Sistema interactivo de aprendizaje supervisado para la ...

Sistema interactivo de aprendizaje supervisado para la técnica de canulación en cirugía

cardiovascular de adultos

Katherine Vera Bonilla [email protected]

María del Mar Chavarro Ceballos [email protected]

Trabajo de Grado presentado para optar al título de Ingeniero Multimedia

Asesor: Andrés Felipe Barco Santa, Doctor (PhD) Informática e ingeniería industrial

Co-asesor: Alvaro Felipe Bacca, Magíster (MSc) Diseño y creación interactiva

Universidad de San Buenaventura Colombia

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Multimedia

Santiago de Cali, Colombia

2019

SISTEMA INTERACTIVO DE APRENDIZAJE SUPERVISADO PARA LA TÉCNICA DE

CANULACIÓN EN CIRUGÍA CARDIOVASCULAR DE ADULTOS

Citar/How to cite [1]

Referencia/Reference

Estilo/Style:

IEEE. (2014)

[1] Chavarro, Vera Bonilla. (2019). “Sistema interactivo de aprendizaje

supervisado para la técnica de canulación en cirugía cardiovascular de

adultos” (Trabajo de grado Ingeniería Multimedia). Universidad de San

Buenaventura Colombia, Facultad de Ingeniería, Cali.

Bibliotecas Universidad de San Buenaventura

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https://co.creativecommons.org/?page_id=13

https://co.creativecommons.org/?page_id=13



RESUMEN

Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de aprendizaje interactivo supervisado

centrado en el procedimiento médico de canulación. Este procedimiento quirúrgico,

realizado en la mayoría de las cirugías cardiovasculares en adultos, consiste en introducir

dispositivos tubulares en las arterias de los corazones para mantener la circulación de la

sangre durante las cirugías del corazón. Estos dispositivos, llamados cánulas, están

conectados a una máquina de circulación extracorpórea para sustituir temporalmente las

tareas del corazón que permiten a los cirujanos operar. La importancia del procedimiento y

la falta de herramientas de aprendizaje para ello han motivado esta investigación.

El sistema interactivo propuesto está dirigido a estudiantes de medicina y estudiantes de

instrumentación quirúrgica con especialización en cirugías cardiovasculares. El sistema

implementa tres módulos principales para ayudar a los estudiantes a mejorar cada vez más

sus conocimientos sobre el procedimiento de canulación. Primero, un módulo

introductorio que trata de adaptar al alumno al sistema. Segundo, un módulo que incluye

una descripción y análisis del paciente, y la selección de los instrumentos apropiados para

el procedimiento. Finalmente, un módulo de cirugía en el que los estudiantes aprenden y

practican el procedimiento de canulación.

El sistema integra diferentes tecnologías multimedia, como dispositivos móviles, realidad

aumentada, bases de datos y sitio web, con el fin de proporcionar una herramienta de

aprendizaje autónoma, sin intervención del docente, al tiempo que brinda

retroalimentación a los estudiantes sobre sus fallas. Además, el estudiante puede ejecutar

la práctica de aprendizaje tantas veces como sea necesario. La portabilidad se promueve a

medida que el sistema se ejecuta en teléfonos inteligentes Android y utiliza solo un póster

para activar la práctica de aprendizaje. Al mismo tiempo, el sistema propone una práctica

supervisada para el maestro, es decir, la visualización de las interacciones de los

estudiantes en tiempo de ejecución o ver las respuestas después de completar la práctica.



Esto se logra al permitir que las respuestas de los alumnos se almacenen en un servidor

web al que el maestro accede posteriormente para evaluar al alumno.

En este documento de tesis se analiza el contexto de los programas médicos, la motivación

y la necesidad de dicho sistema de aprendizaje, el trabajo relacionado sobre el tema del

cual se ha tomado la inspiración y el diseño, la implementación y los resultados de la

investigación.

Palabras clave: aprendizaje, medicina, supervisar, educación, multimedia, práctica,

cirugía, plataformas, corazón, 3D, tecnología, entorno, estudiantes, desarrollo.



ABSTRACT

This work presents the development of a supervised interactive learning system focused on

the cannulation medical procedure. This surgical procedure, executed in most

cardiovascular surgeries in adults, consists in introducing tubular devices into the hearts’

arteries to keep blood circulating during heart surgeries. These devices, called cannulas,

are connected to an extracorporeal circulation unit that, among other things, injects a

cardioplegia solution in order to temporarily stop the heart. The extracorporeal circulation

unit then temporarily substitutes the heart tasks allowing the surgeons to operate. The

importance of the procedure, and the lack of learning tools for it, have motivated this

research.

The proposed interactive system is aimed at medical doctor students and surgical

instrumentation students with specialization in cardiovascular surgeries. The system

implements three main modules to help the students to increasingly improve their

knowledge on the cannulation procedure. First, an introductory module that tries to adapt

the student to the system. Second, a module that includes a patient description and

analysis, and selection of the appropriated instruments for the procedure. Finally, a surgery

module in which students learn and practice the procedure of cannulation.

The system integrates different multimedia technologies, such as mobile devices,

augmented reality and databases, in order to provide an autonomous learning tool, no

teacher intervention, whilst giving feedback to the students about his failures. Ergo, the

student may execute the learning practice as many times as needed. Portability is promoted

as the system runs on Android smartphones and uses only a poster to trigger the learning

practice. At the same time, the system proposes a supervised practice for the teacher, i.e.,

visualization of student interactions either on run-time or see answers after completion of

the practice. This is achieved by allowing the student answers to be stored in a web server

that is latter accessed by the teacher in order to asses the student.



In this thesis document are discussed the context of medical programs, the motivation and

need for such a learning system, related work on the subject from which inspiration have

been taken and the design, implementation and results of the research.

Keywords: learning, medicine, supervise, education, multimedia, practice, surgery,

platform, heart, 3D, technology, environment, students, development.



TABLA DE CONTENIDO

PÁG.

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................12

II. OBJETIVOS ...............................................................................................................20

A. Objetivo general ................................................................................................... 20

B. Objetivos específicos............................................................................................ 20

III. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ........................................................21

A. Herramientas tecnológicas para el aprendizaje .................................................... 21

B. Herramientas tecnológicas para la práctica médica educativa ............................. 25

C. Investigaciones médicas o tecnológicas ............................................................... 31

D. Síntesis de artículos .............................................................................................. 38

IV. METODOLOGÍA Y DISEÑO ..................................................................................41

A. Selección de tecnologías basada en literatura ...................................................... 44

B. Arquitectura .......................................................................................................... 47

C. Módulos de aprendizaje ....................................................................................... 49

D. Diseño de interfaz y complementos ..................................................................... 51

1) Wireframes de la aplicación ................................................................................. 51

2) Wireframe de la plataforma web .......................................................................... 55

V. DESARROLLO ..........................................................................................................58

A. Aplicación ............................................................................................................ 58

1) Plataforma de desarrollo ......................................................................................... 58

2) Contenido multimedia ............................................................................................. 59

3) Funcionamiento de la aplicación .......................................................................... 60

B. Póster .................................................................................................................... 68

C. Sitio web ............................................................................................................... 70

VI. PRUEBAS Y RESULTADOS ...................................................................................72

VII. CONCLUSIONES ......................................................................................................76



VIII. REFERENCIAS .......................................................................................................78

IX. ANEXOS .....................................................................................................................83

LISTA DE FIGURAS

PÁG.

Fig. 1. Representación de canulación única ....................................................................... 13

Fig. 2. Máquina de circulación extracorpórea. ................................................................... 13

Fig. 3. Representación cánula venosa de doble estadio para canulación única .................. 14

Fig. 4. Representación cánulas venosas para canulación doble . ........................... 15

Fig. 5. Cánula arterial.......................................................................................................... 16

Fig. 6. Primera arquitectura del sistema de aprendizaje supervisado. ................................ 48

Fig. 7. Arquitectura remodelada del sistema de aprendizaje supervisado. ......................... 49

Fig. 8. Inicio de sesión. ....................................................................................................... 51

Fig. 9. Menú para el docente..…. ........................................................................................ 52

Fig. 10. Menú para el estudiante. ........................................................................................ 52

Fig. 11. Buscar marcador de la portada para iniciar la prueba. ......................................... 52

Fig. 12. Buscar marcador del módulo uno. ......................................................................... 52

Fig. 13. Buscar marcador de la primera pregunta módulo .................................................. 52

Fig. 14. Buscar marcador de la segunda pregunta del módulo. .......................................... 52

Fig. 15. Cuando encuentra el marcador de la pregunta dos. ............................................... 53

Fig. 16. Cuando el estudiante responde bien módulo uno. ................................................. 53

Fig. 17. Cuando el estudiante responde mal módulo uno. ................................................. 53

Fig. 18. Buscar marcador del módulo dos……. ................................................................. 53

Fig. 19. Buscar marcador la primera pregunta……. ........................................................... 53

Fig. 20. Buscar marcadores de respuestas……….. ............................................................ 54

Fig. 21. Ver informe del paciente………….. ..................................................................... 54

Fig. 22. Buscar el marcador del módulo tres.. .................................................................... 54

Fig. 23. Buscar en los instrumentos y seleccionar el correcto. ........................................... 54

Fig. 24. Seleccionar el lugar donde se usa el instrumento. ................................................. 54

Fig. 25. Historial de respuestas del estudiante. ................................................................... 54

Fig. 26. Resultados del módulo dos y tres del estudiante. .................................................. 55

Fig. 27. El docente ve el estudiante que está en línea. ........................................................ 55

Fig. 28. Respuestas del estudiante vista por el docente. ..................................................... 55

Fig. 29. Inicio de sesión del docente. .................................................................................. 55

Fig. 30. Página principal donde se aprecia una pequeña información del docente,

explicación de la prueba quirúrgica y el listado de los estudiantes. ................................... 56

Fig. 31. Página del perfil del estudiante y las pruebas que ha realizado............................. 56

Fig. 32. Página al ver una prueba en específica, en la sección de módulo 2. ..................... 57

Fig. 33. Página al ver una prueba en específica, en la sección de módulo 3. ..................... 57

Fig. 34. Captura de pantalla de la pregunta uno del módulo uno. ...................................... 61

Fig. 35. Captura de pantalla de la pregunta dos del módulo uno. ....................................... 61

Fig. 36. Captura de pantalla fijando marcador módulo dos. ............................................... 62


CANULACIÓN EN CIRUGÍA CARDIOVASCULAR DE ADULTOS 12

Fig. 37. Captura de pantalla de las preguntas del módulo dos. ........................................... 63

Fig. 38. Captura de pantalla elección del paso módulo tres................................................ 65

Fig. 39. Páginas de la cartilla. ............................................................................................. 69

Fig. 40. Icono para identificar marcadores en el póster. ..................................................... 69

Fig. 41. Póster del sistema. ................................................................................................. 70

Fig. 42. Evidencia de las pruebas realizadas al estudiante y docente. ................................ 72

Fig. 43. Respuestas registradas por los estudiantes en las preguntas dos, tres y cuatro de la

encuesta. .............................................................................................................................. 75

LISTA DE TABLAS

PÁG.

Tabla 1. Síntesis de los artículos presentados en el apartado de Herramientas tecnológicas

para el aprendizaje. ............................................................................................................. 45

Tabla 2. Síntesis de los artículos presentados en el apartado de Herramientas tecnológicas

para la práctica educativa. ................................................................................................... 45

Tabla 3. Ranking percentil de resultados del Scoring Sheet & Reliability Test. ................ 73

Tabla 4. Resultado detallado de las respuestas de los estudiantes aplicados a la métrica

SUS. .................................................................................................................................... 74

10



INTRODUCCIÓN

La presente investigación está enfocada en el desarrollo de un sistema interactivo que

ayude en la práctica educativa de los estudiantes de medicina de últimos semestres en su

especialidad cardiovascular, simulando en este la técnica de canulación [36]. La

canulación es una técnica quirúrgica que se realiza en las cirugías cardiovasculares,

consiste en desviar la sangre del corazón para que se puedan realizar los diferentes

procedimientos que impliquen la intervención en este órgano. Para realizar esta técnica se

deben tener en cuenta múltiples factores tanto en el paciente como en el tipo de cirugía que

se va a realizar, los cuales pueden hacer variar los instrumentos a utilizar o el tipo de

canulación.

