USO DE MANIQUÍES Y APLICACIONES DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA ENSEÑANZA DE LA ANATOMÍA HUMANA

Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/6110

Título :	USO DE MANIQUÍES Y APLICACIONES DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA ENSEÑANZA DE LA ANATOMÍA HUMANA
Autor :	PEREZ LOMELI, JUAN SALVADOR
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	El proyecto consiste en desarrollar sistemas que emplean maniquíes hiperrealistas, elaborados con materiales de silicona especiales, en conjunto con tecnologías de realidad aumentada, para la enseñanza de la anatomía del cuerpo humano en la Facultad de Medicina de la UNAM. Los maniquíes, actualmente en desarrollo por la sección de desarrollo de prototipos en el laboratorio de maniquíes. Por otra parte, el laboratorio de Imagenología biomédica, física y computacional, trabaja en la implementación de sistemas interactivos empleando tecnologías de realidad virtual y realidad aumentada para mostrar recorridos virtuales en diversas partes del cuerpo humano.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6110
metadata.dc.contributor.responsible:	PEREZ LOMELI, JUAN SALVADOR
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Al desarrollar estas técnicas de enseñanza–aprendizaje basadas en la realidad virtual, proponemos: Propiciar la superación académica de los alumnos en niveles de pre y posgrado Plantear soluciones a la desvinculación que existe en los cursos de la carrera de Medicina entre la teoría y la práctica mediante programas de cómputo interactivos que permitan al alumno comprender los temas abordados. Facilitar a los alumnos la comprensión de la morfología de cada uno de los modelos, la articulación entre los diversos huesos que los conforman, así su biomecánica y su aplicación en la clínica. Lograr el aprendizaje significativo de la anatomofisiología humana, a través de la manipulación de las estructuras que conforman el cuerpo humano. Dar acceso a los alumnos a las nuevas tecnologías, para apoyarlos en su formación integral. Fomentar el interés de los estudiantes en temas considerados clásicamente “áridos”. Interactuar, a través de éstos proyectos y otros programas similares, con profesores de pre y postgrado de las carreras de Medicina, Odontología, Biología, Antropología y Medicina Veterinaria a fin de fomentar la interdisciplinariedad y el empleo de la realidad virtual en el proceso de enseñanza-aprendizaje.
metadata.dc.description.hypothesis:	El uso de tecnologías basadas en maniquíes hiperrealistas, en conjunto con aplicaciones de realidad aumentada, proporcionan una nueva forma de mostrar a los alumnos los conceptos que tradicionalmente se adquieren de atlas anatómicos impresos o en cadáveres que actualmente tienen limitaciones legales; aprovechando los recursos que ofrece la simulación computacional y la visualización tridimensional de diversas estructuras del cuerpo humano. De esta forma, se pretende atacar una de las principales problemáticas en la Facultad de Medicina que implica el poco tiempo que tiene el alumno de experimentar con modelos anatómicos reales, debido a la masividad de la matrícula, contrastado con las existencias de material biológico, lo cual impacta en su aprendizaje.
metadata.dc.description.strategies:	El proyecto está planeado para ejecutarse en dos periodos divididos en dos fases cada una: La primera fase (6 meses) consistirá en el desarrollo de una aplicación de realidad aumentada y un primer maniquí hiperrealista de silicón para simular el torso humano. Para el desarrollo de la aplicación se usará equipo especializado para gráficos computarizados, modelos 3D de estructuras anatómicas (en un primer prototipo a partir de imágenes de tomografía computarizada y modelos diseñados manualmente con software de modelado, como Blender o Maya), También se hará uso del software Unity para la integración de los modelos virtuales con el registro de la cámara en tiempo real para la generación de escenas mezcladas. Para general el modelo del torso, se utilizarán representaciones visuales de la anatomía, sobre la cual se genera un molde de uretano para torso en silicón Dragon Skin. Una vez disponibles las dos tecnologías (software y modelo del torso) se creará un prototipo que proveerá al alumno sensación táctil y visión aumentada para realizar una primera prueba en grupos de estudiantes de medicina. La segunda fase (6 meses) consistirá en el desarrollo de un atlas humano con estructuras virtuales aumentadas, que se desarrollará en paralelo con más maniquíes del cuerpo humano que complementen el prototipo generado en la primera fase. Las estructuras anatómicas a considerar a nivel de maniquí serán: corazón, hígado, estómago, intestinos, cerebro, pulmones, páncreas y otros órganos. Cada uno de estos modelos físicos, tendrán su contraparte en modelos virtuales que se sobrepondrán en la aplicación de realidad aumentada para dar la apariencia de textura, al tiempo que se proveerá retroalimentación aural (sonido) para crear efectos de latencia y realismo visual. El software a emplear incluye: los motores gráficos Unreal y Unity, así como pruebas de concepto con OpenGL, la biblioteca Qt para interfaces gráficas, Vuforia para