O termo “háptico” surgiu para designar a ciência do tato, dedicada a estudar e simular pressão, textura, vibração e outras sensações biológicas relacionadas. Dessa ciência surgiram múltiplas inovações que visam dar mais realismo e profundidade no controle de videogames, manches de avião que vibram ou ficam mais difíceis de puxar em caso de desequilíbrio durante o voo e em celulares que vibram em determinadas situações. O estudo de interfaces hápticas é um campo de pesquisa relativamente novo e que está crescendo rapidamente.
O conhecimento adquirido nesse campo foi obtido por meio da colaboração multidisciplinar, onde inúmeras tecnologias, como realidade virtual, impressoras 3D e, mais recentemente, dispositivos hápticos 3D.
A etapa inicial consistiu na segmentação de imagens de ultrassonografia (US) de casos reais. Esse processo permitiu a criação de modelos tridimensionais (3D) detalhados, garantindo a fidelidade dos tecidos e órgãos simulados. Para isso, foram utilizados “software” de segmentação e reconstrução 3D, que converteram imagens 2D em modelos compatíveis com o Unity.
Para possibilitar movimentações realistas dos tecidos e órgãos, foi realizado o “rigging” dos modelos 3D. Esse processo envolveu a criação de estruturas internas para articulação e deformação, utilizando:
- Ossos: Definem os pontos de articulação e os movimentos internos do modelo.
- Pesos de Influência: Controlam o grau de deformação de cada área em resposta às articulações.
Essa técnica foi essencial para garantir interações táteis precisas, permitindo manipulação e reposicionamento de tecidos sem comportamentos artificiais.
Foram utilizados os componentes “Configurable Joint” e “Hinge Joint” do Unity para configurar os graus de liberdade das partes móveis do modelo, garantindo maior realismo anatômico. As principais configurações incluíram:
- Restrições de Rotação: Limitação dos ângulos nos eixos X, Y e Z para evitar posturas não naturais.
- Movimentação Controlada: Prevenção de deslocamentos irreais, como a hiperextensão do cordão umbilical.
- Interações Físicas: Ajuste das respostas ao toque para simular reações naturais, como o deslocamento de tecidos ao serem pressionados.
A simulação foi integrada ao dispositivo “Touch” da 3D Systems por meio da biblioteca “OpenHaptics”, permitindo feedback tátil ao usuário. O dispositivo fornece forças lineares nos eixos X, Y e Z, mas não suporta torques (forças rotacionais). Para contornar essa limitação:
- As rotações foram convertidas em forças lineares ajustadas.
- O sistema foi configurado para simular resistência e peso ao manipular tecidos e órgãos, criando uma experiência tátil mais realista.
Durante o desenvolvimento da simulação háptica, surgiram desafios técnicos, como a ausência de feedback de torque do dispositivo háptico, exigindo adaptações para evitar deformações excessivas e manter a estabilidade das interações. Além disso, a sincronização dinâmica de superfícies táteis em tempo real foi um processo complexo, pois era fundamental garantir que as superfícies fossem criadas e atualizadas com precisão durante a simulação. Outro desafio foi o ajuste dos parâmetros de movimentação para respeitar as limitações anatômicas sem comprometer a funcionalidade do sistema.
Os resultados técnicos demonstram a eficácia da abordagem utilizada. A simulação tátil reproduziu com precisão a sensação de peso e resistência ao toque, aspectos essenciais para o treinamento médico realista. A configuração de “rigging” e juntas garantiu movimentações naturais e coerentes, permitindo interações fluidas, como reposicionar tecidos ou manipular o cordão umbilical. Além disso, o sistema demonstrou flexibilidade ao possibilitar a criação e manipulação de superfícies táteis durante a execução, ampliando sua aplicabilidade para diferentes cenários cirúrgicos e necessidades de treinamento.
Nós acreditamos no uso destes dispositivos para treinamento médico.
