Cranial bones study using a smartphone augmented reality app[1]
Aplicación de
realidad aumentada para el estudio de los huesos del cráneo utilizando
dispositivos móviles
Joffre Paladines Rodríguez
[2]
Tettamanti Montalván Daniel
Nicolás[3]
Recibido en octubre 2018, aceptado en marzo 2019
ABSTRACT
Introduction. Cranium is a mobile application that uses
augmented reality, which serves as a means of support for the medical student
to study the bones of the skull. Objective
to improve this situation while raising interest in the subject in students
without replacing the aforementioned book. Materials
and methods A qualitative research is proposed, divided into three phases:
identification, development of augmented application and evaluation with the
users of the developed application, for which surveys and in-depth interviews
are used to collect information. Results
87% indicates the great need to implement new technologies in education. Discussion at the icon level of the
application was very well qualified with only a small observation to modify it
a bit its aspect Conclusions make
changes that will help the application to be more pleasant and functional for
users
Key words: Augmented Reality,
Mobile Application, 3D Models, Technology, skull bones
RESUMEN
Introduction. Cranium is a mobile application that uses
augmented reality, which serves as a means of support for the medical student
to study the bones of the skull. Objective
to improve this situation while raising interest in the subject in students
without replacing the aforementioned book. Materials
and methods A qualitative research is proposed, divided into three phases:
identification, development of augmented application and evaluation with the
users of the developed application, for which surveys and in-depth interviews
are used to collect information. Results
87% indicates the great need to implement new technologies in education. Discussion at the icon level of the
application was very well qualified with only a small observation to modify it
a bit its aspect Conclusions make
changes that will help the application to be more pleasant and functional for
users
Palabras clave: Augmented Reality, Mobile Application, 3D
Models, Technology, skull bones
1. Introducción
Es
objetivo es plantear una alternativa de estudio para los huesos del cráneo con
el uso de la tecnología de la Realidad Aumentada de esta forma ofrecer algo
innovador y entretenido. La adquisición de los datos ayudara al proyecto a
cumplir su meta.
La
formación de un profesional comienza desde su primer día como universitario y
con los elementos de estudios básicos para su desarrollo como futuro
profesional médico, La Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, se
encuentra en vías de desarrollo con respecto a estas nuevas formas y métodos de
estudio para los estudiantes de la Facultad de Ciencias Médicas. Los
estudiantes de medicina, para el aprendizaje de anatomía recurren a métodos tradicionales
de estudio, libros, cuadernos con sus anotaciones, Internet, huesos humanos
proporcionados por la asociación de estudiantes y cadáveres en la sala de
disección dentro de la facultad.
La medicina y la tecnología siempre han ido de la mano, avanzando
mutuamente y perfeccionándose. La
medicina desde sus inicios se ha vuelto una parte esencial del ser humano, y la
tecnología no se queda atrás, con cada avance de esta nos lleva un paso más
adelante hacia una vida más cómoda y sencilla en todos los aspectos. Así
también la formación que se brinda a los estudiantes de medicina debe de ser la
mejor en todos los aspectos y gracias a los nuevos aportes tecnológicos se
pueden logran cosas que uno solo soñaba hace más de 10 años.
La Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Guayaquil admite
cientos de estudiantes para su formación académica como profesionales de la
medicina. El Dr. José Aguirre Amat, Decano de la Facultad de ciencias Médicas
de la Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, le resulta increíble como
desde el dispositivo móvil uno puede apreciar las maravillas del ser humano con
tan solo una aplicación quien indica que existen otros tipos de métodos además de los mencionados que los estudiantes pueden
aprovechar para mejorar su rendimiento, tales como atlas interactivos online,
aplicaciones móviles, incluso videojuegos educativos.
Este proyecto resalta los principales conceptos de la Realidad
Aumentada, su aplicación en el ámbito de la salud y los beneficios de la misma.
Por lo cual es necesario la creación de una aplicación que implemente la
Realidad Aumentada que vaya orientada al estudio de los huesos del cráneo como
una contribución tecnológica e informativa al entorno educativo de la
Universidad Católica de Santiago de Guayaquil.
