la realidad virtual se refiere a experiencias digitales que sumergen a los usuarios en entornos simulados, creando una sensación de presencia y participación activa. Es una interesante herramienta para la educación en ciencias de la salud. Dado que es poco incorporada en las unidades educativas, nace la oportunidad de su implementación.
Objetivodescribir un proceso de implementación de realidad virtual dentro de una unidad académica.
Métodola implementación se desarrolló en 4 etapas: a) la revisión estructurada de proyectos educativos con uso de realidad virtual b) la conversión de modelos análogos a digitales c) la selección de la plataforma tecnológica de realidad virtual; d) la integración con el sistema de gestión de aprendizaje. Una revisión estructurada fue efectuada para recopilar evidencia en el tema según la recomendación PRISMA. Paralelamente se seleccionaron modelos de escayola de arcadas dentarias, los cuales fueron digitalizados para ser integrados a un sistema de gestión de aprendizaje.
Resultadostreinta artículos fueron seleccionados, los que entregaron 8 criterios para selección de plataformas de realidad virtual. Veinte modelos fueron digitalizados e incorporados a Sketchfab quedando disponibles para la docencia.
Conclusionesproducto de la implementación se crea un repositorio de modelos digitales con realidad virtual que cumple con los criterios recomendados por las publicaciones. La revisión de la literatura señala que esta tecnología aporta beneficios para la formación del estudiantado.
Immersive reality refers to digital experiences that immerse users in simulated environments, creating a sense of presence and active participation. It is an interesting tool for health sciences education. Since it is little incorporated into educational units, the opportunity for implementation arises.
ObjectiveDescribe the process of implementing immersive reality within the UC Dentistry academic unit.
MethodThe implementation was developed in four stages: a) structured review of educational projects with the use of immersive reality b) conversion of analogue models to digital c) selection of immersive reality technological platform; d) integration with learning management system. A structured review was carried out to collect evidence on the topic according to the PRISMA recommendation. At the same time, plaster models of dental arches were selected and digitized to be integrated into a learning management system.
ResultsThirty articles were selected which provided eight criteria for selecting immersive platforms. Twenty models were digitized and incorporated into Sketchfab, making them available for teaching.
ConclusionsAs a result of the implementation, a repository of digital models with immersive reality is created that meets the criteria recommended by the publications. The review of the literature indicates that this technology provides benefits for the training of students.
La educación en las ciencias de la salud es un campo dinámico que exige vanguardia en avances tecnológicos y en herramientas educativas. La formación en odontología basada en la práctica clínica debe complementarse, en muchas ocasiones, con la realización de modelos de escayola de arcadas dentarias, lo cual puede generar limitaciones en términos de acceso y oportunidades de aprendizaje. Los modelos de escayola consisten en reproducciones a tamaño real de arcadas dentarias, y su propósito es de registro. Estos elementos son utilizados en la formación odontológica por ser una réplica de las arcadas dentarias del paciente, usándose en áreas como prostodoncia, ortodoncia, cirugía ortognática1,2 y en el entrenamiento para la confección de restauraciones, aparatos ortodóncicos, protésicos, etcétera. En la formación odontológica ciertamente los modelos de arcadas dentarias son un elemento fundamental para la enseñanza, pero su disponibilidad física puede representar una limitación significativa para el aprendizaje, ya que requiere la presencia del alumno en el lugar donde se encuentren los modelos. Esto puede ser un inconveniente, especialmente en situaciones donde la movilidad del estudiante se ve restringida o en programas de educación a distancia. La digitalización de estos modelos ofrece una solución innovadora a este desafío al permitir un acceso remoto y flexible a los recursos educativos. De esta manera, los estudiantes pueden interactuar con los modelos de arcadas dentarias desde cualquier lugar y en cualquier momento, lo que potencialmente amplía las oportunidades de aprendizaje y facilita la integración de la enseñanza en entornos virtuales.
