Realtà aumentata: ecco la prima operazione svolta al mondo

Realtà aumentata: arriva la prima operazione al mondo che sia stata guidata con questa tecnica. Il chirurgo indossa appunto un visore con questo sistema: in tal modo si aggiungono alla realtà informazioni essenziali sul paziente e si è guidati durante l’intervento. Il visore di nuova generazione è il risultato di un progetto europeo coordinato dall’Università di Pisa. L’Università di Bologna è partner responsabile della sperimentazione clinica.

Realtà aumentata: il visore guida l’atto chirurgico

Tutto si è svolto una sala operatoria reale. Ma il chirurgo, durante l’intervento, vedeva di fronte a sé anche elementi virtuali. Questo è stato possibile grazie a un visore di Realtà aumentata all’avanguardia: si tratta di Vostars, che il chirurgo ha indossato durante l’intervento.

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Realtà aumentata: ecco l’intervento pilota

Si è trattato di un’operazione di chirurgia maxillo-facciale, che consisteva nel resecare e riposizionare mascella e mandibola di un paziente per ripristinare le funzionalità del morso.
Il dottor Giovanni Badiali, responsabile del progetto presso il Policlinico universitario S.Orsola di Bologna, ha eseguito l’operazione. Ha dichiarato: “Prima dell’intervento abbiamo visualizzato nella realtà aumentata l’anatomia di scheletro facciale, mascellari e linee di taglio. Nel passo successivo, durante l’operazione, il dispositivo ha consentito di visualizzare una linea tratteggiata in 3D direttamente sull’osso del paziente, mostrando il percorso da seguire con lo strumento chirurgico. Con l’aiuto del visore, siamo riusciti ad eseguire il taglio della mascella con la precisione richiesta”.

Realtà aumentata: sfruttare al massimo la tecnologia

Queste le parole di Vincenzo Ferrari, ingegnere biomedico al dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa e coordinatore dell’équipe europea che ha progettato Vostars: “Fino a questo momento, la realtà aumentata non è stata sfruttata appieno in sala operatoria. I visori attualmente in commercio rendono disponibili direttamente nel campo visivo alcuni contenuti digitali, come per esempio l’immagine tridimensionale dell’organo da operare. Queste immagini virtuali, ottenute dagli scanner radiologici (come Tac e Risonanza magnetica) vengono di solito visualizzate dal medico prima dell’operazione. Il fine, naturalmente, è aiutarlo nella preparazione dell’intervento. Non era mai accaduto fino ad ora, però, che un visore fosse usato per guidare il vero e proprio atto chirurgico, a causa della difficoltà per il nostro occhio nel mettere a fuoco gli oggetti reali e virtuali contemporaneamente.”

Realtà aumentata: messa a fuoco degli oggetti virtuali

Che cosa implica la messa a fuoco degli oggetti virtuali? Può accadere che quelli reali siano visti sfocati, perché l’occhio li percepisce a due distanze diverse. Questo non può ovviamente accadere nel momento in cui il medico ha un bisturi in mano. Ecco perché fino ad ora è stato impossibile sfruttare l’informazione virtuale per guidare l’operazione.

Realtà aumentata: informazioni aggiuntive su paziente e intervento

Se su un monitor esterno sono riportate eventuali informazioni aggiuntive su paziente e intervento, esse obbligano il medico a spostare lo sguardo e la concentrazione dal paziente al monitor, con un continuo passaggio: esso, come appare chiaro, risulta faticoso e talvolta inefficace. La necessità era mettere a punto un visore chirurgico indossabile, che fosse in grado di rendere disponibili direttamente nel campo visivo del chirurgo, anche durante l’operazione, le informazioni specifiche relative al paziente e quelle più generali, riguardante gli organi coinvolti nell’intervento. Il visore utilizzato in questo caso, appunto, è stato sviluppato a questo scopo. Frutto di un progetto europeo coordinato dall’Università di Pisa, ha visto scienziati e tecnici di quattro Paesi diversi lavorare per tre anni con lo scopo di metterlo a punto.

Realtà aumentata: focalizzare le problematiche

La mano e l’occhio non possono smettere di lavorare insieme. Vincenzo Ferrari ha aggiunto: “Per fare un passo in avanti abbiamo dovuto risolvere problemi molto complessi, che riguardano principalmente la coordinazione occhio-mano e la coerenza tra l’immagine reale e quella virtuale temporalmente, spazialmente e in termini di messa a fuoco. E’ ovvio che se il chirurgo deve seguire una linea di taglio virtuale, quest’ultima deve apparire nel posto giusto e al momento giusto dell’intervento. Ottenere ciò non è banale. Inoltre, il paziente e la guida virtuale devono poter essere messi a fuoco contemporaneamente, al fine di permettere al chirurgo di seguire quest’ultima con il bisturi. Grazie a una videocamera, il sistema combina le immagini di fronte al chirurgo con le immagini radiologiche del paziente e fa in modo che le due restino perfettamente coerenti e a fuoco. Inoltre, durante le fasi dell’intervento nelle quali la guida virtuale accurata non è richiesta (come all’inizio o alla fine), il visore può diventare trasparente, permettendo al chirurgo di avere una vista naturale del campo operatorio direttamente con i propri occhi. La possibilità di passare tra la vista mediata dalla videocamera (video see-through) a quella naturale con il visore trasparente (optical see-through) è la caratteristica distintiva di Vostars, il cui acronimo significa appunto Video-Optical See-Through Augmented Reality System”.
Ulteriori sperimentazioni sono in calendario al Policlinico. Una volta a regime, il sistema permetterà una riduzione dei tempi degli interventi e un aumento della precisione.