Los
Smartphone forman parte de nuestra vida ya como un medio necesario de
comunicación que interacciona con el resto de las personas en el mundo, pero en
el ámbito educativo también posee sus usos como un apoyo para estudiar. De
acuerdo con la INEC (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos), afirmo en el
2015 que los usuarios de smartphones llegaron a más
de 3 millones, y estos valores se elevaron casi cinco veces que lo reportado en
el 2011 cuando la cifra llegaba a 500 mil personas. Además, en el 2017 concluyo
que un 46.4% de usuarios del Servicio Móvil Avanzado poseen un smartphone.
Figura
1Encuesta de uso de Smartphones en el Ecuador
Fuente:
Encuesta Nacional de Empleo Desempleo y Subempleo – ENEMDU (2014 – 2016)
Hoy en
día las tecnologías para la educación se van desarrollando y mejorando en el
transcurso del tiempo, y en el ámbito de la medicina es donde se ven con mayor
frecuencia y apoyadas en estas nuevas tecnologías. Las Nuevas Tecnologías de la
Información y Comunicaciones (TICs) proveen nuevas
formas de estudio para los estudiantes de medicina en distintos países
alrededor del mundo, Existen aplicaciones para casi todo lo que se puede
imaginar, y las aplicaciones educativas no se quedan atrás, desde atlas
interactivos, traductores, videos educativos, juego, entre otros; todos con el
fin de educar o proveer una facilidad para mejorar el proceso de aprendizaje en
las diversas asignaturas.
Dentro
del Plan Nacional para el Buen Vivir, se define a la educación como “un derecho
de todas las personas y una obligación ineludible del Estado” (Garcés, s. f.) y además establecen estrategias para el mejoramiento del sistema
educativo desde nivel primario hasta educación superior y como la
implementación de las Tecnologías de la Información conllevan a un aporte
positivo para este crecimiento como nación.
“La
educación hace hoy la diferencia porque su doble función apoya los dos
requerimientos importantes de la futura sociedad: el conocimiento resguarda la
competitividad; la equidad resguarda la integración.” (Aguerrondo, 1999).
La
formación profesional de un médico debe de ser de la más alta calidad posible,
ya que hablamos profesionales de la salud que lucharan día a día para salvar la
vida de sus pacientes, y así mismo día a día se debe de mejorar la formación académica
de los mismo.
En la
Universidad Juárez Autónoma de Tabasco en México utilizan “Google Groups” un servicio gratuito de Google en el que permite al
usuario crear foros de discusión, permite interactuar entre los participantes
del grupo mediante texto, videos, imágenes, documentos o enlaces externos de
forma pública o privada, en cambio La Universidad
Católica Argentina y la Universidad Nacional del Nordeste en Argentina,
utilizan mesas virtuales de anatomía, que permiten a los estudiantes de medicina
realicen diversas variedades de disecciones y autopsias sobre cuerpos
digitalizados, basados en estudios clínicos reales, en este sentido,
específicamente en la Universidad de Especialidades Espíritu Santo y la
Universidad Estatal de Guayaquil, han incorporado el Anatomage,
que es una mesa de disección virtual para el estudio de la anatomía humana y
diagnóstico clínico.
Un estudio
realizado en la Universidad Pablo de Olavide, de
Sevilla en España concluyo: “que las actividades didácticas con base
en la RA pueden ser especialmente útiles en estudios preuniversitarios y de
enseñanza superior relacionados con las áreas de Humanidades y Ciencias
Sociales ya que permite un acceso a contenidos, muchas veces presentados de
forma más unidireccional mediante medios impresos que no incrementan la
motivación o requieren un mayor esfuerzo de abstracción entre los estudiantes” (Cabero-Almenara, Vázquez-Cano, &
López-Meneses, 2018); entonces es
innegable que las tecnologías influyen de manera positiva en el rendimiento de
los estudiantes.
La
Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Católica de Santiago de
Guayaquil, para impartir clases de Anatomía utilizan las salas de disección,
atlas 3D que los Docentes poseen y huesos donados por la Asociación de
Estudiantes, mientras otras universidades del país están implementando nuevas
tecnologías desde los primeros ciclos o semestres de estudio, existe una
cantidad de instituciones universitarias que no tienen la posibilidad de
implementar nuevas tecnologías o de invertir en algún tipo de tecnológica que
aporte positivamente al desarrollo estudiantil y solo les es posible llegar a
obtener computadoras que conforme avance el tiempo deberán ser reemplazadas por
versiones más actualizadas.
