Realidad virtual y realidad aumentada en el ámbito sanitario

1. APLICACION DE LA
REALIDAD VIRTUAL Y
AUMENTADA EN EL ÁMBITO
SANITARIO
DANIELA CABUTTO Y DAVID TOMÁS CARPEÑO
DICIEMBRE 2019

2. INTRODUCCIÓN
• Tanto la AR y la VR trata de recrear elementos virtuales para
que el Usuario pueda experimentar con experiencias nuevas o
recrear situaciones sin necesidad de estar expuesto a ellas en
realidad.
• Podemos ver una variedad de escenarios desde un mundo
completamente virtual a un mundo completamente real.
(continuum de Milgram)

3. DEFINICIÓN DE REALIDAD VIRTUAL (I)
• American Association for the Advancement of Science : entorno
simulado en el que un receptor experimenta la sensación de
presencia mediante un medio de comunicación, o bien, como
telepresencia, cuando se busca dar la sensación de estar en un
entorno ajeno.
• Presencia: sensación de estar en un entorno
• Telepresencia: ercepción mediada de estar en un entorno, el cual puede
ser temporal o espacialmente distante del entorno “real”.

4. DEFINICIÓN DE REALIDAD VIRTUAL (II)
• Chris Hand: El paradigma por el cual usamos un ordenador
para interactuar con algo “que no es real”, pero puede ser
considerado como real mientras lo estamos utilizando.

5. DEFINICIÓN DE REALIDAD AUMENTADA (I)
• Un sistema que suplementa el mundo real con objetos virtuales
y que coexisten en espaciotemporalmente junto con el mundo
real
D.W.F. van Krevelen y R. Poelman

6. DEFINICIÓN DE REALIDAD AUMENTADA (II)
• sistema que suplementa el mundo real con objetos virtuales
generados por ordenador, pareciendo coexistir en el mismo
espacio y tiempo y presentando las siguientes propiedades:
• Combinación de objetos reales y virtuales en el ambiente real
• Interactivo en tiempo real
• Registrado en 3 dimensiones
Azuma RT. A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators & Virtual
Environments. 1997

7. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE VR (I)
• Entornos completamente
artificiales donde el Usuario se
encuentra inmerso e interactúa
con él.
• El hecho de ser completamente
virtual puede mermar la
experiencia de realismo del
usuario

8. CARACTERISTICAS GENERALES DE VR (II)
• Mayor grado de privacidad que la exposición en vivo;
• Posibilidad de hacer exposiciones sobre los pacientes que no
sería posible o muy difícil de otra manera;
• Entornos que van más allá de la realidad;
• Diseño “a medida” de entornos controlados por el facultativo.
Maldonado JG. Aplicaciones de la realidad virtual en psicología clínica.

9. CARACTERISTICAS GENERALES AR (I)
• Combinación, en mayor o menor grado, de elementos reales y
virtuales
• Interactividad a tres: Persona-Dispositivo-Medio.
• Dependiendo de los dispositivos y los objetivos que se quieren
alcanzar existe mayor o menor inmersión en el mundo virtual.
• Aumentación: la AR no sólo permite agregar elementos virtuales sino
que, permite ocultar elementos reales

10. CARACTERISTICAS GENERALES AR (II)
• Grados de interactividad con la AR:
• Nivel 0: Códigos QR. Hiperenlaces que nos
llevan a otro medio (web, documentos
varios…)
• Nivel 1: Realidad aumentada con
marcadores. Utiliza imágenes como
elemento de enlace para obtener el
elemento aumentado.

11. CARACTERISTICAS GENERALES AR (III)
• Grados de interactividad con la AR:
• Nivel 2: En este nivel se encuentra la realidad
aumentada geolocalizada. El uso de dispositivos
con geolocalización, permite crear una realidad
aumentada.
• Nivel 3: Nivel en el que se encuentra el uso de la
realidad aumentada gracias al uso de
dispositivos HDM como las Hololens. 9
De la Horra Villacé I.
Realidad aumentada, una
revolución educativa.
EDMETIC 2017

