ARDental
En los últimos años la RA está consiguiendo un protagonismo cada vez más importante en diversas áreas del conocimiento, mostrando la versatilidad y posibilidades que presenta esta nueva tecnología. La capacidad de insertar objetos virtuales en el espacio real y el desarrollo de interfaces de gran sencillez, la han convertido en una herramienta muy útil para presentar determinados contenidos bajo las premisas de entretenimiento y educación, en lo que se conoce como «edutainment».
Los modelos tridimensionales son importantes cuando el contenido de aprendizaje es muy difícil de adquirir a partir de imágenes 2D u otros métodos tradicionales de aprendizaje. Éste es el caso para el aprendizaje dental. Los métodos de aprendizaje tradicionales incluyen imágenes 2D (láminas o pizarra y tiza) en los que el profesor explica la estructura, elementos, etc., o el uso de modelos de yeso reales, pero resultan pequeños y no se pueden apreciar los detalles en una explicación general.
En este artículo se presenta ARDental, una aplicación educacional para el aprendizaje dental. En concreto, de la morfología dental en los ciclos de formación profesional de grado superior de Prótesis Dentales e Higiene Bucodental. Por la experiencia que tenemos, somos conscientes de la importancia de la morfología dental en dichas especialidades. Concretamente, en la especialidad de prótesis dentales es fundamental hasta el punto que se considera como conocimiento imprescindible para el desarrollo de la profesión en general.
Una de las mayores dificultades con la que nos hemos encontrado los profesores de prácticas de laboratorio a lo largo de los años ha sido cómo conseguir, a partir de las clases prácticas (figuras 4 y 5), imágenes, dibujos (figura 6) y modelos de yeso, trasladar al alumno/a una visión espacial clara y exacta para realizar, posteriormente, una restauración dental.
Sólo el conocimiento exhaustivo y comprensión de la morfología dentaria nos puede permitir tener una idea clara y real de los dientes. El desarrollo práctico del modelado dental nos facilitará, posteriormente, que esos conocimientos se puedan utilizar en las diversas especialidades que componen la Prótesis Dental. Por tanto, se hace indispensable la creación de una metodología lógica y sencilla basada en el estudio de la morfología dental natural e intentar imitar la naturaleza.
Para esta tarea son necesarias: capacidad de observación («saber ver»), conocimiento de las técnicas de modelado («saber reproducir») y de las técnicas de color y maquillaje («saber imitar»), que junto a la capacidad artística manual de cada uno y a la motivación que proporciona cada «trabajo conseguido», sentarán las bases que lleven al alumno a ser un buen profesional.
Por los antecedentes de los que disponemos, ésta es la primera vez que se presenta una aplicación de estas características en el campo dental en la que se consigue observar los modelos tridimensionales de los dientes en una combinación de realidad y virtualidad.
Concretamente, se ha presentado a los alumnos en el curso escolar 2012-13 como novedad en nuevas tecnologías y como una herramienta de apoyo en la comprensión de la morfología dental.
ARDental está basada en la misma filosofía que seguimos en el desarrollo de las clases de anatomía y morfología dentaria. El desarrollo práctico está fundamentado en el encerado progresivo funcional.
La técnica del encerado progresivo funcional tiene como objetivo, por un lado, conocer la morfología oclusal y, por otro lado, la función oclusal, proporcionando un modelo para conseguir una oclusión correcta. No intenta explicar la anatomía natural ni tampoco que ésta sea la técnica más adecuada. Simplemente se trata de un sistema de aprendizaje a un modelado funcional y que, además, ayude a comprender los conceptos básicos de la oclusión.
El ejercicio de encerado progresivo funcional ayuda a comprender la dinámica mandibular relacionándola con la anatomía de las superficies oclusales, proporcionando una pauta para conseguir una oclusión correcta. Su ventaja con respecto a la técnica del tallado es que ofrece un procedimiento organizado, paso a paso, para desarrollar la forma anatómica oclusal.
