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Creación de un modelo anatómico 3D impreso y virtual para el aprendizaje de la anatomía clínica y la endoscopia digestiva inferior en el perro

Abstract

Se ha diseñado un modelo anatómico 3D del intestino grueso del perro. Se ha impreso en látex para su uso en docencia práctica de anatomía veterinaria y colonoscopia, facilitando a los estudiantes el aprendizaje del manejo del endoscopio, el reconocimiento de estructuras anatómicas y el diagnóstico. Se ha generado un modelo interactivo de aprendizaje para alojarlo en la página web

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Creación de un modelo anatómico 3D impreso y virtual para el aprendizaje de la anatomía clínica y la endoscopia digestiva inferior en el perro

Author: Rojo Salvador, Concepción; García-Sancho Téllez, Mercedes Guadalupe; Sainz Rodríguez, Ángel; Rodríguez Franco, Fernando; Díaz-Regañón Fernández, David Rafael; Mendaza de Cal, Rosa María; González Martínez, María Encina; Rodríguez Quirós, Jesús; Pérez Día
Year: 2023
Source: https://docta.ucm.es/bitstreams/a9daf1cb-9dab-4b10-80a4-0af298b5e40b/download
P oyec o de Inno ación
Con oca o ia 2022/2023
Nº de p oyec o: 103
C eación de un modelo ana ómico 3D imp eso y i ual pa a el
ap endizaje de la ana omía clínica y la endoscopia diges i a in e io
en el pe o
Responsable del P oyec o: Concepción Rojo Sal ado
Facul ad de Ve e ina ia
Depa amen o: Ana omía y Emb iología
1. Obje i os p opues os en la p esen ación del p oyec o
Los obje i os p opues os en el p oyec o ue on los siguien es:
Reduci en lo posible la can idad de cadá e es y ó ganos necesa ios pa a lle a a
cabo las p ác icas de ana omía, suplemen ando y eemplazando en pa e con
modelos ana ómicos 3D, lo cual se jus i ica po la cada ez meno disponibilidad de
cadá e es de pe o, y el p oblema de abaja , en ocasiones, con piezas conse adas
median e sus ancias óxicas.
Mejo a la capaci ación y las habilidades clínicas, median e la c eación de un modelo
que ep oduzca ielmen e el ó gano eal pa a el manejo del endoscopio. De es a
mane a pod á u iliza se en las p ác icas clínicas de Medicina In e na (p ác icas de
endoscopia), así como pa a el ap endizaje qui ú gico en las p ác icas de ci ugía
e e ina ia del apa a o diges i o del pe o.
Facili a el au oap endizaje, la comp ensión y la adquisición de conocimien os de
ana omía desc ip i a y opog á ica, de medicina del apa a o diges i o, y de ci ugía
e e ina ias du an e el p oceso de enseñanza-ap endizaje, así como la
au oe aluación.
Posibili a el ap endizaje no p esencial, en emo o, median e la c eación de ecu sos
docen es digi ales en 3D pa a la docencia de la ana omía, de la endoscopia y de
algunos aspec os de la ci ugía del colon y del ec o en el pe o.
2. Obje i os alcanzados
Se han alcanzado los obje i os plan eados median e el diseño de un modelo de
in es ino g ueso del pe o en 3D, an o i ual como imp eso. El modelo imp eso que
ac ualmen e se u iliza se ealizó en lá ex, ya que esul ó se el mejo ma e ial en
cuan o a sus ca ac e ís icas de ex u a y lexibilidad, muy adecuadas pa a el paso
del endoscopio . Es e modelo imp eso ha sido p obado po lo p o eso es de ana omía
y po los p o eso es especialis as en endoscopia diges i a, jun o con alumnos
in e nos del se icio de endoscopia. En el p óximo cu so es a á disponible pa a pode
se empleado du an e las p ác icas con alumnos en las asigna u as de Ana omía y
Emb iología, Medicina In e na de Pequeños Animales, Ci ugía Especial y Ro a o io
Clínico.
Po o o lado, el modelo i ual del que disponemos consis e en un pd in e ac i o
diseñado pa a es udio y au oe aluación de los es udian es. Se aloja á en la página
web de la Sección Depa amen al de Ana omía y Emb iología, una ez publicados
nues os esul ados.
3. Me odología empleada en el p oyec o
Las piezas ana ómicas u ilizadas en es e p oyec o se ob u ie on y p epa a on en la
sala de disección de la Sección Depa amen al de Ana omía y Emb iología a pa i
de los ma e iales biológicos u ilizados en las p ác icas de ana omía del g ado en
e e ina ia.
Pos e io men e, es as piezas ana ómicas se aslada on al se icio de Diagnós ico
po Imagen del Hospi al Clínico Ve e ina io Complu ense (HCVC) pa a ob ene
imágenes en o ma o dicom, ealizando p uebas con esonancia magné ica nuclea
y con omog a ía axial compu e izada.
Las imágenes en o ma o dicom se p ocesa on en el se icio de modelado e
imp esión 3D de la Pla a o ma de Talle es de Apoyo a la In es igación de la UCM,
ob eniendo la malla digi al median e los so wa es ap opiados, así como el modelo
imp eso. El modelo digi al se abajó pa a ans o ma lo en una he amien a docen e,
diseñando un pd in e ac i o pa a pode se u ilizado po los es udian es de o ma
sencilla.
El modelo imp eso ue p obado pa a su uso en docencia, an o en ana omía como
en el se icio de endoscopia diges i a. Fue alo ado po odos los pa icipan es de
es e p oyec o, es udian es y p o eso es, con el in de mejo a el p o o ipo inicial.
Finalmen e es á disponible en lá ex y lis o pa a se u ilizado po los es udian es de
g ado pa a el manejo del endoscopio, el ap endizaje de la ana omía opog á ica
abdominal y las écnicas qui ú gicas.
4. Recu sos humanos
En es e p oyec o ha pa icipado PDI y PAS con expe iencia p e ia de o os p oyec os
an e io es de modelos ana ómicos en 3D. Pa icipan el Depa amen o de Medicina y
Ci ugía Animal y la Sección Depa amen al de Ana omía y Emb iología en
Ve e ina ia, además de es udian es de g ado y doc o ado.
El PDI que ha abajado en es e p oyec o es el siguien e:
-Sección Depa amen al de Ana omía y Emb iología:
Responsable del p oyec o: Concepción Rojo Sal ado c [email protected]
Mª Encina González Ma ínez encinagonzalez@ e .ucm.es
-Depa amen o de Medicina y Ci ugía Animal:
Me cedes Guadalupe Ga cía-Sancho me cga [email protected]
Fe nando Rod íguez F anco e diges@ e .ucm.es
Ángel Sáinz Rod íguez angeleh @ e .ucm.es
Jesús Rod íguez Qui ós j qui [email protected]