El interés en el desarrollo del sistema, surgió de la necesidad de los estudiantes de

medicina que están en sus últimos semestres, en la especialidad cardiovascular, ya que

presentan problemas e inseguridades con la técnica de canulación. Esto se debe a la poca

experiencia y la falta de comprensión en las diferentes características del paciente que

influyen en el proceso de canulación, todo esto además de la falta de elementos de

práctica, los cuales, les permitan solucionar sus dudas antes de estar en una práctica con un

paciente real. Los docentes también tienen dificultades, ya que, al realizarse la práctica en

una cirugía con personas reales, no saben si el nivel de conocimiento de los estudiantes es

el adecuado para entrar a la cirugía con un paciente real.

Por lo mencionado anteriormente, desarrollamos un sistema que le permita al estudiante

reforzar los conocimientos adquiridos en la especialidad cardiovascular, de forma

interactiva y con mayor seguridad de lo que sería con un paciente real. Incluimos los

mecanismos de prácticas estudiantiles que implementan tecnologías multimedia,

mostrando diferentes características de aporte en el aprendizaje, las cuales tuvimos en

cuenta al realizar la herramienta, como lo son: la retroalimentación, permite al estudiante

conocer los aspectos que debe mejorar, el seguimiento o la supervisión del docente, el cual

le brinda comentarios o correcciones de sus errores y le ayuda solucionarlos, la



reutilización, permite al estudiante practicar tantas veces como él lo considere necesario y

por último la representación del procedimiento de forma interactiva, la cual debe ser

atractiva para el estudiante.

El sistema, por medio de tres módulos permite al estudiante adaptarse a la herramienta,

evalúa los pasos fundamentales de la técnica de canulación y le permite ponerlos en

práctica. Todo esto con el fin de afianzar los conocimientos de los estudiantes, reforzando

sus habilidades y disminuyendo sus temores a través de la práctica repetitiva. Además la

herramienta ofrece al docente la posibilidad de supervisar a sus estudiantes, permitiéndole

reforzar conceptos importantes que se pueden olvidar en el transcurso de su formación y

evaluar al estudiante con respecto a sus reacciones en el transcurso de procedimiento,

como también un sitio web donde puede visualizar los resultados detallados del estudiante.

En este documento se describe cómo son manejadas las prácticas para los estudiantes de

medicina que están realizando su especialidad cardiovascular, enfocado en la técnica de

canulación. Además se presenta la investigación sobre diferentes componentes como

desarrollos de aplicaciones, simuladores o dispositivos, investigaciones del aprendizaje en

la medicina entre otros. Por último, se explica detalladamente la construcción del sistema,

desde el diseño tanto de la estructura como de la parte visual, el desarrollo del sistema,

hasta los resultados en pruebas con estudiantes.

12



I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Existen alrededor de 62 universidades en Colombia, de las cuales 24 cuentan con

programas académicos como pregrados, posgrados y especializaciones entre otros,

relacionados con la medicina1. Los pregrados ligados a esta disciplina que presentan una

formación en cirugías, cuentan con diferentes especialidades que se cursan en sus últimos

semestres, una de estas es la cardiovascular. Algunas de las técnicas quirúrgicas estudiadas

en esta especialidad presentan diferentes características, las cuales varían de acuerdo al

tipo de cirugía que se va a realizar y la fisonomía del paciente, pero este desarrollo se

centra en la técnica de canulación.

La canulación es una técnica utilizada en las cirugías cardiovasculares que implican

invadir el corazón, la cual consiste en desviar la sangre del paciente por medio de cánulas

como se muestra en la Figura 1, que la transportan a la máquina de circulación

extracorpórea (Figura 2), esta se encarga de simular las funciones del corazón y pulmones,

permitiendo así que la sangre se desvíe.

Después de redirigir la sangre para que esta no entre al corazón, se inyecta la cardioplegia

que se encarga de detener el corazón, permitiendo mermar la temperatura de dicho órgano

con el intercambiador de calor e inicia la intervención quirúrgica.

1 Datos obtenidos de Universia, red de universidades más importante de Iberoamérica y un referente

internacional de relación universitaria.



Fig. 1. Representación de canulación única.[44].

Fig. 2. Máquina de circulación extracorpórea. [45].



La canulación está dividida en dos técnicas las cuales dependen de la patología del

paciente. Estas técnicas son:

1. Canulación única o simultánea: Esta se realiza en procedimientos donde no se

requiere abrir las cavidades cardiacas. Por lo tanto para desviar la sangre de ambas

cavas se usa la cánula venosa de doble estadio introduciendola por la auriculilla

(Figura 3).

Fig. 3. Representación cánula venosa de doble estadio para canulación única. [44].

2. Canulación Doble o selectiva: En procedimientos donde se requiere abrir las

cavidades cardiacas. En esta canulación para desvía la sangre sin oxígeno se utilizan

dos cánulas venosas, puestas en cada cava (Figura 4).



Fig. 4. Representación cánulas venosas para canulación doble. [44]. .

También se presentan muchos tipos de intervenciones quirúrgicas cardiovasculares, en las

cuales no se requiere la técnica de canulación ya que se realiza en las arterias del corazón y

no se necesita desviar la sangre. Un ejemplo de este tipo de procedimientos son la

revascularización sin bomba o el bypass aortocoronario sin bomba.

Después de saber el tipo de canulación que se realizará en el procedimiento quirúrgico, se

debe elegir el tamaño de la o las cánulas para la cirugía. Para elegir la cánula arterial

(Figura 5) correcta se debe realizar el cálculo de superficie corporal del paciente el cual

puede ser realizado de dos maneras:

1.

𝑥 = √Peso(Kg)x Altura(m)

3600

2.



𝐼𝑋 =𝑃𝑒𝑠𝑜 (𝑘𝑔) ∗ 4 + 7

𝑃𝑒𝑠𝑜(𝑘𝑔) + 90

Fig. 5. Cánula arterial. [44].

Otra forma de seleccionar la cánula arterial recomendada por la instrumentadora es en

pacientes de peso mayor o igual a 79 kg y altura mayor de 1.70 se utilizan cánulas de

tamaño 20 y si el paciente pesa y mide menos se usan cánulas de tamaño 18.

Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente se puede apreciar que la canulación

puede contar con diferentes variables las cuales afectan la forma como se realiza y las

cánulas necesarias para este procedimiento. Sin embargo, los estudiantes sólo aprenden

esto en sus clases teóricas en la especialidad sin tener una herramienta para practicar el

aprendizaje, hasta realizar su práctica con pacientes reales.

En los estudios formales de medicina, se presentan herramientas para estudiar y aplicar los

diferentes conocimientos y técnicas que se adquieren en el proceso de formación, ya sean



con la supervisión o la sugerencia del docente o una práctica individual realizada por el

estudiante. Sin embargo, las herramientas deben tener diferentes características que

permitan fortalecer las habilidades de los estudiantes frente a la situación en la que se

quiere mejorar. Por ende, el objetivo de las prácticas es el de ayudar al estudiante a estar

más preparado en diferentes circunstancias, siendo un proceso importante en el aprendizaje

[10].

Las prácticas utilizadas en el aprendizaje de medicina pueden varían aplicaciones móviles

con cuestionarios, videos o actividades que muestran los procedimientos médicos o

quirúrgicos, siendo estas poco específicas en los procesos simulados. Otras prácticas son

los dispositivos creados específicamente para dicho aprendizaje como, pantallas táctiles de

gran tamaño con explicaciones minuciosas de la anatomía humana, los mecanismos que

simulan el cuerpo humano con materiales, movimientos y reacciones como las de una

persona viva [40] y permite simular, en un pequeño porcentaje, intervenciones médicas

mínimamente invasivas. Por último el uso de cadáveres es una de las prácticas más

efectivas en el entrenamiento médico, sin embargo este método es costoso, de difícil

acceso, no repetitivo, solo puede ser utilizado bajo la supervisión del docente y no pueden

ser usados para la práctica de procedimientos quirúrgicos como los cardiovasculares ya

que los cadáveres no tienen las mismas características y reacciones de un ser vivo [27].

Aunque las prácticas mencionadas anteriormente sean utilizadas en diferentes ramas

médicas, los estudiantes de medicina que cursan la especialidad cardiovascular, no tienen

una herramienta para practicar o reconocer las falencias presentes en las técnicas

quirúrgicas vistas en clases, por ejemplo, la canulación. Por lo anterior algunos estudiantes

pueden no estar muy seguros de sus conocimientos o estén nerviosos en su primera

experiencia en una cirugía real, donde es muy peligroso cometer errores que puedan

afectar al paciente [13].

En vista de las diferentes prácticas manejadas en la medicina se puede ver la tecnológica

como una herramienta que ha potenciado diferentes ramas médicas, siendo una de estas el

aprendizaje. Teniendo en cuenta los métodos de práctica mencionados anteriormente,



muchas de las herramientas usadas como práctica médica implementan dispositivos

tecnológicos y utilizan medios multimediales para representar los procedimientos y

técnicas de una manera interactiva, teniendo muchas características que aportan al

aprendizaje como lo son:

1. La retroalimentación, la cual permite al estudiante conocer los resultados de sus

elecciones, mostrando las falencias para mejorarlas.

2. La reutilización de la práctica le permite al estudiante realizar el proceso las veces

que sea necesaria y no implementan recursos costosos o finitos.

3. La representación del procedimiento de forma interactiva, es necesaria porque le

permite al estudiante ligar lo que se muestra en la práctica con lo realizado en el

procedimiento real.

4. La supervisión o el seguimiento del docente, el cual por medio de sus

conocimientos avanzados y la experiencia brinda correcciones o consejos más

específicos al estudiante.

La presente investigación se enfoca en estudiar las diferentes tecnologías usadas en la

ingeniería multimedia, con las cuales, se puede construir un sistema para la práctica de

canulación en la especialidad cardiovascular. Para ello se debe tener en cuenta la

interacción multimedia y el tipo de tecnología, creando tres módulos principales, el

primero de reconocimiento del sistema, el segundo visualización de los datos del paciente

y selección de instrumentos quirúrgicos, por último módulo de canulación.

Para lograr que el sistema sea más efectivo a la hora de apoyar la práctica de los

estudiantes, se planteó un procedimiento supervisado, es decir, por medio de esta práctica

el docente puede evaluar de manera interactiva, las acciones y capacidades del estudiante

en las diferentes situaciones a las que debe enfrentarse. También le permite analizar las

diferentes reacciones que presente el estudiante en el procedimiento y enfatizar mejor en

sus criterios de evaluación. El sistema es reutilizable, ya que este aunque muestra

retroalimentación de las elecciones del estudiante no es tan específica como para que al

utilizarlo otra vez se obvien las respuestas, todo esto con el fin de que el estudiante



refuerce sus conocimientos y siga intentándolo hasta que mejoren sus resultados y pueda

presentar menos errores a la hora de realizar la canulación en una cirugía real.

20



II. OBJETIVOS

A. Objetivo general

Desarrollar un sistema interactivo para el aprendizaje supervisado de los pasos

fundamentales en los procedimientos pre y durante la técnica de canulación.

B. Objetivos específicos

1. Seleccionar una tecnología para el funcionamiento del sistema de práctica de la

técnica de canulación.

2. Diseñar una arquitectura para el sistema de aprendizaje con base en las tecnologías

seleccionadas.