En este milenio la formación en odontología ha sido presionada por la incorporación de tecnologías que permiten la simulación y manipulación de elementos digitalizados que expanden los horizontes de exploración, por lo que la enseñanza ha debido adaptarse. Variadas innovaciones han sido introducidas en la educación odontológica con el fin de mejorar la experiencia de aprendizaje y el desarrollo de habilidades. Es así como con la llegada de nuevas tecnologías al campo de la odontología, tales como la adquisición de imágenes tridimensionales, se dispone de nuevos recursos para utilizar en educación mediante el uso de realidad virtual (RV). Esto ha permitido el surgimiento de nuevos tipos de experiencias de aprendizaje que facilitan a los estudiantes explorar vistas tridimensionales. El resultado es una experiencia que permite aprender al momento de interactuar mejorando el aprendizaje. Recientes avances en el campo de la tecnología tal como el Deep Learning y Artificial Neural Network han permitido el uso de herramientas digitales tales como la RV y la realidad aumentada (RA). El fin de estas herramientas es proporcionar una plataforma de corroboración entre la inteligencia artificial y el ser humano para mejorar el aprendizaje. La RA permite la superposición de contenido virtual sobre un ambiente real mejorando la percepción sensorial3. La RV se describe como la combinación de múltiples tecnologías que permiten a los usuarios interactuar con entidades virtuales en tiempo real4. Las características principales de la RV son la inmersión y la interacción5. La inmersión es la sensación de presencia en un entorno virtual, mientras que la interacción es la capacidad de modificación por parte del usuario6. En cierto sentido, la RA puede considerarse como una subcategoría de la RV7. Estas tecnologías buscan innovar mediante la creación de objetos tridimensionales exportables en archivos digitales, lo que permite a los estudiantes interactuar con ellos desde cualquier lugar8,9. En el campo de la salud se encuentra presente desde hace tiempo en medicina y últimamente en odontología10. La RA permite utilizar simuladores para prácticas antes de realizar procedimientos en los pacientes en áreas como la rehabilitación oral, ortodoncia y cirugía ortognática10,11. Estas tecnologías mejoran la práctica clínica al servir como apresto a los estudiantes antes de enfrentarse a pacientes al combinar el mundo real y digital, fomentando el desarrollo de competencias procedimentales11,12. En respuesta a las limitaciones propias de una formación centrada en el profesor, la RV ha surgido como una herramienta exitosa para fomentar la educación centrada en el estudiante10.
La digitalización de modelos de las arcadas dentarias se ha establecido como una herramienta en odontología, permitiendo su uso virtual y la exploración mediante software13. Estos modelos digitales proporcionan una base para la educación, ya que pueden ser utilizados para crear entornos de aprendizaje altamente interactivos y visualmente atractivos. Los estudiantes pueden explorar y manipular modelos virtuales pudiendo trabajar en tiempos no sincrónicos, siendo lo más próximo a un proceso de educación a distancia14. Por todo ello, nace la oportunidad de implementar estos sistemas en unidades académicas que no lo posean. El propósito de este artículo es la descripción del proceso de implementación de la RA/RV en modelos dentales para la docencia.
MétodoLa implementación se desarrolló en la Unidad Académica de la Escuela de Odontología de la Pontificia Universidad Católica de Chile por la adjudicación del Fondo para la Mejora e Innovación de la Docencia (FONDEDOC) de la Vicerrectoría Académica. En este marco, el proyecto se presentó con el fin de implementar mejoras en la práctica docente. El proyecto fue aprobado en el año 2022 y ejecutado durante el 2023.
Diseño de la implementaciónEsta implementación se basó en una ejecución planificada para lograr el objetivo. La metodología de trabajo se desarrolló en 4 etapas (fig. 1).
Etapa I: búsqueda de evidencia de realidad virtual/aumentada en odontología
En esta fase, 2 revisores experimentados realizaron de manera independiente una revisión estructurada de artículos científicos desde el año 1999 al 2023 publicados en las bases de datos Pubmed, Scielo, Epistemonikos y Cochrane de acuerdo con la guía PRISMA (fig. 2). Los términos de búsqueda utilizados fueron: «Dentistry», «Virtual reality» y «Augmented reality». Los criterios de inclusión y elegibilidad de los artículos fueron aspectos específicos relacionados con «uso de la realidad virtual como herramienta de enseñanza en odontología», «aprendizaje basado en computadores», «aprendizaje autodirigido», «aprendizaje mejorado por tecnologías», «simulación guiada por tecnología». Los criterios de exclusión fueron publicaciones que no contaran con texto completo, comunicaciones cortas o comentarios al editor. Se consideraron artículos en inglés y español. La selección de los artículos se llevó a cabo mediante la revisión de los resúmenes de los documentos recopilados, se emplearon como criterios de filtro los aspectos mencionados anteriormente y se dispuso la elección de aquellos artículos que tuvieran una mayor afinidad con el tema de investigación propuesto.
