Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke están desarrollando un simulador de dinámica de fluidos masivo que puede modelar el flujo sanguíneo a través del sistema arterial humano completo con resolución subcelular. Uno de los objetivos del esfuerzo es proporcionar a los médicos orientación en sus planes de tratamiento permitiéndolessimule la vasculatura específica de un paciente y prediga con precisión cómo las decisiones, como la colocación de stent, las inserciones de conductos y otras alteraciones geométricas del flujo sanguíneo afectarán los resultados quirúrgicos.
Sin embargo, una de las mayores barreras para la adopción clínica es el desarrollo de una interfaz de usuario que permita a los médicos explorar fácilmente sus opciones sin necesidad de tener experiencia en informática. Como cualquier programador le dirá, diseñando una interfaz suave e intuitiva que las personas de todostipos de fondos pueden dominar rápidamente es una tarea difícil
En un nuevo estudio publicado el 7 de mayo en el Revista de Ciencias Computacionales , los investigadores de Duke informan sobre su incursión inicial en la creación de una interfaz de usuario para su herramienta de simulación de flujo sanguíneo llamada HARVEY. Exploraron varias interfaces que van desde pantallas de escritorio estándar hasta experiencias inmersivas de realidad virtual y descubrieron que, mientras que los usuarios pueden sentirse cómodos usando unmouse y teclado estándar, algunas interfaces más futuristas podrían ser la clave para una adopción generalizada.
"HARVEY actualmente requiere conocimientos de codificación C e interfaces de línea de comando, lo que realmente limita quién puede usar el programa", dijo Amanda Randles, profesora asistente de ciencias biomédicas Alfred Winborne y Victoria Stover Mordecai en Duke ". Este documento presenta un gráficointerfaz de usuario que hemos desarrollado llamada Harvis, para que cualquiera pueda usar Harvey, ya sean cirujanos que intentan encontrar la mejor ubicación para un stent o investigadores biomédicos que intentan diseñar un nuevo tipo de stent ".
Randles ha estado desarrollando el código HARVEY durante casi una década, después de haber comenzado el trabajo como estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Efthimios Kaxiras, el profesor de física pura y aplicada John Hasbrouck Van Vleck en la Universidad de Harvard. En ese tiempo, ellaha demostrado que HARVEY puede modelar con precisión el flujo sanguíneo a través de aortas específicas del paciente y otras geometrías vasculares en escalas más largas. También ha demostrado que el programa puede modelar flujos sanguíneos 3D en la escala del cuerpo humano completo.
Al poner a HARVEY a trabajar, Randles ha ayudado a los investigadores a comprender el tratamiento con stent de los aneurismas cerebrales y el crecimiento de los aneurismas. Ha creado una forma rápida y no invasiva de detectar la enfermedad arterial periférica y comprender mejor cómo las células cancerosas circulantes se adhieren a los diferentes tejidosCon un progreso constante en las habilidades computacionales del código y la utilidad demostrada en aplicaciones del mundo real, Randles ahora está trabajando para asegurarse de que otros puedan hacer el mejor uso de sus habilidades.
"Dado que la enfermedad cardiovascular sigue siendo la principal causa de muerte en los EE. UU., La capacidad de mejorar la planificación y el resultado del tratamiento sigue siendo un desafío importante", dijo Randles. "Con la madurez y la disponibilidad de dispositivos VR / AR, necesitamospara comprender el papel que pueden desempeñar estas tecnologías en la interacción con dichos datos. Esta investigación es un paso muy necesario para desarrollar software futuro para combatir las enfermedades cardiovasculares ".
En el nuevo estudio, Randles y sus colegas de ingeniería biomédica, el investigador asociado Harvey Shi y el estudiante graduado Jeff Ames, pusieron a prueba la interfaz Harvis que habían estado desarrollando. Pidieron a los estudiantes de medicina e investigadores biomédicos que simularan tres situaciones diferentes:- colocando un conducto entre dos vasos sanguíneos, expandiendo o encogiendo el tamaño de un vaso sanguíneo, o colocando un stent dentro de un vaso sanguíneo. Los usuarios de prueba intentaron estas tareas utilizando un mouse estándar y una pantalla de computadora, un semi-espacio "Z"dispositivo de realidad virtual inmersivo, o una experiencia de realidad virtual totalmente inmersiva con un dispositivo de pantalla HTC Vive.
Los resultados muestran que los estudiantes y los investigadores podrían usar la interfaz estándar de mouse y teclado y la interfaz VR totalmente inmersiva igualmente en la mayoría de los casos, tanto cuantitativa como cualitativamente. La pantalla semi-inmersiva, básicamente una herramienta especial de puntería combinada conSin embargo, un monitor y gafas 3D se ubicaron detrás de los otros dos dispositivos, ya que los usuarios tuvieron algunos problemas para adaptarse a la configuración y los controles únicos del hardware.
El estudio también presenta una arquitectura de diseño generalizable para otros flujos de trabajo simulados, presentando una descripción detallada de la justificación del diseño de Harvis, que puede extenderse a plataformas similares.
Si bien el estudio no encontró diferencias importantes entre las interfaces más y menos inmersivas en términos de calidad y eficiencia, Randles notó una diferencia importante entre las reacciones de los usuarios al equipo.
"La gente disfrutó más de la interfaz 3D", dijo Randles. "Y si la disfrutaran más, es más probable que la usen. También podría ser una forma divertida y emocionante de involucrar a los estudiantes en clases sobre la vasculaturasistema y hemodinámica "
Randles dice que planea realizar experimentos para ver si su interfaz de flujo sanguíneo 3D puede ayudar a los estudiantes de medicina a retener el conocimiento importante mejor que los estándares actuales. En el futuro, herramientas como esta podrían ayudar con la planificación del tratamiento, como la colocación de stents con un uso más intuitivointerfaz de realidad virtual. Randles también espera que este tipo de herramientas faciliten la investigación biomédica en el espacio de flujo personalizado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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