Pulmão virtual mostra estruturas internas do órgão em movimento
Engenheiros da USP desenvolvem sistema em realidade virtual que permite a
visualização do movimento do pulmão e das suas estruturas internas.
Além de servir para treinamento em intervenções cirúrgicas, o pulmão
virtual simula uma broncoscopia flexível, exame feito sob sedação para
retirada de tecidos para biópsias e secreções para exames e remoção de
corpos estranhos aspirados inadvertidamente.
Segundo o professor Marcos Tsuzuki, coordenador do estudo e docente do
Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Escola
Politécnica (Poli) da USP, a visualização do movimento pulmonar é
possível apenas por meio de dispositivos de imageamento como tomografia
computadorizada, ressonância magnética e tomografia por impedância
elétrica. Ele explica que “o movimento pulmonar ocorre pelo acionamento
dos músculos ao seu redor, especialmente o diafragma e os músculos
intercostais. Por apresentar estas características, durante cirurgias
torácicas em que o pulmão fica exposto, é necessário utilizar pulmões
artificiais para que a respiração continue, pois a diferença de pressão
deixa de existir cessando a respiração. Dessa forma, o sistema virtual,
onde o movimento pulmonar é visível, surge como um método promissor para
acompanhar tratamentos, realizar treinamento médico e planejamento de
cirurgias”.
Para se chegar ao pulmão virtual, o Project Lambda: sistema de simulação 3 D do pulmão e de suas estruturas internas por realidade virtual utilizou
imagens sequenciais de tomografia computadorizada, em baixa resolução,
para obter o movimento pulmonar, representando um ciclo respiratório. As
informações de movimento foram replicadas em um modelo obtido a partir
de uma única imagem de tomografia computadorizada de alta resolução,
criando o modelo animado. A ideia era conseguir obter imagens do
movimento do pulmão e de todas as estruturas internas – vias aéreas e os
lobos pulmonares, explica Bruno Nakagawa, ex-aluno da Poli que, em
parceria com seu colega de classe, Rafael Penteado, foi contemplado em
2015 com o prêmio de melhor Trabalho de Conclusão de Curso do
Departamento de Engenharia da Computação. Nakagawa e Penteado
desenvolveram o projeto Lambda, sob orientação dos professores Tsuzuki e
Romero Tori, da Engenharia da Computação.
A partir do modelo animado do pulmão, extraído de uma sequência de
baixa resolução e de uma imagem de alta resolução obtidas por tomografia
computadorizada, os pesquisadores utilizaram a plataforma Unity 3D para
desenvolvimento do ambiente virtual. A imersão em realidade virtual foi
feita com o Oculus Rift (equipamento de realidade virtual utilizado em
jogos sérios e para diversão) e a captura dos gestos das mãos e dedos do
usuário ocorreu por meio de um dispositivo (sensor) chamado Leap
Motion. Por meio destes equipamentos e plataforma, foi criada uma
realidade virtual imersiva que permite visualizar os modelos
tridimensionais em movimento em todas as direções, afirma Tsuzuki.
Para Nakagawa, ter feito parte deste trabalho como aluno da Poli foi
muito importante porque, além de ajudar a construir conhecimento
multidisciplinar envolvendo as engenharias e a área médica, outras
pessoas podem usufruir dos resultados. Do ponto de vista profissional,
ele afirma que o contato que teve na USP com tecnologia de ponta de
realidade virtual e a publicação de artigos científicos são diferenciais
em sua formação. O pesquisador acredita que, em um segundo momento,
quando houver “uma automação desse processo de realidade virtual,
alinhado a uma melhoria na obtenção de imagens, será possível aos
médicos e aos pacientes a visualização de outras partes do corpo além
das estruturas pulmonares”, conclui.
A pesquisa Virtual reality of animated lung with internal structures está
sendo desenvolvida pela Escola Politécnica da USP em parceria com o
Japan Kanagawa Cardiovascular Respiratory Center da Yokohama National
University. Artigo sobre o assunto foi publicado no 20th IFAC World
Congress, realizado em Toulouse, França, e se encontra disponível no
periódico IFAC-PapersOnLine da Elsevier.
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