Defesa de Dissertação de Bruna Souza da Rocha Santos, 11/07/25, 10h, na sala 310 do Instituto de Computação
Design Centrado no Coração: Desafios e Aprendizados na Interação com um Coração em Realidade Aumentada
Resumo:
O ensino de doenças cardíacas para estudantes de medicina apresenta desafios devido à complexidade da visualização 3D das estruturas anatômicas e dos processos patológicos. A Realidade Aumentada surge como uma tecnologia inovadora para superar essas limitações, oferecendo experiências imersivas que podem melhorar a compreensão dos conceitos médicos. Este estudo teve como objetivo desenvolver e avaliar o CardioLab RA, um protótipo de Realidade Aumentada destinado ao ensino de doenças cardíacas para estudantes e professores de medicina.
O processo de design seguiu uma abordagem centrada no usuário, incorporando técnicas de imersão e provas de conceito. O sistema foi desenvolvido para exibir sobre um coração impresso em 3D e sem uso de marcadores, informações de um coração saudável e de quatro doenças cardíacas específicas: Amiloidose, Cardiomegalia, Pseudo Aneurisma e Fibroelastoma. Para analisar a usabilidade com usuários e a precisão do rastreamento, foram executados testes em duas modalidades de interação: movimentação do modelo físico frente a uma câmera fixa e movimentação da câmera ao redor do modelo estático.
Os resultados da análise quantitativa mostraram que o cenário com câmera parada e objeto em movimento apresentou maior erro de rastreamento (média de 0,03% com lâmpada de 9W e 0,13% com 12W), enquanto o cenário com objeto fixo e câmera móvel demonstrou melhor precisão (média de 0,002% com 9W e 0,004% com 12W). A iluminação de maior intensidade (12W) aumentou os erros de rastreamento em ambas as modalidades. Já os testes com usuários revelaram maior engajamento na modalidade de movimentação do objeto físico, indicando itens a serem melhorados para tornar a interação mais natural. Foi verificado grande interesse dos participantes pelo uso da Realidade Aumentada no estudo da anatomia humana, demonstrando o potencial da tecnologia para enriquecer o processo de ensino-aprendizagem na área médica.
Abstract:
Teaching cardiac diseases to medical students presents challenges due to the complexity of 3D visualization of anatomical structures and pathological processes. Augmented Reality emerges as an innovative technology to overcome these limitations, offering immersive experiences that can improve understanding of medical concepts. This study aimed to develop and evaluate CardioLab AR, an Augmented Reality prototype designed for teaching cardiac diseases to medical students and professors.
The design process followed a user-centered approach, incorporating immersion techniques and proof of concepts. The system was developed to display information about a healthy heart and four specific cardiac diseases over a 3D printed heart without the use of markers: Amyloidosis, Cardiomegaly, Pseudo Aneurysm, and Fibro elastoma. To analyze usability with users and tracking accuracy, tests were performed in two interaction modalities: movement of the physical model in front of a fixed camera and movement of the camera around the static model.
The quantitative analysis results showed that the scenario with a stationary camera and moving object presented higher tracking error (average of 0.03% with 9W lamp and 0.13% with 12W), while the scenario with fixed object and mobile camera demonstrated better accuracy (average of 0.002% with 9W and 0.004% with 12W). Higher intensity lighting (12W) increased tracking errors in both modalities. The tests with users revealed greater engagement in the physical object movement modality, indicating items to be improved to make the interaction more natural. Great interest from participants in using Augmented Reality for studying human anatomy was verified, demonstrating the technology’s potential to enrich the teaching-learning process in the medical field.
Banca examinadora:
Profa. Daniela Gorski Trevisan, UFF – Presidente
Prof. Esteban Walter Gonzalez Clua, UFF
Prof. Anselmo Antunes Montenegro, UFF
Profa. Rosa Maria Esteves Moreira da Costa, UERJ