Centrándonos
en el área educativa, la utilización de las Tecnologías de la Información y
Comunicación (TICs) inicio a la introducción de las
famosas pizarras digitales, y poco a poco estas tecnologías han ido
evolucionando creando las denominadas Tecnologías Emergente cuya didáctica
potencian la enseñanza.
En
el sector educativo la realidad aumentada está tomando fuerza debido a su
capacidad de añadir información virtual a un mundo físico, en el que permite al
estudiante captar la información de una manera más interactiva y visual,
aumentando el interés por el estudio.
A
medida que la informática va avanzando, estas mismas tecnologías llegan a
cruzarse con la Realidad Aumentada es por ello que (Zheng, Zhang, &
Yang, 2015) han dividido las
aplicaciones que utilizan Realidad Aumentada en 3 categorías: Adquisición de
datos en entorno real, registro de objetos virtuales en el entorno real y
presentación de datos compuestos, independientemente de la tecnología empleada.
Al hablar de
Realidad Aumentada (Augmented Reality)
(RA), nos centramos en una de las tecnologías a las cuales se las denomina
Tecnología Emergente que cada vez y con más fuerza se está acercando a
diferentes terrenos de la sociedad, ya sea el ocio, publicidad, marketing,
entretenimiento y por supuesto el ámbito educativo como herramienta de apoyo
tanto para docentes y estudiantes.
La
Realidad Aumentada tiene sus inicios en 1950 por Morton
Heilig, quien buscaba alguna forma que el espectador
pudiera incorporar de manera efectiva todos sus sentidos en la pantalla. Es así
que construyo un prototipo llamado Sensorama en 1962
junto con cinco filmes cortos que buscaba aumentar la experiencia del
espectador. (Heilig, 1971). “La Realidad Aumentada es una tecnología que
aumenta la percepción sensorial humana con información auxiliar, que puede
mejorar potencialmente el rendimiento en la realización de una tarea o
experiencia” (Caudell & Mizell, 1992)
La
Realidad aumentada es la tecnología que nos permite superponer/agregar
elementos o datos virtuales (texto, hiperenlaces, audio, video, multimedia,
entre otros.) a la realidad existente a partir de un objeto del mundo real, en
lugar de crearlas desde cero. Para ello se necesita un dispositivo ya sea
móvil, Tablet o portátil, con una cama y software que procesa la información,
activadores de realidad aumentada y una pantalla donde mostrar la imagen real.
Las
grandes empresas tecnológicas saben que esta realidad promete mucho en el aspecto
económico, y se encuentran desarrollando gran cantidad de aplicaciones y
gadgets que invitan al usuario a invertir en esta nueva experiencia. Google lo
logra con sus gafas Daydream View, Sony con “Eye Toy” un juego desarrollado en
2003, y Niantic al crear “Pokemon
GO”, y así muchas empresas como Samsung, Snap Inc y
Apple están implementado esta tecnología.
Al
hablar de realidad aumentada varios autores (Rice, 2009) han establecidos que una clasificación de la
realidad aumentada como tal debe efectuarse en niveles, entendiéndose que, a
mayor nivel, mayor serán las posibilidades de las aplicaciones tales como: nivel 0 que hace referencia a
hiperenlaces en el mundo físico, nivel1
hace referencia a realidad aumentada en marcadores, nivel 2 utiliza realidad aumentada sin marcadores,nivel3 utiliza visión aumentada
La
realidad aumentada ofrece una infinidad de posibilidades de interacción tanto
en el entretenimiento, arquitectura, arte, comunidades virtuales o la medicina,
“Chromville” creada en el 2011 y lanzado en el 2014
en Zaragosa, España es una aplicación sencilla creada
por la empresa “Imascono” dirigida a niños de entre 5
a 12 años, con fichas predefinidas las cuales los niños colorean y al utilizar
la aplicación veremos cómo estos dibujos cobran vida en animaciones 3D. “El
mundo educativo de Chromville está
representado en una app infantil de Realidad Aumentada. Su objetivo, fomentar
el desarrollo de la imaginación y la creatividad de los niños.” («App infantil con Realidad Aumentada, el universo Chromville», s. f.).