3. Diseñar la interfaz que proporciona usabilidad tanto al estudiante como al docente.

4. Realizar pruebas de usuario.

21



III. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE

En la literatura, encontramos diversos artículos científicos de diferentes lugares del

mundo, relacionados con la educación y la práctica de diferentes especializaciones de la

medicina que involucran las tecnologías y la multimedia. Dichos artículos se encuentran

en las bases de datos Scopus, IEEE Xplore y Sciencedirect, como también en la biblioteca

NCBI (Centro Nacional para la Información Biotecnológica) y en buscador

Semanticscholar. Se realizó una búsqueda enfocada en los artículos publicados del año

2013 en adelante. Las combinaciones de palabras que se usaron en esta búsqueda son:

virtual surgery, virtual reality, surgery heart, surgery 3D, practices medicine, plataform,

medicine, students, multimedia health, medicine multimedia education, learning students

surgery, learning environment, education surgery, difficulties learning y supervise.

A continuación se muestran los artículos separados categorías:

A. Herramientas tecnológicas para el aprendizaje

Educational virtual environments: A ten-year review of empirical research(1999–2009)

[1]

Este artículo se centra, en una búsqueda empírica sobre aplicaciones educativas realizadas

en realidad virtual en la década de 1999 al 2009. Mencionando algunos artículos enfocados

a la ayuda brindad por los entornos virtuales a diferentes campos, entre ellos la educación,

facilitando el aprendizaje y la inmersión de los estudiantes. Por lo que podemos decir que

aporta a nuestra investigación, mostrando que los mundos virtuales son una buena elección

para el aprendizaje de los estudiantes.

A Collision Response Algorithm for 3D Virtual Reality Minimally Invasive Surgery

Simulator [2]



En este artículo los autores desarrollan un algoritmo que permita en una simulación de una

CMI, mostrar la respuesta de colisión y un método de retroalimentación de fuerza.

Adicionalmente, este algoritmo tiene la intención de acelerar el procedimiento de la

simulación médica dándole a los aprendices una interacción más real con los elementos

virtuales de la simulación. Conocer acerca de este trabajo es interesante a la hora de

permitirle a un modelo 3D un comportamiento real sin embargo en nuestro proyecto no

aplicaremos este algoritmo ya que el motor en el que se desarrolló la herramienta, tiene

integrado un algoritmo que permite estas interacciones.

An 3D Interactive Virtual Reality Software Toolkit for Minimally Invasive Vascular

Surgery [3]

En este trabajo, se enfocan en el desarrollo de un kit de herramientas para la simulación de

una Cirugía Mínimamente Invasiva Vascular. Este kit de herramientas, permite añadir

características importantes para un simulador de cirugía tales como, modelos 3D

complejos y realistas, retroalimentación, optimización de recursos computacionales, entre

otros. Para el desarrollo de este kit de herramientas, los autores utilizaron algunas

bibliotecas para el uso de alto rendimiento de modelos 3D y gestión de colisiones. Este

documento nos dio a conocer algunas bibliotecas que están en desarrollo para la rápida

implementación de un simulador para escritorio sin embargo no haremos uso de este kit de

herramientas debido a que donde desarrollamos el sistema interactivo, nos permite hacer

uso de la mayoría de estas funcionalidades, sin restringir el uso de plataformas.

Surgery Scene Representation in 3D Simulation Training SDK [4]

En el artículo, ofrecen un SDK (lo que significa Software Development Kit y en español,

Kit de Desarrollo de Software) dividido en módulos, que dependiendo de la necesidad del

desarrollador, se pueda implementar ciertos componentes para un simulador de cirugía.

Proporcionando diversas soluciones para la formación de simulación de cirugía. Los

autores mencionan que debido a la complejidad de un simulador de entrenamiento

quirúrgico, en el mayor de los casos, los simuladores se simplifican y se vuelven limitados.

Por lo cual, con el SDK cuenta una arquitectura, donde los datos (modelos 3D, escenas y

escenarios) están separados de la interfaz de usuario y los componentes principales. Con la



ayuda de subsistemas permiten que se pueda hacer la elección de componentes, ya que con

la unión de ciertos subsistemas, se obtiene un sistema con una función en específica. Este

documento es de importancia en la investigación que realizamos, ya que nos permitió tener

en cuenta algunas características a la hora de implementar componentes y características

fundamentales, ayudando a que nuestro desarrollo sea más organizado e interactivo.

A Cataract Tele-Surgery Training Application in a Hapto-Visual Collaborative

Environment Running over the CANARIE Photonic Network [5]

En el artículo, describen la necesidad de diseñar y desarrollar una aplicación hapto-visual.

Esta, con el fin de permitir el aprendizaje y el seguimiento de una cirugía de catarata,

simulada entre un estudiante y un tutor geográficamente separados. Este aprendizaje a

distancia, es conocido como E-Learning. Los autores buscan con este simulador brindar las

herramientas necesarias, por medio de componentes funcionales. Estos componentes se

dividen en cuatro, interfaz gráfica de usuario, representación gráfica, representación

háptica (que incluye la detección de colisiones y la respuesta de colisión mediante un

motor de física) y creación de redes. Con la ayuda de estos componentes, el aprendizaje

sería más inmerso y real. Este trabajo, da a conocer algunas características importantes de

un simulador supervisado, que tuvimos en cuenta en nuestra investigación.

A Software Application Framework for Developing Immersive Virtual Reality

Experiences in Health Domain [6]

El artículo describe algunas áreas de la salud donde la realidad virtual (por sus siglas en

inglés, VR, lo cual significa Virtual Reality) es usada, en procedimientos quirúrgicos,

terapia médica, educación, formación médica, desarrollo de habilidades y rehabilitación.

Los autores presentan un framework llamado VR-Rides. Este permite a los

desarrolladores a construir experiencias de realidad virtual donde las personas puedan

moverse en mundos virtuales generados por fotos panorámicas. Este es un framework de

aplicación orientado a objetos, conocido por en inglés como “object-oriented application

frameworks” (OOAF). Según el artículo un OOAF es una aplicación personalizable que

consiste en patrones de diseño y componentes, lo que beneficia a los desarrolladores con

su modularidad, reutilización, extensibilidad e inversión de control. Leer este artículo es



importante para la investigación porque ofrece un desarrollo modular y flexible a la hora

de implementar un pequeño simulador de cirugía. Adicional a lo anterior, el documento

menciona algunas bibliotecas para los modelados 3D, motor de física, entre otras. La

herramienta en que desarrollamos nos permite implementar esos comportamientos por

tanto no haremos uso de este framework.

Development of Interactive Learning Media for Simulating Human Blood Circulatory

System [7]

El enfoque del artículo consiste en integrar la multimedia con la enseñanza del sistema

circulatorio humano. El sistema circulatorio es un tema de mucha importancia y por su

nivel de complejidad es necesario que su comprensión sea la mejor. Generalmente la teoría

de conceptos de diversos temas en la salud, son libros. Los autores afirman que los

estudiantes no presentan mucho interés en la lectura de libros. Es más atractivo para un

estudiante aprender por medios interactivos que el texto. Es por esto que desarrollan una

aplicación de escritorio para Windows con los conceptos del sistema circulatorio humano.

Esta aplicación enseña a los estudiantes por medio de la multimedia, con la ayuda de

vídeos, audios e imágenes. El artículo concluye que el uso de la aplicación ayuda a los

estudiantes a comprender más fácil y rápido el sistema circulatorio humano. Es de

relevancia este artículo para nuestra investigación, ya que nos dimos cuenta que el

aprendizaje se hace mucho más interesante y ameno para los estudiantes de la salud a la

hora de crear contenido multimedia, permitiendo esta interactividad.

Using technological advances to improve surgery curriculum: Experience with a mobile

application [8]

En este artículo se plantea un método de aprendizaje que consiste en manejar las clases de

cirugía básica, por medio de videos y una aplicación móvil, la cual, agiliza la

retroalimentación de las actividades que realiza el estudiante. La dinámica que se maneja,

empieza con el desarrollo de una actividad específica enviada al estudiante en video

realizado por un cirujano experimentado, en este, muestra detalladamente lo que el

estudiante debe realizar con los materiales previamente entregados. De acuerdo a los pasos

mostrados, el estudiante debe realizar su propio video y enviarlo, además de esto debe dar



su opinión de algunos de los videos de otros estudiantes, todo esto para que el estudiante

aumente su visión de la actividad. Por último algunos docentes revisan el video del

estudiante para enviar sus comentarios y recomendaciones. Con el estudio anterior se

puede ver que aun con tecnologías como las aplicaciones y la facilidad del manejo de

archivos multimedia se pueden mejorar el entorno de aprendizaje de diferentes tipos de

disciplina, como en este caso, la medicina. También se muestra el uso de módulos para

fragmentar el aprendizaje y que por medio del fortalecimiento de los componentes por

separado se puede tener un aprendizaje más exitoso.

B. Herramientas tecnológicas para la práctica médica educativa

A 3D Virtual Reality Simulator for Training of Minimally Invasive Surgery [9]

Este artículo es de gran aporte para la ampliación de conceptos y técnicas usadas para el

aprendizaje y práctica de la medicina, en este caso, una simulación en realidad virtual para

el entrenamiento de una Cirugía Mínimamente Invasiva (CMI). Este tipo de cirugía es el

conjunto de técnicas diagnósticas y terapéuticas que por visión directa, o endoscópica, o

por otras técnicas de imagen, utiliza vías naturales o mínimos abordajes para introducir

herramientas y actuar en distintos territorios del cuerpo humano. Los autores describen un

sistema dividido en componentes para que sea más cercano a la realidad, tanto visualmente

como interactivamente entre el hombre y la máquina. Usando modelos 3D reconstruidos a

partir de archivos de Imagen Digital y Comunicación en Medicina conocido por sus siglas

en inglés DICOM. Estos archivos se obtienen en una tomografía computarizada. Con la

ayuda de una biblioteca llamada Insight Segmentation and Registration Toolkit (ITK) se

pueden construir modelos 3D a partir de los archivos DICOM . Dentro de los componentes

que propone el artículo, es un módulo encargado de la interacción entre el software y el

hardware. Obteniendo finalmente buenos resultados en la simulación con el uso de pocos

recursos computacionales. Este artículo nos permitió conocer una nueva manera de generar

un modelo 3D con ayuda de la medicina, aunque es muy costoso computacional y

económicamente, los resultados son muy reales y precisos.



Virtual Markers in Virtual Laparoscopy Surgery [10]

Está investigación es realizada por Eliana Aguilar Larrarte y Andres Vivas Alban de la

facultad Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad del Cauca. Los

autores muestran cómo por medio de la Realidad Aumentada (por sus siglas en inglés, AR,

lo cual significa Augmented Reality) se pueden crear aplicaciones que sean de ayuda para

el entrenamiento de una Cirugía Mínimamente Invasiva (CMI). Para hacer este tipo de

cirugías, se requiere de una gran experiencia en el manejo de los instrumentos quirúrgicos

por parte del cirujano. Los autores mencionan el uso efectivo y la facilidad que ofrece la

biblioteca Vuforia para la implementación de AR en el motor de juego Unity 3D. Este

motor es utilizado en una alta gama de entornos virtuales para diferentes plataformas de

desarrollo, como sistemas operativos de escritorio, dispositivos móviles y consolas para

videojuegos. Este proyecto nos ofreció algunas características a tener en cuenta para la

realización de una aplicación en AR, con el uso de esta poderosa herramienta Unity y la

biblioteca Vuforia, a la hora de simular la colisión e interacción con los objetos 3D en AR.

The Research of the SDK Based on the Virtual Surgery Simulation System [11]

Este artículo propone un SDK con módulos claves para un sistema de cirugía en VR. El

artículo explica cómo la realidad virtual está siendo utilizada en la medicina para la

simulación de procesos quirúrgicos, con el fin de ahorro de elementos biológicos,

preparación anticipada, alta reutilización y ahorro en costos. Teniendo en cuenta lo

anterior, este artículo propone un SDK con los módulos básicos que se necesitan para la

simulación de algunas cirugías, tales como la colisión de objetos, la carga de diferentes

modelos 3D, el renderizado gráfico, la interactividad, entre otras. Proponen que este SDK

ahorre tiempo de desarrollo y haga fácil la implementación de las simulaciones. Este

artículo es de gran relevancia en nuestra investigación, ya que mencionan algunas

tecnologías de las cuales no teníamos conocimiento, entre estas, Chai3D [27] siendo una

interacción háptica e interacción visual para simulación en tiempo real. Otra tecnología es

“Simulation Open Framework Architecture” conocido por sus siglas en inglés como SOFA

[28], el cual es un framework de código abierto que permite simulaciones de cirugía en

tiempo real.