Ca men Pé ez Díaz [email p o ec ed]
An onio Nicolás Jiménez Soco o [email protected]
-PAS:
Mª A anzazu Ma eos Sanz maama[email p o ec ed]
-Es udian es de g ado y doc o ado:
Da id Ra ael Díaz-Regañón Fe nández d diaz [email protected]
Rosa Ma ía Mendaza De Cal [email protected]
Ma ía Rod íguez Rojo [email p o ec ed]
Ne ea Ramos Pé ez ne [email p o ec ed]
Ma ianna Ca olina Páez la Rosa ma [email protected]
5. Desa ollo de las ac i idades
Ob ención y p ocesamien o de las mues as. Las p o eso as de ana omía, jun o con
la écnico de la sala de disección que pa icipa en el p oyec o, se enca ga on de
ob ene y p epa a las piezas ana ómicas pa a su p ocesamien o pa a la omog a ía
compu e izada y la esonanacia magné ica. Se ex ajo el in es ino g ueso comple o
del cadá e de pe o, desde el segmen o del ileon has a el ano. Se disecó
adecuadamen e, se la ó y se dio olumen, lo necesa io pa a una mejo isualización
en el se icio de Diagnós ico po Imagen. En es a ase ambién colabo a on los
es udian es que pa icipan en es e p oyec o.
Ob ención de imágenes dicom. En el Se icio de Diagnós ico po Imagen del HCVC
se ealiza on las p uebas de esonancia magné ica y omog a ía axial compu e izada
de las mues as, an o sob e la pieza ana ómica como sob e el cadá e . Se hicie on
a ios es udios y se selecciona on los más adecuados.
P ocesamien o de las imágenes dicom: ob ención de la malla digi al e imp esión del
modelo ana ómico. Los es udios de esonancia y de omog a ía se p ocesa on en el
se icio de diseño y modelado 3D de la Pla a o ma de Talle es de Apoyo a la
In es igación de la UCM. Dado que es e se icio no ha es ado disponible du an e
g an pa e del cu so académico 2022-23, los abajos demo a on más de los
palni icado, po lo que no hemos podido p oba el p o o ipo imp eso con es udian es
de g ado en el p esen e cu so. Con ábamos, sin emba go, con la expe iencia del
cu so an e io en la elabo ación de ó ganos huecos lexibles imp esos en 3D, po lo
que se necesi ó menos iempo pa a el diseño. Las imágenes con las que se abajó
ue on las de esonancia, ya que las de omog a ía, como e a de espe a , o ecían
un meno de alle de las es uc u as in e nas. U ilizamos el so wa e Meshmixe de
Au odesk pa a di e encia los da os de las imágenes en o ma o DICOM y hace la
epa ación de la malla digi al, así como pos e io men e i depu ando la imagen y
eliminando aquellos da os menos ele an es. En un siguien e paso se u ilizó un
so wa e de análisis de mallas digi ales, con el que hubo que elimina de ec os,
huecos y zonas no ianguladas, has a consegui una malla digi al ce ada e
imp imible. Después de ob ene una malla digi al econs uida de ini i a y educida
en polígonos, se analizó la ca idad in e na, hueca, con el in de ep oduci los
de alles ana ómicos del modelo na u al. Toda es a ase de econs ucción de las
ca idades in e nas y de los de alles ex e nos se ealizó con el so wa e de análisis
de mallas digi ales Au odesk 3D S udio Max 2021. Ve igu as 1 a 3 en Anexos.
An es de la imp esión 3D se u ilizó el so wa e Ne abb de Au odesk pa a e mina
de econs ui la malla imp imible, p ocediendo a la epa ación de a chi os STL. La
p ime a p ueba de imp esión se ealizó con la écnica de FDM (modelado de
deposición undida) en ma e ial ABS (ac iloni ilo bu adieno es i eno) en o ma de
ilamen o, un políme o e moplás ico muy esis en e que pe mi e c ea piezas lige as.
El modelo esul an e pe mi ió ob ene un colon de pe o de consis encia ígida en el
que alo a las ca ac e ís icas ana ómicas an es de imp imi el modelo lexible.
Pos e io men e se imp imie on los modelos lexibles median e p uebas con di e sos
ma e iales. La imp eso a u ilizada en odos los casos ue una Ul imake S5. Pa iendo
de la expe iencia p e ia en modelos ana ómicos huecos, se decidió gene a un
nega i o del ubo hueco en ABS y pos e io men e o ma la pa ed con lá ex en una
única pieza, desechando la silicona como ma e ial de elección, po no se del odo
idónea du an e el deslizamien o del endoscopio a a és del modelo 3D. El
pos p ocesado se ealizó a mano y las ec i icaciones del modelo se hicie on con
esina epoxi. Se pin ó manualmen e con b ocha la pa e ex e na con a ias capas de
in e especial pa a lá ex, has a ob ene una anspa encia adecuada (Figu as 4 y 5
en Anexos). El lá ex esul ó se la mejo opción en cuan o a lexibilidad pa a la
manipulación del endoscopio, pe mi iendo desliza sua emen e y gi a sin
limi aciones den o del modelo. Du an e el p oceso de p uebas de imp esión
pa icipa on los es udian es del p oyec o, de o ma muy ac i a los de doc o ado,
jun o con los p o eso es.
P uebas con el p o o ipo imp eso. El modelo ana ómico imp eso y lis o pa a su uso
con es udian es se ha ob enido al inal del cu so p esen e. Las p uebas de alidación
las han ealizado odos los in eg an es del p oyec o, los p o eso es de ana omía y
los p o eso es de medicina y ci ugía en sus di e en es especialidades. Se ha
alo ado an o desde el pun o de is a ana ómico ( ep oducción ealis a de la o ma,
el amaño y los de alles), como su alidez en la p ác ica con el endoscopio y las
écnicas qui ú gicas. Alumnos in e nos del se icio de endoscopía han podido p oba
ambién el modelo. Has a el momen o, los esul ados son muy sa is ac o ios, an o
en la ep oducción de los de alles ana ómicos, con una imagen muy ealis a de las
ca idades in e nas cuando se obse a con el endoscopio, como en la manipulación
pa a p ac ica la écnica de colonoscopia en el pe o (Figu as 6 a 8 en anexos). En
el cu so p óximo, po an o, los es udian es de g ado end án a su disposición el
modelo ana ómico imp eso p oducido g acias a es e p oyec o. Se á una he amien a
docen e pa a las p ác icas de endoscopia diges i a y de ana omía, y con algunas
modi icaciones ambién en ci ugía.
Gene ación del modelo i ual. Se ha c eado un pd in e ac i o del modelo ana ómico
(Figu as 9 y 10 en Anexos). Es a he amien a i ual pe mi e manipula el colon en
3D, los es udian es pueden gi a lo, e lo desde di e en es is as, secciona lo e