“Quiver” aplicación infantil creada por “QuiverVision”
la cual permite a los niños tener una experiencia nueva con el mundo y su
creatividad, con tan solo imprimir y colorear las imágenes prediseñadas por la
compañía y al utilizar la aplicación sus creaciones cobran vida en el celular
en tiempo real. “Nuestra misión es producir contenido educativo que soporte el
aprendizaje de forma divertida y estimulante («Home - Quiver 3D Augmented Reality coloring apps», 2018)
“Anatomy 4D” es una aplicación de realidad aumentada
utilizada para el estudio de la anatomía del cuerpo humano. Creada por “DAQRI”
esta aplicación utiliza modelos 3D que se muestran sobre las plantillas
predefinidas por la compañía que deben ser impresas para el uso debido de la aplicación.
“Este entorno de aprendizaje tridimensional y fácil de usar es ideal para
usarlo en el aula o en cualquier momento”.(Ltd, 2018).
También se
está implementando para mejorar la experiencia de los museos, ya sea para
lograr ver piezas antiguas de la historia humana que han sido desgastadas o
destruidas por el tiempo de forma completa, o crear una experiencia de
inmersión con el usuario, como lo fue realizado en “Una Experiencia Glaciar” en
Argentina donde el usuario puede observar cómo funciona la represa de Yacycretá.
En
España, la asociación “Espiral” conformado por personas con una formación
técnica, investigadores, estudiantes y entidades crearon el movimiento
“Auméntame” con una misión, llevar las últimas tecnologías en la educación a
distintas instituciones educativas, para mejorar la experiencia de los
estudiantes en el aprendizaje y para la formación del profesorado para una
mejor educación. («Realidad Aumentada y Virtual», 2018)
2. Materiales y
métodos
La presente investigación está enfocado
a una investigación metodológica cualitativa, ya que se plantea realizar una
solución a hechos y situaciones actuales de los estudiantes de la facultad de
medicina de la Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, dividiéndolo en
tres fases:
1) Fase
de Identificación
a. Identificación
de sistema operativo predominante.
b. Catalogación
de contenidos virtuales.
c. Creación
virtual de los elementos escogidos.
2) Fase
de desarrollo de la aplicación aumentada.
3)
Fase de evaluación con usuarios de la aplicación
desarrollada
Para llevar a cabo el análisis se
combinará estudios cuantitativos y cualitativos que determinaran los elementos
claves para el desarrollo de la aplicación interactivo con realidad aumentada
para la visualización de los huesos del cráneo utilizando el Libro de “Anatomía
Humana - Latarjet 4ta edición” usado por los estudiantes
de anatomía de la facultad de medicina. Se analizarán los datos de las
encuestas para poder recolectar información para el desarrollo de la aplicación
y tener distintos puntos de vistas tanto de los estudiantes como de los
docentes. Además de una entrevista a profundidad que explicara si la
introducción de la nueva tecnóloga al museo es o no es viable.
Robert Rice, incluso nos menciona un
cuarto nivel, en el que la tecnología avanzara de tal manera que los
dispositivos de realidad aumentada estarán conectados directamente a nuestros
nervios ópticos y que nos adentramos en un mundo donde colisionaran diversas
realidades y se mezclaran para crear una sola. “Aquí es donde la Realidad
Virtual llegara a su fin y nuestros sueños de inmersión pura y total donde
olvidaremos nuestros cuerpos finalmente se realizarán” (Rice, 2009)
Se utilizaron varios
instrumentos para la recolección de información que permita sustentar y
soportar la vialidad del desarrollo de la aplicación móvil, entre ellos tenemos
encuesta y entrevista. Las encuestas fueron dirigidas a los
estudiantes de la facultad de medicina y mediante sus respuestas tener un
conocimiento del campo en el que se está trabajando y obtener datos desde la
perspectiva del estudiante. La entrevista se utilizó para obtener información
sobre la situación actual de la facultar, que innovaciones se han ido
implementando en la materia de anatomía y cuáles fueron los puntos de vista de
los docentes entrevistados.
