Contribuições da engenharia reversa e produção de modelos 3D para o ensino médico
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i11.19692Palavras-chave:
Educação Médica; Impressão Tridimensional; Desenho assistido por computador.Resumo
O uso da impressora 3D na prática médica tem aumentado, sendo uma inovação que auxilia positivamente o processo de ensino-aprendizagem, envolvendo a aprendizagem visual e cinestésica. O presente estudo descreve o uso da engenharia reversa na produção de modelos 3D e sua aplicabilidade no contexto de ensino-aprendizagem médico. Trata-se de uma revisão integrativa da literatura realizada a partir de buscas nas bases de dados PubMed, LILACS, SciELO e Google Acadêmico, utilizando os descritores “Educação Médica”, “Impressão Tridimensional” e “Desenho Assistido por Computador”. A engenharia reversa proporciona a obtenção de modelos CAD (computer aided design) de objetos a partir de dados de exames de imagem, obtendo-se um desenho técnico com muito detalhe, o que resulta em peças impressas por impressora 3D altamente realistas. As peças 3D podem ser empregadas no estudo de Anatomia Humana, em casos clínicos e cirúrgicos. A aplicabilidade desses modelos já é observada ao redor do mundo e no Brasil. As peças permitem melhor compreensão de pontos anatômicos complexos, doenças e sua relação com o tratamento, além de variações anatômicas. No contexto do ensino-aprendizagem médico, a engenharia reversa pode ser inserida nas aulas práticas, para que o estudante possa manipular os exames de imagem e reproduzir as peças em 3D e recursos digitais, cada vez mais inseridos no mundo globalizado. Portanto, existe grande oportunidade de crescimento para o curso de medicina que faz uso das peças 3D, tendo como grandes aliados o baixo custo e a alta precisão anatômica da impressão por engenharia reversa.
Referências
Abouhashiem, Y., Dayal, M., Savanah, S., & Strkalj, G. (2015). The application of 3D printing in anatomy education. Medical Education Online, 20(29847), 1-3. https://doi.org/10.3402/meo.v20.29847.
Araújo, M. C. E., Louredo, L. M., Duarte, M. M. S., Moreira, S. M., Sugita, D. M., & Arruda, J. T. (2019). Uso da engenharia reversa e tecnologia 3D para produção de biomodelos a partir de exames de imagem reais. ANAIS I CAMEG., RESU – Revista Educação em Saúde, 7, suplemento 3.
Awadh, A. B., Clark, J., Clowry, G., & Keenan, I. D. (2020). Multimodal Three-Dimensional Visualization Enhances Novice Learner Interpretation of Basic Cross-Sectional Anatomy. Anatomical sciences education, 10.1002/ase.2045. Advance online publication. https://doi.org/10.1002/ase.2045.
Balestrini, C., & Campo-Celaya, T. (2016). With the advent of domestic 3-dimensional (3D) printers and their associated reduced cost, is it now time for every medical school to have their own 3D printer? Medical Teacher, 38(3), 312-313. https://doi.org/10.3109/0142159X.2015.1060305.
Bartikian, M., Ferreira, A. Gonçalves-Ferreira, A. & Neto, L. L. (2019). 3D printing anatomical models of head bones. Surgical and Radiologic Anatomy, 41(10), 1205-1209. https://doi.org/10.1007/s00276-018-2148-4.
Bettega, A. L., Brunello, L. F. S., Nazar, G. A., De-Luca, G. Y. E., Sarquis, L. M., Wiederkehr, H. A., Foggiatto, J. A. & Pimentel, S. K. (2011). Simulador de dreno de tórax: desenvolvimento de modelo de baixo custo para capacitação de médicos e estudantes de medicina. Revista do Colégio Brasileiro de Cirurgiões, 46(1), 1-8. https://doi.org/10.1590/0100-6991e-20192011.
Chantarapanich, N., Rojanasthien, S., Chernchujit, B., Mahaisavariya, B., Karunratanakul, K., Chalermkarnnon, P., Glunrawd, C., & Sitthiseripratip, K. (2017). 3D CAD/reverse engineering technique for assessment of Thai morphology: Proximal femur and acetabulum. Journal of Orthopaedic Science, 22(1), 703-709. https://doi.org/10.1016/j.jos.2017.02.003.
Chen, Y., Qian, C., Shen, R., Wu, D., Bian, L., Qu, H., Fan, X., Liu, Z., Li, Y., & Xia, J. (2020). 3D Printing Technology Improves Medical Interns' Understanding of Anatomy of Gastrocolic Trunk. Journal of surgical education, 77(5), 1279–1284. https://doi.org/10.1016/j.jsurg.2020.02.031.
Cramer, J., Quigley, E., Hutchins, T., & Shah, L. (2017). Educational Material for 3D Visualization of Spine Procedures: Methods for Creation and Dissemination. Journal of digital imaging, 30(3), 296–300. https://doi.org/10.1007/s10278-017-9950-0
Duarte, M. M. S., Araújo, M. C. E., Louredo, L. M., Moreira, S. M., Sugita, D. M., & Arruda, J. T. (2019). Fotogrametria e impressão 3D aplicada ao ensino de anatomia. ANAIS I CAMEG., RESU – Revista Educação em Saúde, 7, suplemento 3.
