Realtà virtuale: il futuro è presente

La realtà virtuale tra presenza, immersività e interazione in gradi sempre maggiori per simulare situazioni e azioni in ambito medico

Cose è un Holodeck?

Il ponte ologrammi è una tecnologia fantascientifica dell’universo di Star Trek che permette di Una tecnologia fantascientifica di Star Trek che permette di ricreare scene realistiche grazie a campi di forza, sistemi di proiezione e tecniche di riproduzione sonora e visiva sofisticate. Un holodeck può generare fedeli riproduzioni di forme di vita, composte di materia solida creata col teletrasporto e manipolate da raggi trattori gestiti da un computer. Il risultato è una figura molto realistica con un comportamento simile ad un essere vivente, il cui unico limite è dato dal software. Questo sogno fantascientifico è l’obiettivo a cui negli ultimi anni si cerca di arrivare nel campo della realtà virtuale. Ma torniamo al presente.

Cos’è la realtà virtuale?

La realtà virtuale (VR, Virtual Reality) è un campo di ricerca molto vivace. L’esperienza prevede l’immersione dell’utente in un ambiente digitale che rende la simulazione quasi indistinguibile dalla realtà. Ciò si realizza attraverso visori particolari, guanti e tute con sensori che rilevano il movimento del partecipante per integrarlo nell’ambiente virtuale. Tutto questo è generato in tempo reale per garantire fluidità e fedeltà nell’ambientazione. Un pioniere della VR, Jaron Lanier, coniò nel 1988 l’ossimoro Realtà Virtuale, accostando queste due parole di senso opposto, per descrivere “una tecnologia utile a sintetizzare una realtà condivisa, la quale non ha niente a che fare direttamente con ciò che è nel cervello, ma solo con ciò che i nostri organi sensoriali percepiscono”. Le proprietà di un’esperienza in VR sono riassumibili in tre aspetti essenziali: presenza, immersività e interazione.

La presenza è la sensazione mentale di essere in uno spazio virtuale (non solo digitale, anche quello evocato da libri e film), fornendo una misura del coinvolgimento dell’utente. Immersività, ovvero il calarsi completamente nel mondo virtuale a livello sensoriale tramite interfacce, che forniscono una percezione del mondo virtuale come esistente. Interazione, o sia la possibilità dell’utente di modificare l’ambiente e, da parte dell’ambiente, di rispondere alle azioni dell’utente, conferendo realismo alla simulazione. Ognuna di queste componenti è ugualmente importante al fine di rendere convincente l’esperienza di VR. Le ultime due sono più strettamente legate alla tecnologia e sono state oggetto di una gran quantità di studi. Maggiore è la qualità e il numero di informazioni sensoriali, più alto è il livello di presenza; il controllo della relazione sensore-ambiente, ovvero l’abilità dell’utente di controllare e manipolare i sensori (per es. legare i movimenti della “telecamera” che inquadra il mondo virtuale ai movimenti della testa, tale da rendere l’esplorazione visuale più naturale possibile); la possibilità di modificare l’ambiente virtuale: se l’utente è in grado di agire con naturalezza nell’ambiente, ovvero se può compiere azioni che gli sembrano naturali (aprire una porta, spostare oggetti) e le risposte dell’ambiente alle azioni sono quelle che si aspetterebbe nel mondo reale, il senso di presenza è più elevato.

Cosa dice la letteratura internazionale?

Noi siamo fissati con l’arresto cardiaco, perciò non potevamo non parlarvi dell’utilizzo della VR nella formazione in rianimazione cardiopolmonare (RCP). L’aumento delle persone formate ed addestrate alla RCP è di cruciale importanza per incrementare i casi in cui la RCP inizia prima dell’arrivo dell’ambulanza e di conseguenza migliorare il tasso di sopravvivenza dopo un arresto cardiaco. La formazione classica si basa sull’utilizzo di un manichino all’interno di un’aula: tale addestramento pecca di realismo in quanto completamente diverso da uno scenario reale. Perciò sono state sviluppate varie soluzioni innovative di addestramento alla RCP tramite tecnologie digitali come la VR e le app mobili. Dal 2008, Italian Resuscitation Council (IRC) è stata pioniere nel campo delle strategie innovative per aumentare la consapevolezza sull’arresto cardiaco e sua gestione.

