resultado, los investigadores de la NASA Ames tuvieron que encontrar formas ingeniosas de descartar gran parte de los datos sin procesar de las imágenes de los pacientes. No obstante, el grupo de Montgomery ha podido generar imágenes de alta resolución que detallan características tan sutiles como pequeñas crestas de tejido, la impresión de una vena debajo de la piel en un cuero cabelludo humano y el fino detalle del oído interno de un paciente.

Los médicos ya han utilizado Immersive Workbench para planificar unas 15 cirugías que implican la reconstrucción de defectos óseos en el esqueleto de la cara y el cráneo. Pero Montgomery y Stephanides advierten que la herramienta aún se encuentra en la etapa experimental. Esperan una implementación clínica en tres a cinco años, cuando la próxima generación de procesadores y tarjetas gráficas produzca computadoras de escritorio de $ 10,000 tan rápidas y potentes como las estaciones de trabajo gráficas de $ 100,000 que ahora se necesitan para ejecutar el software. De aquí a entonces, los investigadores esperan mejorar el programa creando una interfaz gráfica de usuario más intuitiva, representando instrumentos quirúrgicos virtuales con mayor precisión y desarrollando la capacidad de actualizar las imágenes de los pacientes casi en tiempo real a medida que los médicos practican sus procedimientos.

Cuando los costos de hardware ya no sean un factor limitante, Stephanides cree que la tecnología de realidad virtual reemplazará los métodos de planificación quirúrgica actuales y se convertirá en una herramienta importante para educar a los médicos en las escuelas de medicina.

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