Duarte, M. M. S., Araujo, M. C. E., Louredo, L. M., Louredo, J. M., & Arruda, J. T. (2021). Aplicabilidades da técnica de fotogrametria no ensino de Anatomia Humana. Research, Society and Development, 10(11), e51101119328. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i11.19328
Erolin C. (2019). Interactive 3D Digital Models for Anatomy and Medical Education. Advances in experimental medicine and biology, 1138, 1–16. https://doi.org/10.1007/978-3-030-14227-8_1.
Ganguli, A., Pagan-Diaz, G. J., Grant, L., Cvetkovic, C., Bramlet, M., Vozenilek, J., Kesavadas, T., & Bashir, R. (2018). 3D printing for preoperative planning and surgical training: a review. Biomedical microdevices, 20(3), 65. https://doi.org/10.1007/s10544-018-0301-9.
Garcia, J., Yang, Z., Mongrain, R., Leask, R. L., & Lachapelle, K. (2018). 3D printing materials and their use in medical education: a review of current technology and trends for the future. BMJ Simulation & Technology Enhanced Learning, 4(1), 24-40. https://doi.org/10.1136/bmjstel-2017-000234.
Hecht-López, P., & Larrazábal-Miranda, A. (2018). Uso de Nuevos Recursos Tecnológicos en la Docencia de un Curso de Anatomía con Orientación Clínica para Estudiantes de Medicina. International Journal of Morphology, 36(3), 821-828. https://dx.doi.org/10.4067/S0717-95022018000300821.
Hermsen, J. L., Roldan-Alzate, A., & Anagnostopoulos, P. V. (2020). Three-dimensional printing in congenital heart disease. Journal of thoracic disease, 12(3), 1194–1203. https://doi.org/10.21037/jtd.2019.10.38.
Knoedler, M., Feibus, A. H., Lange, A., Maddox, M. M., Ledet, E., Thomas, R., & Silberstein, J. L. (2015). Individualized Physical 3-dimensional Kidney Tumor Models Constructed From 3-dimensional Printers Result in Improved Trainee Anatomic Understanding. Urology, 85(6), 1257-1261. https://doi.org/10.1016/j.urology.2015.02.053.
Leary, O. P., Crozier, J., Liu, D. D., Niu, T., Pertsch, N. J., Camara-Quintana, J. Q., Svokos, K. A., Syed, S., Telfeian, A. E., Oyelese, A. A., Woo, A. S., Gokaslan, Z. L., & Fridley, J. S. (2021). Three-Dimensional Printed Anatomic Modeling for Surgical Planning and Real-Time Operative Guidance in Complex Primary Spinal Column Tumors: Single-Center Experience and Case Series. World neurosurgery, 145, e116–e126. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2020.09.145.
Lim, K. H., Loo, Z. Y., Goldie, S. J., Adams, J. W., & McMenamin, P. G. (2016). Use of 3D printed models in medical education: A randomized control trial comparing 3D prints versus cadaveric materials for learning external cardiac anatomy. Anatomical sciences education, 9(3), 213–221. https://doi.org/10.1002/ase.1573.
Lioufas, P. A., Leong, J. C., & McMenamin, P. G. (2016). 3D Printed Models of Cleft Palate Pathology for Surgical Education. Plastic and Reconstructive Surgery - Global Open, 4(9), 1-6. https://doi.org/10.1097/GOX.0000000000001029.
Loke, T., Krieger, A., Sable, C., & Olivieri, L. (2016). Novel Uses for Three-Dimensional Printing in Congenital Heart Disease. Current Pediatrics Reports, 4(28), 28-34. https://doi.org/10.1007/s40124-016-0099-.
Louredo, L. M, Duarte, M. M. S., Araújo, M. C. E., Moreira, S. M., Sugita, D. M., & Arruda, J. T. (2019). Aplicabilidade de biomodelos tridimensionais produzidos com impressora 3d para estudos de anatomia. RESU – Revista Educação em Saúde: V7, suplemento 3. Recuperado de: http://periodicos.unievangelica.edu.br/index.php/educacaoemsaude/article/view/4187/3102
Lozano, M. T. U., Haro, F. B., Diaz, C. M., Manzoor, S., Ugidos, G. F., & Mendez, J. A. J. (2017). 3D Digitization and Prototyping of the Skull for Practical Use in the Teaching of Human Anatomy. Journal of Medical Systems, 41(83), 1-5. https://doi.org/10.1007/s10916-017-0728-1.
Lugassy, D., Levanon, Y., Rosen, G., Livne, S., Fridenberg, N., Pilo, R., & Brosh, T. (2020). Does Augmented Visual Feedback from Novel, Multicolored, Three-Dimensional-Printed Teeth Affect Dental Students' Acquisition of Manual Skills?. Anatomical sciences education, 10.1002/ase.2014. Advance online publication. ttps://doi.org/10.1002/ase.2014.
