Este protocolo describe la integración de la realidad aumentada y la imagenología holográfica tridimensional en el flujo de trabajo de rinoplastia estética para mejorar la visualización intraoperatoria y facilitar la toma de decisiones quirúrgicas.
Artículo de método
Este protocolo describe la integración de la realidad aumentada y la imagenología holográfica tridimensional en el flujo de trabajo de rinoplastia estética para mejorar la visualización intraoperatoria y facilitar la toma de decisiones quirúrgicas.
La rinoplastia estética suele depender de imágenes de referencia intraoperatorias para ayudar a lograr el resultado estético deseado por el paciente. Sin embargo, estas imágenes se muestran típicamente en un formato bidimensional (2D), lo que simplifica excesivamente la anatomía nasal tridimensional y obliga al cirujano a desviar la atención del campo operatorio. La tecnología de realidad aumentada (AR) podría abordar estas limitaciones proyectando imágenes holográficas tridimensionales específicas del paciente dentro del campo visual del cirujano, proporcionando una visualización espacial en tiempo real. Este artículo describe un protocolo para integrar la realidad aumentada en el flujo de trabajo de la rinoplastia estética mediante un sistema de imagen facial 3D y una pantalla de realidad mixta montada en la cabeza. Se obtienen imágenes faciales 3D preoperatorias, se modifican conjuntamente con el paciente para representar el resultado quirúrgico deseado, se exportan como modelos holográficos y se muestran durante la intervención para su comparación visual con el campo quirúrgico. El protocolo se incorporó con éxito al flujo de trabajo quirúrgico, permitiendo a los cirujanos manipular modelos holográficos en el espacio real durante la planificación preoperatoria y la evaluación intraoperatoria. Este protocolo proporciona un flujo de trabajo reproducible para integrar la realidad aumentada en la rinoplastia estética y podría mejorar la visualización intraoperatoria, apoyar la toma de decisiones quirúrgicas y facilitar la comparación entre la planificación preoperatoria y la anatomía intraoperatoria.
La toma conjunta de decisiones preoperatoria con los pacientes es un componente clave de la rinoplastia estética y consiste en simular posibles resultados cosméticos comprendiendo al mismo tiempo los objetivos del paciente respecto al procedimiento. La simulación fotográfica ayuda tanto a los pacientes como a los cirujanos a visualizar el resultado quirúrgico deseado, al tiempo que se comunica lo que es realista alcanzar. Las imágenes modificadas suelen consultarse durante la intervención; sin embargo, estas imágenes de referencia se presentan típicamente en un formato bidimensional (2D), ya sea impresas en papel o mostradas en una pantalla de computadora. Estos formatos 2D no solo simplifican excesivamente la compleja anatomía tridimensional (3D) de la nariz, sino que también obligan al cirujano a desviar la atención del campo operatorio1,2.
La tecnología de realidad aumentada (AR) podría abordar estas limitaciones proyectando directamente en el campo de visión del cirujano imágenes holográficas 3D renderizadas, proporcionando una visualización espacial en tiempo real. La AR combina imágenes generadas por computadora con el entorno del mundo real y se ha aplicado en cirugía plástica facial para la reconstrucción de traumatismos faciales3,4, cirugía craneofacial5 y reconstrucción de microtia6 con el fin de mejorar la visualización intraoperatoria y facilitar el flujo de trabajo quirúrgico. Sin embargo, la aplicación de la AR en rinoplastia estética sigue siendo limitada. Estudios recientes que describen aplicaciones emergentes de tecnologías de realidad aumentada y realidad mixta en cirugía facial y rinoplastia incluyen reportes de casos y series pequeñas de casos7,8,9,10.
En un estudio previo, completamos con éxito dos rinoplastias guiadas por realidad aumentada (AR) en especímenes de cadáveres utilizando una pantalla montada en la cabeza de realidad mixta (Microsoft HoloLens 2; Microsoft Corporation, Redmond, WA, EE. UU.). Esto fue seguido por un estudio de viabilidad de prueba de concepto sobre rinoplastia cosmética guiada por AR que incluyó a seis pacientes9. En el presente protocolo, empleamos una pantalla montada en la cabeza de realidad mixta (Apple Vision Pro; Apple Inc., Cupertino, CA, EE. UU.) como plataforma de visualización para la guía holográfica intraoperatoria. Las referencias posteriores a este dispositivo se describen como la pantalla montada en la cabeza (HMD). Aquí presentamos un protocolo para integrar la AR en el flujo de trabajo de la rinoplastia cosmética con el fin de mejorar la visualización intraoperatoria y facilitar la comparación entre la planificación preoperatoria y la anatomía intraoperatoria. Este sistema de AR sirve como referencia visual, y no como un sistema de guía por AR con registro automático. La tecnología descrita en este protocolo puede utilizarse tanto para la planificación quirúrgica como para la visualización intraoperatoria. Las imágenes holográficas tridimensionales pueden reposicionarse manualmente durante el procedimiento quirúrgico, permitiendo una personalización del entorno de AR dirigida por el usuario.