Virtual Environment for the Training of the Hands in Minimally Invasive Thoracic

Surgery [12]

En este artículo, los autores dan a conocer acerca de la coordinación en los ojos que debe

tener un cirujano a la hora de una operación quirúrgica. Los cirujanos deben enfrentarse a

entrenamientos para afinar sus habilidades, sin embargo esto puede ser muy costoso si se

utiliza la tecnología, algunos de estos simuladores son Da Vinci, LipSam, LAP Mentor,

Surgeon Simulator, entre otros. Sin embargo, estas tecnologías no son portátiles, son de

muy alto costo y difíciles de manejar, según el artículo. Los autores implementaron un

sistema de simulación para el entrenamiento de las manos y visión, cuenta con diferentes

niveles de dificultad y tres módulos de aprendizaje usando el sensor háptico Leap Motion.

Está tecnología rastrea el movimiento de las manos y dedos. Consideramos que este

artículo fue de aporte, para el conocimiento de sistemas de simulación para ciertos tipos de

cirugías ya existentes, aunque una de las características de estos simuladores es que son

muy costosos y no es algo que tengamos en cuenta en nuestro trabajo de investigación.

A Simulator for Regional Anesthesia Training [13]

Este artículo describe cómo la realidad virtual es una tecnología de mucha ayuda para el

entrenamiento de prácticas o pasos para una cirugía, en este caso, entrenamiento para la

aplicación de anestesia. Mencionan la existencia de herramientas que se han creado para el

entrenamiento de prácticas medicinales, sin embargo son muy costosas. Los autores

explican que una simulación en un ambiente virtual trae muchos beneficios como la

reutilización de estos ambientes, reducción de costos, entrenamiento previo a una cirugía

real, entre otros. Por lo anterior, los autores desarrollaron un simulador para entrenamiento

de anestesistas. Este simulador lo dividieron en tres fases, previa, durante y posterior a una

aplicación de anestesia. La fase pre-anestésica es, la selección del paciente, la preparación

higiénica y la selección de anestesia. La segunda fase se encarga de la aplicación de la

anestesia. Por último, la fase post-anestésica, la cual monitorea el paciente durante la

cirugía. Para nuestra investigación tuvimos en cuenta algunas de las fases que aquí

mencionan para el desarrollo de nuestra investigación.



Intelligent SDK for 3D Surgery Simulation [14]

Está investigación, propone un SDKenfocado en las características principales de un

simulador de cirugía. Este SDKbusca contar con las técnicas de enseñanza esenciales en el

aprendizaje y entrenamiento de habilidades para una cirugía laparoscópica. Como lo

menciona el artículo, las tecnologías han ayudado mucho al aprendizaje en la medicina. Es

por esto que, proponen con este SDK, tener simuladores que permitan al estudiante

reforzar sus habilidades y disminuir sus debilidades. Esto se lograría a partir de módulos

evaluativos, que de acuerdo al desempeño del estudiante, el entrenamiento en el simulador

sea más difícil y reforzado, es decir reacciones inesperadas del paciente. Los autores con

este sistema de aprendizaje, buscan que los estudiantes tengan entrenamientos quirúrgicos

de laparoscopía más intensivos y eficaces. Este artículo es de gran relevancia para nuestra

investigación, ya que tuvimos en cuenta algunos criterios importantes en el proceso de

aprendizaje y evaluación de los estudiantes en un entrenamiento de cirugía.

Interactive Gesture based Cataract Surgery Simulation [15]

En este artículo explica cómo la tecnología ha ayudado en la medicina. Evitando casos de

negligencia por falta de práctica de algunos cirujanos, entrenamiento con cadáveres que no

permiten a los estudiantes a reaccionar a respuestas inesperadas, entre otros. En la India,

como lo describe el artículo, quieren hacer uso de tecnologías inmersas que permitan a los

estudiantes de cirugía de catarata interactuar con simuladores sin tener que arriesgar la

vida de un ser humano. Este simulador fue desarrollado para ser de muy bajo costo y

cuenta con tutoriales de procedimientos, instrucciones y herramientas. Como herramienta

háptica, usaron el Leap Motion. Los autores indican, que el simulador fue verificado por

un oftalmólogo calificado, el cual consideró el simulador preciso. Este documento es

relevante para nuestra investigación, ya que muestra cómo los entrenamientos repetitivos

crean en el estudiante más confianza y seguridad a la hora de enfrentarse a una cirugía

real.

Virtual Cerebral Aneurysm Clipping with Real-Time Haptic Force Feedback in

Neurosurgical Education [16]



En la actualidad se presentan grandes cantidades de simuladores usados para la educación

médica. En la disciplina quirúrgica de neurocirugía, es claro el grado de complejidad ya

que va ligado con el sistema nervioso, en el cual un mínimo error puede ocasionar daños

irreversibles en el paciente. Por esta razón, los autores desarrollaron un simulador de

recorte de aneurisma cerebral virtual. Este simulador involucra dispositivos hápticos para

una fuerza de retroalimentación y modelos 3D. Permitiendo una interacción mucho más

real. Además cuenta con una evaluación del usuario respecto al tiempo de ejecución, los

cortes efectuados y la localización de estos. Este simulador fue probado por personal

médico de dos instituciones de neurocirugía en Linz, Austria. La mayoría del personal,

calificó el simulador como una buena herramienta para la práctica y mejora de sus

habilidades y técnicas en una neurocirugía, según los autores.

Virtual patients: a critical literature review and proposed next steps [17]

Este documento está enfocado en la investigación de los pacientes virtuales (PV), los

cuales, son herramientas tecnológicas que simulan escenarios clínicos y permiten al

estudiantes generar diagnósticos o decisiones terapéuticas más acertadas. Los PV son

herramientas enfocadas en reforzar el aprendizaje y brindar una primera experiencia

similar a lo que sería estar con un paciente real, agregándoles información como los

síntomas, estilo de vida o cualquier característica que pueda aportar al estudiante. Nos

enfocamos en la similitud que presentan los PV con la herramienta que se desarrolla en

esta investigación, ya que también se plantean casos donde el estudiante debe tomar

decisiones acertadas para ayudar al paciente. Teniendo en cuenta lo mencionado

anteriormente evaluamos las características que tiene un PV para que este sea efectivo en

el aprendizaje, una de estas es la descripción del paciente virtual como una persona real,

característica que añadimos a nuestro sistema como el historial clínico del paciente, el cual

muestra una información real de este.

Touch Surgery: a Twenty-First Century Platform for Surgical Training [18]

En este documento nos presentan la plataforma en línea de entrenamiento para cirugía

Touch Surgery, la cual va enfocada en la capacitación profesional para procedimientos

quirúrgicos en diferentes especialidades. En el artículo se muestra la usabilidad de la



aplicación y las plataformas en las que trabaja, su interfaz y como está diseñada de manera

simple para que cualquier persona, ya sea un profesional de la salud o un paciente, pueda

realizar la simulación de una cirugía. También se muestran los puntos a favor como lo es

el fácil manejo de la herramienta y la fidelidad de los procedimientos y los puntos en

contra de los cuales se menciona la falta de información del paciente y la visualización en

un solo plano. Como base de esta aplicación se menciona el aporte que da la tecnología a

las diferentes disciplinas y las facilidades en el estudio de estas, siendo nombrada una

característica que se presenta en nuestro sistema como lo es la reutilización, la cual es de

gran importancia para ayudar a mejorar las habilidades del usuario, sin riesgos como lo

sería en una cirugía real. Además tiene un impacto positivo en los usuarios al realizar los

procedimientos previos a la cirugía.

Internet-Based Digital Simulation for Cleft Surgery Education: A 5-Year Assessment of

emographics, Usage, and Global Effect [19]

En este artículo se habla sobre las funciones y el impacto de una aplicación en plataforma

web que va enfocada en simulación de las cirugía de labio leporino. Como motivación

para realizar el simulador, se mencionó la situación que viven los pacientes con labio

leporino y los daños que puede causar esta enfermedad al no ser tratada en la niñez.

También se habla de las dificultades que presentan algunos países para practicar en este

tipo de cirugía, siendo más perjudicados los países subdesarrollados. La aplicación

consiste en una muestra de los pasos de la cirugía de diferentes patologías ligadas al labio

leporino, todo esto en animaciones 3D y con mensajes de voz de cirujanos expertos de los

pasos primordiales de la operación. Como conclusión el artículo muestra toda la

información recolectada de todas las personas que utilizaron la herramienta, su actividad

en esta y los países que más utilizaron la aplicación. Además los usuarios comentaban la

efectividad de la herramienta en la práctica y aportes en el aprendizaje con las aplicaciones

tecnológicas

Current Status of Simulation-Based Training in Graduate Medical Education [20]

El documento nos presenta una investigación de cómo ha influido actualmente la

simulación en la educación médica profesional. En este artículo se muestran diferentes



especialidades de la medicina que implementan métodos de evaluación por medio de

simuladores, enfocando estos métodos en técnicas específicas y adaptando el simulador a

la competencia que se quiere reforzar. Además se menciona que el método de brindar

objetivos a los estudiantes y brinden retroalimentación, es más efectivo en el aprendizaje

que contabilizar el tiempo en el que se hace una tarea y la repetición, sin

retroalimentación. Esta investigación nos permite enfocar mejor las características de

nuestra herramienta, todo esto encaminado a que el sistema sea de utilidad para el

aprendizaje de los estudiantes.

Surgical Skills Simulation [21]

En este documento se menciona la inclusión de la simulación en la práctica de la cirugía

laparoscópica. Basado en el artículo “State of the evidence on simulation-based training

for laparoscopic surgery: a systematic review” [34]. El autor menciona como se ha pasado

de considerar si la simulación es una herramienta útil en la práctica de cirugía

laparoscópica, a cómo se podría mejorar esta para que sea más eficaz, siendo evidente la

aceptación de la simulación en el campo del aprendizaje médico. Mostrando diferentes

razones por las que se vio necesaria la inclusión de la simulación en la práctica médica,

siendo algunas de estas el cambio en la técnica quirúrgica a mínimamente invasiva y el

muy notorio cambio de rol del interno de participar en la cirugía a vigilar la visualización

de la cámara que se usa en el laparoscopio, siendo afectada la adquisición de habilidades

quirúrgicas para el practicante. Todo esto llevó a que se implementarán los sistemas de

simulación que presentaron mejoras a la hora de preparar a los practicantes para las

cirugías con pacientes reales. Este artículo aporta en nuestra investigación, ya que muestra

la aprobación que han tenido los simuladores en las prácticas de medicina y además

menciona la importancia de dos de las características principales de nuestra herramienta,

como lo son la retroalimentación y la reutilización.

C. Investigaciones médicas o tecnológicas

An Improved Meshless Method in Virtual Surgery Simulation [22]



En este documento explica un algoritmo hecho a partir del método de Galerkin libre de

elementos, es un método sin malla poligonal que combina precisión, eficiencia y

estabilidad. El método mencionado anteriormente no consume demasiados recursos

computacionales ayudando a que el modelo 3D sea mucho más flexible y rápido cuando el

usuario interactúe con este. Sin embargo el motor de juego que usamos, se encarga del

manejo de los modelos 3D con habilitar ciertas opciones en el software.

