Resumen
Las tecnologías de Realidad Extendida (XR - Extended Reality) como la Realidad Virtual (RV) y el prototipado físico, proporcionan una mejor representación de la información en 3D. Desde la Fundación Clínica Shaio, se presenta la experiencia de la incorporación de estas tecnologías. Como resultado, fue posible definir un flujo de trabajo para la producción de contenido 3D implementable en entornos virtuales.
Introducción del proyecto
Actualmente, las técnicas de diagnóstico mediante imágenes, constituyen una herramienta esencial que permite un mejor entendimiento de las alteraciones anatómicas. La Tomografía computarizada Multi Detección y la Resonancia Magnética son utilizadas en algunos casos de enfermedades cardiacas congénitas de alta complejidad. No obstante, en casos de malformaciones complejas, se puede perder información valiosa para el tratamiento del paciente debido a una brecha en la comunicación con otras especialidades que no han sido capacitadas en la interpretación de imágenes médicas y datos 3D.
En la Fundación Clínica Shaio, en Bogotá D.C, Colombia, se ha trabajado en casos de pacientes pediátricos con patologías cardiacas y de vía aérea congénitas de alta complejidad, donde se han incluido técnicas de RX, como la RV la cual brinda la posibilidad de navegar a través del modelo 3D y el prototipado físico que permite simular algunos elementos de las intervenciones quirúrgicas. Esta experiencia ha permitido superar las dificultades y retos relacionados a la generación de contenido clínico 3D, contribuyendo a la comunicación entre el especialista en imágenes diagnósticas y el personal que no cuenta con una capacitación rigurosa para el análisis y visualización de imágenes multiplanares.
Metodología usada y versión del Software
Figura 1. Flujo de trabajo para la producción de contenido 3D
1. Adquisición de la imagen
El primer paso es la adquisición de un conjunto de imágenes volumétricas adecuadas para el caso médico, para el caso de pacientes con enfermedades congénitas se implementan. El técnico radiólogo adquiere las imágenes siguiendo un protocolo con aspectos clínicos y técnicos, en el cual se revisan las imágenes adquiridas para señalar las regiones de interés. Para el caso de pacientes con enfermedades congénitas, es necesario el suministro de anestesia, lo que requiere el trabajo de médicos anestesiólogos y enfermeros (Figura 2).
Figura 2: Equipo de adquisición. Escáner de tomografía computarizada (TC) Aquilion ONE.
2. Procesamiento de imágenes
Este proceso puede incluir cortes oblicuos, reconstrucciones multiplanares, reconstrucciones 3D, segmentación y otras técnicas de posprocesamiento. En este caso, el proceso comprendió reconstrucciones multiplanares para los tres planos ortogonales: coronal, axial y sagital. El tecnólogo de radiología adquirió las imágenes siguiendo el protocolo bajo la guía del radiólogo utilizando la estación de trabajo del Tomógrafo Aquilion ONE de Canon Medical Systems Corporation.
3. Posprocesamiento complementario
En este paso, se genera un conjunto de objetos 3D aptos para importar en RV o para imprimir en una máquina de prototipado rápido (impresión 3D). Esto se realiza mediante las herramientas de segmentación y diseño de Mimics Materialise. Gracias a la posibilidad de uso de herramientas segmentación semiautomáticas, los tiempos de reconstrucción anatómica son inferiores si se compara con otros softwares de segmentación. Finalmente, se utiliza una herramienta para generar una malla poligonal automáticamente. Esto es posible gracias al uso de una mejora del algoritmo Marching Cubes.
Figura 3: Anatomía clave reconstruida con Mimics Innovation Suite. (1) Injerto pulmonar. (2) Válvula atrioventricular 1. (3) Válvula atrioventricular 2. (4) Válvula Pulmonar. (5) Región miocárdica de interés. (6) Válvula Aórtica. (7) Arteria aórtica. (8) Miocardio.
4. Montaje de la RV
La última etapa del proceso consiste en introducir el modelo anatómico dentro del sistema de RV. Esto se realiza mediante la configuración de la plataforma de desarrollo Unity 3D. La Figura 4 sintetiza el paso a paso de esta actividad.
Figura 4: Montaje de la RV.
Resultados obtenidos del caso
Caso: Paciente pediátrico con antecedentes de defecto del canal atrioventricular (CAVC) completo desequilibrado, fisiología anormal del ventrículo único derecho, y transposición de la fisiología ventricular, transposición de grandes vasos, estenosis aórtica subvalvular estenosis aórtica, desconexión de la arteria pulmonar, coartación aórtica, cerclaje pulmonar en noviembre de 2012, intervención quirúrgica con procedimiento Glenn de desconexión de la arteria pulmonar y cirugía Damus Kaye Stansel en junio de 2015. La paciente consulta por una severa hipertensión pulmonar. Para este caso se realizó la reconstrucción de siete estructuras anatómicas (Figura 3). Estas estructuras fueron posteriormente impresas en 3D (Figura 5) e introducidas en RV (Figura 6).
Como resultado, se obtuvo una mejor precepción de la cardiopatía congénita del ventrículo único, así como las calcificaciones, y la estructura obstruyente de la válvula aortica. Sin embargo, debido a la dificultar de analizar la estructura subvalvular, se complementó el estudio con ultrasonido cardiaco, en donde se observó que la obstrucción posiblemente era una cuerda tendinosa. Por lo que realizar la intervención implicaría un alto riesgo. Al momento, se está realizando manejo clínico al paciente.
Figura 5: Impresión 3D basada en el conjunto de archivos de estereolitografía, y usuario interactuando con el modelo.
Figura 6: Cirujano Cardiovascular Interactuando con aplicativo de RV.
L-101881
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