Etapa II: conversión de modelos análogos a digitales
Selección de modelos de arcadas dentarias
De una colección de 1.000 modelos de escayola ubicados en la Clínica Odontológica Docente UC se seleccionaron 120 juegos. Se revisó la calidad de dichos modelos y la factibilidad de ser escaneados. Los modelos seleccionados posteriormente fueron revisados con el criterio de incluir una amplia variedad de maloclusiones a fin de tener una muestra representativa de las diferentes épocas de vida, lo que dio como resultado la selección final de 20 modelos.
Digitalización de modelos mediante el uso de un escáner 3D
Los modelos de escayola seleccionados se escanearon utilizando un escáner 3D CEREC (Dentsply Sirona), capturando imágenes de las arcadas dentarias por separado y en oclusión en una sola toma de exposición. Con esto se obtuvo un registro digital crudo en formato «.stl».
Procesamiento de los modelos
Los modelos crudos digitalizados fueron pulidos, zocalados y dimensionados utilizando el servicio de laboratorio OrthoSelect, EE. UU., los cuales realizaron el procesamiento de las imágenes digitales con el fin de obtener modelos pulidos y libres de imperfecciones manteniendo sus dimensiones originales. El formato solicitado a la empresa luego del procesamiento de los modelos fue «.stl».
Incorporación de modelos digitalizados a la plataforma de realidad virtual
Esta fase fue llevada a cabo en colaboración con el servicio de VirtuaLab del Centro de Desarrollo Docente UC, los cuales generaron el setting de los archivos para su incorporación a la RV. Posteriormente los archivos digitales fueron incorporados a la plataforma Sketchfab. La subida de modelos se realizó con la conversión del formato de las digitalizaciones desde «.stl» a «.gltf/.glb». Todo esto dio garantía de accesibilidad e integridad de los datos. Junto a esto, los modelos fueron renombrados con títulos codificados a fin de guardar la identidad del paciente y de disponer de criterios de búsqueda dentro del repositorio.
Etiquetado de modelos y ajustes para realidad virtual
En la misma plataforma se realizó el etiquetado de los modelos, de forma separada y en oclusión, con el fin de marcar reparos específicos. Por cada modelo se colocaron 3 a 4 etiquetas. En Sketchfab se ajustaron parámetros de edición para RA, ajustando el tamaño del modelo y la ubicación temporoespacial para cuando se utilice algún dispositivo visor.
Etapa III: habilitación de plataforma tecnológica de realidad virtualDe acuerdo con la evidencia se buscaron plataformas de RV más apropiadas para el proyecto. Según las recomendaciones del equipo técnico de MediaLab UC se seleccionaron las plataformas SketchFab y MergeEdu ejecutándose la integración entre RV y los modelos digitales de arcadas dentarias quedando disponibles para su exploración virtual.
Etapa IV: integración con sistemas de gestión de aprendizajeEn esta fase se trabajó la integración de los modelos adaptados para exploración virtual con una plataforma de aprendizaje. De esta manera se integró SketchFab con la plataforma de gestión de aprendizaje Canvas UC, pudiendo acceder para consulta. Junto a lo anterior se crearon 2 módulos de auto enseñanza en las unidades disciplinares de diseño de prótesis y comprensión de maloclusiones las cuales fueron exportadas a Commons de Canvas quedando disponibles para consultas.
ResultadosBúsqueda de evidenciaLa revisión estructurada en las bases de datos y otros recursos arrojó 153 artículos. Tras eliminar los artículos duplicados quedaron 104 artículos, los que al aplicar los criterios de exclusión e inclusión se redujeron a 66 artículos, quedando de ellos finalmente por elegibilidad 30 artículos incluidos para el estudio1–30 (tabla 1).