Patient-Specific Virtual Surgery for Right Ventricle Volume Reduction and Patch

Design Using MRI-Based 3D FSI RV/LV/Patch Models [23]

Este artículo se centra en proponer un nuevo proceso integrado de cirugía y modelado, que

combina procedimientos quirúrgicos innovadores con un modelado computacional basado

en imágenes específicas del paciente, para proporcionar información precisa en la

evaluación de la función del ventrículo derecho. El proceso se realizó con el fin de

eliminar las cicatrices más fuertes, utilizando un diseño de cirugía asistida por

computadora. Todo esto por la disfunción del ventrículo derecho (VD) ya que es una causa

frecuente de insuficiencia cardíaca en pacientes con defectos cardíacos congénitos y con

frecuencia puede conducir a un mal funcionamiento y muerte prematura. Para lograr lo

anterior, investigaron cómo debían crear y diseñar modelos 3D que fueran interactivos y

realistas, teniendo en cuenta parámetros clínicos que ayudarían a modificar dicho modelo.

Este artículo menciona algunos factores de vital importancia a la hora de crear y diseñar un

modelo de 3D de un órgano humano. Algunas características importantes como las

propiedades del tejido, flujo de la sangre, textura del modelo, orientación de las fibras,

entre otras, de las cuales tuvimos en cuenta algunas para nuestro trabajo de investigación.

A Decade of Research on the Use of Three-Dimensional Virtual Worlds in Health Care:

A Systematic Literature Review [24]

En este artículo mencionan todo un proceso de clasificación de diferentes artículos

científicos a partir del resumen, palabras claves y contenido. Creando 6 categorías

significativas en las que se caracterizan diferentes áreas de aplicación de varios mundos

virtuales tridimensionales. Estas categorías son: educación académica, educación

profesional, estilo de vida, tratamiento, modelado y evaluación. Este trabajo fue de gran



aporte ya que inicialmente contiene una gran cantidad de información que ayuda a darle un

mejor enfoque a nuestra investigación. Además, encontramos propuestas y desarrollos

significativos que se han hecho alrededor del mundo en el campo de la salud.

Versatile, Immersive, Creative and Dynamic Virtual 3D Healthcare Learning

Environments:A Review of the Literature [25]

En esta investigación el autor menciona algunos ambientes virtuales de aprendizaje 3D en

la salud y de cómo han ayudado a los estudiantes de este campo. Además menciona dos

teorías, la teoría de la difusión de las innovaciones de Roger y la teoría del aprendizaje de

la conectividad de Siemens. La primera teoría menciona algunos aspectos a tener en cuenta

en la innovación para que el producto pueda ser usado fácil, rápido y adecuadamente. La

segunda teoría como lo describe el autor, trata sobre la formación de "conexiones" y cómo,

a partir de estas conexiones, se produce una construcción de aprendizaje "en red". Este

documento aporta a nuestra investigación ya que contiene unos factores importantes a la

hora de innovar en un ambiente de aprendizaje virtual, teniendo en cuenta como factor

primordial, la interactividad.

Model of Adaptive Learning Objects for Virtual Environments [26]

Los autores proponen un Modelo de Objeto de Aprendizaje Adaptativo (MOAA) para

entornos virtuales. Este modelo permite flexibilidad y versatilidad del uso de Objetos de

Aprendizaje (OA). Según los autores, un OA es un recurso digital multimedia reusable,

que puede ser utilizado en el aprendizaje, y emplean metadatos para su descripción. El

artículo busca con el MOAA crear un diseño para facilitar la adaptación dinámica de los

OA. Creemos que este artículo no fue de gran ayuda, ya que el modelo que aquí se plantea,

se enfoca en los recursos virtuales a los que pueden acceder los estudiantes. Y no a la

práctica de los conocimientos que se han adquirido. Por tanto este modelo no es muy

agradable para el estudiante ya que no genera impacto en él, como la haría una situación

más interactiva.

Preparation of Medical Students for Cadaveric Anatomy using Multimedia Education

Tools [27]



Según el artículo, muchos estudiantes de medicina practican su conocimiento en anatomía

con cadáveres. Los estudiantes asisten a clases en la que enseñan las bases de la

terminología, las estructuras, las función y la interacción de sistemas anatómicos. Estos

conocimientos son esenciales para los estudiantes a la hora de ejercer su profesión. Por

esta razón buscan combinar los métodos de enseñanzas tradicionales con herramientas

multimedia para reforzar el conocimiento de los estudiantes. Los resultados de esta

modalidad de aprendizaje, según los autores, son efectivos y permiten al estudiante

abordar y discutir más el tema. Logrando que los estudiantes tengan mejores

calificaciones. Está investigación es relevante porque la mejoría que se presenció en los

estudiantes con la ayuda de herramientas multimedia, nos dio a entender que es un campo

de impacto positivo en el aprendizaje de la salud.

Serious Games in Health Care Based on Multimedia Technologies [28]

En el artículo se hace una revisión de juegos serios dedicados al beneficio en el campo de

atención médica. Los juegos serios se basan en la idea de enlazar el conocimiento y las

tecnologías en la industria de los videojuegos. Algunas de las áreas que utilizan este tipo

de juegos son en el cuidado de la salud, militar, educación, comunicaciones, entre otras.

Los autores resaltan que los juegos serios no tienen como objetivo principal entretener sino

aprender. Estos juegos permiten el desarrollo y refuerzo de habilidades en quienes lo usan.

Las principales tecnologías utilizadas en los juegos serios son VR y AR según el artículo.

Los autores mencionan una lista de juegos serios enfocados en la salud especializados en

diferentes temas como la entrenamiento, nutrición, rehabilitación, terapias entre otras. Los

autores concluyen que los juegos serios pueden ser confiables y efectivos en el campo de

la salud. Este artículo nos permitió conocer que con la ayuda de la tecnología, los

estudiantes presentan motivación a la hora de aprender con estas herramientas y

memorizan los conceptos más rápido.

Technological Interventions in Medicine – Ethic Considerations and Guidelines for the

Medical Practice [29]

Este documento se centra en la manera en que el análisis ético debe ser aplicado en la

evaluación de las tecnologías médicas avanzadas. Buscando que estas tecnologías tengan



en cuenta la promoción y protección del derecho a la integridad física, autonomía y

responsabilidad de las personas. Es decir, que el uso de tecnologías no afecten la vida

humana. Este artículo habla acerca del cómo una buena práctica de un estudiante de

medicina puede tener confianza y seguridad a la hora de tomar una decisión influyente en

el paciente. Los autores hablan acerca de un aumento de valor en una tecnología si tienen

en cuenta factores que le permitan al estudiante, toma de decisiones inesperadas con gran

influencia del paciente en la práctica. Esto con el fin, de cuando se enfrente a una situación

en la vida real, tenga los conocimientos y la seguridad a la hora de elegir una decisión que

puede ser o no riesgosa para el paciente. Es de gran relevancia el artículo, ya enseña como

al brindar una buena práctica a los estudiantes, tendrán la oportunidad de mejorar sus

habilidades.

IMHOTEP: virtual reality framework for surgical applications [30]

Este trabajo de investigación y desarrollo se enfoca en la creación de un framework de

acceso público para facilitar el uso de un entorno de realidad virtual junto con datos

médicos. El cual se centra en agregar herramientas personalizadas para el desarrollo de

aplicaciones médicas en realidad virtual. En planificación preoperatoria, se debe revisar el

historial del paciente para informarse acerca de las alergias, cirugías u otros antecedentes

que puedan afectar a este en la cirugía. Según los autores, existen algunas empresas

dedicadas al desarrollo de visualización de datos en realidad virtual, lo cual facilita la

comprensión de la información. Por todo lo anterior, los autores decidieron crear un

framework, para la visualización de datos médicos en VR. Obteniendo el máximo

provecho de la visualización de los recursos, como lo son textos, imágenes, gráficos,

diagramas de flujo y modelados 3D. Este artículo afirma que el framework fue eficiente en

cuanto a la velocidad y calidad a la hora de una planificación preoperatoria, evaluado por

personal médico. Este documento aporta a nuestra investigación, ya que muestra cómo la

realidad virtual puede ser usada para el desarrollo de aplicaciones médicas teniendo

resultados buenos en la educación.

Evolving Educational Techniques in Surgical Training [31]



En este artículo se expone el cambio que han tenido las técnicas educativas en los estudios

de medicina quirúrgica, al incluir diferentes tecnologías y el manejo de contenido

multimedia como también nuevos procedimientos que ligan la medicina con los

dispositivos tecnológicos como lo es el e- learning, la telemedicina, la telecirugía entre

otros. En el artículo se muestra cómo ha cambiado la forma en la que se enseña y cómo se

implementa la tecnología de tal manera que esta solucionará muchos de los problemas más

recurrentes que se presentaban en la educación como lo era el problema de la poca práctica

de los internos, el desplazamiento, la nula interacción con el paciente en la práctica y

muchos otros inconvenientes que perjudicaban al estudiante cuando este estaba en una

cirugía real. Tomamos en cuenta algunos de los problemas que se solucionaron por

diferentes proyectos realizados y la similitud en el procedimiento con el de nuestra

herramienta, enfocado más la práctica del interno y la mejora en su preparación.

Digitale Lehr- und Lernangebote in der medizinischen Ausbildung [32]

En este artículo se muestra una visión general de cómo las tecnologías y los dispositivos

digitales han cambiado los métodos de enseñanza y aprendizaje en la medicina. El enfoque

que toma el artículo va dirigido a cinco tipos de enseñanza en medios digitales, pero en el

que más nos enfocamos ya que es el tema de nuestro sistema es en las herramientas en

formatos interactivos como lo son los pacientes, clínicas, laboratorios entre otro tipo de

simuladores virtuales, los juegos y juegos serios. En este enfoque se plantea la simulación

de situaciones que ayudan al estudiante a formar su actitud crítica, frente a la toma de

decisiones en diferentes casos que la herramienta le presente, siendo implementadas estas

herramientas en cualquier tipo de especialidad en la medicina y en las muchas técnicas que

estas manejan. Se menciona que aunque este tipo de métodos de enseñanza con

simulaciones no se han formalizado para el uso nacional, si se usa en muchas instituciones

de la salud, brindando resultados favorables en la enseñanza y en la práctica de los

estudiantes de medicina.

Serious Games for Health: Spielend lernen und heilen mit Computerspielen? [33]

Este artículo presenta una explicación de los juegos serios, mostrando desde la creación de

los juegos muchos siglos atrás, hasta la popularidad de los videojuegos y como al ver las



características que estos presentaban se podrían crear herramientas que ayudarán en

diferentes disciplinas siendo una de estas la medicina o la salud en general. El artículo

expone la diferencia que presentan los juegos serios de los juegos de entretenimiento,

logrando que estos sean aptos para el aprendizaje y diferentes actividades que aporten a la

salud. Este artículo aporta en nuestra investigación ya que nos permite conocer conceptos

que pueden estar ligados con nuestro sistema como lo son los juegos serios, aunque en este

caso algunas características que presentes los juegos no estarán presentes en nuestra

herramienta para que esta sea tomada como uno. Pero al ser herramientas que ayudan en el

aprendizaje por medio de la tecnología, y presentan muchas otras características similares,

es importante el aporte que los juegos serios han brindado a la medicina y las

características de estas herramientas que más influyen en su efectividad.

State of the Evidence on Simulation-Based Training for Laparoscopic Surgery [34]

Este artículo nos presenta un estudio donde se evalúa la efectividad de la simulación en el

aprendizaje de la cirugía laparoscópica. El estudio toma la misma problemática que en

nuestro proyecto la cual es la dificultad para los estudiantes de medicina al realizar las

prácticas en las salas de operaciones con pacientes reales sin tener un entrenamiento

seguro antes. Todo esto siendo problemático tanto para el estudiante como también para el

paciente. En el artículo se presenta la investigación de la simulación por medio de una

búsqueda de artículos para que muestran resultados de pruebas de entrenamiento con o sin

intervención de simuladores. El artículo nos presenta que el método de la simulación

obtiene mejores resultados que las prácticas sin intervención como videos informativos o

tutoriales. Este artículo apoya nuestra investigación sobre la eficacia de la intervención de

las herramientas de simulación y nos presenta diferentes componentes fueron de aporte en

nuestra herramienta como la inclusión de diferentes estímulos que se presentan en una sala

de operaciones.

