Plataformas de realidad aumentada y realidad virtual para la formación y la práctica médica

Resumen

En esta tesis se ha investigado la aplicación de las tecnologías de Realidad Aumentada y Realidad Virtual en medicina, tanto a nivel formativo como para la práctica médica. Nos centramos en la implementación de diferentes sistemas software, además de incluir estudios de sistemas existentes, análisis de los resultados obtenidos y evaluación de estos. La Realidad Aumentada y la Realidad virtual tienen una gran capacidad de aplicación en muchos ámbitos, pero esta tesis se centra en su aplicación en el campo de la medicina a través del diseño, implementación y estudio de diferentes aplicaciones con estas tecnologías aplicadas al ámbito de la formación médica y la práctica clínica, en este último caso concretamente orientándose a la visualización médica avanzada de imágenes radiológicas. Se analizará cómo la grabación y visualización de forma interactiva de contenidos 360 puede mejorar considerablemente el aprendizaje de los alumnos. Se han implementado diferentes simuladores de Realidad Virtual con el objetivo de analizar cómo pueden mejorar la formación práctica de los estudiantes de medicina. También se ha diseñado un sistema para realizar una formación a distancia empleando la Realidad Virtual, lo cual hoy en día resulta de gran interés, teniendo en cuenta cómo la pandemia causada por la enfermedad COVID-19 está cambiando los procedimientos formativos. Otro de los objetivos ha sido el diseño y estudio de una aplicación de Realidad Aumentada para formación médica en anatomía humana. Finalmente, se analiza el proyecto que más tiempo ha ocupado en la elaboración de esta tesis: Nextmed. Se trata de un proyecto de implementación propia en colaboración cuyo objetivo principal es cambiar el modo en que los profesionales trabajan con las imágenes médicas, aprovechando el potencial de la Realidad Aumentada, la Realidad Virtual, la Visión Artificial y la Inteligencia Artificial. Es importante recalcar que, gran parte del trabajo de esta tesis es la implementación de los proyectos software indicados anteriormente y que se explican en las diferentes publicaciones. En la sección INTRODUCCIÓN, se justifica la elaboración de esta tesis realizando una breve retrospección en la que se analizan diferentes necesidades identificadas por diferentes actores clave respecto a técnicas avanzadas de visualización de conceptos. Se indican además los objetivos principales de esta tesis y se explica cómo está organizado el documento. A continuación, incluimos en MARCO TEÓRICO un análisis de los conceptos principales que son necesarios asimilar para comprender el contenido de esta tesis, así como un estudio del estado del arte y una breve introducción histórica necesaria para poner en contexto todo el trabajo desarrollado. Se ha decidido mantener la estructura habitual de un artículo científico para esta tesis, facilitando así su lectura de forma paralela a los artículos científicos que la acompañan y que amplían o complementan la información presentada. Teniendo esto en cuenta, el siguiente capítulo es el de MATERIALES EMPLEADOS Y METODOLOGÍA. Cabe recordar que gran parte del trabajo realizado para esta tesis es la implementación de diferentes sistemas de Realidad Aumentada y Realidad Virtual, empleando Visión Artificial e Inteligencia Artificial, que se han creado durante los últimos cuatro años. En este capítulo se analizan las diferentes librerías de software y aplicaciones empleadas, así como el hardware utilizado, para la implementación de los proyectos. También se incluye información sobre la metodología, indicando cómo se ha llevado a cabo esa fase de implementación de los proyectos, muy similar en todos ellos, incorporando el diagrama de clases de cada proyecto, que muestra la complejidad del código fuente con los diferentes scripts diseñados. El capítulo de RESULTADOS OBTENIDOS se focaliza en mostrar los sistemas diseñados. Se incluyen además los resultados de las evaluaciones llevadas a cabo, aunque cabe recordar que, al igual que ocurre con el resto de los capítulos, el contenido principal se encuentra en los propios artículos, a pesar de que los diferentes capítulos de la tesis amplían o complementan dicho contenido. En los capítulos finales, realizamos un análisis de los resultados de la investigación realizada en esta tesis, incluyendo el estado actual de las tecnologías en medicina y los resultados obtenidos, en la DISCUSIÓN. En el capítulo LÍNEAS DE TRABAJO FUTURAS se realiza una observación detallada de cómo se pueden mejorar los proyectos implementados y cómo estas tecnologías podrían avanzar en el futuro. Finalmente, se presentan las conclusiones del trabajo realizado en el capítulo CONCLUSIONES. Al haber presentado esta tesis en la modalidad de tesis por compendio de artículos, el contenido principal de la misma se encuentra reflejada en los propios artículos científicos y capítulos de libro publicados que encontramos en los anexos. En el ANEXO XII se incluye un premio obtenido en una de las comunicaciones realizadas, mientras que en el ANEXO XIII se pueden consultar algunas de las publicaciones principales que la prensa ha realizado en relación al trabajo realizado para esta tesis. Debido al carácter innovador de los proyectos implementados y de los resultados obtenidos, así como al éxito en la evaluación de estos y la buena aceptación de la sociedad, han sido numerosas las apariciones en periódicos, o incluso radio y televisión. Este trabajo de Tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de artículos, en función de la normativa de la Universidad de Salamanca, citada en el capítulo II del Reglamento de Doctorado, en su artículo 14.1., sobre la elaboración y defensa de La Tesis Doctoral.