Realidad Extendida y tracking preciso para la planificación quirúrgica personalizada

Autor/es: Alejandra Gómez de Cádiz Maciá, Laura Martínez Gómez, Lia De Belda Calvo, Ignacio Espíritu García-Molina, Rakel Poveda Puente, Cristina Herrera Ligero, Carlos Manuel Atienza Vicente.  

Instituto de Biomecánica (IBV)

INTRODUCCIÓN

La incorporación de tecnologías de Realidad Extendida (XR) al ámbito quirúrgico está abriendo nuevas posibilidades para la visualización avanzada de la anatomía, la planificación preoperatoria y el guiado visual durante procedimientos complejos. La capacidad de integrar modelos anatómicos tridimensionales y elementos digitales sobre el entorno real puede mejorar la comprensión espacial del caso clínico y apoyar una toma de decisiones más precisa por parte del profesional sanitario. Sin embargo, para que estas tecnologías resulten realmente útiles en la práctica clínica, es necesario avanzar en el realismo de los entornos desarrollados, en la integración coherente de los elementos virtuales y en su posicionamiento espacial preciso sobre referencias físicas reales.

En este artículo se presentan los objetivos y los principales resultados alcanzados en el proyecto XR-SURGICAL (IMDEEA/2025/41), centrados en el desarrollo de entornos de Realidad Extendida aplicados a casos clínicos concretos y en la investigación de metodologías de tracking para mejorar la alineación entre el modelo digital y el entorno físico.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

En el proyecto XR-SURGICAL se ha trabajado acorde a cuatro objetivos específicos: análisis y definición de casos de uso clínico específicos para el uso de técnicas de realidad extendida; investigación y aplicación de técnicas para la digitalización de elementos de uso quirúrgico que con su incorporación aumenten el realismo de los escenarios de realidad extendida; investigación y aplicación de técnicas de tracking de elementos físicos reales para el posicionamiento preciso de los elementos digitales; diseño de una metodología para validar la utilidad clínica de los escenarios desarrollados mediante la simulación de intervenciones reales en modelos impresos en 3D.

Figura 1. Segmentación de la imagen médica para la obtención del modelo 3D de la anatomía patológica del paciente.

RESULTADOS

Durante la ejecución del proyecto se han alcanzado dos resultados principales, que responden a los objetivos planteados inicialmente:

• Entornos realistas para el desarrollo tecnológico de una herramienta de apoyo al clínico mediante técnicas de Realidad Extendida

Se desarrollaron entornos realistas de Realidad Extendida orientados al apoyo al clínico en tres aplicaciones concretas. Para ello, se definieron previamente los casos de uso clínico: la planificación del implante valvular aórtico transcatéter (TAVI), el apoyo a la cirugía en paciente edéntulo y el apoyo a la planificación quirúrgica de una amputación de fémur. Se realizó junto a las empresas la captación de requisitos y necesidades específicas de cada caso y se investigaron y aplicaron técnicas de digitalización de elementos anatómicos y quirúrgicos para aumentar el realismo de los escenarios desarrollados.

En este trabajo se empleó imagen médica y otros registros clínicos para obtener modelos anatómicos y elementos digitales que posteriormente fueron tratados para su incorporación a los entornos XR. En el caso de amputación de fémur, se segmentaron distintas estructuras anatómicas de interés y se realizó además la digitalización de tres vástagos femorales del implante KeepWalking mediante escaneado láser azul, con objeto de integrarlos en el entorno de Realidad Mixta. En el caso de paciente edéntulo, se trabajó en la individualización y configuración visual de estructuras anatómicas y elementos de planificación, de manera que pudieran diferenciarse y comprenderse con claridad dentro del entorno. En el caso TAVI, se prepararon los modelos anatómicos y se configuró su interacción dentro del entorno XR para permitir su manipulación y análisis espacial.

Figura 2. Generación de elementos realistas, específicos del caso de uso clínico definido.

• Metodología para la aplicación de técnicas de tracking para el posicionamiento preciso de los elementos digitales

Se investigaron e implementaron técnicas de tracking para el posicionamiento preciso de los elementos digitales en los entornos desarrollados. Para ello se analizaron distintas alternativas de seguimiento y se seleccionó el uso de marcadores fiduciales QR como base para la implementación del tracking, por su robustez, su integración nativa con HoloLens 2 y su adecuación a los casos de uso del proyecto. Sobre esta base, se configuró un proyecto único en Unity incorporando MRTK3 y Mixed Reality OpenXR Plugin, y se desarrolló una lógica de detección y selección dinámica del marcador más adecuado para sostener el anclaje espacial de los contenidos digitales.

Figura 3. Desarrollo generado, con integración de tracking, para el caso clínico de pacientes edéntulo. Modelos impresos (izq.) y visualización con HoloLens2 (dcha.)

Finalmente, los desarrollos se desplegaron en HoloLens 2, integrando además seguimiento de manos y funcionalidades específicas de interacción según el caso clínico. En primer lugar, se desarrollaron entornos realistas de Realidad Extendida orientados al apoyo al clínico en tres aplicaciones concretas: la planificación del implante valvular aórtico transcatéter (TAVI), el apoyo a la cirugía en paciente edéntulo y el apoyo a la planificación quirúrgica de una amputación de fémur. Para ello, se definieron previamente los casos de uso clínico y se analizaron las necesidades funcionales y técnicas asociadas a cada procedimiento.

Figura 4. Visualización con HoloLens2 del desarrollo de Realidad Mixta generado para el caso clínico de amputación de fémur.

EMPRESAS PARTICIPANTES

Las empresas que han colaborado en esta iniciativa junto al Instituto de Biomecánica (IBV) han sido: AVAMED SYNERGY, DYPSELA, IT3D GROUP, INNOSURGERY y TEQUIR.

Proyecto (IMDEEA/2025/41). Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Innovació, Indústria, Comerç i Turisme de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE, y está financiado por la Unión Europea, a través del Programa FEDER Comunitat Valenciana 2021-2027.

AFILIACIÓN DE LOS AUTORES

Instituto de Biomecánica de Valencia
Universitat Politècnica de València
Edificio 9C. Camino de Vera s/n
(46022) Valencia. Spain

CÓMO CITAR ESTE ARTÍCULO

Autor/es: Alejandra Gómez de Cádiz Maciá, Laura Martínez Gómez, Lia De Belda Calvo, Ignacio Espirítu García-Molina, Rakel Poveda Puente, Cristinta Herrera Ligero, Carlos Manuel Atienza Vicente. (9 de Marzo de 2026). “Realidad Extendida y tracking preciso para la planificación quirúrgica personalizada”. Revista de Innovación  Biomecánica en Europa nº 14. https://www.ibv.org/actualidad/realidad-extendida-y-tracking-preciso-para-la-planificacion-quirurgica-personalizada/

Publicación desarrollada en el marco del “Plan de Actividades de carácter no económico del IBV 2025” financiada por la Línea Nominativa S1048 “Centros Tecnológicos de la Comunitat Valenciana. Apoyo por objetivos.” de los Presupuestos de la Generalitat para 2025.