Unity para la integración de modelos virtuales y el Kit de desarrollo del dispositivo LeapMotion para interactuat con sistema en base a gestos de las manos. La tercera fase (6 meses) consistirá en una primera prueba del sistema de realidad aumentada con maniquíes hiperrealistas, en la cual se realizará la instalación del sistema completo en un aula de enseñanza. En paralelo se iniciará el desarrollo de una aplicación de realidad aumentada móvil para que los estudiantes puedan instalar el atlas interactivo en sus dispositivos móviles y probarla con los lentes tipo cardboard. Para esta fase, se continuará con el modelado de otros órganos (desarrollo de moldes) por parte del Laboratorio de Diseño de maniquíes y prótesis del CCADET. La cuarta fase (6 meses) consistirá en la puesta en marcha del sistema en tres tipos de ambientes: sesiones grupales de enseñanza (más de 30 alumnos), sesiones de intervención media (15 estudiantes) y sesiones individuales. Para cada una de las sesiones, se usarán diferentes tecnologías, como proyector (grupos grandes) y maniquís elaborados de silicón, monitor y dispositivos Tablet (grupos medianos) y lentes tipo cardboard (usuarios individuales). Se espera que para esta última etapa, el sistema se encuentre totalmente funcional para probarse en aulas y laboratorios donde se enseña Anatomía en la Facultad de Medicina. Ofrecer a los estudiantes de pregrado y posgrado de la Facultad de Medicina y facultades afines, así como al público en general, los recursos técnicos y materiales (software + hardware + bases de datos) para adquirir conocimientos y destrezas de análisis y modelado de problemas en diversas especialidades con una perspectiva espacial en el campo de la Medicina. Promover la aplicación de la de la Realidad Aumentada en diferentes áreas de la medicina, que permita la participación tanto de la academia, como del área de investigación y desarrollo, a través de proyectos, trabajos de grado y prácticas de laboratorio; cuyos resultados puedan verse reflejados en la sociedad. Desarrollar un atlas interactivo del cuerpo humano usando tecnologías de visualización tridimensional, realidad aumentada y maniquíes hiper-realistas para la enseñanza de la medicina. Consolidar un equipo multidisciplinar (en medicina, diseño, computación, y otros), para la creación de sistemas interactivos aplicados a la enseñanza de la medicina. Diseñar e implementar un plan estratégico que incorpore las tecnologías desarrolladas, como parte del plan curricular de los estudiantes en medicina.
metadata.dc.description.goals:	En términos generales el proyecto significó un referente para la colaboración interdisciplinaria, entre estudiantes, académicos e investigadores del Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT), la Facultad de Medicina (FACMED), la Facultad de Ingeniería (FACING) y la Facultad de Artes y Diseño (FAD), para el desarrollo de materiales didácticos para la enseñanza de la anatomía humana usando modelos de maniquíes y software interactivo con Realidad Aumentada (RA). Es importante destacar que, en el proceso, se lograron establecer relaciones de colaboración con las Universidades del Salento (UNISALENTO) en Italia y la Escuela Especial Militar de Saint-Cyr (EEMSC) en Francia para el intercambio de alumnos por medio de estancias cortas. Así, de acuerdo con las metas planteadas, los principales logros alcanzados fueron: 1) El desarrollo de un software orientada a dispositivos móviles titulado ARAnatomyExplorer, con registro de Derechos de Autor No. 03-2019-031910404400-01, consistente en un atlas anatómico interactivo del cuerpo humano del hombre y la mujer. 2) El desarrollo de un sistema de maniquí hiperrealista del torso humano combinado con RA (en proceso de registro de derechos de autor y modelo industrial) orientado a la enseñanza de la anatomía en grupos. Actualmente se trabaja en los convenios de transferencia tecnológica entre el ICAT y la FACMED. 3) La integración de alumnos de licenciatura de la UNAM al programa de Servicio Social titulado “Apoyo a los proyectos que se desarrollan en el ICAT”, en el cual participaron alumnos de la FACING, FACMED y la FAD. Asimismo, la integración de alumnos para el desarrollo de temas de tesis, así como formas de titulación por servicio social y seminario de titulación por tesina. En este sentido, participaron alumnos de la Facultad de Ingeniería y un alumno de la EEMSC. 4) El acercamiento de herramientas de aprendizaje y enseñanza basados en maniquíes y software a alumnos de pregrado y posgrado, así como profesores de la FACMED de la UNAM, en especial del Departamento de Anatomía; sin embargo, se tuvieron también acercamientos con el Departamento de Micología para cursos de posgrado. Los productos obtenidos también se probaron y validaron en los Centros de Simulación y Capacitación del Hospital General de México (HGM) “Dr. Eduardo Liceaga” y el Centro Médico Nacional Siglo XXI, donde alumnos de la carrera de Médico Cirujano en Servicio Social y prácticas profesionales pudieron hacer uso de los materiales didácticos. 