How Video Production Affects Student Engagement:An Empirical Study of MOOC

Videos [35]

En este artículo se desarrolla una investigación acerca de la utilización de los videos como

métodos de aprendizaje autónomo como también la efectividad de los Massive Open



Online Courses (MOOCS). Debido a la tendencia de los tutoriales o explicaciones de

temas en plataformas de videos y como este método de aprendizaje ha sido utilizado

muchas veces para la enseñanza en instituciones, se ha realizado una investigación donde

se hace una revisión masiva de contenido de aprendizaje por medio de videos y se estudia

las interacciones de los aprendices con los diferentes tipos de video, resaltando las

características de los videos que más favorecen al aprendizaje y las que hacen que este

tipo de herramienta no sea muy efectiva. Este artículo aportó a nuestra investigación ya

que nos mostró cómo las herramientas donde los estudiantes no pueden interactuar, pueden

no ser tan efectivas en aprendizajes como la medicina, ya que una de las recomendaciones

que surgieron de la investigación es que los videos largos muchas veces no aportan al

estudiante, ya que este puede perder el interés, y los procedimientos quirúrgicos muchas

veces son de tiempos prolongados o requieren de mucha concentración.

D. Síntesis de artículos

Muchos de los trabajos mencionados anteriormente, desarrollan herramientas que buscan

ayudar en el aprendizaje o al desarrollo de nuevas formas de aprender y practicar

diferentes procedimientos médicos o quirúrgicos. Brindando prácticas más constantes,

generando y reforzando habilidades de los estudiantes de medicina con ayuda de la

tecnología. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, podemos decir que los

sistemas o aplicaciones desarrollados en los artículos anteriores, ofrecen un gran aporte en

la educación médica. Sin embargo en la búsqueda de desarrollos relacionados con la

medicina, no se encontraron trabajos enfocados en la técnica de canulación, siendo este el

primer desarrollo que busca ayudar por medio de la tecnología el aprendizaje de esta

técnica y que ofrezca un aprendizaje supervisado por el docente.

El uso de las tecnologías en el desarrollo de dichas herramientas, ha permitido diversificar

los procesos de aprendizaje de los estudiantes. Dentro de estas tecnologías se encuentra la

realidad aumentada, la cual, permite a un usuario ver desde un dispositivo tecnológico el

mundo real, superponiendo en la pantalla de este, objetos virtuales. Esta tecnología



presenta un componente físico denominado Targets (marcadores), los cuales se encargan

de activar en el dispositivo una representación de los procedimientos u objetos que se van

a estudiar. También se encuentran dispositivos que permiten medir, rastrear, sentir, mover

entre otras sensaciones que ayudan a interactuar al usuario con la tecnología. Estas

interacciones pueden ser implementadas en diferentes plataformas como en sitios web,

aplicaciones móviles, aplicaciones de escritorio y consolas. Así mismo se han

implementado diferentes aplicaciones para el aprendizaje y entrenamiento de conceptos

difíciles de aprender con sólo una lectura [21].

Después de poner en consideración las tecnologías que se utilizaron en las soluciones de

los artículos, observamos las características que hicieron de estos desarrollos un buen

aporte de la tecnología en el aprendizaje médico. En principio, ninguna herramienta posee

todos los elementos para ser una práctica completa que ayude en el proceso de canulación,

a excepción del cuerpo humano. Sin embargo, podemos apoyar el proceso de aprendizaje

con las características utilizadas en las prácticas de los artículos anteriores, como lo son: la

supervisión del docente, la retroalimentación, la reutilización y la simulación de la técnica

por medio de una disciplina que tiene herramientas para ayudar a la medicina y a otros

campos de estudio como lo es la ingeniería multimedia.

La ingeniería multimedia es una rama de la ingeniería que estudia la interacción de los

diferentes campos de las telecomunicaciones, los sistemas y la informática con la

multimedia. Esta disciplina estudia el manejo de la información, su almacenamiento,

recuperación y presentación, todo esto teniendo en cuenta a qué va destinada. La

multimedia aporta en las diferentes actividades que se realizan en el diario vivir y en

algunas disciplinas de los seres humanos [29], facilitando los procesos que se manejan, ya

sea en la realización o en la enseñanza de estas.

Además la multimedia va fuertemente ligada a diferentes tecnologías que facilitaron la

inmersión de esta en las actividades diarias de los seres humanos, siendo algunas de estas

tecnologías de fácil acceso, es decir fáciles de obtener y manejar. Dichas tecnologías

fueron creadas para resolver problemas concretos pero muchas veces pueden ser adaptadas



para brindar soluciones en diferentes contextos. Un ejemplo de esto es la realidad virtual,

la cual al inicio fue pensada y creada para el entretenimiento y los videojuegos, pero ha

podido aportar a diferentes campos como la medicina, arquitectura, la educación,

entrenamiento militar entre otros [7].

En la actualidad la multimedia ha generado gran impacto en las diferentes disciplinas

mejorando gran parte de los procesos que estas manejan. Uno de los ámbitos en donde la

multimedia y las tecnologías asociadas han contribuido, es en la medicina como se puede

apreciar en la categoría de artículos Investigaciones médicas o tecnológicas del capítulo

cuatro de Marco teórico y estado del arte. Aquí, se han brindado herramientas para

optimizar el aprendizaje de los procesos médicos desde los más básicos como lo es el

estudio de la anatomía humana, hasta procedimientos complejos como los son las cirugías

[13], a la vez que ha creado diferentes tipos de conceptos como la telemedicina o la e-

salud en los cuales se puede evidenciar la utilidad de las tecnologías dentro del campo de

la salud.

41



IV. METODOLOGÍA Y DISEÑO

En este proyecto se diseñó e implementó una herramienta de ayuda en el campo de la

medicina, por ello se realizó una investigación en la que se pondrá en juicio la intervención

de la tecnología y las diferentes herramientas de la ingeniería multimedia en el proceso

educativo de medicina enfocándonos en el procedimiento de la canulación. Tomando un

tipo de análisis estratégico se determinará la viabilidad de una herramienta tecnológica

para ayudar a los estudiantes en la práctica de sus conocimientos sobre esta técnica

quirúrgica. Tambíen se quiere tener una visión prospectiva con la cual podamos

comprobar si la herramienta sí aporta beneficios para el aprendizaje de los estudiantes.

Para llevar a cabo lo mencionado anteriormente, utilizamos la metodología de desarrollo

Scrum [41], la cual consiste en un modelo que define un conjunto de prácticas y roles.

Scrum permite llevar un desarrollo incremental y organizado, ya que define secciones de

entregas revisadas en determinado tiempo, observando los avances obtenidos y dando la

opción de realizar iteraciones entre cada entrega para aportar un mejor resultado al

producto final. Esta metodología cuenta con los siguientes roles: el Scrum Master, se

encarga de la gestión y revisión de cambios, como también la aplicación de Scrum en el

transcurso del proyecto. El Product Owner es la persona que representa a los interesados

del proyecto tanto externos como internos a la organización. Por último el Team, es el

grupo encargado de la ejecución del desarrollo.

Además de los roles, Scrum presenta algunos términos, tales como, Sprint, un conjunto de

tareas a realizar en un determinado tiempo, Product Backlog, son las tareas que conforman

un Sprint y Sprint Planning, es la reunión donde se distribuyen y revisan las actividades

del proyecto.

Teniendo en cuenta la metodología seleccionada se organizó un equipo de trabajo

conformado por Andrés Felipe Barco PhD en Informática e Ingeniería Industrial en el rol

de Scrum Master, Etiana Dinas Instrumentadora Quirúrgica con especialidad



cardiovascular como y Felipe Bacca como Product Owner, y por último María del Mar

Chavarro y Katherine Vera como el Team.

Se realizaron diferentes Sprints Planning con la instrumentadora, la cual tiene una

especialización en cirugía cardiovascular y es profesora en la especialidad de cirugía

cardiovascular de la carrera de medicina en la Universidad Javeriana y gracias a su

experiencia en el aprendizaje de la rama cardiovascular, conocimos la necesidad de los

estudiantes de un sistema para la práctica de diferentes técnicas de las cuales resaltó la

canulación.

En el primer Sprint Planning se expuso toda la información médica relevante sobre la

técnica de canulación para la construcción del sistema. Inicialmente se explicó el

funcionamiento del corazón y las diferentes partes que lo componen, después se habló de

las diferentes variantes de dicha técnica, comprendiendo los factores a tener en cuenta

durante el procedimiento, como el tipo de cirugía, para saber el tipo de canulación, la

altura y el peso para el tamaño de la cánula. En este Sprint se planteó realizar la

arquitectura del sistema, teniendo en cuenta los diferentes componentes que lo conforman

y la interacción entre el estudiante, el docente y el sistema.

En el siguiente Sprint Planning se mencionó todo el equipo médico presente en la cirugía

cardiovascular como la máquina de circulación extracorpórea, la máquina de anestesia,

intercambiador de calor, monitor Époc, monitor act, mesas de reserva, mesa de Mayo,

mesa para transporte de instrumental estéril, carro de insumos y medicamentos de cardio,

desfibrilador, carro con insumos de alto costo, carro con insumos de perfusión, unidades

de electrocauterio energía monopolar, frontoluz con fuente de luz, marcapasos unicameral

y bicameral, y otros objetos no médicos, pero necesarios en la sala de cirugía. Otra parte

fundamental explicada en la reunión, es la descripción del personal y los roles que

cumplen en cirugía, se presentan dos cirujanos (médicos especialistas en cirugía, en este

caso cardiovascular), un instrumentador quirúrgico (encargado del instrumental y

accesorios quirúrgicos, como también de impartir técnicas de esterilidad), un perfusionista

(encargado de manejar la máquina de circulación extracorpórea, y de mantener el flujo de



sangre a los tejidos), un anestesiólogo cardiovascular (encargado del sistema

cardiovascular cuando se ha implementado la anestesia), dos circulantes (encargado de las

funciones no estériles de enfermería dentro de un quirófano) y por último el interno o

estudiante. Toda esta aclaración nos ayudó a crear una ambiente el cual representa la sala

de operaciones y brinde al estudiante un entorno similar como el de una cirugía real. Cómo

Sprint se realizaron los modelos 3D que representan la técnica de canulación, como lo son

los equipos médicos, los instrumentos, el personal y el paciente.

Además el trabajo se basó en el libro Prometheus, anatomía, manual para el estudiante

[33], el cual presenta una guía detallada de la anatomía humana, mostrando la estructura

que conforman todos los sistemas presentes en el cuerpo. Este libro está enfocado a

estudiantes de carreras afines a la salud, por tanto el contenido gráfico y escrito es muy fiel

a los órganos reales del cuerpo humano. Usamos este material para guiarnos a la hora de

realizar los modelos 3D del paciente, respetando la fisiología humana.

En el siguiente Sprint Planning con la instrumentadora quirúrgica se realizó una búsqueda

de literatura para comprender y tomar la información necesaria para realizar la simulación

de la técnica de canulación. En el libro Enfermedades del corazón y grandes vasos [32] se

muestran, las diferentes enfermedades que afecta el sistema cardiovascular. Con esta

información la instrumentadora nos explicó, cómo dependiendo del tipo de enfermedad y

donde se encuentre ubicada, se realiza un tipo de canulación diferente. Con lo mencionado

anteriormente agregamos en el módulo del informe, un campo relacionado con las

enfermedades que padece el paciente, para darle al estudiante la información necesaria con

la cual tomará decisiones importantes a la hora de enfrentarse a una cirugía real. En este

Sprint creamos la estructura y preguntas del módulo dos de información del paciente y

selección de instrumentos quirúrgicos.

