L’idea di coinvolgere i cinque sensi di una persona immergendola nel vivo dell’azione, che si svolge in un ambiente simulato, non risale a pochi giorni fa. Si tratta di Realtà Virtuale (VR), termine introdotto nel 1989 da Jaron Lanier: un ossimoro che accosta l’esistenza oggettiva “reale” ad una “virtuale” non realmente esistente.

Realtà Virtuale: cos’è e quali caratteristiche

Attraverso la manipolazione di tre variabili (spazio, tempo e interazione) e la disponibilità di un’interfaccia grafica, è possibile creare una dimensione connotata da un forte senso di realtà, per cui il soggetto crede di trovarsi in quel mondo e di potervi interagire. Questa semplice descrizione riassume già le due principali caratteristiche dell’ambiente virtuale:

1. La percezione di essere davvero in quel mondo. Tale sensazione è amplificata dall’utilizzo di strumentazioni apposite: un software in grado di riprodurre ambienti 3D, un visualizzatore per la realtà virtuale, sistemi audio integrati che offrono il supporto al surround…;
2. La possibilità di interagire con movimenti di corpo, testa e arti aumentando la sensazione di potersi impadronire di quella dimensione. Ad esempio, cyber-gloves, arti virtuali, joypad, ecc.. che permettono all’utente di toccare, spostare, manipolare o apportare modifiche agli oggetti virtuali come fossero reali.

In particolare, a seconda del grado di immersione e coinvolgimento, si distinguono tre tipi di VR:

1. Realtà Virtuale Immersiva (RVI). È accompagnata da una forte sensazione di immersione nello spazio esplorabile visivamente grazie alla possibilità di interagire con gli oggetti raffigurati virtualmente.
2. Realtà Virtuale Non Immersiva (desktop RV). Non suscita una sensazione di coinvolgimento poiché l’ambiente creato non viene percepito come reale.
3. Augmented Reality (AR). Permette di sovrapporre le immagine generate dal computer a quelle reali aumentandone il contenuto informativo.

Realtà Virtuale e Medicina

La realtà virtuale è stata la grande promessa dell’informatica. All’inizio degli anni ’90 si pensava che sarebbe divenuta il medium dominante, ma nei 10 anni a seguire scomparve per poi tornare in auge in questi ultimi anni: secondo le stime della società di ricerca IDC, il fatturato generato nel 2016 dalla vendita dei visori – già sul mercato come i Gear Vr di Samsung o in arrivo come gli Hololens di Microsoft – dovrebbe raggiungere i 2,3 miliardi di dollari con 9,6 milioni di dispositivi nel mondo. Una cifra destinata a crescere oltre il 180% l’anno portando a un totale stimato di 64,8 milioni di dispositivi nel 2020.

Sulla realtà virtuale non scommettono solo i player ludici e dell’intrattenimento, ma anche il mondo scientifico che sta perseguendo la strada dell’innovazione digitale nello sviluppo di nuovi prodotti e servizi.

In generale, i campi di applicazione della VR in ambito medico sono principalmente:

• la riabilitazione motoria e cognitiva;
• la terapia di disturbi psichiatrici;
• l’apprendimento in un contesto di simulazione.

In questi contesti, la costruzione di un mondo virtuale in cui il soggetto può avere il controllo si rivela particolarmente efficace.

Realtà virtuale: riabilitazione e terapia

La cosiddetta “cyberterapia” nasce dall’esigenza di trovare soluzioni d’avanguardia in ambito riabilitativo-psicologico che comportano ulteriori vantaggi rispetto alle tecniche tradizionali di riabilitazione, tra cui:

• svolgere l’esercizio riabilitativo in un setting che riproduce le caratteristiche degli ambienti di vita;
• stimolare la multisensorialità del paziente;
• adattare la difficoltà degli esercizi in modo dinamico rispetto alle abilità acquisite;
• monitorare in maniera sistematica gli indicatori di performance.