5) Se logró consolidar un grupo de trabajo interdisciplinar en áreas de la medicina, diseño, artes plásticas, computación y electrónica, para ofrecer alternativas educativas en pro de la enseñanza en ciencias de la salud. De hecho, este proyecto fue uno de los impulsores de la creación del Grupo de Bioinstrumentación en el ICAT, así como la creación del Laboratorio de Visualización y Simulación de Alta Fidelidad en el HGM.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El objetivo del proyecto original planteó el ofrecer a los estudiantes de pregrado y posgrado de la carrera de Médico Cirujano, herramientas alternativas de aprendizaje usando tecnologías de realidad aumentada, así como maniquíes hiperrealistas en el aula, promoviendo el uso de estas tecnologías en ámbitos de enseñanza e investigación. Los productos obtenidos en el primer año del proyecto fueron muy valiosos para lograr una aceptación de este tipo de tecnologías en la enseñanza médica; hasta ese entonces, gracias a la participación de estudiantes y académicos, se logró tener un primer prototipo funcional de un atlas anatómico del cuerpo humano, como una aplicación móvil (ARAnatomyExplorer) que los estudiantes pudieron probar e instalar en sus dispositivos móviles en un curso piloto. A partir de los comentarios obtenidos en las pruebas del primer año, el atlas digital pudo evolucionar a una siguiente versión durante el 2019, misma que logró usarse como herramienta de aprendizaje en los cursos de Anatomía que coordina el Departamento de Anatomía de la Facultad de Medicina, recibiendo una aceptación positiva. A finales de 2018, la aplicación se presentó en el Congreso Nacional de Anatomía, organizado por la Sociedad Mexicana de Anatomía A.C., en la categoría de Anatomía Digital, donde generó interés por parte de profesores, estudiantes y empresas del país. A inicios del año 2019, la aplicación recibió el registro de derechos de autor por parte del INDAUTOR, con ayuda de la oficina de vinculación del ICAT. A la par, desde el año 2018 y mediados del 2019, se desarrolló un modelo de maniquí a escala real estándar del torso humano haciendo uso de materiales que simulan la consistencia y textura de la piel humana. Este maniquí se combinó con un software con realidad aumentada para sobreponer modelos anatómicos internos, tales como huesos, corazón, hígado, riñones y sistema vascular. Las pruebas en grupos recibieron comentarios muy positivos y retroalimentación útil para integrar nuevas tecnologías de interacción. Con estos resultados, entre finales del 2018 y 2019 se logró establecer contacto con la Universidad del Salento en Italia y la Escuela Especial Militar de Saint-Cyr en Francia, para colaborar en la integración de estructuras anatómicas realistas y nuevos dispositivos de interacción humano-computadora. El resultado fue la creación del sistema ARBodyExplorer (en proceso de registro de propiedad intelectual y registro de modelo industrial), validado por estudiantes de la Facultad de Medicina y avalado por el Departamento de Anatomía como una herramienta muy útil para la enseñanza. Sorprendentemente, la red de contactos del ICAT con el Hospital General de México “Dr. Eduardo Liceaga” y el Centro Médico Nacional Siglo XXI permitió que el proyecto se escalara a los centros de simulación y capacitación de habilidades médicas, favoreciendo a estudiantes que cursan prácticas profesionales, estudios de pregrado y posgrado en estos hospitales.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	Las metas por año son: Primer año: Un prototipo de aplicación de realidad aumentada con un maniquí hiperrealista del torso para ser probado en pequeños grupos de la asignatura de Anatomía en la Facultad de Medicina. Un prototipo de aplicación de realidad aumentada con modelos de silicona de los órganos internos, para ser probado en grupo medianos de alumnos de la asignatura de Anatomía en la Facultad de Medicina. Para este primer año se espera asistir a tres conferencias nacionales donde se presenten los resultados obtenidos y se obtenga retroalimentación del sistema. Desarrollar una tesis de licenciatura en temas de tecnologías aplicadas a la enseñanza de la medicina usando herramientas computacionales. Segundo año: Tener un atlas del cuerpo humano usando técnicas de realidad aumentada, en conjunto con modelos de órganos internos de silicona, en el cual el usuario pueda interactuar en tiempo real. desarrollar una aplicación móvil para que los estudiantes de la asignatura de anatomía pueda instalarlo en sus dispositivos móviles y emplearlos como alternativa de aprendizaje. Para este segundo año se espera asistir a tres conferencias nacionales donde se presenten los resultados obtenidos y se obtenga retroalimentación del sistema. Desarrollar una tesis de licenciatura en temas de tecnologías aplicadas a la enseñanza de la medicina usando herramientas computacionales. Realizar la transferencia tecnológica en un ambiente idóneo de aprendizaje, así como los procesos de registro de derechos de autor, de modelos industriales y posibles patentes de acuerdo al caso.
metadata.dcterms.provenance:	Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT)
metadata.dc.subject.DGAPA:	Diseño industrial
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

Ficheros en este ítem:

No hay ficheros asociados a este ítem.

Mostrar el registro Dublin Core completo del ítem