12. CARACTERISTICAS GENERALES AR (IV)
• Ejemplo de dispositivos que gradúan el grado de inmersión del
usuario en el entorno virtual: Head Mounted Devices (HMD)
• HMD Óptico: Dispositivo que permite ver a través del mismo y a través
de una lente de combinación se refleja sobre este entorno real los
objetos virtuales
• HMD Video: Dispositivo es completamente opaco. Las imágenes que el
individuo percibe son aquellas ya procesadas por el dispositivo
combinando el entorno y los objetos virtuales

13. DIFERENCIAS ENTRE VR Y AR (I)
• VR: Entorno completamente virtual y objetos interactuados
completamente virtuales.
• AR: Interacción puede ser con objetos reales con ciertos
elementos virtuales que lo complementan, o bien, interactuar
con objetos virtuales sobre un entorno físico, todo ello
dependerá del grado de integración que el entorno virtual esté
con el real.

14. DIFERENCIAS ENTRE VR Y AR (II)
• VR: Permite una mayor inmersión sobre el entorno virtual y,
por tanto, tener un mayor control sobre los factores que
interactuarán con el usuario.
• AR: Permite una interacción combinada entre el medio real y el
medio virtual, con lo que siempre habrá latente, en mayor o
menor medida, una base real.

15. DIFERENCIAS ENTRE VR Y AR (III)
• AR: El hecho de que la AR tenga esta base real es un punto a
favor dado que el usuario ya tiene este mundo real latente y,
por tanto, le da esta base de realidad.
• VR: Necesita un mayor aporte en el diseño y la programación
para conseguir el mismo nivel de viveza y así recrear un
entorno virtual equiparable a un mundo real.

16. DIFERENCIAS ENTRE VR Y AR (IV)
• VR: Dispositivos completamente opacos que únicamente
permiten la representación del mundo virtual
• AR: Existen a nivel de visualización de dos tipos, los que nos
permite superponer o no sobre una visualización virtual sobre
la visión directa

17. SISTEMAS TECNOLÓGICOS QUE POSIBILITAN
LA AR Y/O VR
• Dependerán del grado de inmersión en el medio virtual.
• Existen 3 elementos comunes a ambas realidades (Virtual y
Aumentada):
• Dispositivos de entrada
• Unidades de procesamiento
• Dispositivos de salida

18. ELEMENTOS HARDWARE (I)
• Ambiente físico: Lugar donde se implantará el entorno virtual
• Espacio suficiente para desplazarse o realizar lo preciso con total
seguridad y sin obstáculos que no estén contemplados para la
realización de la actividad en VR o AR.

19. ELEMENTOS HARDWARE (II)
• Elementos de entrada: elementos mediante los cuales el usuario interactúa
con el medio virtual o el mismo medio virtual los utiliza como referencia
especial. Por tanto, estos elementos de entrada pueden ser para:
“Orientación” del sistema de VR/AR: Sensores o “trackers” que posicionan
al dispositivo temporo-espacialmente. Pueden ser sistemas mecánicos,
ópticos, magnéticos o de Ultrasonido.
Burdea GC, Coiffet P. Virtual reality technology. John Wiley & Sons; 2003 Jun 30: 16-53
De entrada usuario-medio virtual: Son sensores que el usuario utiliza para
interactuar con el medio virtual.
Bamodu O, Ye XM. Virtual reality and virtual reality system components. InAdvanced materials research 2013 (Vol. 765, pp.
1169-1172).

20. ELEMENTOS HARDWARE (III)
• Hardware de salida: elementos que estimulan al usuario, a
través de los sentidos, mostrándole el resultado de la mezcla
entre el ambiente real y el virtual (en el caso de AR) o
estimulando al usuario sobre una realidad distinta a la
presencial.
• Estimulación visual: HMD, BOOM (Binocular onmi-orientation monitor)
• Estimulación auditiva (sonido envolvente) y háptica (guantes)
• Pendiente de desarrollo: Estimulación para gusto y olfato
Zheng JM, Chan KW, Gibson I. Virtual reality. Ieee Potentials. 1998 Apr;17(2):20-3