Immaginare e prevedere il futuro è un esercizio mentale e un campo di ricerca interessante. La nostra missione in questo spazio sarà quello di immaginare la medicina e la formazione del futuro.
Lo faremo con irriverenza e rispetto…

In uno studio randomizzato che ha confrontato diverse modalità di addestramento alla RCP digitale, si è visto che l’app con VR ha migliorato la sequenza di intervento degli astanti rispetto all’app con solo video¹. Tale miglioramento potrebbe essere dovuto al realismo che la VR consente, immergendo completamente il partecipante nello scenario di un arresto cardiaco. La profondità delle compressioni toraciche è stata significativamente ridotta tra gli utilizzatori dell’app con VR. Un altro studio che ha utilizzato sempre una app di formazione con VR ha dimostrato che la qualità della RCP era paragonabile alla formazione faccia a faccia².

La VR è stata usata anche per caratterizzare la risposta e il comportamento di un astante di fronte ad un arresto cardiaco non annunciato³. Il partecipante era calato nello scenario virtuale costituito da uno spazio pubblico con possibilità di camminare e acclimatarsi all’ambiente simulato per 30 secondi. Successivamente, la vittima virtuale crollava a terra nel camminare verso il partecipante. Da questo momento in poi, tempi e azioni per ogni anello della catena della sopravvivenza venivano misurati. Grazie alla VR si è potuta valutare per la prima volta in un cospicuo campione di discenti la risposta ad un arresto cardiaco non annunciato in luogo pubblico. Sebbene la maggior parte dei soggetti abbia tentato la RCP, i più non hanno richiesto un DAE e molti di coloro che lo hanno richiesto non lo hanno applicato. 

Concludendo, l’uso di VR durante l’addestramento alla RCP è paragonabile ai metodi tradizionali in aula. Forse la verità sta nel mezzo e il vero beneficio della VR potrebbe stare proprio nella complementarità con la formazione faccia a faccia. Unire la formazione tradizionale con la VR può aumentare il coinvolgimento dei partecipanti, soprattutto nei bambini e adolescenti. In una survey internazionale condotta da IRC nel 2017, la maggior parte degli istruttori ritenevano che la VR possa avere un ruolo nella formazione futura⁴. L’uso della VR può essere valutato laddove le risorse o il tempo non consentano sessioni di formazione tradizionale. Inoltre questi nuovi strumenti possono far aumentare la consapevolezza sui temi collegati all’arresto cardiaco e rilevare su quali aspetti concentrare la formazione.

“La letteratura internazionale è molto promettente sull’integrazione della VR nella formazione alla RCP. L’avanzamento tecnologico nella VR così come l’integrazione di questa negli smartphone potrebbero far esplodere la diffusione di queste nuove forme di addestramento, portando in ogni casa un corso di BLS. Come il famoso gioco “L’allegro chirurgo” del 1965, tra non molti anni vedremo sotto l’albero di Natale un pacchetto regalo con all’interno un corso BLS in realtà virtuale”, così parlò Tommaso “Bot” Scquizzato.

Quali sono gli sviluppi futuri?

La realtà virtuale, onestamente, ha una storia vecchia e ha vissuto “corsi e ricorsi storici”: qualcuno ricorda la moda del virtuale nei videogiochi e nel cinema qualche lustro fa. Era il 1992 quando un giovanissimo Pierce Brosnan impersonava un novello Frankenstein, il dr. Angelo Lawrence, che conduce esperimenti con un giardiniere con ritardo mentale potenziandone le capacità mentali con la realtà virtuale. Dal 2015 la VR è tornata alla ribalta e c’è chi predice che nel 2040 la realtà non sarà distinguibile dalla realtà virtuale. Ci sarà un orizzonte virtuale indistinguibile dalla realtà? Cosa cambierà nella formazione?

“Molti anni fa, i pionieri della formazione in medicina, utilizzando simulatori a bassa fedeltà chiamati “manichini”, furono accusati di giocare con le “bambole”. Oggi la simulazione a bassa ed alta fedeltà è diventata il mezzo di formazione più usato al mondo. Chi si è occupato e si occupa di realtà virtuale così potrebbe in questi “tempi moderni” essere accusato di un essere un “fanatico” di videogiochi o un geek. Personalmente riesco a immaginare un 2030 formativo simile allo scenario di un holodeck. Tramite VR acquisiremo conoscenza con un semplice documentario ma con un livello di immersività molto elevato. Sarà possibile modificare le attitudini dei discenti attraverso l’utilizzo di ambienti altamente immersivi per “sollecitare” emozioni reali nella gestione di casi complessi, nonché insegnare e imparare skill complesse e interazioni con il progredire del motion capture, che è diventato lo “standard of care” in ambito cinematografico. In ultimo, la ricerca attuale sui devices aptici che riproducano e chiudano il loop delle sensazioni porterà ad un’esperienza oltre ogni aspettativa. Scommetterei con tutti voi che questo accadrà e sono certo di non perdere la scommessa”, così parlò Federico “Han Solo”  Semeraro.

