Sistema de realidade aumentada no procedimento cirúrgico de remoção de pedras nos rins

Abstract

A inovação tecnológica e as facilidades que gera tem tido um impacto crescente em diversas área, inclusivamente na medicina. A rápida evolução por parte de algumas tecnologias, como é o caso da Realidade Aumentada (RA), criam excelentes oportunidades, nomeadamente para intervenções cirúrgicas laparoscópicas, que apresentam especialmente problemas ao nível da exposição do doente a radiação. O presente documento detalha todo o processo de investigação e desenvolvimento realizado com a pretensão de criar um sistema de navegação por RA que auxilie o procedimento cirúrgico laparoscópico de remoção de pedras nos rins. Com este objetivo em perspetiva, e numa parceria com a empresa ECmedica LTD, foram desenvolvidos quatro protótipo funcionais. Com o intuito de compreender as melhores práticas de sistemas de input, interface e sistema de registo a aplicar, estes integraram aspetos inovadores tais como a utilização de uma sonda ultra-som, como substituta do raioX, e um registo feito através de sensores magnéticos. Apoiados numa metodologia de design centrado no utilizador e em instrumentos de análise como entrevistas e observação natural, os protótipos foram testados, obtendo respostas esclarecedoras relativamente ao objetivos dos protótipos. Foi observado que a RA é vista pelos médicos como uma solução com potencial, com as soluções apresentadas ao nível de inputs, interface e registo a serem bem recebidas. A projeção bidimensional oferecida pela imagem ultra-som foi encarada como insuficientes, sendo sugerida a sua substituição por um aumento tridimensional capaz de facilitar a correta inserção da agulha.

Technological innovation and the facilities that it generates has had an increasing impact in many areas, including medicine. The fast evolution of some technologies, as in the case of Augmented Reality (AR), create excellent opportunities, particularly for laparoscopic surgery, which especially have problems with level of radiation exposure by the patient. This document details the entire process of research and development carried out with the intention to create a AR navigation system that helps the laparoscopic surgical procedure on kidney stones removal. With this goal in perspective, and in partnership with the company ECmedica LTD, were developed four functional prototypes. In order to understand the best practices to be applied in input systems, interfaces and registration system, these integrated innovative aspects such as the use of an ultrasound probe, as a substitute for Xray, and registration made through magnetic sensors. Supported by a user-centered-design methodology and using data-gathering technics such as interviews and natural observation, the prototypes were tested, obtaining enlightening answers regarding the prototypes goals. It was observed that AR is seen by physicians as a solution with potential, where the solutions presented in terms of inputs, interface and register where also well received. The bidimencional projection offered by the ultrasound image was seen as insufficient, and was suggested to replace it with a three-dimensional augment able to facilitate the correct insertion of the needle.