Características de las publicaciones incluidas en esta revisión
| Ref | Autor(es) | Año | País | Tema abordado |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Huang et al. | 2018 | Taiwán | RA y uso en evaluación |
| 2 | Karthigeyan et al. | 2014 | Pakistán | RA como herramientas educativas para la clínica |
| 3 | Hugues et al. | 2011 | Francia | Tecnología aumentada y entorno de uso en educación |
| 4 | McCloy et al. | 2001 | Reino Unido | Impacto de nuevas tecnologías en simulación |
| 5 | Ryan | 1999 | Estados Unidos | Análisis de la RV como fenómeno semiótico |
| 6 | Albuha et al. | 2016 | Irán | Nuevas formas de instrucción y prácticas con RA |
| 7 | Riva et al. | 2004 | Italia | Sistema de simulación tridimensionales |
| 8 | Farronato et al. | 2019 | Italia | Análisis del arte en RV y educación |
| 9 | Dzyuba | 2022 | Reino Unido | RA y su impacto en la educación odontológica |
| 10 | Kwon et al. | 2018 | Corea del Sur | Simulación y práctica para estudiantes odontología |
| 11 | Fahim el al. | 2022 | Pakistán | Beneficios de la RV en educación odontológica |
| 12 | Bracq et al. | 2019 | Francia | Uso y aceptación de RV en simulación con RV |
| 13 | Yusupova et al. | 2021 | Rusia | Aparatos para explorar RV y uso simulación |
| 14 | Espejo-Trung et al. | 2015 | Brasil | Aceptación de tecnología virtual en preclínica |
| 15 | Meneses et al. | 2023 | Colombia | Percepción y aceptación de RV en odontología |
| 16 | Castro et al. | 2023 | España | Aplicabilidad de dispositivos de inmersión |
| 17 | Joda et al. | 2019 | Suiza | Estándares tecnológicos para uso de RV |
| 18 | Moussa et al. | 2022 | Arabia Saudita | RV y educación dental |
| 19 | Morales et al. | 2019 | Perú | Plataformas interactivas aplicadas a la clínica |
| 20 | Kavanagh et al. | 2017 | Nueva Zelanda | Limitaciones de RV en educación odontológica |
| 21 | Al-Jewair et al. | 2009 | Canadá | Eficacia de la enseñanza con uso de RV |
| 22 | Hughes et al. | 2009 | Estados Unidos | Estrategias sensoriales y formación clínica |
| 23 | Llena et al. | 2018 | España | Uso de RA en preparaciones cavitarias |
| 24 | Ho et al. | 2022 | China | Educacion dental y e-model |
| 25 | Gandedkar et al. | 2021 | Australia | Deep learning y RV |
| 26 | Aly et al. | 2004 | Bélgica | Desarrollo de software para entrenamiento |
| 27 | Arqub et al. | 2023 | Estados Unidos | Eficacia de aprendizaje mediante tecnología |
| 28 | Zafar et al. | 2020 | Australia | Percepción del estudiante por uso de RA |
| 29 | Aly et al. | 2012 | Bélgica | Modelo jerárquico y uso de multimedia |
| 30 | Aly et al. | 2003 | Bélgica | Requisitos para software entrenamiento |
RA: realidad aumentada; RV: realidad virtual.
Un total de 20 modelos de escayola fueron convertidos a modelos digitales manteniendo sus proporciones originales. El proveedor externo Orthoselect entregó acceso en el dashboard quedando a disposición de ser descargados. La malla digital utilizada permitió el traspaso de estructuras con gran calidad de texturas y colores a una resolución de 700 dpi. Los metadatos incorporados permitieron una escalabilidad apta para diferentes contextos de uso.