21. ELEMENTOS HARDWARE (IV)
• Unidades de procesamiento: son elementos de procesamiento de
datos que permite analizar los datos de entrada, procesarlos y emitir
una señal que el dispositivo de salida lo representara en forma de
estímulo para el usuario .
• Los equipos que de forma clásica que se han ido utilizando han tenido características
técnicas muy avanzadas y, consecuentemente, de un coste elevado.
Belleman RG, Stolk B, de Vries R. Immersive virtual reality on commodity hardware. In Proceedings of the 7th annual conference of the
Advanced School for Computing and Imaging 2001 May (Vol. 7, pp. 297-304)
• Para mitigar este problema se creó lo que se denomina PC Clúster: grupo de
ordenadores interconectados con el propósito de mantener cierta sinergia para el
desarrollo de VR o AR permitiendo una disminución de costes.
Raffin B, Soares L, Ni T, Ball R, Schmidt GS, Livingston MA, Staadt OG, May R. Pc clusters for virtual reality. In IEEE Virtual Reality Conference
(VR 2006) 2006 Mar 25 IEEE.

22. SOFTWARE DE TRATAMIENTO DE
INFORMACIÓN (I)
• Multitud de funciones que el software de VR o AR tiene que
desarrollar: casi de forma síncrona
• Recepción de los datos recopilados por los trackers y su procesamiento,
• La elaboración en base a la información recopilada del entorno virtual y
• Externalización del resultado para que el usuario pueda interactuar con
ello.
• Otros fenómenos como el calibrado y la nitidez deben también
ser rectificados de forma síncrona desde el momento que se
producen.

23. SOFTWARE DE TRATAMIENTO DE
INFORMACIÓN (II)
• Utilización de clústeres: Dificulta el programa un entorno
virtual y síncrono con todos los equipos.
• Open Source: utilización de Linux y sistemas UNIX como
prioritario dado que permite compartir experiencias y
desarrollo técnico.
Reitmayr G, Schmalstieg D. An open software architecture for virtual reality interaction. In Proceedings of the ACM symposium on
Virtual reality software and technology 2001

24. APLICACIONES DE VR Y AR
• El uso de la VR y la AR está en expansión en diversos ámbitos,
desde el uso educativo y científico, como el uso comercial y en
arte.

25. MARKETING
• El uso comercial nos permiten
abrir un mercado innovador y
nuevo para el usuario, permitiendo
explorar nuevos horizontes y
aplicaciones del producto.
• Volvo: Test drive sin necesidad de
realmente conducir el vehículo,
permitiendo una experiencia previa a
la adquisición del vehículo
Van Kerrebroeck H, Brengman M, Willems K. When brands come to
life: experimental research on the vividness effect of Virtual Reality
in transformational marketing communications. Virtual Reality.
2017 Nov 1;21(4):177-91

26. DISEÑO GRÁFICO
• Diseños C.A.D como punto de
partida
• Permite al arquitecto la creación
de espacios e incluso diseñar su
interior utilizando un dispositivo
de entrada tipo tablet de dibujo
Wacom® , una unidad de
procesamiento y un dispositivo
representando lo dibujado (desde
una pantalla a un HMD).
GRILO L, Monice S, Santos ET, Melhado S. Possibilidades de
aplicação e limitações da realidade virtual na arquitetura e
na construção civil. Simpósio Brasileiro de Gestão da

27. ÁMBITO CULTURAL
• Uso de audioguías en museos
con sensores de infrarrojos
conectados a un
microprocesador que permite a
la nueva audioguía situar al
usuario espacialmente del
mismo.
Bederson BB. Audio augmented reality: a prototype
automated tour guide. In Conference companion on Human
factors in computing systems 1995.
• ARCO: Augmented Reality of
Cultural Objects
Wojciechowski R, Walczak K, White M, Cellary W. Building
virtual and augmented reality museum exhibitions.

28. ÁMBITO EDUCATIVO
• Chromville: Permite colorear al
Usuario diversas figuras y
posteriormente verlas en 4D.
• AR-Anatomy 4D: Esta
aplicación está diseñada para
que estudiantes de estudios
secundarios puedan ver en 4D
los diferentes órganos, vasos,
músculos…
De la Horra Villacé I. Realidad aumentada, una revolución
Educativa. EDMETIC. 2017;6(1):9-22.