Cosa abbiamo oggi per insegnare la rianimazione cardiopolmonare in realtà virtuale?

Il primo tentativo di applicare le tecnologie di realtà virtuale alla rianimazione cardiopolmonare Il primo tentativo di applicare le tecnologie di realtà virtuale alla rianimazione cardiopolmonare risale al 2008: un progetto orgogliosamente italiano di collaborazione tra l’Italian Resuscitation Council e la Scuola Superiore Sant’Anna⁵ (https://youtu.be/2muttEy-qcs). Dal 2008 diversi gruppi di ricerca hanno utilizzato la VR per insegnare la RCP. I curiosi vadano su PubMed digitando “Virtual Reality and CPR”: troveranno molti spunti. Nel 2018 ci siamo cimentati con Virtual Reality CPR producendo sessioni di addestramento con Oculus Go, HTC Vive fornendo al partecipante esperienze blended di conoscenza e stazioni di addestramento su RCP con feedback in real time sulle manovre (https://youtu.be/TzDzVq5M-7Q e https://youtu.be/naCk_k226pQ). Molti in Europa e nel mondo hanno prodotto diversi modelli e prototipi di VR CPR e di VR applicata alla RCP. Su YouTube troverete tante esperienze (https://youtu.be/QuUavS3WSAI e https://youtu.be/Vq7k-Kg7ulo). La recente integrazione tra Oculus e Facebook ha sicuramente dato un’enorme accelerazione all’utilizzo delle tecnologie di VR. Il recente rilascio di Workrooms (https://www.oculus.com/workrooms/) porterà nelle case dei “fanatici” di social media la possibilità di interazione in ambiente virtuale. Siamo condannati a finire su un lettino stile “Il mondo dei replicanti” e vivere eternamente nel fittizio oppure useremo al meglio le potenzialità della Virtual Reality?

Bibliografia

1. Leary M., McGovern S.K., Chaudhary Z., Patel J., Abella B.S., Blewer A.L., Comparing bystander response to a sudden cardiac arrest using a virtual reality CPR training mobile app versus a standard CPR training mobile app, Resuscitation, 2019 Jun;139:167-173. doi: 10.1016/j.resuscitation.2019.04.017. Epub 2019 Apr 18. PMID: 31005588.
2. Yeung J., Kovic I., Vidacic M., et al., The school Lifesavers study — a randomised controlled trial comparing the impact of lifesaver only, face-to-face training only, and lifesaver with face-to-face training on CPR knowledge, skills and attitudes in UK school children, Resuscitation 2017;120:138–45.
3. Leary M., Almodovar A. Jr, Buckler D.G., Bhardwaj A., Blewer A.L., Abella B.S., Using an Immersive Virtual Reality System to Assess Lay Provider Response to an Unannounced Simulated Sudden Cardiac Arrest in the Out-of-Hospital Setting, Simul Healthc. 2019 Apr;14(2):82-89. doi: 10.1097/SIH.0000000000000338. PMID: 30407959.
4. Semeraro F., Scapigliati A., Ristagno G., Luciani A., Gandolfi S., Lockey A., Müller M.P., Wingen S., Böttiger B.W., Virtual Reality for CPR training: How cool is that? Dedicated to the “next generation”, Resuscitation. 2017 Dec;121:e1-e2. doi: 10.1016/j.resuscitation.2017.09.024. Epub 2017 Sep 23. PMID: 28951295.
5. Semeraro F., Frisoli A., Bergamasco M., Cerchiari E.L., Virtual reality enhanced mannequin (VREM) that is well received by resuscitation experts, Resuscitation. 2009 Apr;80(4):489-92. doi: 10.1016/j.resuscitation.2008.12.016. Epub 2009 Feb 8. PMID: 19203823.