En el siguiente Sprint Planning se preguntó por la intervención del interno en el

procedimiento, en donde se mencionó el rol del estudiante al brindar apoyo en las suturas,

entrega de materiales, selección de instrumentos, ayudar al cirujano en pasos que pueden

no implicar riesgo para el paciente; pero su propósito en la cirugía es visualizar



atentamente todos los procedimientos realizados en esta, entre ellos la canulación. Esto

también depende de la carrera del interno, ya que los estudiantes de medicina solo

observan y realizan pequeñas actividades y los de la carrera de instrumentación quirúrgica

además de hacer lo anterior, realizan actividades de selección de instrumentación. Esta

información se tuvo en cuenta para realizar el Sprint que consiste en el diseño del tercer

módulo y sus interacciones, teniendo en cuenta las actividades mencionadas anteriormente.

Adicional a lo interior, se pensó en la creación de un sitio web en donde se guardaran los

resultados de las pruebas realizadas por los estudiantes, y que el profesor tuviera

información detallada acerca de las fallas de su atención, lo cual le permite crear talleres o

reforzar en las clases, conceptos que él viera necesarios para fortalecer las habilidades de

sus estudiantes.

Además de los Sprint Planning con la instrumentadora y siguiendo los procesos de

iteración de Scrum, se realizaron revisiones con el Scrum Master de los adelantos de la

herramienta que estaban divididos en la creación del inicio de sesión de la aplicación, la

implementación de cada módulo, el desarrollo de la página web, la creación de la base de

datos, la conexión entre el sitio web y la aplicación, la implementación de la supervisión

del docente, la retroalimentación o advertencias de las acciones del estudiante y los Sprints

mencionados anteriormente.

Implementando la metodología de Scrum dividimos nuestro proyecto en varias entregas

con el fin hacer revisión a pequeñas partes y facilitar la detección de errores, todo esto para

que el proceso de creación del sistema fuera más ordenado.

A. Selección de tecnologías basada en literatura

Nuestra herramienta, debe estar compuesta por diferentes tecnologías que nos ayuden a

crear el ambiente de una cirugía real, pero también, que nos permitan tomar datos de las

diferentes acciones del estudiante. Para esto se respaldara la selección de tecnologías con

diferentes artículos, los cuales nos brinden la información necesaria para crear el sistema.



Basándonos en las funciones planteadas para la herramienta buscamos artículos que nos

brinden una opinión de la utilidad de las tecnologías en procedimientos similares

propuestos en este desarrollo.

A continuación se presenta una tabla con la síntesis de los artículos mencionados en el

marco teórico, la cual usan diferentes tecnologías multimedia para sus desarrollos,

ubicados en las categorías “desarrollos de herramientas para aprendizaje” y “desarrollos de

herramientas para prácticas médicas”.

Tabla 1. Síntesis de los artículos presentados en el apartado de Herramientas tecnológicas para el

aprendizaje del capítulo cuatro Marco teórico y estado del arte.

Artículos Simulación Aplicación Realidad Virtual 3D Módulos SDK Realidad Aumentada

[1] ✓ ✓

[2] ✓ ✓

[3] ✓ ✓ ✓

[4] ✓ ✓ ✓ ✓

[5] ✓ ✓ ✓

[6] ✓ ✓ ✓ ✓

[7] ✓

[8] ✓ ✓

Tabla 2. Síntesis de los artículos presentados en el apartado de Herramientas tecnológicas para la práctica

educativa del capítulo cuatro Marco teórico y estado del arte.


[9] ✓ ✓ ✓ ✓

[10] ✓ ✓




[11] ✓ ✓ ✓ ✓

[12] ✓ ✓

[13] ✓ ✓ ✓ ✓

[14] ✓ ✓ ✓ ✓

[15] ✓ ✓

[16] ✓ ✓ ✓

[17] ✓ ✓

[18] ✓ ✓

[19] ✓ ✓ ✓

[20] ✓

[21] ✓ ✓

Con la síntesis de los artículos se puede apreciar que las características de herramientas

tecnológicas de aprendizaje más utilizadas fueron los simuladores médicos, las

aplicaciones y la realidad virtual (RV). También son muy usados los entornos 3D para

mejorar la representación de los escenarios medicos o quirurgicos e implementar módulos

con el fin dividir la información en partes más fáciles de manejar para el estudiante que las

técnicas completas.

Los simuladores médicos tuvieron resultados positivos en cuanto a la práctica de diferentes

aprendizajes en cirugías [20], ya que por medio de un simulador las personas podían

reconocer la similitud entre un paciente virtual y uno real. Con un paciente virtual se puede

realizar una práctica más segura y mejorar las habilidades usadas con los pacientes reales.

Además de esto uno de los artículos mencionó como los procedimientos quirúrgicos

simulados pueden ser usados en diferentes partes del mundo, ya que estos son hechos para



patologías las cuales pueden estar presentes en personas de cualquier lugar del mundo, y

además esto ayuda a unificar las técnicas más efectivas para tratar las enfermedades [19].

Como resultado de la selección de tecnologías por medio de los artículos con desarrollos

similares, se realizó una síntesis enfocada en saber cuáles eran las herramientas y

contenido multimedia con mejores resultados en el aprendizaje y la práctica. Se tuvieron

en cuenta dos tecnologías, realidad virtual y realidad aumentada. La realidad virtual es

usada generalmente para simular procesos complejos en el campo quirúrgico y debido al

nivel de dificultad es complementada con dispositivos hápticos para precisión e

interacción con el mundo real y esto se convierte en algo costoso.

Aunque la realidad aumentada es poco usada para procedimientos quirúrgicos, es fácil de

usar, sencilla de entender, de bajo costo, disponible para dispositivos móviles y con mucha

interactividad. Como se mencionó en el capítulo de Metodología y diseño en uno de los

sprints planning realizados con la instrumentadora, el estudiante en una práctica real no

realiza muchas intervenciones, por lo cual consideramos ideal la realidad aumentada para

la necesidad puntual del proyecto, ya que el objetivo es ayudar al estudiante a poner en

práctica los conceptos vistos en clase y lo que le es permitido hacer en cirugía no implica

un nivel de complejidad alto.

Además el sistema cuenta con una plataforma web la cual es manejada por el docente

permitiéndole almacenar los resultados de los estudiantes en los diferentes módulos y las

actividades que los componen, como también su desempeño en la herramienta.

B. Arquitectura

Inicialmente se propuso una arquitectura, ver en la figura 6, pensando en satisfacer la

necesidad de un entrenamiento de aprendizaje supervisado para la técnica de canulación,

teniendo en cuenta el estado del arte y las tecnologías. Esto se valoriza, ya que fue

presentado en conferencia de la IEEE en Bangkok, llamado “Training System for the

Medical Procedure of Cannulation” [46] y publicado en IEEE Xplore Digital Library. Esta



arquitectura evolucionó gracias a los comentarios de los evaluadores de la conferencia,

convirtiéndola en una arquitectura más eficiente y adecuada para el entrenamiento de la

canulación.

Fig. 6. Primera arquitectura del sistema de aprendizaje supervisado.

Se modificó el diseño de la arquitectura anterior, organizándose de tal manera que el

estudiante pueda obtener una retroalimentación de su práctica pueda reutilizar el sistema

para reforzar los conocimientos adquiridos en la clase de la especialidad cardiovascular.

Con el planteamiento de módulos y los componentes que se presentan en ellos, se diseñó la

interacción del estudiante y el docente, teniendo en cuenta el enfoque del sistema, el

aprendizaje supervisado. Como se muestra en la Figura 6 se define una arquitectura la cual

comienza con los tres módulos que cuentan con su respectiva temática y actividades.

Todos los módulos tendrán una simulación con modelos 3D y audio interactivo. El

estudiante deberá realizar la práctica con la ayuda de un póster que presenta las preguntas

y los marcadores ligados a las actividades de la aplicación. Además la aplicación ofrece

una retroalimentación con ciertas interacciones dependiendo de las acciones del estudiante

durante la práctica.



Fig. 7. Arquitectura remodelada del sistema de aprendizaje supervisado.

Después se enfoca en el tipo de interacción que tendrá el estudiante y el docente,

siendo el estudiante capaz de visualizar e interactuar con la herramienta. Por otra parte el

docente puede supervisar al estudiante, permitiéndole solo la visualización en tiempo real

del módulo tres. La aplicación mostrará al estudiante un resumen de los resultados

obtenidos en cada módulo. Por último los resultados se guardarán en una base de datos

para ser visualizados por el docente en un sitio web, el cual presentará al docente los

resultados detallados de todos sus estudiantes y las veces que han realizado la prueba.

C. Módulos de aprendizaje



El sistema contará con tres módulos de aprendizaje, llamados Reconocimiento del sistema,

Revisión de la información del paciente y selección de instrumentos y Prueba de la técnica

de canulación.

Módulo 1: Reconocimiento del sistema.

En este módulo el estudiante realizará una serie de actividades para reconocer y

acostumbrarse a los diferentes controles y funciones de la herramienta. Contará con

actividades las cuales, verifican que el estudiante no tenga problemas en responder las

preguntas por el manejo incorrecto de la herramienta.

Módulo 2: Revisión de la información del paciente y selección de instrumentos.

Este módulo evalúa qué tan claros tiene el estudiante los conceptos para seleccionar la

instrumentación necesaria para realizar la canulación en los diferentes tipos de pacientes.

Se iniciará con un tablero en la sala de cirugía donde se muestran los datos del paciente

como nombre, edad, peso, altura, la enfermedad y el tipo de cirugía que se va a realizar

entre otros datos. En este punto se evalúa si el estudiante sabe elegir el tipo de canulación

para dicho procedimiento, si puede elegir la cánula correcta dependiendo de la superficie

corporal del paciente y seleccionar los instrumentos quirúrgicos necesarios.

Módulo 3: Prueba de la técnica de canulación.

En este módulo se lleva a cabo la evaluación de los conocimientos del estudiante sobre la

técnica de canulación. El estudiante inicia en el momento de la cirugía donde realiza la

técnica de canulación, las preguntas se encuentran agrupadas en objetivos, los cuales están

conformados por pasos que representan las acciones de dicho procedimiento quirúrgico. El

estudiante debe identificar el instrumento con el cual se realiza el paso. Después la

aplicación le presenta tres opciones donde se debe seleccionar la que represente cómo usar

dicho instrumento. Además, el docente tendrá una interfaz similar donde puede observar

las elecciones del estudiante y el listado de los pasos preguntados en la herramienta, para

que el docente pueda ayudarlo cuando el estudiante lo necesite por fuera de la aplicación.



En cada uno de estos módulos se presentan interacciones para brindar una mejor

experiencia como la representación de objetos y entornos 3D, basados en una sala de

cirugía real, sonidos de los objetos y acciones realizadas dentro de la herramienta, para

hacer el sistema más interactivo; la supervisión del docente, enfocada en evaluar el nivel

de conocimiento del estudiante sobre la canulación y el comportamiento de éste al realizar

la práctica. Finalmente, la retroalimentación, permitiendo al estudiante repetir el

entrenamiento y así reforzar sus conocimientos.

D. Diseño de interfaz y complementos

1) Wireframes de la aplicación

Inicio de sesión

Fig. 8. Inicio de sesión.



Fig. 9. Menú para el docente. Fig. 10. Menú para el estudiante.

Módulo 1

Fig. 11. Buscar marcador de la portada para iniciar la prueba. Fig. 12. Buscar marcador del módulo uno.

Fig. 13. Buscar marcador de la primera pregunta módulo. Fig. 14. Buscar marcador de la segunda pregunta del módulo.



Fig. 15. Cuando encuentra el marcador de la pregunta dos.

Fig. 16. Cuando el estudiante responde bien módulo uno. Fig. 17. Cuando el estudiante responde mal módulo uno.

Módulo 2

Fig. 18. Buscar marcador del módulo dos. Fig. 19. Buscar marcador la primera pregunta.



Fig. 20. Buscar marcadores de respuestas. Fig. 21. Ver informe del paciente.