29. UTILIZACIÓN PSICOSOCIAL (I)
• Desensibilización progresiva en
pacientes con síndrome
postraumático en excombatiente
de la guerra de Iraq.
Rothbaum BO et al.. A randomized, double-blind evaluation of D-
cycloserine or alprazolam combined with virtual reality exposure
therapy for posttraumatic stress disorder in Iraq and Afghanistan War
veterans. American Journal of Psychiatry. 2014

30. UTILIZACIÓN PSICOSOCIAL (II)
• Trastorno de ansiedad social: situar en ambientes virtuales donde,
por ejemplo, precisa hablar en público sin necesidad de estar
realmente expuesto a dicho público.
Anderson PL,. Virtual reality exposure therapy for social anxiety disorder: A randomized controlled trial. Journal of consulting and
clinical psychology. 2013
• Trastornos de espectro autista: Se puede exponer a un entorno
potencialmente amenazante en el mundo real y practicar
comportamientos y modos de actuación en un escenario controlado.
Parsons S, Mitchell P. The potential of virtual reality in social skills training for people with autistic spectrum disorders. Journal of intellectual
disability research. 2002

31. UTILIZACIÓN EN EL ÁMBITO SANITARIO (I)
• El uso de VR para el entrenamiento
de técnicas y procedimientos
quirúrgicos con resultados
prometedores
• Ejemplo: Colecistectomía
laparoscópica. Según el estudio de
Seymour N.E. se observe una mejoría
en tiempo y destreza de los facultativos
que realizaban dicha técnica
previamente entrenados con
dispositivos de VR.
Seymour NE, et al. Virtual reality training improves operating room
performance: results of a randomized, double-blinded study. Annals
of surgery. 2002

32. UTILIZACIÓN EN EL ÁMBITO SANITARIO (II)
AccuVein: mapeado del
sistema vascular de la zona a
examinar.
Google Glass: para la
superposición de imágenes en
plena cirugía.
Otros usos técnicos:
Khor WS, et al. Augmented and virtual reality in surgery—the digital surgical environment: applications, limitations
and legal pitfalls. Annals of translational medicine. 2016

33. UTILIZACIÓN EN EL ÁMBITO SANITARIO (III)
• Rehabilitación de pacientes con ACVA: Podemos observar el
uso de Wii-fit para el incremento de la movilidad de dichos
pacientes en sus miembros superiores
Ferguson C, Davidson PM, Scott PJ, Jackson D, Hickman LD. Augmented reality, virtual reality and gaming: an integral
part of nursing.
• Educación para la salud: Utilización de app para instaurar
hábitos de vida saludable.
• Ejemplos: Pokemon Go, Zombies Run.

34. EJEMPLOS DE RV Y AR (I)
• Karuna: software de realidad virtual para la gestión del dolor
crónico
• Se basa en la capacidad del cerebro de modificarse y aprender
constantemente a través de nuestras experiencias
• Esta tecnología tiene como objetivo crear nuevos procesos de sensaciones,
intentando reducir y modificar los procesos dolorosos

35. EJEMPLOS DE RV Y AR (II)
• Karuna:
• Basado en Virtual Embodiment Training: con instrumentos de VR
muestra al paciente su propio cuerpo con algunas modificaciones o
distorsiones.
• Estas distorsiones confunden al cerebro y le muestran algunos
movimientos, que reconocía como doloroso, en este caso, como innocuo

36. EJEMPLOS DE RV Y AR (III)
• SmartSpecs: gafas inteligentes que ayudan las personas con
problemas de la vista a identificar los objetos.
• El objetivo es mejorar la capacidad visual de personas con discapacidad
visual, y proporcionarles información adicional sobre su entorno.
• Las pantallas transparentes también son beneficiosas por razones
sociales y estéticas, ya que permiten que otras personas vean los ojos
del usuario.

37. EJEMPLOS DE RV Y AR (IV)
• Smartspecs: Estas gafas
destacan en el reconocimiento,
la mejora de las expresiones
faciales, los movimientos y
gestos corporales, lo cual es
de particular importancia para
muchas personas ciegas.
• Existe un blog creado por
Nuffield Department of Clinical
Neuroscience en la Universidad
de Oxford donde describen la
vida diaria de una persona con