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Cardiochirurgia con realtà mista, i passi avanti

La realtà aumentata è una tecnologia in continuo sviluppo che attraverso dispositivi mobili e dispositivi indossabili permette di sovrapporre al mondo reale contenuti aggiuntivi, informazioni che possono arricchire la nostra esperienza divenendo un utile strumento nel caso della ricerca di un ristorante o delle sue recensioni, piuttosto che di indicazioni stradali per raggiungere una meta.

Il campo di applicazione di questa tecnologia è molto vasto e abbraccia anche l’ambito professionale.

La seconda versione dei Google Glasses, l’Enterprise edition, per esempio, è rivolta esclusivamente a quest’ultimo con applicazioni in ambito aeronautico per la rapida visualizzazione dei manuali di montaggio nella costruzione di aeromobili o in ambito logistico per una migliore gestione del magazzino e smistamento delle spedizioni; nel settore sanitario questi dispositivi permettono al medico di consultare la cartella clinica rimanendo concentrato sulla propria attività.

In un contesto operatorio questo potrebbe consentire al chirurgo, di consultare informazioni necessarie sul paziente, senza interrompere l’intervento. La realtà aumentata è in continuo sviluppo, ma già ad essa si affianca una nuova tecnologia, la realtà mista o mixed reality che consente la sovrapposizione nello spazio tridimensionale reale di oggetti virtuali, in altre parole di unire elementi reali con elementi virtuali utilizzando visori olografici come gli Hololens 2 proposti da Microsoft.

Le potenzialità applicative della realtà mista sono enormi e spaziano dall’ambito artistico a quello educativo, professionale, al media & entertainment. Anche nel settore medico ci sono sviluppi interessanti, come sottolinea l’esperienza di Artiness, spin-off del Politecnico di Milano fondata nel 2018, che in collaborazione con importanti centri di cura milanesi ha sperimentato l’utilizzo della realtà mista in ambito cardiochirurgico e ortopedico. Ne abbiamo parlato con Filippo Piatti, CEO e co-fondatore di Artiness.

Un ologramma immerso nella realtà

Per la realtà mista «si intende la sovrapposizione nello spazio tridimensionale di oggetti virtuali attraverso l’utilizzo di visori olografici che riconoscono la tridimensionalità degli oggetti contenuti nello spazio fisico e collocano in quest’ultimo oggetti virtuali che possono essere manipolati, con i quali si può interagire», esordisce Piatti. «Questi oggetti virtuali possono essere condivisi come fossero reali da più persone. Il vantaggio quindi della realtà mista è di trasferire una dimensionalità alla realtà aumentata».

Filippo Piatti CEO e co-fondatore di Artiness

Le applicazioni in ambito industriale non mancano. La realtà mista è un utile strumento di training, per esempio, per tecnici che effettuano manutenzione su macchinari o nel settore dell’automotive per chi lavora in catena di montaggio e viene assistito nel montaggio dei componenti di un’automobile da un avatar virtuale.

Un’interessante applicazione è anche nel design industriale con la condivisione di elaborazioni CAD di una parte meccanica 3D nelle fasi prototipali.

«Una condivisione olografica in realtà mista permette di elaborare quel prototipo tridimensionale con una visione condivisa tra più persone che agiscono direttamente sul pezzo», spiega Piatti. «A volte la visione olografica si sovrappone a una parte meccanica già realizzata, come nel caso dello sviluppo di una carenatura di una motocicletta dove la componente meccanica su cui deve essere assemblata la carena è reale, mentre quest’ultima viene disegnata con una visualizzazione in realtà mista».

L’applicazione in cardiochirurgia

Dalle straordinarie potenzialità della realtà mista nasce l’idea di una possibile applicazione in ambito cardiologico.

«La nostra idea è nata principalmente dalla necessità, in qualità di bioingegneri, di fornire strumenti avanzati per l’elaborazione e la fruizione d’immagini medicali che potessero essere un supporto sia nella diagnosi della patologia sia nella pianificazione di interventi chirurgici. Durante gli anni di dottorato di ricerca e di attività scientifica all’interno del Politecnico di Milano, l’attuale team di Artiness si è concentrato sulla trasformazione delle immagini volumetriche ottenute dagli strumenti di imaging medicale in modelli che fossero fruibili in tutta la loro complessità dal clinico senza necessariamente utilizzare un computer. A questo proposito i visori olografici, attraverso i quali è possibile operare in realtà mista, si prestavano al trasferimento delle informazioni 3D di una TAC o di una RM nello spazio, consentendo al clinico di toccare con mano la parte del corpo d’interesse, al fine di una migliore comprensione anatomica e funzionale di alcune patologie cardiache o di malformazioni congenite, disfunzioni valvolari, se consideriamo l’ambito cardiologico, dove ci siamo focalizzati».

Dal file DICOM all’ologramma

Creare un ologramma della parte anatomica d’interesse richiede oltre al visore olografico, software dedicati. «La realtà mista è una tecnologia stand alone il cui utilizzo è vincolato soltanto al disporre di visori olografici, i quali nel prossimo futuro dovrebbero diventare sempre meno ingombranti, leggeri, simili a occhiali di uso comune», sottolinea Piatti. «Una volta ottenuto un pacchetto di immagini diagnostiche è possibile, attraverso algoritmi specifici, convertire le informazioni contenute in scala di grigi in una regione anatomica tridimensionale di interesse, quale ad esempio, una camera cardiaca, una arteria toracica. A questo punto è possibile trasferire l’oggetto tridimensionale al visore olografico che lo renderizzerà nello spazio».

L’utilizzo della realtà mista offre innegabili vantaggi ai fini clinici, per esempio, in fase preoperatoria: il chirurgo potrà acquisire una conoscenza migliore dell’anatomia, dei rapporti anatomici delle strutture d’interesse che difficilmente può essere ottenuta guardando un’immagine diagnostica 2D.

«Un vantaggio importante in situazioni di malformazioni o di patologie rare come quelle cardiache, dove delle linee guida standard sono difficili da applicare. Grazie alla realtà mista, il chirurgo parte da un’esperienza quanto mai esaustiva del tracciato anatomico sul quale dovrà intervenire, dove la funzionalità cardiaca è compromessa, che diversamente dovrebbe sviluppare ricordando l’immagine dell’esame ottenuto attraverso RM o TAC», commenta Piatti. «Altri campi di applicazione della realtà mista riguardano la formazione e l’educazione del medico. Questa tecnologia permette di fare un passo in avanti in termini formativi sostituendosi agli strumenti più ordinari come libri di testo o manichini, ma anche alle più recenti ricostruzioni 3D».

Utilizzo già nei prossimi anni

La realtà mista diventerà con ogni probabilità sempre più in futuro uno strumento ad uso clinico in centri di eccellenza sul territorio nazionale già aperti alle più recenti innovazioni come la stampa 3D.

«La mixed reality offre importanti vantaggi, anche in termini economici, rispetto all’utilizzo della stampa 3D per supportare la pratica clinica di tutti giorni», conclude Piatti. «L’utilizzo di questa tecnologia avverrà verosimilmente entro i prossimi cinque anni. Nel momento in cui la tecnologia sarà più matura, potrà essere integrata in altre attività cliniche come lo screening diagnostico ambulatoriale, o nelle situazioni di emergenza. Ma servirà una validazione scientifica rispetto alle pratiche tradizionali».

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