iden i ica sus di e en es pa es. Pe mi e en ende la opog a ía del ó gano, su
posición den o de la ca idad abdominal y su elación con o os ó ganos, aspec os
es os di íciles de en ende po los es udian es. También pe mi i á la au oe aluación,
median e sencillas p egun as de iden i icación de es uc u as. Es a he amien a se
aloja á en la página web de la Sección Depa amen al de Ana omía y Emb iología,
una ez que nues os esul ados del p oyec o se hayan publicado en e is as
indexadas.
6. Anexos
Figu a 1. Recons ucción 3D del in es ino g ueso del pe o con el iso dicom Radian . Los
núme os señalan zonas de in e és de ap endizaje.
Figu as 2 y 3. Imagen 3D del in esi no g ueso del pe o as aplica so wa e de
econs ucción de la malla imp imible. Modelo inicial (imagen supe io ) y modelo mejo ado
(imagen in e io ).
Figu as 4 y 5. Modelos 3D imp esos en lá ex de di e en es colo es, del in es ino g ueso del
pe o. Modelo inicial (imagen supe io ) y modelo mejo ado (imagen in e io ).
Figu as 6 y 7. P obando en el se icio de endoscopia del HCVC el modelo imp eso en lá ex
co espondien e a la igu a 5.
Figu a 8. Imagen omada con el ib oendoscopio a su paso po el colon descenden e del
modelo 3D imp eso en lá ex.