Como a realidade estendida está transformando a ortopedia

Realidade virtual, aumentada e mista estão remodelando o treinamento, cirurgia e reabilitação ortopédica.

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Em uma publicação recente no KSSTA, os autores demonstraram que as tecnologias XR melhoram significativamente o treinamento ortopédico, a precisão intraoperatória e os resultados da reabilitação.

Tecnologias XR em saúde e ortopedia

Na área da saúde, as tecnologias XR estão transformando a forma como a prática médica opera ao conectar ambientes virtuais e reais, remodelando a educação médica, melhorando a precisão dos procedimentos e aprimorando o cuidado ao paciente. Por exemplo, simuladores de VR provaram ser eficazes em ajudar clínicos a desenvolver habilidades cirúrgicas, reduzindo os riscos ligados à experiência prática clínica precoce e eliminando a necessidade de treinamento baseado em cadáveres.

Na cirurgia ortopédica especificamente, os sistemas de navegação AR melhoram a precisão do procedimento em artroplastia total de joelho e quadril, aprimorando o alinhamento dos componentes e reduzindo erros intraoperatórios, o que pode levar a melhores resultados a longo prazo para os pacientes.

Gêmeos digitais e IA em ortopedia

Entre esses avanços, a tecnologia de gêmeos digitais surge como uma aplicação inovadora de XR em ortopedia, permitindo planejamento cirúrgico personalizado, monitoramento de reabilitação em tempo real e modelagem preditiva de distúrbios musculoesqueléticos, combinando múltiplas fontes de dados com simulações computacionais.

Junto a esses avanços em XR, modelos de linguagem grande como ChatGPT e sistemas emergentes de IA multimodal, como DeepSeek, estão moldando a pesquisa ortopédica ao melhorar o acesso à linguagem médica, simplificar a preparação de manuscritos e fornecer ferramentas inovadoras para a tomada de decisões clínicas e revisão da literatura.

Integrar IA em plataformas XR tem o potencial de aprimorar ainda mais a cirurgia ortopédica, permitindo previsões personalizadas e apoiando o treinamento cirúrgico.

XR em traumatologia esportiva e artroscopia

No campo da traumatologia esportiva e cirurgia artroscópica, as tecnologias XR oferecem vantagens claras e clinicamente significativas.

Simuladores de artroscopia baseados em VR permitem que os aprendizes pratiquem repetidamente procedimentos de ombro e joelho em ambientes seguros e controlados, acelerando a aquisição de habilidades e reduzindo o risco.

Durante a cirurgia, a navegação guiada por AR pode melhorar o posicionamento do túnel em reconstruções de LCA, diminuir o uso de fluoroscopia durante reparos multiligamentares e aprimorar a visualização em operações complexas de ombro.

Após a cirurgia, ferramentas de reabilitação baseadas em realidade virtual e aumentada promovem a adesão do paciente, permitem monitoramento remoto e apoiam decisões mais eficientes sobre a prontidão para retorno ao esporte.

Escopo e objetivos da revisão

Esta revisão oferece uma perspectiva orientada ao clínico sobre como a integração de XR pode melhorar os resultados dos procedimentos, a segurança do paciente e a acessibilidade nos cuidados ortopédicos. Está focada em três pilares:

Treinamento cirúrgico ortopédico com tecnologias imersivas

A ideia de usar simuladores baseados em VR para treinamento cirúrgico surgiu da observação de que cirurgiões com experiência em videogames se adaptavam mais rapidamente a tarefas que envolviam visualização indireta e coordenação motora precisa, especialmente em procedimentos artroscópicos e laparoscópicos.

Simuladores de VR oferecem aos aprendizes a oportunidade de praticar uma ampla gama de habilidades - desde dissecação anatômica até cirurgias complexas como artroscopia, reparo de fraturas e artroplastia - em ambientes seguros, controlados e sem riscos.

Tipos e benefícios de simuladores VR

Simuladores VR baseados em tela
Esses sistemas combinam modelos físicos, feedback háptico e telas de alta resolução. Normalmente usam instrumentos rastreados, mas não dependem de headsets VR.

