The complex virtual open surgery

Актуальность: Хирургическое обучение – это комплексная интеграция медицинских и анатомических знаний в сочетании с моторной функцией. Для обучения моторным навыкам, применяется трехэтапная  методика (когнитивная, интегративная, автономная). Получение опыта в этих видах деятельности напрямую связаны со временем, затраченым на обучение практическим навыкам. Во время хирургической подготовки возможности самостоятельной тренировки крайне редки. Поэтому большинство хирургических учебных программ используют различные инструменты для облегчения процесса обучения этих методов, включая модели, живых животных, и человеческие трупы, чтобы имитировать человеческую ткань и анатомию, а также симуляторы и компьютерные программы. Человеческие трупы и животные наиболее приближены к реальности, однако, являются дорогостоящим и ограниченным ресурсом. Поэтому в странах, с высоким уровнем оказания медицинской помощи, применяют симуляционные обучающие технологии. 

Цель проекта: Создание инновационной методики обучения хирургическим навыкам с использованием технологии виртуальной реальности, технологии фиксации движения рук, с получением обратной связи, в формате высокореалистичного геймифицированного 3D тренажера.

Направления работы: 

• разработка математических алгоритмов для оптимальных полигональных трансформаций,
• физические симуляции жидкостей,
• создание физической модели человеческого тела, включая внутренние органы,
• адаптация современных методов обратной связи при репликации хирургических процессов,
• достижение реалистичности текстур произвольных срезов биологических тканей,
• методика процессов формирования обучающих сценариев проведения конкретного типа хирургической операции.

Задачи: 

• создание метода для сбора данных о структуре человеческого организма в облако точек,
• разработка методов для обработки облака точек, содержащих данных о структуре человеческого организма, с возможностью генерации полигональной сетки на его основе,
• разработка методов трансформаций и деформаций полигональной сетки, имитирующей ткани человеческого организма,
• интеграция аппаратных решений для вывода графической, силовой и осязательной информации, а также для ввода данных,
• дизайн обучающих сценариев проведения хирургических операций с высокой степенью усваиваемости материала,
• дизайн методов повышения иммерсивности процессов.

Текущие результаты: Разработан фреймворк для манипуляций со структурой полигональной сетки, обеспечивающий реалистичную имитацию мягких тканей человеческого организма.

Ближайшие планы: 

• изучение инновационного оборудования для передачи силовой и осязательной обратной связи,
• анализ методов для сбора данных о структуре человеческого организма.

Сотрудничество: Над проектом работал во время стажировки профессор Omar Correa Madrigal и сейчас мы подключаем к удаленной работе его студентов из Universidad de las Ciencias Informáticas (Cuba).