Macko, M., Mikołajewska, E., Szczepański, Z., Augustyńska, B., & Mikołajewski, D. (2016). Repository of images for reverse engineering and medical simulation purposes. Medical and Biological Sciences, 30(3), 23-29. DOI:10.12775/MBS.2016.020.
Matozinhos, I. P., Madureira, A. A. C., Silva, G. F., Madeira, G. C. C., Oliveira, I. F. A., Corrêa, C. R. (2017). Impressão 3D: inovações no campo da medicina. Revista Interdisciplinar Ciências Médicas – MG, 1(1), 143-162.
McMenamin, P. G., Quayle, M. R., McHenry, C. R., & Adams, J. W. (2014). The production of anatomical teaching resources using three-dimensional (3D) printing technology. Anatomical sciences education, 7(6), 479–486. https://doi.org/10.1002/ase.1475.
Mendonça, C. R., Souza, K. T. O., Arruda, J. T., Noll, M., & Guimarães, N. N. (2021), Human Anatomy: Teaching–Learning Experience of a Support Teacher and a Student with Low Vision and Blindness. Anatomical sciences education, 10.1002/ase.2058. https://doi.org/10.1002/ase.2058.
Miljanovic, D., Seyedmahmoudian, M., Stojcevski, A., & Horan, B. (2020). Design and Fabrication of Implants for Mandibular and Craniofacial Defects Using Different Medical-Additive Manufacturing Technologies: A Review. Annals of biomedical engineering, 48(9), 2285–2300. https://doi.org/10.1007/s10439-020-02567-0.
Moraes, S. G., & Muniz, A. de L. (2018). Utilização de modelos 3D como recurso didático no ensino de embriologia do sistema nervoso central. Revista Da Faculdade De Ciências Médicas De Sorocaba, 20(Supl.). 35º Congresso da SUMEP. Recuperado de https://revistas.pucsp.br/index.php/RFCMS/article/view/40101.
Neto, J. S., Barbosa, M. L. L., Matos, H. L., Xavier, A. R., Cerqueira, G. S., & Souza, E. P. (2020). Um estudo sobre a tecnologia 3D aplicada ao ensino de anatomia: uma revisão integrativa. Research, Society and Development, 9(11), e7489119301. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.9301.
Neto, J. S., Pinho, F. V. A., Matos, H. L., Lopes, A. R. O., Cerqueira, G. S., & Souza, E. P. (2021). Tecnologias de ensino utilizadas na Educação na pandemia COVID-19: uma revisão integrativa. Research, Society and Development, 10(1), e51710111974. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.11974.
Su, W., Xiao, Y., He, S., Huang, P., & Deng, X. (2018). Three-dimensional printing models in congenital heart disease education for medical students: a controlled comparative study. BMC Medical Education, 18(178), 1-6. https://doi.org/10.1186/s12909-018-1293-0
Utiyama, B.; Hernandes, C.; Senra, T.; Gospos, M.; Sá, R.; Leme, J.; Fonseca, J.; Drigo, E.; Leão, T.; Pinto, I.; & Andrade, A. (2014). Construção De Biomodelos Por Impressão 3D Para Uso Na Prática Clínica: Experiencia Do Instituto Dante Pazzanese De Cardiologia. XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica – CBEB. Disponível em: https://www.canal6.com.br/cbeb/2014/artigos/cbeb2014_submission_095.pdf Acesso: 11/08/21.
Valverde, I. (2017). Three-dimensional Printed Cardiac Models: Applications in the Field of Medical Education, Cardiovascular Surgery, and Structural Heart Interventions. Revista espanola de cardiologia (English ed.), 70(4), 282–291. https://doi.org/10.1016/j.rec.2017.01.012.
Wen, C. L. (2016). Homem Virtual (Ser Humano Virtual 3D): A Integração da Computação Gráfica, Impressão 3D e Realidade Virtual para Aprendizado de Anatomia, Fisiologia e Fisiopatologia. Revista de Graduação da USP, 1(1), 7-15. https://doi.org/10.11606/issn.2525-376X.v1i1p7-15.
Wilk, R., Likus, W., Hudecki, A., Syguła, M., Różycka-Nechoritis, A., & Nechoritis, K. (2020). What would you like to print? Students' opinions on the use of 3D printing technology in medicine. PloS one, 15(4), e0230851. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0230851.
Wu, A. M., Wang, K., Chen, C. H., Yang, X. D., Ni, W. F., & Hu, Y. Z. (2018). The addition of 3D printed models to enhance the teaching and learning of bone spatial anatomy and fractures for undergraduate students: a randomized controlled study. Annals of Translational Medicina, 6(20), 403- 410. https://doi.org/10.21037/atm.2018.09.59.
Zhang, J., & Yu, Z. (2016). Overview of 3D Printing Technologies for Reverse Engineering Product Design. Automatic Control and Computer Sciences, 50(2), 91-97. https://doi.org/10.3103/S0146411616020073.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Maria Clara Emos de Araujo; Marcelo Mota de Souza Duarte; Lucas da Mota Louredo; Joelma da Mota Louredo; Jalsi Tacon Arruda
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
