La Universidad de Dundee utiliza los escáneres 3D de Artec en su programa de Arte Médico y mucho más.

19/04/2021

Por Matthew McMillion

Siempre que se muestra una animación de cómo se transmiten los virus o de cómo evitar que se introduzcan en las vías respiratorias, podemos dar las gracias a un ilustrador médico por su trabajo. El campo de la medicina moderna y la asistencia sanitaria se ha vuelto increíblemente complejo durante el último siglo.

Estudiantes de Arte Médico de la Universidad de Dundee escaneando con Artec Space Spider

Los ilustradores médicos son quienes, en la sombra, transforman toda esa complejidad en diagramas, imágenes y vídeos comprensibles visualmente, así como en otros medios materiales o virtuales.

Universidad Médica de Dundee ilustración de los diferentes componentes del oído interno

El programa de Arte Médico de la Universidad de Dundee prepara a los futuros ilustradores médicos para este apasionante trabajo, ofreciendo a los estudiantes de postgrado un curso de 12 meses que abarca lo esencial en este sector en permanente expansión. Con los últimos avances en tecnología, ciencia y comunicación visual disponibles hoy en día, es el mejor momento para formar parte de esta profesión tan solicitada.

El modelo 3D de la Universidad de Dundee muestra una enfermedad renal

Los ilustradores médicos suelen ser artistas con formación anatómica, lo que garantiza que su trabajo no sólo sea atractivo, sino también médicamente preciso, ya que la precisión de su trabajo, especialmente cuando está en manos de médicos, puede significar la diferencia entre la vida y la muerte. Por eso, una educación anatómica correcta es una parte importante de la formación en el Arte Médico.

Los escaneos en 3D del pie humano se han utilizado para ayudar a crear este gráfico de la anatomía del pie

Imagine cuando un niño enfermo y sus padres escuchan al médico dar un diagnóstico y explicar varias opciones de tratamiento. Un momento tan delicado para los padres es a menudo alarmante y confuso para el niño. El trabajo de la ilustración médica ayuda a los médicos.

Ahora ese mismo doctor puede sentarse frete a ellos con un iPad y que vean una animación en color del diagnóstico así como las opciones disponibles. Tanto los padres como los niños se sienten más tranquilos pudiéndolo ver de esa forma.

Otro ejemplo es la simulación quirúrgica. Las universidades de medicina están empezando a desarrollar e integrar simulaciones AR (realidad aumentada) y VR (realidad virtual) muy realistas de diversas intervenciones quirúrgicas para que sus estudiantes de medicina las utilicen. Estas simulaciones se basan en el trabajo de los ilustradores médicos de hoy en día, con rigurosos estándares en cuanto a la precisión y la exactitud anatómica.

Estudiante de la Universidad de Dundee interactuando con un entorno de RV

Durante estas simulaciones, los futuros médicos están perfeccionando sus habilidades motoras finas y la memoria muscular con bisturís virtuales y otros instrumentos. De modo que el modelo 3D del paciente virtual debe ser exacto, ya que algún día ese médico tendrá éxito en un procedimiento real y con un paciente real.

Para aumentar el nivel de realismo, además de los receptores de RV, estas simulaciones suelen incluir el uso de dispositivos hápticos, que requieren físicamente que los usuarios realicen los mismos movimientos y ejerzan los niveles precisos de presión necesarios para realizar los procedimientos. Los resultados han sido muy buenos.

Un estudio realizado en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA en 2019 mostró que después de dicho aprendizaje, los estudiantes de medicina que habían participado en las simulaciones quirúrgicas de RV se desempeñaban mucho mejor en una serie de disciplinas, y sus resultados eran un 130% más altos que los estudiantes entrenados con los métodos quirúrgicos tradicionales.

Los ilustradores médicos tienen varias opciones para conseguir modelos 3D. El método tradicional ha sido el modelado en 3D. El programa de Arte Médico de la Universidad de Dundee incluye cursos que inician a los estudiantes en este arte y les ayudan a alcanzar un buen nivel.