Este protocolo se realizó en el Vanderbilt University Medical Center de acuerdo con las directrices del Comité de Revisión Institucional del Vanderbilt University Medical Center (aprobación del IRB #241657). Todos los participantes proporcionaron consentimiento informado por escrito antes de su participación, incluido el consentimiento para el uso intraoperatorio de tecnología de realidad aumentada (AR) para facilitar la proyección de imágenes holográficas tridimensionales preoperatorias y modificadas. Todos los datos de los pacientes fueron desidentificados. Los pacientes se sometieron a una evaluación y fotografía preoperatoria estándar utilizando un sistema de imagen facial 3D con capacidades de renderizado fotorrealista. Los criterios de inclusión incluyeron pacientes mayores de 18 años que se sometieran a rinoplastia estética.
1. Captura de foto 3D

Figura 1: Configuración del sistema de imagen facial tridimensional. El sistema de imagen facial tridimensional utilizado para la adquisición de imágenes preoperatorias. El paciente debe sentarse erguido y colocarse frente al sistema de cámaras, con la cabeza alineada al plano horizontal de Frankfurt antes de la captura de la imagen. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Alineación del paciente durante la adquisición de imágenes tridimensionales. Interfaz representativa de alineación que muestra la posición correcta del paciente antes de la captura de la imagen. Los ojos del paciente deben alinearse dentro de las guías de referencia en todas las vistas de la cámara para garantizar la adquisición estandarizada de imágenes faciales tridimensionales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Interfaz de representación y deformación facial tridimensional. Entorno representativo de representación facial tridimensional utilizado para la modificación de imágenes preoperatorias. El círculo rojo indica la herramienta de deformación para rinoplastía utilizada para simular el resultado cosmético deseado antes de exportar el modelo tridimensional para la generación del holograma. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
2. Transformación de la Imagen
3. Exportación de imágenes 3D y conversión de archivos
4. Uso del dispositivo de visualización montado en la cabeza (HMD)
NOTA: Familiarícese con el HMD antes de usarlo en el quirófano. Pruebe el HMD tanto con el cirujano como con el asistente antes del procedimiento para minimizar interrupciones durante la cirugía.

Figura 4: Uso intraoperatorio de la pantalla montada en la cabeza. Uso intraoperatorio representativo de la pantalla montada en la cabeza para la visualización de modelos holográficos personalizados durante una rinoplastia estética. El cirujano revisa los modelos holográficos para compararlos con el campo operatorio durante la planificación quirúrgica y la evaluación intraoperatoria. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El protocolo de RA se integró con éxito en el flujo de trabajo de rinoplastia cosmética. En Figura 1, Figura 2, Figura 3, Figura 4 se ilustran etapas representativas del flujo de trabajo. Se utilizó el sistema de imagen facial 3D para adquirir imágenes faciales preoperatorias estandarizadas (Figura 1), con la posición del paciente guiada por la interfaz de alineación para garantizar una adquisición de imágenes consistente (Figura 2). Las imágenes adquiridas se importaron posteriormente al entorno de renderizado, donde se modificaron los modelos faciales preoperatorios para simular el resultado cosmético planeado antes de exportarlos para la generación del holograma (Figura 3).
Tras el procesamiento de la imagen, los modelos faciales 3D sin deformar y deformados se mostraron mediante un DMC a través de una aplicación de visualización de hologramas. Durante la cirugía, los modelos holográficos podían reubicarse, redimensionarse y rotarse manualmente para facilitar la comparación visual en tiempo real con la nariz del paciente, ya sea como una superposición directa o como una referencia visual adyacente (Figura 4).
El HMD se incorporó con éxito al flujo de trabajo quirúrgico de los autores con una capacitación mínima. Los cirujanos informaron una mejor resolución de pantalla y una mayor respuesta de la interfaz en comparación con el sistema de visualización utilizado anteriormente. Las respuestas preliminares de la encuesta a los cirujanos indicaron que el sistema era útil para la evaluación intraoperatoria del progreso quirúrgico y la comparación con el resultado cosmético planeado9.
