Uso del 2D e 3D nei giochi simulati in Medicina delle Catastrofi

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1 Uso del 2D e 3D nei giochi simulati in Medicina delle Catastrofi Dott. Fabrizio La Mura flamura@mclink.it Ospedale Maggiore della Carità European Master in Disaster Medicine (EMDM) Centro di Ricerca Interdipartimentale in Medicina d Emergenza e dei Disastri e di Informatica applicata alla pratica Medica (CRIMEDIM) Università del Piemonte Orientale Novara MIMOS VII Roma, 7 Novembre 2007

2 Simulazione: quando NO Scopi del progetto di Johnsen: - Training per imparare ad interagire con un Paziente - Simulazione relazionale / sociale Dottore ho un dolore terribile al fianco, me lo faccia passare! Johnsen et al., PRESENCE, Vol. 15, N. 1, the MITpress

3 Simulazione: quando NO Difficile da apprendere tramite simulazione: - Empatia - Raccolta dell anamnesi e storia fisiopatologica del Paziente - Instaurare una relazione basata sulla fiducia Assenza di Trial Controllati Randomizzati che provino l efficacia di una metodica di educazione relazionale medico-paziente classica versus computerizzata

4 Quando la simulazione è (probabilmente) utile -Training per la rianimazione cardiopolmonare di base ed avanzata - Istruzione trasversale, utile sia ai medici che a soccorritori occasionali non medici

5 Quando la simulazione è (probabilmente) utile Scolari che imparano le tecniche di rianimazione cardiopolmonare di base usando manichini meccanici

6 Desktop VR: MATADOR - Si instaura il concetto di teamwork - L attenzione si sposta dal Paziente al componente del gruppo di soccorso - Importanza del monitoraggio ambientale e del debriefing Halvorsrud et al., MATADOR Project (Medical Advanced Training in an Artificial Distributed Environment), 2001, Future Media progam

7 Realtà Virtuale immersiva classica: BioSimMer Simulazione di attacco terroristico in un aeroporto BioSimMer, 1999, prodotto da - DARPA - Lockheed Martin - Sandia Stansfield et al., BioSimMER Project, PRESENCE, 1999, Vol. 9, N. 6 MIT Press - BioSimMER simula due tipi di patologie classiche della medicina d emergenza: Pneumotorace Trauma cranico - Concetto di teamwork

8 Realtà Virtuale immersiva classica: BioSimMer Simulazione di attacco terroristico in un aeroporto Punti deboli: BioSimMer, 1999, prodotto da - DARPA - Lockheed Martin - Sandia Stansfield et al., BioSimMER Project, PRESENCE, 1999, Vol. 9, N. 6 MIT Press Sistema molto costoso.... a fronte di una valutazione statistica opinabile.... e sulla reale efficacia didattica migliora davvero la performance dei soccorritori?

9 Realtà Virtuale immersiva classica: BioSimMer Ciò che non è stato divulgato a sufficienza.. NON utilizzo di strumenti che si utilizzerebbero nella realtà NON utilizzo di divise e strumenti di barriera che si utilizzerebbero nella realtà Nonostante questo: tentativo (accennato) di paragonare performance virtuali a quelle reali Sessione simulativa con BioSimMer, 1999, Texas Engineering Extension Service Fire Protection Training Division (TEEEX FPTD)

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11 2D o 3D? Importanza dello Human Factor in VR E quindi importante uno Studio di Usabilità ben condotto: User task analysis Definire gli obiettivi operativi e stabilirne le risorse per raggiungerli Expert guidelines-based evaluation Gli esperti del settore valutano prima da soli, poi in gruppo, e poi propongono, il design del sistema Formative usability evaluation Metodo osservazionale iterativo per proporre e/o corregere problemi riscontrati nel sistema Summative evaluations Si effettua alla fine dell iter di progettazione: si paragonano statisticamente prodotti simili al nuovo prodotto Burdea, Coiffet, Virtual Reality Technology, 2003, Wiley & Sons

12 2D o 3D? Importanza dello Human Factor in VR Implementazione della catena Comando-Controllo: Controllo: esempio DRAGON: - Paragone di mappe militari classiche 2D con un sistema esocentrico 3D - Si riscontrarono criticità del sistema a fronte di una idea iniziale di interfaccia che sembrava buona e vincente - necessità di frequenti passaggi da navigazione esocentrica a navigazione egocentrica Swan E, A Comparative Study of User Performance in a Map Based Virtual Environment, 2003, IEEE VR Proceedings,

13 Implementazioni 2D del nostro gruppo di ricerca: Spheeg Island Spheeg Island (2002): - Gioco multiutente via Intenet - Basato sulla gestione di un evento catastrofico in una ipotetica isola.. - Con diversi insediamenti urbani, infrastrutture ferroviarie, stradali, fognarie - Navigazione basata su un sistema esocentrico - Metafora dei fogli di acetato sovrapposti

14 Fra 2D e 3D: l Information Visualization Information Visualization usando ambienti 3D:.. rappresenta la trasformazione di dati astratti, normalmente mostrati sottoforma bidimensionale, in geometrie tridimensionali; tali geometrie possono essere interattivamente manipolate dall utente, con attesi benefici cognitivi Bryson S, Information Visualization in Virtual Environment, 2002, in Kenny (Ed.), The Handbook of Virtual Environmens Technology, Erlbaum publisher,