Questo nuovo modo di servirsi della tecnologia è stato adottato dall’IRCCS Auxologico Italiano che ha messo in campo una versione 2.0 della riabilitazione fisica e cognitiva. L’istituto ospedaliero dispone di due “Cave”, ovvero di stanze virtuali ove si sperimenta la Telepresenza immersiva virtuale (Tiv) ed è possibile simulare i tipici scenari in cui vengono trattati alcuni disturbi come quelli cognitivi nelle fasi iniziali, quelli motori conseguenti a ictus e Parkinson, o quelli psicologici come ansia, fobie, stress. L’intento è quello di promuovere l’esercizio delle funzioni compromesse attraverso attività con livelli di difficoltà graduabili atti a gestire, superare, ridurre o compensare i deficit.

Questo approccio innovativo consiste nell’esecuzione di programmi virtuali che simulano in modo estremamente realistico ed interattivo situazioni e contesti di vita quotidiana, sollecitando sia le funzioni cognitive, uditive e visive che quelle olfattive e tattili. In particolare, il paziente indossa un paio di occhialini dove sono posizionati i sensori che inviano al computer i dati di posizionamento e di navigazione. Eventualmente, possono essere applicati ulteriori sistemi di misurazione tra cui quelli per la rilevazione del battito cardiaco e della pressione. Infine, attraverso il joystick, il paziente può esercitarsi a svolgere i compiti richiesti e ad orientarsi in ambienti simulati.

Recentemente, l’Istituto Auxologico Italiano ha completato un trial clinico controllato sul trattamento dell’obesità. A un anno dalla terapia, i risultati hanno mostrato che i pazienti che avevano sperimentato la realtà virtuale riuscivano a mantenere il peso perso in percentuale quasi cinque volte superiore rispetto a chi aveva seguito solo un trattamento dietetico.

Quello dell’IRCCS Auxologico Italiano non è un caso isolato. Infatti, presso la Casa di Cura “Villa Santa Chiara” di Verona viene adottato da anni un protocollo terapeutico che utilizza la realtà virtuale anche per il trattamento dell’anoressia nervosa. Grazie a questa tecnologia, il terapeuta può aiutare il paziente a correggere la sua distorsione d’immagine e trattare le forme di ansia che accompagnano i disturbi del comportamento alimentare. Anche l’Unità Operativa di Neuropsichiatria e Riabilitazione dell’Età Evolutiva (Uonpia) del Centro IRCCS “S. Maria Nascente” di Milano, della Fondazione Don Gnocchi, ha avviato da un paio di anni un protocollo riabilitativo sperimentale che si serve della realtà virtuale per aiutare i bambini con deficit neuromotori (emiparesi). In particolare, il CARE Lab si articola in tre spazi:

• una stanza multimediale “hi-tech” attrezzata con strumentazione audio/video all’avanguardia, nella quale i bambini possono svolgere attività di riabilitazione motoria e cognitiva sotto forma di gioco interattivo presentato in una realtà virtuale semi-immersiva;
• una stanza “low-tech”, pensata per poter sviluppare e valutare attività riabilitative che utilizzino attrezzature simili a quelle normalmente presenti nel contesto domiciliare, così da consentire al bambino di proseguire a casa una parte dell’attività svolta presso i Centri;
• una stanza di controllo e supervisione dotata di specchi unidirezionali.

Un’altra interessante applicazione della realtà virtuale riguarda l’ambito farmaceutico per fini terapeutici, ovvero la terapia del dolore. In molti esperimenti, i pazienti hanno trovato beneficio nell’immersione in ambienti virtuali durante trattamenti molto invasivi e dolorosi. Ad esempio, presso il Centro Medico Cedars-Sinai (Los Angeles), 60 persone sono state immerse nel gioco Bear Blast nel quale, attraverso lievi movimenti della testa, dovevano colpire con delle palline gli orsi che comparivano. Questo studio ha dimostrato che la realtà virtuale può avere degli effetti analoghi agli antidolorifici oppiacei portando a una riduzione media del 24% del dolore percepito; secondo i medici, questo dato è paragonabile a quanto si può ottenere in caso di dolore acuto con la somministrazione di analgesici oppiacei. Un risultato che, se confermato da ulteriori studi, potrebbe portare alla riduzione dell’utilizzo di oppioidi nella fase pre e post-operatoria.

