La realtà aumentata non è più soltanto intrattenimento: siamo abituati ad associarla ai contesti ludici che qualche anno fa hanno contribuito ad accendere il primo interesse su questa tecnologia (si pensi al famoso gioco Pokemon Go).
Ma sono molti gli esempi che ci fanno capire che la realtà aumentata cambierà le nostre abitudini da consumatori e persino i processi aziendali in diversi ambiti: l’innovazione digitale contribuirà infatti a potenziare la performance degli strumenti di lavoro e rappresenterà un supporto prezioso all’operato umano, confermando così l’efficacia del binomio uomo-macchina.
Contents
- Cos’è la realtà aumentata e come funziona
- Differenza tra realtà aumentata (AR) e realtà virtuale (VR)
- Come la realtà aumentata può trasformare le nostre vite
- Realtà aumentata per la teleassistenza e la diagnosi medica
- Realtà aumentata per la riabilitazione e la terapia
- Realtà aumentata e Apprendimento
- Realtà aumentata e tecniche di radiologia medica
- Ecografi gestiti in remoto con la realtà aumentata
- La Realtà aumentata e il robot chirurgico
- Organi in 3D: la realtà virtuale in sala operatoria
- Smart Helmet: il Project work degli studenti ITS sugli occhiali biomedicali
Cos’è la realtà aumentata e come funziona
Occorre innanzitutto precisare che cosa intendiamo per realtà aumentata, quali siano le sue peculiarità e quali aspetti la distinguano dalla realtà virtuale.
La Realtà aumentata (dall’inglese Augmented Reality o AR) è una tecnologia che consente di arricchire la normale esperienza visiva e sensoriale che ci circonda tramite l’aggiunta, in tempo reale, di contenuti ed animazioni digitali (2D e 3D).
Attraverso la manipolazione di tre variabili (spazio, tempo e interazione) e la disponibilità di un’interfaccia grafica, è possibile creare una dimensione connotata da un forte senso di realtà, per cui il soggetto ha la percezione di essere davvero in quel mondo e di poter interagire con movimenti di corpo, testa e arti.
Tale sensazione è amplificata dall’utilizzo di strumentazioni apposite: un software in grado di riprodurre ambienti 3D, un visualizzatore per la realtà virtuale, sistemi audio integrati, cyber-gloves, arti virtuali, joypad, etc. che permettono all’utente di toccare, spostare, manipolare o apportare modifiche agli oggetti virtuali come fossero reali.
Come funziona la Realtà aumentata? È una tecnologia resa possibile grazie ad un software dotato di particolari dispositivi di rendering e tracciamento. Individuando dei punti fissi in uno spazio, tali dispositivi tracciano degli oggetti o delle forme e vi agganciano gli oggetti virtuali desiderati (immagini, flusso video, oggetti, scritte 3D, personaggi virtuali, ecc.), permettendogli di seguire tutti i movimenti che avvengono in tempo reale.
Differenza tra realtà aumentata (AR) e realtà virtuale (VR)
La realtà aumentata non va però confusa con la realtà virtuale.
La realtà virtuale (VR) crea un ambiente totalmente artificiale, costruito al computer, e lo rende credibile avvalendosi di tecnologie che danno la sensazione a chi le utilizza di trovarsi realmente immerso in quello scenario.
La realtà aumentata (AR), invece, implica un’esperienza di immersione completa che include il mondo reale, che viene però modificato con l’aggiunta di animazioni e contenuti digitali che consentono di avere una conoscenza più approfondita dell’ambiente che ci circonda.
Come la realtà aumentata può trasformare le nostre vite
La realtà aumentata è destinata già nei prossimi anni a cambiare le nostre abitudini, il nostro modo di vedere il mondo. Una rivoluzione silenziosa che sta producendo risultati interessanti, visibili già in diversi settori: dalla medicina all’ambito militare, dallo sport al marketing, dal turismo all’intrattenimento.
Ma non solo: la realtà aumentata ci aiuta anche nello svolgimento di normali attività quotidiane, come ad esempio guidare un’automobile: esistono infatti navigatori satellitari “potenziati” che sfruttano la fotocamera di uno smartphone, puntata sulla strada, per fornirci informazioni in tempo reale sul traffico, sulla presenza di autovelox e luoghi di interesse.
Secondo alcuni esperti internazionali, la realtà virtuale ci permetterà inoltre di esplorare il nostro pianeta senza spostarci dalla nostra casa con Google Earth Vr, oppure comprendere come vive e le situazioni in cui si trovano quotidianamente le persone malate di demenza, come sta facendo il progetto Dementia di Derick Gwyn Murdoch.
E nella realtà virtuale si nascondono le più grandi opportunità anche per le aziende: pensa per esempio all’utilizzo di visori in grado di monitorare processi e flussi di produzione, oppure i visori che permettono di controllare a distanza lo stato di un cantiere con visuale 3D.