Selección de la plataforma virtualDe acuerdo con la evidencia encontrada en los artículos seleccionados se pudo establecer que las plataformas utilizadas para RV y RA en educación en odontología dependen de las necesidades de cada proyecto, pero que en general todas ellas se basan en consideraciones específicas que se adaptan a las necesidades de los educadores y estudiantes. El resultado de la revisión estructurada permitió identificar 8 criterios recomendados para selección de plataformas virtual y aumentada (fig. 3). De acuerdo a los criterios recomendados se eligió la plataforma Sketchfab para incorporar RV a los modelos digitalizados (fig. 4). El resultado del proceso y su contenido se encuentra disponible como recurso educativo abierto en SIPA UC y cuentan con derecho de autor, Atribución sin derivadas 4.0 Internacional, en el sitio: https://hemeroteca-odontologiauc.blogspot.com/2024/01/hemeroteca-modelos-odontologia-uc-a1.html.
Discusión
El uso de RA/RV en la formación de estudiantes de odontología se avizora como una herramienta prometedora, especialmente porque permite un entorno de aprendizaje interactivo y personalizable. Publicaciones han reportado que en ambientes educacionales la simulación permite mejorar la comprensión de situaciones clínicas e incentivar las habilidades de los estudiantes15. Además de permitir una práctica segura y sin riesgos antes de abordar procedimientos en pacientes reales, aumenta la confianza del estudiante y la calidad de la enseñanza.
La revisión estructurada permitió identificar 8 características recomendables al momento de elegir una plataforma de RV. Toda plataforma debe fomentar la interactividad educativa, esto puede incluir capacidades de exploración 3D, simulaciones y experiencias virtuales y/o aumentadas que complementen el contenido de aprendizaje. Es altamente recomendable que la plataforma permita el acceso desde una amplia variedad de dispositivos tales como smartphones, gafas de RV, computadoras; esto garantiza una mayor participación del estudiantado. También la plataforma debe admitir una amplia variedad de contenido educativo, desde modelos 3D hasta entornos virtuales y simulaciones específicas para la materia que se esté enseñando. Para facilitar el trabajo colaborativo, la plataforma debe permitir crear y compartir el contenido educativo. Herramientas de colaboración en tiempo real y funciones de revisión pueden ser beneficiosas. Dado que se trata de educación, la seguridad y la protección de la privacidad son cruciales. La plataforma debe cumplir con estándares de seguridad y gestionar adecuadamente la información sensible de los estudiantes. Respecto a la evaluación del progreso del estudiante las plataformas deben permitir a los educadores chequear el aprendizaje junto con proporcionar retroalimentación personalizada. La plataforma debe ser intuitiva y fácil de usar tanto para educadores como para estudiantes. La interfaz intuitiva y la experiencia del usuario positiva, son clave para una adopción exitosa. Finalmente se destaca como muy importante que la plataforma sea compatible con un sistema de gestión de aprendizaje (por ejemplo, Canvas), esto simplificará la administración del contenido y el seguimiento del progreso del estudiante.
Respecto al proceso de digitalización, se obtuvieron 20 modelos digitales que fueron incorporados a la plataforma Sketchfab de RV, desde donde se pueden exportar para ser incrustados en programas de gestión de aprendizaje.
El desarrollo de este proyecto buscó innovar creando una herramienta educativa que poseyera RV. Su uso permitirá a los estudiantes interactuar con modelos de pacientes reales en un entorno virtual, lo que busca brindar una experiencia de aprendizaje segura. El desarrollo de dicha tecnología ofrecerá la posibilidad de explorar casos clínicos y analizar situaciones propuestas dentro de las actividades a las que se destinen el uso de los modelos. Se espera que esta herramienta ayude a reducir la ansiedad del estudiante al enfrentarse por primera vez a un caso real, al exponer al estudiante primero a RV con el fin de reforzar el entrenamiento y mejorar la confianza y el desempeño. También la RA entrega la posibilidad de observar mejores ángulos de visión facilitando el entrenamiento16.
Joda et al.17 en su revisión sistemática señala que esta tecnología ofrece un aprendizaje interactivo con acceso 24/7 para los estudiantes con evaluación objetiva en su desarrollo, además de generar un avance en los desempeños predecibles y seguros frente a procedimientos. Por otro lado, Moussa et al.18 indican que la simulación y la RV mejora la calidad de resultados en la educación odontológica ofreciendo utilidad en distintas disciplinas para procedimiento clínicos, todo esto mejorando las habilidades manuales, teóricas y de confianza en los estudiantes.