Realtà Virtuale e Apprendimento

Le potenzialità della realtà virtuale possono essere utilizzate con successo anche nella formazione alla terapia. Basti pensare al suo utilizzo prima di un intervento, per addestrare il medico alla buona riuscita dell’operazione. O ancora, come una telecamera 3D per la realtà virtuale posizionata nella sala operatoria o sul medico che sta operando consenta ad altre persone di assistere in maniera immersiva all’operazione stessa. Tutte applicazioni che permettono alle persone di partecipare attivamente alla creazione e allo sviluppo della propria conoscenza, legando l’apprendimento al “fare” in prima persona.

Ad esempio, la società americana Sandia ha sviluppato, in collaborazione con la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), un sistema di realtà virtuale per addestrare i propri operatori sanitari nel primo intervento sul campo di battaglia. In tal modo, gli operatori avevano la possibilità di:

• interagire con i pazienti e con i diversi strumenti richiesti e avere una esperienza in real-time dei risultati delle proprie azioni: se l’intervento non andava a buon fine, il paziente virtuale simulava il dolore o il pianto;
• calarsi nella situazione ambientale di guerra: il rumore delle bombe e delle granate, le urla dei feriti etc…, producevano in loro una risposta emotiva simile a quella che avrebbero provato su un vero campo di battaglia.

In  questo caso, la realtà virtuale permette non solo di imparare una tecnica, ma anche di sperimentare emozioni e imparare a controllarle, così che l’operatore possa intervenire con successo e gestire la tensione esacerbata dalla situazione.

Realtà Virtuale e tecniche di radiologia medica

Il modello di realtà aumentata è stato adottato anche nella elaborazione di immagini TAC e RMN.  Una metodica che inizia a sbarcare nelle sale operatorie italiane e che permette ai medici specialisti nel campo operatorio di sovrapporre immagini computerizzate, sia per addestrarsi preventivamente sul simulatore che per ottimizzare i risultati. In particolare, la Clinica di Diagnostica di Rio de Janeiro ha presentato, durante il convegno della Società di Radiologia del Nord America, una nuova Risonanza Magnetica in grado di produrre immagini 3D adatte alla realtà virtuale. Grazie alla combinazione di più immagini 2D rivelate con la Risonanza Magnetica e all’utilizzo di un visore per la realtà virtuale, il medico è in grado di vedere il feto in 3D durante la sua crescita: queste immagini rendono più semplice e dettagliato lo studio delle sue strutture anatomiche, nonché l’individuazione per tempo di eventuali anomalie degli organi interni. Questa tecnologia più evoluta rispetto la classica ecografia, non ha solo scopi didattici ma anche chiari risvolti applicativi.

Esistono dunque diverse applicazioni della realtà virtuale in campo medico:

• nel contesto riabilitativo e di trattamento sia a livello fisico-organico (es. mobilità articolare) che cognitivo-psicologico (es. disturbi mentali), con programmi e sessioni volte a recuperare o migliorare i deficit acquisiti e le aree di funzionalità compromesse;
• in ambito formativo ed educativo: come ad esempio, la “ciberanatomia”, la simulazione di un intervento chirurgico che prepara il medico ad operazioni complesse, le tecnologie avanzate in ambito radiologico. A tal riguardo, la realtà virtuale potrebbe essere utilizzata anche nel campo della salute pubblica per simulare il mondo così come viene visto da una persona con specifici problemi di salute; ad esempio, mettendo le persone nelle condizioni di esperire come vivono i non vedenti o le persone con invalidità, così da sensibilizzare l’opinione pubblica sulle loro necessità di assistenza.

Il futuro della medicina è sempre più hi-tech: ad oggi la realtà virtuale viene per lo più sperimentata, ma ci si può aspettare che rientrerà nella prassi medica e diverrà una pratica corrente grazie ai benefici che può apportare ed alla sua accessibilità. Di fatto, se finora uno dei principali ostacoli per la diffusione della cyberterapia erano i costi, oggi è possibile avere un sistema di realtà virtuale immersiva a prezzi più competitivi.