En general, este protocolo demuestra un flujo de trabajo reproducible para integrar la realidad aumentada (AR) en la rinoplastia estética, facilitando la visualización intraoperatoria y la comparación entre la planificación preoperatoria y el campo quirúrgico. Estas observaciones respaldan la viabilidad de incorporar un sistema de visualización basado en dispositivos montados en la cabeza (HMD) en el flujo de trabajo de la rinoplastia estética. El presente estudio describe un protocolo técnico y un flujo de trabajo de viabilidad, y no una evaluación de eficacia clínica; sin embargo, actualmente se están llevando a cabo investigaciones sobre medidas objetivas de resultados asociadas a este flujo de trabajo.
Este manuscrito describe un protocolo para integrar la realidad aumentada (AR) en el flujo de trabajo de rinoplastia cosmética. Los datos que respaldan la viabilidad del flujo de trabajo descrito están disponibles en: https://doi.org/10.1177/26893614261430605.
Un estudio previo demostró la viabilidad del uso de la realidad aumentada (AR) durante la rinoplastia estética y encontró que la tecnología AR era fácil de integrar, requería un tiempo operatorio adicional mínimo y reducía la carga cognitiva del cirujano9. También se ha informado que la AR mejora la comprensión anatómica11 y reduce el tiempo operatorio12 en aplicaciones quirúrgicas. En la rinoplastia, los estudios sobre AR han destacado el potencial de esta tecnología para ayudar en la planificación preoperatoria, aumentar la precisión quirúrgica y mejorar la satisfacción del paciente7,8,9,10. El presente protocolo amplía las investigaciones anteriores al describir un flujo de trabajo alternativo basado en dispositivos montados en la cabeza (HMD) que puede incorporarse a la rinoplastia estética para apoyar la visualización intraoperatoria.
Este protocolo propone el uso de imágenes tridimensionales preoperatorias específicas del paciente y de imágenes morfológicas de referencia estéticas como referencias visuales holográficas intraoperatorias. La tecnología actual de realidad aumentada puede complementar las imágenes de referencia bidimensionales tradicionales al proporcionar perspectivas tridimensionales adicionales que podrían ayudar en la toma de decisiones quirúrgicas intraoperatorias. Este enfoque podría ser útil en cirugía plástica y reconstructiva facial, donde la comprensión espacial de la anatomía específica del paciente es importante durante los procedimientos estéticos y reconstructivos.
Se deben señalar varias limitaciones. La principal limitación para el usuario es que el uso intraoperatorio de dispositivos montados en la cabeza (HMD) requiere personal adicional si el cirujano desea mantenerse estéril o con el equipo quirúrgico durante el procedimiento. Un asistente debe permanecer en la sala de operaciones o cerca para ayudar con la colocación y retirada del HMD. Además, este HMD específico es más pesado que otros dispositivos, y la fuente de alimentación externa con cable requiere que el cirujano use ropa quirúrgica con bolsillos o que un asistente sostenga la batería durante el uso del HMD. El costo de los equipos de realidad aumentada también es elevado. El precio del modelo más reciente del HMD utilizado en este protocolo comienza en 3699 USD13, mientras que el sistema de captura de imágenes 3D cuesta aproximadamente 25 000 dólares.
Limitaciones adicionales están relacionadas con la interpretación intraoperatoria de las imágenes de referencia holográficas. Los hologramas son redimensionados, reposicionados y rotados manualmente por el cirujano, y el protocolo actual no describe el registro automatizado, el seguimiento, la coincidencia de superficies, la alineación basada en puntos de referencia o la fijación específica del paciente. Sin embargo, estas características pueden no ser necesarias para los objetivos de la rinoplastia estética. Técnicamente, el sistema actual funciona como una pantalla de referencia 3D portátil, más que como un sistema de realidad aumentada con registro automatizado. La manipulación manual permite al cirujano superponer directamente los hologramas o colocarlos adyacentes a la nariz del paciente como una referencia visual modificable. La posición rastreada o anclada de los hologramas podría ser desventajosa, ya que podría ocultar el campo operatorio como una superposición fija o impedir la comparación directa cuando se coloca fija junto al campo operatorio. El edema intraoperatorio, la deformación de los tejidos blandos, las incisiones, la manipulación del tejido, la tracción, la exposición quirúrgica y la hinchazón progresiva también pueden afectar la comparación entre la anatomía intraoperatoria del paciente y los modelos holográficos preoperatorios o modificados. Aunque estos factores pueden alterar la interpretación de las imágenes de referencia holográficas, también están presentes al utilizar imágenes de referencia tradicionales en 2D. Los cirujanos experimentados deberían ser capaces de reconocer y tener en cuenta estas variables independientemente de la dimensionalidad de la imagen de referencia. Otros enfoques para estudiar este flujo de trabajo podrían incluir la comparación con imágenes de referencia tradicionales en 2D, el uso de dispositivos montados en la cabeza (HMD) alternativos, la evaluación de sistemas de superposición registrados, la valoración de métodos de fijación específicos del paciente o la comparación cuantitativa de los resultados estéticos planeados y postoperatorios. Este manuscrito presenta un protocolo de viabilidad técnica, y actualmente se encuentra en curso una validación cuantitativa. Aunque las imágenes holográficas 3D pueden mejorar la visualización intraoperatoria de los objetivos estéticos en la rinoplastia, al igual que las imágenes tradicionales, están destinadas únicamente como material de referencia. La toma de decisiones quirúrgicas sigue siendo, en última instancia, responsabilidad del cirujano. Los usuarios de este protocolo deben mantener la esterilidad y priorizar la seguridad del paciente. Cuando se utiliza adecuadamente, el sistema debería presentar un riesgo mínimo para el campo quirúrgico y el paciente. Dado el carácter experimental de este protocolo, cada paciente debe recibir asesoramiento sobre los riesgos y beneficios de la tecnología, y se debe obtener el consentimiento informado antes del uso intraoperatorio del HMD.