Sin embargo, el modelado 3D suele exigir un proceso muy largo y de varios pasos para crear contenido 3D. Cuando se trata de formas orgánicas, como el esqueleto humano y los sistemas musculares, incluso expertos en modelado 3D buscan métodos más eficientes.

Uno de esos métodos es el escaneo 3D. La Universidad de Dundee comenzó a usar escáneres 3D de mano en cuanto vieron lo rápido y fácil que era para los estudiantes sin experiencia cogerlos y comenzar a escanear objetos rápidamente. ¿Los resultados? modelos 3D exactos, listos para su uso en ilustración anatómica, aplicaciones médicas VR/AR, así como impresión en 3D, de modo que los visitantes del museo pueden conservar y experimentar cosas nuevas a niveles nunca vistos.

Después de una demostración de los escáneres 3D Artec Eva y Space Spider por parte del Socio Gold de Artec 3D y especialista en escaneo 3D Patrick Thorn, la coordinadora del curso de Arte Médico de la Universidad de Dundee, la Dra. Caroline Erolin, se decidió rápidamente.

Nos cuenta, "Necesitábamos digitalizar toda una serie de estructuras orgánicas, tanto huesos humanos como muestras animales, y hacerlo de forma rápida y fácil, con resultados que nos permitieran convertir estos escaneos en sorprendentes modelos 3D listos para ser impresos en 3D o aplicables a RV, y nuestros estándares son muy altos".

Estudiante de Arte Médico de la Universidad de Dundee escaneando un cráneo humano con Artec Space Spider

"Pero desde la primera demostración que recibimos de los escáneres Artec con Patrick, supimos que habíamos encontrado los escáneres perfectos. Nuestros estudiantes, sin ninguna experiencia previa en escaneo o modelado 3D, pueden empezar a escanear con ellos en minutos. Es un placer usarlos, especialmente cuando ves que el objeto que estás escaneando se hace realidad en la pantalla tan rápido, en un 3D de colores intensos".

La universidad compró posteriormente un Artec Eva y tres escáneres Space Spider para el programa, junto con muchas copias de Artec Studio, el conocido software de procesado del escaneo 3D de Artec.

En palabras de Patrick Thorn, "Desde el momento en que empecé a trabajar con Caroline y la universidad, tenía claro que los escáneres 3D de Artec encajarían a la perfección. Otros departamentos de la universidad no tardaron mucho en darse cuenta y eligieron también los escáneres Artec 3D. Es un gran equipo y estoy orgulloso de formar parte.

Un estudiante de Arte Médico de la Universidad de Dundee usando Artec Eva para escanear a un compañero.

Usos actuales de escaneo de Artec Eva y Space Spider en el programa de Arte Médico de la Universidad de Dundee:

  • Cráneos humanos, para ayudar con reconstrucciones faciales, tanto forenses como arqueológicas
  • Especímenes de zoología y anatomía comparativa para la enseñanza y la investigación
  • Osteología juvenil, para ayudar a preservar información delicada y permitir su uso en la enseñanza de manera no destructiva
  • Osteología de adultos/especimenes óseos, para la enseñanza y la investigación
  • Algunos de estos modelos 3D se adaptan y se añaden (con músculos modelados en ZBrush/Maya) por los estudiantes de arte médico de la MSc para crear recursos de enseñanza de anatomía
  • Enseñar a los estudiantes de medicina y arte forense un completo abanico de habilidades de escaneo y procesamiento en 3D
  • Modelos de escaneo hechos en materiales tradicionales como cera – generalmente para el trabajo de los estudiantes 

La Dra. Erolin explica lo útiles que han sido los escáneres para sus estudiantes...

"Cuando nuestros estudiantes se gradúen, habrán pasado muchas horas usando Eva y Space Spider. Sabrán de primera mano cómo coger uno de estos extraordinarios dispositivos y en pocos minutos, capturar digitalmente cualquier cosa, desde un pez globo hasta un cráneo humano. Luego convertir esos escaneos paso a paso en modelos 3D que estén listos para posteriores trabajos de arte médico. Como ilustraciones de libros de texto, animaciones online, entornos de RV, como las exposiciones de los museos virtuales, además de la impresión en 3D de estos especímenes para su uso por parte de los investigadores y los visitantes de los museos. Nuestros estudiantes aprenden todo esto y mucho más".

