Pulmão virtual revela estruturas internas em movimento

Posted By : Enaie Azambuja
Pulmão virtual revela estruturas internas 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 3D 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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