Pulmão virtual mostra estruturas internas do órgão em movimento
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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.
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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”.
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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.
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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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