Modelo 3D de un pez globo, escaneado con Artec Space Spider (Sketchfab)

Este es un portfolio online que destaca el trabajo de arte médico de varios estudiantes de la Universidad de Dundee.

En cuanto a la seguridad del escaneo 3D para las colecciones de los museos, Erolin dice...

"Muchos de los objetos que necesitamos capturar son muy frágiles, lo que significa que tenemos que limitar mucho el contacto directo. Artec Eva y Space Spider se ajustan perfectamente a este escenario. Su luz estructurada es absolutamente segura y no destructiva, se pueden escanear todo tipo de frágiles fósiles milenarios sin dañarlos".

Ilustración del Arte Médico de la Universidad de Dundee creada con la ayuda de los escaneos de Artec Space Spider.

La Dra. Erolin continúa, "Teniendo en cuenta lo rápido que capturan los objetos estos escáneres, hasta un estudiante inexperto puede escanear con seguridad más de 10 especímenes en una sola tarde. Para un museo, eso significa mínima interrupción y máximo beneficio. Porque todo apunta a un acceso online hoy en día y más con todo lo que está ocurriendo. Artec ha sido la lclave para llevar nuestras colecciones al universo digital."

Modelo 3D de un cráneo de elefante de la selva africana, escaneado con Artec Eva (Sketchfab)

"Para que se hagan una idea de lo importantes que son las colecciones zoológicas online, a pesar de que nuestro Museo D'Arcy Thompson sólo ha digitalizado una pequeña parte de sus colecciones, ya han entrado más de 20.000 visitantes virtuales de muchos países de todo el mundo para ver nuestros modelos 3D. Y esa cifra sigue aumentando".

"El acceso online no solo permite visitar nuestra colección a quienes no podrían hacerlo de otra manera, sino que también permite que el museo reciba más publicidad y atención del público, tanto local como extranjero. Para los museos modernos, a día de hoy, conseguir visiblidad es muy importante".

Lo rápido que se aprende a usar, así como la facilidad con la que los estudiantes se familiarizan con el software de procesamiento de escaneos Artec Studio (paso fundamental para la transformación de los escaneos en modelos 3D), han sido algunos de los aspectos más interesantes de los escáneres para la universidad.

Estudiantes de Arte Médico de la Universidad de Dundee escanean una mandíbula humana con Artec Space Spider

La Dra. Erolin lo explica así: "Nuestro flujo de trabajo de escaneo es el siguiente: escaneamos el objeto con Eva o con Space Spider, dividiéndolo en partes, dependiendo del tamaño. Utilizamos principalmente la configuración predeterminada de Artec Studio, pero a veces ajustamos la sensibilidad para objetos más difíciles, como los que tienen superficies oscuras y brillantes. Luego hacemos un registro grueso y fino, seguido de la alineación de los escaneos. Después de esto hacemos Registro Global, y luego usamos las herramientas Eraser y Outlier Removal para limpiar un poco más".

"Normalmente aplicamos Sharp Fusion cuando trabajamos con cráneos y otros objetos con detalles que necesitamos preservar. Mientras qué, si estamos escaneando rostros y objetos lisos, vemos que funciona mejor usar Smooth Fusion. Después de aplicar Small Object Filter y Fast Mesh Simplification, creamos la textura a partir de los escaneos usados para Fusión, y luego exportamos como OBJ, con la textura adjunta en JPG o PNG. Posteriormente hacemos algunos retoques finales en ZBrush."

“Mientras no vuelvas o cortes la malla, puedes alisar el modelo en ZBrush sin perder el mapa UV. También puedes proyectarlo en Polypaint (asegúrate de dividir la geometría del modelo al menos una vez para tener un gran número de polígonos), ordenarlo y luego crear un nuevo mapa de textura a partir de Polypaint".