Simuladores VR totalmente imersivos baseados em headset
Eles usam headsets VR e controladores manuais para criar um ambiente de treinamento totalmente virtual.

AR e MR no treinamento cirúrgico

Source: Aksoy ME, Kocaoglu B, Izzetoglu K, Agrali A, Yoner SI, Polat MD, et al. Assessment of learning in simulator-based arthroscopy training with the diagnostic arthroscopy skill score (DASS) and neurophysiological measures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023; 31: 5332–5345.

AR e MR requerem dispositivos especializados para integrar componentes virtuais em ambientes do mundo real, incluindo rastreadores de posição e displays montados na cabeça. Esses dispositivos permitem orientação de imagem intraoperatória, monitoramento de dados e treinamento cirúrgico, apesar das limitações como baixa resolução de pass-through. AR aumenta o engajamento dos aprendizes, fornece feedback em tempo real e permite orientação mãos livres e mentoria remota.

Potencial do metaverso na educação cirúrgica

O chamado metaverso oferece benefícios como aumento do engajamento dos alunos, ambientes seguros para tomada de decisão, gamificação e verificação por blockchain. O treinamento virtual futuro pode evoluir para simulações altamente realistas e complexas, potencialmente se tornando parte integrante dos currículos ortopédicos. Os desafios incluem disparidades no acesso digital, alto custo dos dispositivos e fragmentação das plataformas.

Aplicações em cirurgia ortopédica

Source: Aksoy ME, Kocaoglu B, Izzetoglu K, Agrali A, Yoner SI, Polat MD, et al. Assessment of learning in simulator-based arthroscopy training with the diagnostic arthroscopy skill score (DASS) and neurophysiological measures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023; 31: 5332–5345.

VR e AR transformaram o planejamento pré-operatório, a navegação intraoperatória e a reabilitação pós-operatória. VR aprimora a precisão e o planejamento cirúrgico, enquanto AR melhora a orientação intraoperatória, o posicionamento de implantes e a visualização.

A tabela abaixo resume aplicações-chave em fases cirúrgicas, demonstrando o valor clínico distinto das tecnologias XR em fixação de fraturas, artroscopia e artroplastia.

Integração de IA com XR na cirurgia

Quando combinadas com IA e VR/AR, as tecnologias XR podem fornecer soluções adaptativas para planejamento cirúrgico e tomada de decisão, auxiliar no treinamento e preencher a lacuna de experiência entre cirurgiões novatos e especialistas. Os desafios incluem preocupações éticas sobre dados dos pacientes e desempenho limitado da IA em situações raras ou com escassez de dados.

XR na reabilitação musculoesquelética

A reabilitação baseada em XR estende o cuidado além dos ambientes clínicos por meio da telemedicina e dispositivos vestíveis como IMUs, permitindo o monitoramento contínuo do movimento das articulações e da marcha. VR oferece ambientes totalmente imersivos, enquanto AR sobrepõe orientações virtuais sobre exercícios no mundo real. Estudos demonstram maior adesão, recuperação funcional, redução da dor e eficácia comparável à fisioterapia presencial.

Direções futuras e necessidades de pesquisa em reabilitação

A reabilitação XR também tem sido aplicada a distúrbios crônicos, manejo de dor aguda e dor do membro fantasma. À medida que as aplicações XR se expandem, pesquisas futuras devem otimizar protocolos, personalizar intervenções e avaliar resultados a longo prazo para estabelecer a eficácia clínica na prática ortopédica rotineira.

Rumo ao cuidado ortopédico personalizado e preditivo

As tecnologias XR estão se tornando parte integrante da prática ortopédica, preenchendo a lacuna entre educação, cirurgia e reabilitação. Simuladores VR aceleram o desenvolvimento de habilidades em ambientes seguros, AR e MR aprimoram a precisão intraoperatória, e ferramentas de reabilitação baseadas em XR estendem o cuidado para além da clínica. Com o potencial adicional da integração de IA e gêmeos digitais, essas tecnologias prometem um cuidado ortopédico mais personalizado, preditivo e eficiente.