Además, la técnica aditiva ofrece una mejor explicación de los efectos de la articulación sobre cada uno de los elementos de la forma oclusal: altura y distribución de las cúspides, dirección de las crestas y surcos, y profundidad de la fosa. Se puede interpretar el movimiento mandibular en relación con las superficies oclusales de los dientes.
La fisiología de los movimientos mandibulares, el tipo de oclusión, así como las relaciones de los dientes entre sí influyen en la forma de las superficies oclusales.
ARDental aumenta la capacidad de visión espacial del alumno, mejorando el aprendizaje, por un lado, y, por otro, facilitando el desarrollo manual y artístico para realizar posteriormente el encerado progresivo funcional de las restauraciones dentales (figura 7).
Como dispositivo de visualización se ha utilizado una tablet. ARDental utiliza marcadores (figura 8).
Una vez ejecutada la aplicación, se enfoca a la imagen que servirá como marcador (figura 8). De forma inmediata sobre la imagen (marcador) aparecerán superpuestos elementos virtuales. Por ejemplo, en la figura 1 se muestra un modelo correspondiente al maxilar inferior. En ese momento se puede acercar, alejar, girar, subir, bajar y mover la tablet a voluntad para observar el modelo desde cualquier posición. Otra posibilidad es mover el marcador para que el modelo virtual se mueva. Y, finalmente, también se puede mover el modelo con dos dedos directamente sobre la pantalla y girándolo (figura 9).
Una vez observado desde todos los ángulos, se puede proceder a seleccionar un diente en concreto para ampliarlo (figura 10). En ese momento aparecerá en la pantalla el modelo tridimensional del diente seleccionado. De nuevo, se pueden realizar los diferentes movimientos anteriormente descritos para observarlo con detenimiento.
Una vez realizada dicha visualización podemos ver que en la parte inferior de la pantalla ha aparecido un menú para interactuar con el diente (figura 11). En este caso se trata de un menú específico de morfología dentaria y los botones corresponden a dicha morfología dentaria.
En el momento que se pulse un botón en concreto como, por ejemplo, «cúspides céntricas» aparecerán de inmediato los contactos de las cúspides céntricas de los dientes inferiores que corresponden a las cúspides vestibulares. De nuevo nos podemos aproximar para visualizarlo con mayor detalle. Si se pulsa de nuevo este mismo botón desparecerían los «contactos céntricos». De esta misma forma podemos ir pulsando diferentes botones y van apareciendo diferentes rasgos correspondientes a la morfología dentaria, como cúspides céntricas, cúspides no céntricas, contorno oclusal, fosas, surcos principales, aristas de cúspides y surcos complementarios. En cualquier momento se puede interactuar con el diente y elegir el botón que se desee.
Una vez realizado este proceso se puede volver a la posición original del maxilar inferior para elegir otro diente y observar con detalle su morfología oclusal (figura 11).
Conclusiones
La RA, en general, y la ARDental en el campo de la educación dental, es una herramienta a disposición del profesorado de gran valor pedagógico. En ella se combina la formación y el entretenimiento, logrando despertar interés en los alumnos gracias a las nuevas tecnologías y dispositivos actuales, para así mejorar su conocimiento.
Alumnos del Centro de Formación Folguera-Vicent han tenido una primera toma de contacto con la aplicación ARDental para observar su funcionamiento. Su reacción ha sido muy positiva y los comentarios han ido en la misma línea, destacando estar totalmente satisfechos con ARDental. Además, han señalado que dicha aplicación presenta muchas posibilidades. Estas primeras opiniones no son concluyentes. Sin embargo, nos animan a continuar con la investigación y realizar un estudio formal y exhaustivo para obtener resultados fiables.
Sólo el tiempo determinará el futuro de la RA. Pero, en un principio, las posibilidades y aplicaciones son numerosas. En cuanto a ARDental, creemos que abre otra puerta hacia un futuro no tan lejano en el que nos permitirá soñar con nuevos desafíos en nuestra profesión.
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[accordion_item title =»Bibliografía»]
1. Azuma RT. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 6(4): 355-385, 1997.
2. Caudell TP, Mizell DW. Augmented reality: an application of heads-up display technology to manual manufacturing processes, System Sciences, 2:659-69, 1992.