Un estudiante de Arte Médico de la Universidad de Dundee usando el Artec Eva para escanear a un compañero

La Dra. Erolin nos cuenta algo sobre el escaneo 3D: "El futuro del Arte Médico y de los ilustradores es brillante. Es un momento fascinante para formar parte de este campo en crecimiento, especialmente gracias a disponer de tecnología como la de nuestros escáneres Artec. Nos permiten transformar objetos complejos del mundo real con formas orgánicas en modelos 3D de forma rápida y fácil."

"Personalmente, creo que es asombroso ver cómo los objetos cobran vida en 3D. Para los artistas médicos de todo el mundo, así como para nuestros estudiantes de hoy y del futuro, estos modelos 3D son un factor clave para crear obras de arte precisas desde el punto de vista médico y forense, brillantes y completas".

Se ha descubierto una ventaja inesperada de disponer de un gran número de modelos 3D. La repentina cancelación de las clases de este año debido a las restricciones de Covid-19 ha supuesto el cambio de las clases estándar al acceso online para la enseñanza a distancia. Según la Dra. Erolin, después de revisar las plataformas basadas en la web para compartir modelos 3D con sus estudiantes de arte médico, el Centro de Anatomía e Identificación Humana de la Universidad de Dundee eligió Sketchfab para difundir sus modelos anatómicos en 3D. Esto se debió a la facilidad de uso de la plataforma y el apoyo a las instituciones educativas.

Hecho con Space Spider: un modelo 3D subido a Sketchfab de un modelo de cera de la anatomía de la cabeza.

Los modelos se pueden subir directamente desde un software de modelado 3D como ZBrush a través del uploader incorporado o usando el botón de subir en la página principal de Sketchfab. Una vez subidos, se pueden modificar varios parámetros mediante la pestaña " 3D settings". Por ejemplo: el posicionamiento del modelo y la configuración del campo de visión; añadir un fondo personalizado con el logotipo de la Universidad; ajustar la iluminación; configurar las propiedades del material, como el brillo y la transparencia; agregar anotaciones; e incluso hay opciones para ver los modelos en RV.

Modelo en 3D de la pelvis humana (músculos hechos en ZBrush), hecho con Space Spider

Los modelos 3D se pueden subir junto con las texturas, pero Sketchfab también lee el color de los vértices, lo que puede ser muy útil cuando los mapas de textura no están disponibles. Con una cuenta Pro, es posible alojar modelos personales, lo que puede ser muy útil para escaneos confidenciales restingidos a un público específico. Además, Sketchfab permite que el trabajo se comparta fácilmente bajo una licencia Creative Commons. Una vez subidos a Sketchfab, los modelos 3D se pueden integrar fácilmente en sitios web y redes sociales e incluso se pueden descargar para su impresión en 3D.

El uso del escaneo 3D de la Universidad de Dundee ha tenido tanto éxito que suelen recomendar los escáneres 3D de Artec a otras universidades y organizaciones educativas del Reino Unido y del extranjero. Para ello, como miembro organizador del Instituto de Ilustradores Médicos (IMI), la Dra. Erolin frecuentemente invita a Patrick Thorn & Co. a participar en sus eventos. Por ejemplo, la más reciente fue una conferencia de dos días en Belfast, Irlanda, en octubre de 2019.

Durante el evento, hubo mucha expectación en los talleres de Patrick Thorn, donde los participantes tuvieron la oportunidad de probar tres escáneres profesionales de mano Artec 3D: Artec Leo, Space Spider y Eva. Los talleres se llamaron "Escaneo 3D para reconstrucción facial" y "Escaneo 3D - Ayundado a la fotografía médica".

“Caroline y la Universidad son muy importantes para nosotros” nos cuenta Thorn. Nos han ayudado con muchas instalaciones en universidades y empresas de toda Escocia."

Para conocer más acerca de cómo se utilizan los escáneres 3D de Artec en otros departamentos de la Universidad de Dundee:

https://www.artec3d.com/cases/artec-goes-arctic

https://www.artec3d.com/cases/anatomical-3d-visualization-at-university-...