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01 Marzo 2010

La realtà virtuale aptica sbarca in odontoiatria

di Renato Torlaschi


La realtà virtuale oggi si lascia toccare. L’ultima frontiera è quella delle interfacce aptiche, sistemi robotici in grado di stupire anche coloro che hanno grande dimestichezza con le nuove tecnologie. Questi dispositivi rendono infatti possibile l’interazio­ne tattile con oggetti virtuali, ricreando percezioni simili a quelle prodotte dagli oggetti reali: rugosità, viscosità, pesantezza, inerzia… Dal momento che si tratta di una metodologia che può fornire un controllo di situazioni in cui il solo senso della vista rischia di rivelarsi insufficiente, costituisce un fertile terreno di ricerca: le prime applicazioni esistono già e tra queste assumono particolare interesse le interfacce da utilizzare in medicina. Odontoiatria inclusa. In ambito dentistico, il tatto è considerato un elemento basilare per padroneggiare le tecniche richieste dai vari trattamenti terapeutici. Non è un caso che gli studenti siano chiamati ad acquisire esperienza diretta e affinare le doti di precisione e di manualità.
In questa direzione, le interfacce aptiche possono essere utilizzate per simulare operazioni che producono una deformazione dei tessuti, per tagliare e per gestire attività complesse, come gli interventi chirurgici: del tutto virtuali, ma ideali per istruire in sicurezza studenti inesperti in chirurgia medica e odontoiatrica. La forza dei sistemi della realtà virtuale aptica sta anche nella possibilità di registrare automaticamente e in tempo reale i risultati e la cinematica che si è venuta a produrre in ciascun intervento, con la possibilità di indicare se il compito è stato svolto correttamente - cosa impossibile in un contesto di esercitazione convenzionale. L’ultimo articolo sull’argomento in letteratura è stato pubblicato sulle pagine del Journal of Endodontics, rivista scientifica americana tra le più prestigiose - anche se gli autori sono tailandesi: l’Asia è senza dubbio all’avanguardia in questo tipo di ricerche. Gli studiosi si sono posti l’obiettivo di controllare l’efficacia dell’apprendimento attraverso un’interfaccia aptica appositamente realizzata, valutando, oltre ai risultati prodotti sui tessuti della bocca virtuale, anche la coordinazione di entrambe le mani e l’utilizzo della forza.
Sono stati scelti venti studenti volontari del quarto anno della facoltà di Odontoiatria, che avevano già acquisito in un altro corso pre-clinico una certa esperienza nell’utilizzo degli strumenti per la preparazione cavitaria, ma che non avevano mai eseguito un accesso cavitario, una delle operazioni più delicate in endodonzia. Il primo molare superiore è stato l’oggetto degli interventi virtuali. Nel protocollo sperimentale sono stati previsti un test iniziale, uno finale e cinque intermedi. Tramite un software specifico, gli studiosi hanno potuto raccogliere i dati cinematici degli interventi effettuati dagli studenti e compiere una valutazione completa dell’operato e dei progressi raggiunti. E i risultati hanno messo in luce un miglioramento nella tecnica di accesso.
Come già evidenziato da altri studi analoghi, gli studenti sono stati in grado di ridurre drasticamente i tempi richiesti per portare a termine in modo corretto il compito assegnato. Dalle curve di apprendimento si evince che il miglioramento è stato ottenuto in pochissime lezioni, appena due o tre. Progressi altrettanto significativi si sono avuti riguardo alla qualità degli interventi effettuati. Serviranno altri studi per verificare che questa conoscenza acquisita in modo virtuale venga trasferita con successo nei casi reali, ma la strada sembra tracciata.
Dall’interfaccia simulata al “paziente” robotico
A Chicago, presso la scuola di odontoiatria della University of Illinois, i futuri professionisti fanno pratica grazie a un simulatore dentale chiamato PerioSim. Attraverso Internet, accedono alla vista tridimensionale di una bocca, su cui possono operare visualizzando immediatamente i risultati del proprio intervento. Lo studente può decidere quale procedura parodontale eseguire e scegliere la strumentazione che ritiene più adatta. Il programma è in via di perfezionamento ed è stato utilizzato per insegnare agli studenti le abilità tattili necessarie per individuare calcoli e una varietà di altre topografie subgengivali. Appena più a ovest, alla University of Iowa, ha visto la luce lo Iowa Dental Surgical Simulator. La sfida raccolta da ingegneri e odontoiatri è quella di diminuire il numero di procedure su soggetti umani effettuate al solo scopo di formare i professionisti del dentale. L’apparecchiatura insegna le “conoscenze tattili” necessarie per individuare le carie dentali.
Ci sono stati alcuni problemi ma è già in cantiere la seconda generazione del Surgical Simulator, con una nuova apparecchiatura che si propone di affinare la percezione dei dettagli del tocco oltre che di migliorare gli aspetti grafici. In Giappone questi studi sono attivi già da diversi anni e un nutrito gruppo multidisciplinare ha tentato di simulare la realizzazione della ceratura diagnostica utilizzando un sistema di realtà virtuale. “Le interfacce aptiche tridimensionali” riferiscono gli studiosi “si sono rivelate estremamente utili per risolvere le ambiguità che si creavano affidandosi solo al senso della vista: il tatto ha permesso un’accuratezza nettamente superiore”. Anche in questo caso l’applicazione è stata realizzata a scopo didattico
E se la realtà virtuale non basta…
Si chiama Simroid ed è un paziente robotico dall’aspetto molto realistico. Creato in Giappone dalla compagnia Kokoro e dalla Nippon Dental University, è stato presentato alla Robot Exhibition di Tokyo del 2007 e ora viene utilizzato nella facoltà di Odontoiatria. Realizzato come strumento per la formazione dei nuovi dentisti, Simroid è in gra-do di seguire istruzioni espresse verbalmente, può restituire su un monitor i parametri precisi che permettono di valutare se la prestazione dello studente è stata buona e persino reagire a stimoli dolorosi in maniera molto simile a una persona in carne e ossa: fa smorfie, muove le mani, cambia l’espressione degli occhi e si lamenta verbalmente con un sonoro “fa male”. Sono proprio la sua apparenza e il suo comportamento a spingere inconsciamente gli studenti a trattarlo come un essere umano e non come un oggetto, simulando in modo più preciso un setting reale.

GdO 2010; 5

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