Le esperienze immersive permetterebbero ai tecnici di capire come riparare un macchinario, mentre i robot e macchinari connessi potranno riconoscere, attraverso i sensori, l’ambiente circostante e fornire dati in tempo reale sviluppando una tele-manutenzione più efficiente.
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Realtà aumentata per la teleassistenza e la diagnosi medica
Sulla realtà virtuale non scommettono solo i player ludici e dell’intrattenimento, ma anche il mondo scientifico che sta perseguendo la strada dell’innovazione digitale nello sviluppo di nuovi prodotti e servizi.
Il futuro della medicina è sempre più hi-tech: ad oggi la realtà virtuale viene per lo più sperimentata, ma ci si può aspettare che rientrerà nella prassi medica e diverrà una pratica corrente grazie ai benefici che può apportare ed alla sua accessibilità.
In generale, i campi di applicazione della VR in ambito medico sono principalmente:
- la riabilitazione motoria e cognitiva
- la terapia di disturbi psichiatrici
- l’apprendimento in un contesto di simulazione
Realtà aumentata per la riabilitazione e la terapia
Nel contesto riabilitativo e di trattamento la realtà aumentata può essere impiegata sia a livello fisico-organico (es. mobilità articolare) sia a livello cognitivo-psicologico (es. disturbi mentali), con programmi e sessioni volte a recuperare o migliorare i deficit acquisiti e le aree di funzionalità compromesse.
Mediante la Telepresenza immersiva virtuale (Tiv) è possibile simulare i tipici scenari in cui vengono trattati alcuni disturbi come quelli cognitivi nelle fasi iniziali, quelli motori conseguenti a ictus e Parkinson, o quelli psicologici come ansia, fobie, stress.
Questo approccio innovativo consiste nell’esecuzione di programmi virtuali che simulano in modo estremamente realistico ed interattivo situazioni e contesti di vita quotidiana, sollecitando sia le funzioni cognitive, uditive e visive che quelle olfattive e tattili.
Il paziente indossa un paio di occhialini dove sono posizionati i sensori che inviano al computer i dati di posizionamento e, attraverso il joystick, egli può esercitarsi a svolgere i compiti richiesti e ad orientarsi in ambienti simulati.
Un’altra interessante applicazione della realtà virtuale riguarda l’ambito farmaceutico per fini terapeutici, ovvero la terapia del dolore. In molti esperimenti, i pazienti hanno trovato beneficio nell’immersione in ambienti virtuali durante trattamenti molto invasivi e dolorosi.
Uno studio ha dimostrato che la realtà virtuale può avere degli effetti analoghi agli antidolorifici oppiacei portando a una riduzione media del 24% del dolore percepito; un risultato che potrebbe portare alla riduzione dell’utilizzo di oppioidi nella fase pre e post-operatoria.
Realtà aumentata e Apprendimento
Le potenzialità della realtà virtuale possono essere utilizzate con successo anche nella formazione alla terapia: ne è un esempio la «ciberanatomia», ovvero la simulazione di un intervento chirurgico che prepara il medico ad operazioni complesse e per addestrarlo alla buona riuscita dell’operazione.
Inoltre, grazie all’utilizzo di una telecamera 3D per la realtà virtuale posizionata nella sala operatoria o sul medico che sta operando, è possibile consentire ad altre persone di assistere all’operazione.
Realtà aumentata e tecniche di radiologia medica
Il modello di realtà aumentata è stato adottato anche nella elaborazione di immagini TAC e RMN. Una metodica che inizia ad essere introdotta nelle sale operatorie e che permette ai medici specialisti nel campo operatorio di sovrapporre immagini computerizzate, sia per addestrarsi preventivamente sul simulatore che per ottimizzare i risultati.
Grazie alla combinazione di più immagini 2D rivelate con la risonanza magnetica e all’utilizzo di un visore per la realtà virtuale, il medico è in grado di vedere in maniera più semplice e dettagliata lo studio delle strutture anatomiche, nonché l’individuazione per tempo di eventuali anomalie degli organi interni.
Questa tecnologia più evoluta rispetto la classica ecografia, non ha solo scopi didattici ma anche chiari risvolti applicativi.
Ecografi gestiti in remoto con la realtà aumentata
La tecnologia di realtà aumentata, offre al medico uno strumento per ottenere, in tempo reale, un supporto remoto «live» da altri colleghi e collaboratori e tutte le informazioni tecniche di processo, consentendogli di mantenere le mani libere e lo sguardo concentrato sull’area di lavoro.
Il medico, dotato di Smart Glasses, con un equipe medica che partecipa in remoto alle attività svolte sul campo, condividendo visivamente lo stesso teatro operativo può essere quindi guidato a svolgere efficacemente e in sicurezza il suo intervento.
