Realidade aumentada em cirurgia: interface de utilizador para o procedimento cirúrgico de remoção de pedras nos rins

Abstract

A presente dissertação visa estudar os desafios da aplicação de Realidade Aumentada em contexto cirúrgico. Ao introduzir aumentos digitais no campo de visão do utilizador, a Realidade Aumentada oferece a possibilidade de o cirurgião observar para além da superfície anatómica visível do paciente, combinando no seu campo de visão, elementos reais e representações virtuais de órgãos, tecidos, instrumentos e meta-informação. No contexto específico da cirurgia de remoção de pedras nos rins, esta técnica possibilita a adição de marcas virtuais na anatomia real do paciente, de forma a auxiliar a introdução de uma agulha, sem causar danos colaterais. No entanto, a adoção de Realidade Aumentada não está isenta de desafios, pelo que foi efetuada uma investigação empírica, suportada por uma metodologia de design centrado no utilizador, no sentido de apurar os desafios e oportunidades que esta técnica implica no procedimento cirúrgico, sobretudo de um ponto de vista técnico e do design de interação. Um protótipo funcional foi desenvolvido e sujeito a avaliação por parte do público-alvo. A tecnologia implementada e o sistema de interação demonstraram ser pertinentes no que diz respeito ao setup proposto. Contudo, ficou evidente a necessidade de incluir modelos tridimensionais de órgãos do paciente no campo de visão do cirurgião, como forma de tornar e execução do procedimento mais rápida e acessível a um maior número de profissionais.

This dissertation aims to study the challenges of augmented reality application in the surgical setting. By introducing digital enhancements on the user's field of view, augmented reality allows the surgeon to observe the internal anatomy of the patient beyond the visible surface, combining real-life elements and virtual representations of organs, tissues, instruments and metadata in its visual field. In the specific context of removal of kidney stones surgery, this technique enables the addition of virtual marks in the patient's real anatomy in order to assist the introduction of a needle without causing collateral damage. However, the adoption of Augmented Reality is not free from challenges, so an empirical investigation was made, supported by a methodology of user-centered design, in order to investigate the challenges and opportunities that this technique implies in the surgical procedure, especially from technical and interaction design standpoints. A functional prototype was developed and subject to evaluation by the target audience. A functional prototype was developed and subject to evaluation by the target audience. The implemented technology and the interaction system have proved to be relevant with respect to the proposed setup. However, the need to include three-dimensional models of the patient's organs in the surgeon's field of vision was evident, as a way of making the procedure faster and more accessible to a greater number of professionals.