Aunque se necesita más investigación para validar estos hallazgos, la tecnología de realidad aumentada podría tener aplicaciones potenciales en cirugía plástica y reconstructiva facial al mejorar el acceso a imágenes de referencia tridimensionales específicas del paciente durante la rinoplastia estética. La mayor adopción de la tecnología de realidad aumentada podría identificar aplicaciones adicionales en cirugía plástica y reconstructiva facial. Son necesarios estudios futuros multicéntricos que evalúen resultados objetivos como el tiempo quirúrgico, la precisión, los resultados estéticos, la seguridad del paciente y la eficiencia del flujo de trabajo para validar aún más este enfoque.
Los autores no declaran ninguna divulgación.
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), el Instituto Nacional sobre la Sordera y otros Trastornos de la Comunicación (R25DC020728) y la Subvención para el Desarrollo de Carrera K08 del Instituto Nacional del Cáncer (NCI) (5K08CA293255-02). Los autores desean reconocer a Shreeya Bahethi por sus contribuciones a la producción del video.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Módulo de análisis 3D | Canfield Scientific Inc. | N/A | Software VECTRA 3D Analysis Module utilizado para exportar archivos de imagen tridimensionales. RRID: N/A |
| Módulo de captura 3D | Canfield Scientific Inc. | N/A | Software VECTRA Capture Module utilizado para la adquisición de imágenes faciales tridimensionales. RRID: N/A |
| Sistema de imagen facial 3D | Canfield Scientific Inc. | N/A | Sistema de imagen tridimensional VECTRA M3 utilizado para la adquisición de imágenes faciales. RRID: N/A |
| Estación de trabajo informática | Dell Inc. | W31C003 | Estación de trabajo utilizada con el sistema de imagen facial tridimensional. Requisitos mínimos: Windows 11 (64 bits), Intel Core i7 o superior, ≥16 GB de RAM, tarjeta gráfica NVIDIA compatible con ≥4 GB de memoria gráfica y dos puertos USB 2.0. Configurada y suministrada por Canfield Scientific Inc. |
| Software de diseño asistido por computadora | Autodesk Inc. | N/A | Software Meshmixer utilizado para la reparación de archivos de modelos tridimensionales antes de la conversión. RRID: SCR_015736 |
| Software de diseño asistido por computadora (heredado) | Microsoft Corporation | N/A | Software Microsoft 3D Builder utilizado para la reparación de archivos de modelos tridimensionales (obsoleto; alternativa opcional). |
| Software de morfing facial | Canfield Scientific Inc. | N/A | Software Face Sculptor utilizado para generar la simulación cosmética deseada para la planificación quirúrgica. RRID: N/A |
| Dispositivo de visualización montado en la cabeza | Apple Inc. | N/A | Dispositivo de realidad mixta Apple Vision Pro (M2) utilizado para la visualización intraoperatoria. RRID: N/A |
| Plataforma de gestión de hologramas | ApoQlar Medical | N/A | Aplicación HoloMedicine Online Preview utilizada para cargar y gestionar modelos holográficos antes de la visualización. RRID: N/A |
| Aplicación de visualización de hologramas | ApoQlar Medical | N/A | Aplicación VSI HoloMedicine Preview utilizada para visualizar modelos holográficos dentro del dispositivo de visualización montado en la cabeza. RRID: N/A |
| Software de modelado tridimensional de código abierto | Equipo de Desarrollo de Blender | Versión 4.4 | Software Blender utilizado para convertir modelos tridimensionales al formato .glb y para la reducción de mallas. RRID: SCR_008606 |
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