IERAPSI offre un approccio innovativo alla pianificazione chirurgica computerizzata guidata da immagini. Il progetto mira a fornire un ambiente per la visualizzazione e l’interazione con l’anatomia e la patologia dimostrate da metodi di imaging avanzati e tecniche di realtà virtuale. Allo stesso tempo, IERAPSI consentirà di provare le procedure su un singolo paziente e di sviluppare sistemi di formazione basati sulle variazioni anatomiche e patologiche individuali dei pazienti. Oggi, la pianificazione delle procedure chirurgiche fa scarso uso dei dati di imaging. Nella maggior parte dei casi, i chirurghi si limitano a studiare le immagini mediche provenienti da risonanza magnetica, TAC, ecc. prima dell’intervento e a costruire un modello 3D interno dell’anatomia in ogni singolo caso. La conoscenza preliminare dell’anatomia normale è essenziale. Inoltre, la possibilità di provare la procedura chirurgica utilizzando dati specifici del paziente è estremamente rara. IERAPSI fornirà un ambiente computerizzato interattivo per la pianificazione e la prova delle procedure chirurgiche su singoli pazienti. L’obiettivo principale è quello di contribuire agli obiettivi sociali della Comunità Europea migliorando la salute e la qualità della vita attraverso l’introduzione di moderne tecnologie scientifiche nel settore sanitario. Nello specifico, IERAPSI fornirà: strumenti di revisione e analisi delle immagini per consentire la revisione chirurgica di esami TC, RM e angiografici in modo interattivo in 2D e 3D; una suite integrata di strumenti di segmentazione e visualizzazione delle immagini destinati a consentire l’identificazione rapida e accurata delle singole strutture in base alle loro caratteristiche di imaging; un sistema di simulazione chirurgica basato sulla fisica con feedback visivo e tattile per addestrare i chirurghi a eseguire operazioni sui dati dei singoli pazienti. Per raggiungere gli obiettivi del progetto, IERAPSI si occuperà della chirurgia dell’osso petroso, un sito chirurgico comune con un’anatomia complessa. Ciò richiede una serie di procedure chirurgiche con livelli di complessità crescenti. CRS4 è il partner responsabile dello studio e dello sviluppo della piattaforma di simulazione chirurgica. Il progetto ha prodotto i seguenti risultati tangibili: un modello di interazione tra burro e osso basato su principi fisici, liberamente ispirato alla teoria del contatto di Hertz, che include la valutazione delle forze tattili, il processo di erosione ossea e i detriti risultanti; tecniche adattive per la simulazione tattile e visiva in tempo reale della dissezione ossea, che sfruttano una rappresentazione multirisoluzione della funzione caratteristica dell’osso per bilanciare in modo adattivo la qualità della simulazione con la velocità; una tecnica di rendering dinamico diretto del volume basata su combinatori di registri OpenGL in grado di rendere rappresentazioni ombreggiate di volumi scalari rettilinei che cambiano dinamicamente in parallelo ai thread di simulazione; un prototipo funzionante del simulatore di dissezione ossea. Il sistema si basa su modelli di oggetti volumetrici specifici per paziente derivati da dati di imaging 3D TC e RM. Il feedback in tempo reale viene fornito ai tirocinanti tramite rendering volumetrico diretto e feedback tattile. I limiti prestazionali dettati dal sistema percettivo umano vengono soddisfatti sfruttando il parallelismo tramite un approccio di simulazione disaccoppiato su una piattaforma PC multiprocessore. La valutazione del simulatore da parte degli utenti finali si è basata su tre gruppi di utenti caratterizzati come: esperti (chirurghi otorinolaringoiatri senior); con conoscenze teoriche (specializzandi); senza esperienza precedente. Durante le sessioni di formazione sono state acquisite tracce complete delle sessioni, che sono state successivamente analizzate e confrontate. Il sistema ha dimostrato un rendering tattile e visivo realistico e la capacità di simulare procedure complete di mastoidectomia.