Hay que destacar que existen desafíos frente a la implementación de la RA/RV en la educación médica y odontológica, como son la inversión en hardware y software17. Todo esto influye en la capacitación de educadores y estudiantes en el uso de estos sistemas. La RV, si bien tiene sus ventajas, también tiene sus limitaciones. Según Morales et al.19 la RA no tiene buen desempeño en situaciones en donde se requiera un aprendizaje actitudinal, además, necesita una importante cantidad de recursos e implica una curva de aprendizaje. Sin embargo, a medida que la tecnología se va incorporando, estos obstáculos serán cada vez menos significativos20.
La implementación de este proyecto dio como resultado la creación de un repositorio digital de modelos, permitiendo hoy a los docentes acceder en cualquier momento a dichos insumos, quedando disponibles para su uso en los distintos cursos de la unidad académica. Así también quedó disponible a través de la plataforma Canvas el acceso de los estudiantes al contenido educativo que servirá como material de estudio y autoenseñanza. El acceso de los estudiantes a los modelos podrá ser alcanzado de 3 formas. La primera a través de Internet de manera convencional, visualizando los modelos mediante el cursor. La segunda, mediante el uso de la tecnología RA a través de un dispositivo móvil, donde se podrá observar los modelos manipulándolos en 3 dimensiones mediante el uso de código QR o de un MergeCube. La tercera, mediante el uso de RV con un dispositivo compatible, lo que permitirá una actividad totalmente inmersiva.
El repositorio actualmente cuenta con 20 modelos y se espera que se vaya incrementado, ahora que ya se dispone de un flujo de trabajo comprobado y efectivo. Respecto a los módulos de autoenseñanza alojados en la plataforma Canvas UC, se implementaron 2 unidades temáticas. Estos módulos compartidos en Commons de Canvas quedaron disponibles para la utilización, ya sea de manera autoenseñanza o incorporados a cursos de la malla curricular. El impacto de esta herramienta sobre el aprendizaje del estudiantado se encuentra en fase de evaluación y sus resultados serán publicados proximamente.
En conclusión, la integración de la RV y RA en la formación de estudiantes de Odontología promete transformar el proceso educativo al ofrecer un entorno interactivo y personalizable. Esta nueva tecnológía no solo supera las limitaciones de disponibilidad física, sino que también abre nuevas posibilidades para la personalización del aprendizaje y la colaboración entre los estudiantes y los educadores. Si bien, hemos destacado la utilidad de esta tecnología aplicada a modelos de escayola para la comprensión de situaciones clínicas y el desarrollo de habilidades, es importante reconocer que la selección de modelos de yeso como base para la digitalización puede presentar limitaciones en algunas áreas de formación específicas. Estas limitaciones podrían afectar la comprensión de ciertos casos clínicos o procedimientos más complejos. No obstante, a medida que se evalúan el impacto de esta herramienta y se incrementa el repositorio digital de modelos, se espera que estas limitaciones sean abordadas y superadas progresivamente. Finalmente, la creación de un flujo de trabajo comprobado y efectivo para la digitalización de modelos junto con la integración con sistemas de gestión de aprendizajes, tal como la plataforma Canvas, marcan un importante avance en la enseñanza de la odontología. A medida que se continúe evaluando el impacto de esta herramienta en el aprendizaje del estudiantado, se espera que su adopción siga creciendo y contribuya significativamente a la educación odontológica.
Responsabilidades éticasLos autores declaran que para esta investigación no se han realizado experimentos en seres humanos ni en animales, no aparecen datos de pacientes. Los modelos de estudio utilizados pertenecen al repositorio de la Clínica Odontológica Docente UC (CODUC) y su uso se realizó de manera anónima. Este proyecto contó con la autorización del Comité Ético Científico de Ciencias de la Salud UC bajo el número 230129002 quien aprobó dispensa de consentimiento informado dada la naturaleza de la investigación.
FinanciaciónEl proyecto se financió con Fondos de Desarrollo Docente (FONDEDOC) perteneciente a la Vicerrectoría Académica de la Pontificia Universidad Católica de Chile.
Conflicto de interesesLos autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