15 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Hospital Disaster Preparedness Networked Simulator (HDPnetS) Simulazione di massiccio afflusso di pazienti presso le strutture ospedaliere di una vasta area metropolitana Stratificazione fisica (tipo fogli di acetato) Stratificazione logica

16 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Differenza fra semplice emergenza e Disastro Necessità Risorse Risorse Necessità Emergenza Disastro / MCI

17 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Decreto Presidenziale n. 225 del 24 febbraio 1992 Linee guida sul sistema di emergenza sanitaria n.1/96 PIANO DI EMERGENZA INTRAOSPEDALIERA PER IL MASSICCIO AFFLUSSO DI FERITI (P.E.I.M.A.F.) Concettualizzazione del piano Strutturazione e sviluppo Surge capacity Identificazione di ruoli e responsabilità Gestione delle risorse e modifiche logistiche Identificazione di aree dedicate all accettazione accettazione e al primo trattamento dei feriti Formazione specifica del personale Testing

18 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS VANTAGGI DI UN APPROCCIO DI SIMULAZIONE INFORMATICA Riduzione dei tempi di preparazione Riduzione dei costi Riduzione del numero di risorse necessarie Riduzione del rischio di interferenza con la normale routine assistenziale dell ospedale Possibilità di verificare l efficacia l del piano con maggiore frequenza, migliorando la formazione del personale Mantenimento del più elevato grado possibile di realismo Raccolta e analisi dei dati per l analisi l post-simulazione simulazione

19 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Visualizzazione del territorio: esempio

20 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Stratificazione fisica (più livelli per ogni struttura) ed inter- relazione fra strutture ospedaliere: esempio

21 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Stratificazione logica: esempio

22 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS

23 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS

24 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Potenzialità: - Livello di dettaglio potenzialmente infinito - Ottenuto tramite un sistema di matrice di matrici - Descrizione dei mondi: risorse umane, strumentali, popolazione generale, geografia del territorio - Manipolazione dei dati tramite strutturazione in XML

25 Fra 2D e 3D:il progetto HDPnetS Esempio di creazione di pazienti (automii a stati finiti) tramite un editor grafico che restituisce un output XML: - Potenzialmente infinite possibilità di transizione da uno stato ad un altro - trigger attivabili tramite criterii temporali, o di procedure eseguite, o di allocazione spaziale - Il mondo così creato (Infrastrutture, risorse umane, ecc) può essere ampliato - Puo essere utilizzato da un motore 3D

26 Dal 2D al 3D:il progetto e-district CiPro Nel è stato prodotto un CVE che permette la partecipazione di svariate figure professionali: Personale Medico Personale Infermieristico e Paramedico Vigili del Fuoco Forze dell Ordine Volontarii Protezione Civile Croce Rossa E-District CiPro, , Leonardo da Vinci II EU Project, funded with the support of the European Commission

27 CVE via Internet: progetto e-district CiPro European DIStance TRaining Interactive and Collaborative Tools for the Civil Protection Pilot Project - Leonardo da Vinci II EU Project 11 partners (5 Italy, 1 Belgium,1 Ireland, 2 Romania, 1 Spain, 1 Hungary); Coordinati dal Consorzio Scuola Comunità e Impresa in Novara Scopo: Sviluppo di un prototipo di Ambiente Collaborativo Virtuale (CVE) fruibile via Internet, di una serie di moduli didattici in SCORM, di un sistema di valutazione delle competenze

28 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Punti chiave del progetto: Simulazione CVE via Internet: Creazione di squadre di diversi operatori (Medici, Croce Rossa, Vigili del Fuoco, Pubblica Sicurezza, governo locale, ecc) Comunicazione fra squadre Alto numero di partecipanti arruolabili, che giocano da casa

29 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Setting overview Soccer field with spectators

30 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Setting overview The north-west tier falls down: victims involved

31 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Scenario Overview A Fireman s view while performing rescure operation

32 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Scenario Overview A Medical Doctor performing TRIAGE

33 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Interfaccia utente del CVE

34 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Environmental Information What are the Environmental Information visualized by the Simulator? Fire Smoke Fallen tiers Trapped victims

35 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Livello di dettaglio: quanto è importante il fotorealismo? Non photorealistic but effective visualization

36 CVE via Internet: progetto e-district CiPro

37 CVE via Internet: progetto e-district CiPro

38 CVE via Internet: progetto e-district CiPro 1. Breathing The Virtual Manikin 2. Glasgow Coma Score (GCS) 3. Impaired chest mechanics (e.g., presence of a pneumothorax) 4. Pupillary dimension and reaction to light 5. Wounds 6. Surface of burned body 7. etc Minimal data set to create a vast number of emergency situations

39 CVE via Internet: progetto e-district CiPro

40 CVE via Internet: progetto e-district CiPro Conclusione e sviluppi futuri Analisi statistica dei dati raccolti nelle varie sessioni di gioco Miglioramento del sistema tramite i dati che provengono dallo studio di usabilità Miglioramento del sistema di comunicazione fra partecipanti Miglioramento del sistema di navigazione

41 CVE via Internet: progetto e-district CiPro 2D: HDPnetS 3D: e-district CiPro Grazie per l attenzione. Domande?