La Realtà aumentata e il robot chirurgico
Un altro elemento di innovazione legato alla realtà aumentata è il robot chirurgico, una piattaforma robotica che consente di eseguire interventi mini invasivi complessi e ad alta precisione.
Sta diventando una presenza fissa nelle sale operatorie, ma non è un robot dotato di intelligenza artificiale: non è in grado di prendere decisioni autonome, ma viene controllato a distanza da un vero chirurgo che sceglie come e quando utilizzarlo.
I vantaggi derivanti dall’uso del robot chirurgico sono diversi: non lascia cicatrici estese, riduce i tempi di degenza e consente una ripresa post-operatoria più rapida.
I suoi principali campi di applicazione sono l’urologia, la chirurgia generale, la cardiochirurgia e la ginecologia.
Organi in 3D: la realtà virtuale in sala operatoria
L’utilizzo della realtà aumentata per creare modelli olografici dell’anatomia del paziente consentirà in un futuro non lontano interventi chirurgici a distanza che non soffrono di minor realismo e soprattutto precisione e sicurezza rispetto a quelli effettuati in sala operatoria.
È questa la missione di Artiness, start-up innovativa e spin-off del Politecnico di Milano, nata nel 2018, e co-fondata da Filippo Piatti, Omar Pappalardo, Giovanni Rossini (dottori di Ricerca in Bioingegneria) e da Alberto Redaelli e Emiliano Votta (professori del dipartimento di elettronica, informazione e bioingegneria).
Artiness oggi conta un team di 10 persone che sviluppano, a supporto del personale medico, tecnologie in Mixed Reality (Realtà Mista), ossia una combinazione tra realtà virtuale e realtà aumentata abbinate alle ricostruzioni olografiche degli organi in 3D
Queste soluzioni, tramite algoritmi proprietari, forniscono strumenti di visualizzazione e manipolazione di modelli 3D paziente-specifici realizzati partendo da immagini medicali (ad esempio TAC o ecografie).
In questo modo è possibile migliorare l’approccio agli interventi chirurgici e diminuire l’insorgenza di possibili complicazioni intra-operatorie: il medico entrerà in sala operatoria più preparato su operazione e terapia da effettuare per contrastare lo stato patologico del paziente.
Le soluzioni proposte da Artiness trovano anche applicazione in ambito di Training/Formazione del personale medico e di studenti di medicina, accelerando e migliorando la preparazione clinica.
Uno dei primi grandi traguardi raggiunti è la vittoria del bando Action For 5G di Vodafone, attraverso il quale Artiness ha abilitato la propria piattaforma di supporto intra-operatorio su tecnologia 5G per fornire assistenza da remoto ad altissima qualità e bassa latenza, aprendo la sala operatoria verso l’esterno in un sistema sempre più interconnesso per una “sanità 4.0”.
Tramite la connessione su rete 5G, qualsiasi intervento potrà essere supportato a distanza con l’assistenza “virtualizzata” di un esperto del settore per risolvere criticità e complessità insieme al chirurgo presente in sala operatoria.
Smart Helmet: il Project work degli studenti ITS sugli occhiali biomedicali
Anche gli studenti del quinto biennio del Corso di Tecnico Superiore Marketing e Internazionalizzazione delle Imprese dell’ITS Servizi alle Imprese di Roma non hanno resistito al fascino della realtà aumentata. In risposta alle richieste provenienti dall’azienda GS Net, in cerca di nuove applicazioni per impiegare tecnologie di realtà aumentata nel settore industriale e nella gestione dei grandi impianti, i ragazzi hanno optato per un nuovo ambito in cui immaginare lo sviluppo del loro primo progetto 4.0: il settore medico-sanitario.
Il prototipo Smart Helmet consiste in un casco dotato di occhiali che, mediante la realtà aumentata, ha lo scopo di supportare gli interventi di primo soccorso.
Gli occhiali applicati al casco sono conosciuti con il termine di Smart Glasses, già sperimentati in sala operatoria e in futuro potrebbero trovare ampio utilizzo nel settore della chirurgia robotica.
I vantaggi derivanti dal loro impiego sono diversi: dalla registrazione dell’intervento a scopo didattico al monitoraggio dei parametri vitali del paziente, fino alla possibilità di chiedere un consulto in tempo reale a un collega chirurgo che si trova dall’altra parte del mondo.
Sei curioso di vedere con i tuoi occhi come possa essere impiegata la Realtà aumentata in ambito sanitario e quanto possa essere uno strumento utile? L’azienda multinazionale olandese Philips, specializzata nella produzione di apparecchiature mediche, ha stretto una collaborazione con Microsoft per l’impiego dei suoi occhiali HoloLens – occhiali realtà aumentata – nel campo degli interventi mini-invasivi.
