Aportaciones al proceso de creación de aplicaciones de realidad mixta orientadas al ámbito educativo y sanitario
- Autores: Belén Palma Ruano
- Directores de la Tesis: Jesús Gimeno Sancho (dir. tes.), Sergio Casas Yrurzum (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Lucio Tommaso De Paolis (presid.), Ignacio García Fernández (secret.), María Mar López Murcia (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías de la Información, Comunicaciones y Computación por la Universitat de València (Estudi General)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RODERIC
- Resumen
- español
La presente tesis doctoral se centra en el diseño, desarrollo y evaluación de herramientas inmersivas basadas en realidad mixta orientadas al ámbito sanitario, con especial énfasis en la planificación quirúrgica colaborativa. La investigación surge de la necesidad de superar las limitaciones de las herramientas tradicionales de visualización médica bidimensional, que requieren un elevado esfuerzo cognitivo por parte de los profesionales para interpretar estructuras anatómicas complejas y coordinar decisiones en entornos multidisciplinares. El trabajo realizado combina el análisis de las tecnologías inmersivas, los estándares de imagen médica y los modelos de interacción colaborativa, con el objetivo de proponer soluciones que integren datos clínicos de forma intuitiva y favorezcan tanto la comprensión espacial como la comunicación entre equipos médicos. Para ello, se plantea una plataforma multiplataforma de planificación quirúrgica en entornos virtuales colaborativos, compatible con dispositivos de realidad virtual, realidad mixta y sistemas de escritorio, que permite inspeccionar modelos anatómicos en 3D segmentados a partir de imagen médica, manipularlos de forma interactiva y compartir la escena en tiempo real con otros usuarios. Asimismo, se introduce una técnica de visualización híbrida que combina renderizado de superficie y volumétrico, resolviendo los problemas de ordenación de geometrías semitransparentes y mejorando la percepción espacial de estructuras anatómicas complejas. Además, sobre el planificador quirúrgico colaborativo se integra un sistema de anotaciones multimodales persistentes que permite registrar, consultar y compartir información asociada a los modelos médicos, incorporando herramientas de voz, texto y dibujo 3D, así como un visor web para su revisión asincrónica. Las soluciones propuestas han sido evaluadas en colaboración con profesionales del ámbito sanitario, quienes han destacado su utilidad para la planificación quirúrgica, visualización de datos médicos y la comunicación clínica. Los resultados obtenidos evidencian que la integración de tecnologías inmersivas en los flujos de trabajo médicos contribuye de forma significativa a mejorar la percepción espacial, optimizar la colaboración, reducir la complejidad asociada al análisis de imagen médica y potenciar la toma de decisiones clínicas. En conjunto, esta tesis contribuye al avance de la computación gráfica aplicada a la medicina mediante la definición de nuevas metodologías y herramientas que, por su carácter práctico y versátil, constituyen un punto de partida sólido para la futura integración de entornos inmersivos en la práctica clínica, la docencia especializada y la investigación médica avanzada.
- English
This thesis focuses on the design, development, and evaluation of immersive tools based on mixed reality, aimed primarily at the healthcare domain, with particular emphasis on collaborative surgical planning. The research arises from the need to overcome the limitations of traditional two-dimensional medical imaging visualisation tools, which demand a considerable cognitive effort from professionals to interpret complex anatomical structures and coordinate decision-making in multidisciplinary environments. The work combines the analysis of immersive technologies, medical imaging standards, and collaborative interaction models, with the aim of proposing solutions that integrate clinical data intuitively while enhancing both spatial understanding and communication among medical teams. To this end, a multiplatform collaborative surgical planning system is proposed, compatible with virtual reality, mixed reality, and desktop environments. This platform enables the inspection of 3D anatomical models segmented from medical imaging, their interactive manipulation, and the sharing of the virtual scene in real time among multiple users. In addition, a hybrid visualisation technique that combines surface and volumetric rendering is introduced, addressing the challenges of ordering semi-transparent geometries and improving the spatial perception of complex anatomical structures. Furthermore, a system of persistent multimodal annotations is integrated into the collaborative surgical planning platform, allowing the recording, consultation, and sharing of information associated with medical models. This system incorporates voice, text, and 3D drawing tools, together with a web viewer for asynchronous review. The proposed solutions have been evaluated in collaboration with healthcare professionals, who have highlighted their usefulness for surgical planning, medical visualisation, and clinical communication. The results demonstrate that the integration of immersive technologies into medical workflows significantly enhances spatial perception, optimises collaboration, reduces the complexity of medical image analysis, and supports clinical decision-making. Overall, this thesis contributes to the advancement of computer graphics applied to medicine by defining new methodologies and tools which, due to their practical and versatile nature, constitute a solid foundation for the future integration of immersive environments into clinical practice, specialised teaching, and advanced medical research.
- español