Con la finalidad de
presentar el proyecto en la actualidad y medir el impacto que tendría una
aplicación educativa utilizando la realidad aumentada. La encuesta fue
realizada a 169 estudiantes de primer ciclo de la facultad de medicina para
conocer sus puntos de vista para el desarrollo de la aplicación. Partiendo de
la población obtenida gracias a la Facultad de Medicina que consta de 300
estudiantes inscritos en primer ciclo de la carrera de Medicina se escogió el
56.4% de la población. Se aplicó un nivel de confianza del 95% definiendo como
límite de error un 5%
3. Resultados
La recolección
de información requerida se encuesto a 169 estudiantes que cursan el primer
ciclo de la carrera de medicina en la facultad de ciencias médicas. Estas
encuestas fueron realizadas de forma presencial, se procedió con el análisis e
interpretación de cada una de las preguntas dentro de la encuesta con el fin de
obtener los puntos de vista de los estudiantes en cuanto a la utilización de
las nuevas tecnologías para la educación, la variedad de elementos tecnológicos
que los estudiantes utilizan para estudia. Con una notable inclinación hacia
los videos de un 47%. Luego están los atlas 3D representando un 29% y las
aplicaciones no quedan atrás ya que un 23% afirman utilizarlas para estudiar.
los resultados
de la encuesta es claro afirmar que de los 169 encuestados, la respuesta de
“Muy Necesario” es de un 87% el cual nos indica la gran necesidad de
implementar nuevas tecnologías en la educación.
Se comprueba
que los estudiantes utilizan libros y anotaciones para el estudio, un 47% de
ellos también utilizan contenido multimedia para ayudarse en el proceso de
aprendizaje en clase; representado por el 29% utilizan Atlas 3D como un
elemento más de aporte al estudio de la materia y sin dejar atrás a las
aplicaciones, se obtiene un 23% utilizan aplicaciones móviles educativas como
otro elemento de estudio. Se comprueba que la mayoría de los encuestados, el
98% afirmo de manera positiva la necesidad de tener una aplicación que utilice
la realidad aumentada para el estudio de los huesos del cráneo en sus clases
Anatomía.
Tras el
estudio de la fase investigativa, se determinó que en efecto es necesario la
creación de una aplicación con realidad aumentada con elementos importantes
para el usuario, como son las partes de cada hueso señaladas por alfileres y la
autoevaluación como tal
4. Discusión
Los resultados
de la primera evaluación heurística arrojaron resultados satisfactorios, a
pesar de que la aplicación se encuentra en la fase de prototipo; es decir
solamente pantallas con contenido y transición entre ella.
A nivel del
Icono de la aplicación fue muy bien calificada con solo una pequeña observación
de modificarlo un poco su aspecto, pero su diseño va acorde al target y el
diseño de la interfaz. El Menú es adaptativo en su totalidad y en la gran
mayoría de las pantallas del prototipo va acorde al diseño de la aplicación,
pero existe problemas en la forma que indica las acciones dentro de la
aplicación. El mayor problema dentro del diseño de la aplicación es la
tipografía utilizada, es muy pequeña en ciertas áreas y difícil de leer en su mayoría.
Tomando en cuenta estos resultados se realizarán cambios que ayudarán a la
aplicación a ser más agradable y funcional para los usuarios, Las encuestas
determinaron que los estudiantes tienen conocimiento sobre esta tecnología y
que existe un alto nivel de aceptación hacia la implementación de esta
tecnología para el estudio de los huesos del cráneo.
5. Conclusiones
Luego de los análisis
se realizó el modelado de los huesos del cráneo, se elaboró los marcadores que
serán usados por la cámara de realidad virtual y se creó la autoevaluación en
base al texto utilizado por los estudiantes.
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Zheng, R., Zhang, D., & Yang, G. (2015). Seam the Real with the Virtual:a Review of Augmented
Reality. Atlantis Press. https://doi.org/10.2991/itoec-15.2015.17
[1] Artículo original desarrollado por docentes investigadores Universidad
Católica de Guayaquil
[2] Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, joffre.paladines@cu.ucsg.edu.ec ORCID https://orcid.org/0000-0001-9236-5135
3 Ing. Producción y Dirección en Artes Multimedia,
Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, dontetta@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-6910-5351
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