3. Feiner S, MacIntyre B, Seligmann, D. Knowledge-based Augmented Reality, Communications of the ACM, 36(7): 53-62, 1993.
4. Furió D, Gónzalez-Gancedo S, Juan MC, Seguí I, Rando N. Evaluation of learning outcomes using an educational iPhone game vs. traditional game, Computers & Education, 64: 1-23, 2013a.
5. Furió D, Gónzalez-Gancedo S, Juan MC, Seguí I, Costa M. The effects of the size and weight of a Mobile device on an educational game, Computers & Education, 64: 24-41, 2013b.
6. Juan MC, Alcañiz M, Monserrat C, Botella C, Baños R, Guerrero B. Using Augmented Reality to treat phobias. IEEE Computer Graphics and Applications, 25(6): 31-37, 2005.
7. Juan MC, Baños R, Botella C, Pérez D, Alcañiz M, Monserrat C. An augmented reality system for acrophobia. The sense of presence using immersive photography. Presence: Teleoperators and virtual environments, 15(4): 393-402, 2006.
8. Juan MC, Beatrice F, Cano J. An Augmented Reality System for Learning the Interior of the Human Body. The 8th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT’2008). pp. 186-188, 2008.
9. Juan MC, Pérez D. Using augmented and virtual reality for the development of acrophobic scenarios. Comparison of the levels of presence and anxiety. Computers & Graphics, 34: 756-766, 2010.
10. Juan MC, Joele D. A comparative study of the sense of presence and anxiety in an invisible marker versus a marker augmented reality system for the treatment of phobia towards small animals, International Journal of Human-Computer Studies, 69(6): 440-453, 2011.
11. Juan MC, Calatrava J. An augmented reality system for the treatment of phobia to small animals viewed via an optical see-through HMD. Comparison with a similar system viewed via a video see-through, International Journal of Human-Computer Interaction, 27(5): 436-449, 2011.
12. Kato H, Billinghurs, M. Marker tracking and HMD calibration for a video-based augmented reality, Conferencing system. 2nd IEEE and ACM International Workshop on Augmented Reality (IWAR’99), pp. 85-94, 1999.
13. Kounavis CD, Kasimati AE, Zamani ED. Enhancing the Tourism Experience through Mobile Augmented Reality: Challenges and Prospects, International Journal of Engineering Business Management, 4, 2012. DOI: 10.5772/51644.
14. Milgram P, Kishino F. A taxonomy of mixed reality visual displays, IEICE Transactions on Information and Systems, E77-D(12): 1321-1329, 1994.
15. Navab N. Industrial Augmented Reality (IAR): Challenges in Design and Commercialization of Killer Apps, Proceedings of the Second IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR ’03), pp. 2, 2003.
16. Schwald B, de Laval B. An Augmented Reality System for Training and Assistance to Maintenance in the Industrial Context, 11th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision, pp. 425-432, 2003.
17. State A, Livingston MA, Hirota G, Garrett WF, Whitton MC, Fuchs H, Pisano ED. Techniques for Augmented-Reality Systems: Realizing Ultrasound-Guided Needle Biopsies. SIGGRAPH‘96, pp. 439-446, 1996.
18. Sutherland I. A head-mounted three dimensional display. Fall Joint Computer Conference, pp. 757-764, 1968.
19. Thomas B, Close B, Donoghue J, Squires J, De Bondi P, Morris M, Piekarski W. ARQuake: An Outdoor/Indoor Augmented Augmented Reality First Person Application, 4th Int’l Symp. Wearable Computers (ISWC 2000), pp. 139-146, 2000.
20. Thomas BH. A survey of visual, mixed, and augmented reality gaming. Computers in Entertainment, 10(3): Article N. 3, 2012.
21. Wagner D, Schmalstieg D. ARToolKitPlus for Pose Tracking on Mobile Devices. 12th Computer Vision Winter Workshop (CVWW’07), pp. 139-146, 2007.
22. Wang X. Augmented reality in architecture and design: potentials and challenges for application. International Journal of Architectural Computing, 7(2): 309-326, 2009.
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