Módulo 3

Fig. 22. Buscar el marcador del módulo tres. Fig. 23. Buscar en los instrumentos y seleccionar el correcto.

Fig. 24. Seleccionar el lugar donde se usa el instrumento. Fig. 25. Historial de respuestas del estudiante.

Resultados



Fig. 26. Resultados del módulo dos y tres del estudiante.

Interfaz del docente

Fig. 27. El docente ve el estudiante que está en línea. Fig. 28. Respuestas del estudiante vista por el docente.

2) Wireframe de la plataforma web

Fig. 29. Inicio de sesión del docente.



Fig. 30. Página principal donde se aprecia una pequeña información del docente, explicación de la prueba

quirúrgica y el listado de los estudiantes.

Fig. 31. Página del perfil del estudiante y las pruebas que ha realizado.



Fig. 32. Página al ver una prueba en específica, en la sección de módulo 2.

Fig. 33. Página al ver una prueba en específica, en la sección de módulo 3.

58



V. DESARROLLO

Después de la selección de tecnologías y el diseño de las interfaces y ambiente 3D, se

empezó el desarrollo de los diferentes componentes del sistema, el cual está compuesto por

una aplicación en la tecnología seleccionada (RA), que es manejada por el estudiante y el

docente. La aplicación en conjunto con un póster que presenta los marcadores y las

preguntas sobre la canulación se encargan de representar el proceso de práctica. En este

procedimiento se encuentran la representación de la canulación la cual es basada en las

características de las simulaciones estudiadas anteriormente. Otro componente de la

herramienta es el sitio web la cual es de uso exclusivo del docente y presenta los resultados

de los diferentes intentos de todos los estudiantes; esto es para que el docente pueda

identificar los temas que se le dificultan a los estudiantes y refuerce estos puntos o aclare

las dudas que puedan tener.

A. Aplicación

1) Plataforma de desarrollo

Los primeros prototipos de la plataforma fueron generados en el motor de juegos de

PC y consolas creado por la compañía Epic Games llamado Unreal. Elegimos este

motor en un principio por sus buenas críticas a la hora de construcción de entornos

3D, manejo de texturas e iluminaciones, pensando en cómo las anteriores

características podían aportar al proyecto y fuera visualmente más atractivo. Adicional

a esto Unreal maneja un sistema llamado “Blueprints” para desarrolladores,

facilitando la creación de aplicaciones o videojuegos, sin embargo este método no

sustituye del todo la programación en C++.

Al realizar los prototipos se pudo evidenciar el buen manejo de luces y demás

implementos para la visualización de los modelos, por su facilidad de programar es

una herramienta muy útil para el desarrollo del sistema. Sin embargo, durante el



desarrollo, se presentaron algunos inconvenientes a la hora de exportar la aplicación,

reconocer el marcador AR era muy impreciso, el proceso de creación era muy lento

por la capacidad de nuestros computadores, por las altas exigencias computacionales

de Unreal. Todos estos inconvenientes hicieron desistir de la idea de usar Unreal.

Por las razones mencionadas anteriormente, cambiamos a otro motor de videojuegos

multiplataforma llamado Unity creado por Unity Technologies, el cual integra un

SDK de fácil uso para la creación de aplicaciones en realidad aumentada llamado

Vuforia. Este asset, ofrece más precisión y rapidez al reconocer el marcador AR, el

modelo u objeto mostrado al encontrar el marcador es mucho más estable y se pueden

encontrar muchos recursos de ayuda, agilizando los procesos de desarrollo. Unity

maneja de una forma más rápida y efectiva la compilación de proyectos para las

diferentes plataformas, en nuestro caso sólo utilizamos Android, para esto, fue

necesario instalar Android Studio, SDK Manager, Native Development Kit conocido

por sus siglas como NDK y Java, de esta forma Unity se encarga de toda la

compilación para la creación de nuestra aplicación. Adicionalmente, los scripts

implementados en la aplicación fueron en lenguaje C#, uno de los más usados en este

motor de videojuegos.

2) Contenido multimedia

El contenido multimedia es una parte fundamental del desarrollo ya que nos permite

implementar distintas características al sistema que lo hacen más llamativo e

interactivo para el usuario. Usando los modelos 3D buscamos realizar escenarios que

sean visualmente agradables para los usuarios y también que tengan mucha similitud

con lo que se presenta en las cirugías cardiovasculares. Las animaciones nos permiten

presentar de una mejor manera los procedimientos de la técnica de canulación en la

aplicación, asociando la forma en que se realizan los pasos y no solo la mención de

estos.



Además el módulo tres de la herramienta el cual va enfocado a la realización del

proceso de canulación, cuenta con sonidos de ambiente, como de los objetos que lo

rodean, todo esto buscando reforzar en lo posible la seriedad de la prueba y la

similitud de esta con el entorno manejado en el quirófano. Los otros módulos también

cuentan con sonidos, pero estos están ligados a las interacciones, brindando

retroalimentación al estudiante ya que le advierte cuando una respuesta fue correcta o

incorrecta.

Otro contenido multimedia usado en este desarrollo son las interfaces e imágenes que

conforman la parte manual de la herramienta, al ser una aplicación en RA se trató de

no sobrecargar las interfaces, manejando un diseño simple que fuera manejado

fácilmente por los usuarios.

3) Funcionamiento de la aplicación

Al entrar en la aplicación se ve el inicio de sesión el cual pedirá el correo del usuario y

la contraseña, además se debe validar si es un estudiante o un docente. Si el usuario es

un estudiante entra al menú donde se muestran dos botones, el primero de iniciar

prueba y el segundo para cerrar sesión. Por el contrario si es un docente le muestra un

botón de ver la prueba del estudiante que la está realizando o salir de la sesión.

Siguiendo la prueba como un usuario estudiante, al presionar el botón de iniciar

prueba se empieza la práctica activando así la vista desde la cámara. En la aplicación

aparecerá un encabezado que guiará al estudiante en la visualización de los

marcadores. Inicialmente le pedirá al estudiante visualizar con su cámara la parte

superior del póster, el cual es el marcador que inicia la secuencia de la práctica. Al

detectar el marcador de la portada, iniciara el módulo uno de reconocimiento del

sistema.

Módulo 1: Reconocimiento del sistema



Al iniciar este módulo el póster explica la primera actividad la cual va enfocada en

entrenar al estudiante para responder las preguntas del módulo dos y la aplicación le da la

instrucción de lo que debe hacer. Después de responder pasará a la actividad dos la cual le

explicara cómo responder las preguntas del módulo tres.

- “Para seleccionarlo debes dar click sobre el objeto ” (Aplicación)

Fig. 34. Captura de pantalla de la pregunta uno del módulo uno.

- “Selecciona este objeto” (Aplicación).

- “Mira la información de este objeto” (Aplicación).

Fig. 35. Captura de pantalla de la pregunta dos del módulo uno.



Al terminar el entrenamiento, la herramienta cuenta con un encabezado que le

mostrara el siguiente marcador a enfocar, que es el del módulo dos.

Módulo 2: revisión de información del paciente y selección de instrumentos

quirúrgicos

Al visualizar el marcador aparece un botón en el encabezado; al presionar dicho

botón se desplegará el informe del paciente el cual podrá ser visto en todas las

preguntas del módulo dos.

Fig. 36. Captura de pantalla fijando marcador módulo dos.

Este módulo está enfocado en presentar el informe de un paciente y seleccionar los

instrumentos y el tipo de canulación necesaria para la cirugía, se hace con el fin de

que el estudiante, a partir de sus conocimientos, identifique que tipo de

instrumentación es la adecuada teniendo en cuenta las enfermedades, descripciones e

historial del paciente. Para este desarrollo se trabajó en un solo tipo de canulación, que

es la canulación única. Se encontrarán una serie de preguntas cada una con tres

posibilidades de respuesta, en la que cada respuesta estará asociada a un marcador el

cual mostrará un modelo, donde el estudiante deberá seleccionar el que considere

como respuesta correcta. Cuando el estudiante inicie el módulo dos podrá ver un

botón en la parte inferior que desplegará el informe del paciente con los datos



necesarios para la selección de instrumentos requeridos en la cirugía, este botón se

encontrará en todo el módulo dos, por si el estudiante desea ver el informe en

cualquiera de las preguntas de este módulo.

Fig. 37. Captura de pantalla de las preguntas del módulo dos.

Las preguntas del módulo dos son las siguientes

1. ¿Qué tipo de canulación se debe realizar en esta cirugía?

a. canulación única

b. canulación doble

c. ninguna

2. ¿Qué tamaño de cánula arterial sería la ideal para este paciente?

a. 18

b. 20

c. 21

3. Para los torniquetes de las jaretas aórticas ¿que tipo de torniquetes se usan ?

a. medios

b. angostos

c. anchos

4. Para drenar ambas cavas en esta cirugía ¿qué tipo de cánula venosa se debe

utilizar?



a. cánula de doble estadio

b. cánulas venosas

c. cánula de cardioplejia

Módulo 3: prueba de la técnica de canulación

Vista desde el estudiante:

En este módulo el estudiante podrá ver el proceso de canulación del paciente, en

donde selecciona según sus conocimientos cómo se desarrollará la cirugía. El

estudiante debe seleccionar el instrumento que se necesita para operar y la aplicación

le dará tres opciones donde el puede usar dicho instrumento, de las cuales tiene que

seleccionar el correcto, aquí es donde los conocimientos del estudiante se evidencian

ya que si selecciona el instrumento o la acción inadecuado, el paciente correrá peligro.

Para recordar, el estudiante podrá ver la información del instrumento dando clic en lo

que desee tener información, por el contrario para seleccionar la respuesta tendrá que

hacer clic sostenido hasta que la barra se rellene y le indique que el objeto ha sido

seleccionado.

El estudiante debe seleccionar el instrumento que se debe usar y la acción a realizar, al

hacer esto se reproduce una animación y la respuesta será guardada en el historial de

la cirugía, el cual podrá verse completo durante la operación a través de un botón en el

encabezado de la pantalla. Al terminar la cirugía la aplicación mostrará una alerta,

indicando al estudiante que ha finalizado la prueba y permitiéndole ver sus resultados.



Fig. 38. Captura de pantalla elección del paso módulo tres.

El procedimiento fue dividido en ocho objetivos que serán mostrados al estudiante en

el encabezado de la aplicación, estos están conformados por las preguntas que el

estudiante debe contestar. A continuación se mostrará la división del módulo tres:

Objetivo 1: Agregar torniquetes en la aorta para la cánula arterial.

1. Hacer primera jareta en la aorta.

Instrumento : Jareta.

Acción: Suturar aorta.

2. Poner el primer torniquete de la aorta.

Instrumento: Torniquete.

Acción: Enhebrar la primera hebra de la aorta en el torniquete.

3. Hacer jareta hacia el lado contrario a la anterior en la aorta.

Instrumento: Jareta.

Acción: Suturar aorta en sentido contrario.

4. Poner el segundo torniquete de la aorta.


Acción: Enhebrar la segunda hebra de la aorta en el torniquete.

Objetivo 2: Agregar torniquete en la auriculilla para la cánula venosa de doble estadio.

1. Hacer jareta en la auriculilla.




Acción: Suturar auriculilla.

2. Agregar torniquete en la auriculilla.

Instrumento: torniquete.

Acción: Enhebrar la hebra de la auriculilla en el torniquete.

Objetivo 3: Agregar torniquete en la raíz de la aorta para la aguja o cánula de raíz.

1. Hacer la jareta en la raíz de la aorta.


Acción: Suturar raíz aorta.

2. Agregar torniquete en la raíz de la aorta.


Acción: Enhebrar la hebra de la raíz aorta en el torniquete.

Objetivo 4: Conectar cánula arterial.

1. Realizar una incisión a través de las jaretas.

Instrumento: Bisturí.

Acción: Cortar a través de las jaretas de la aorta.

2. En la incisión introducir la cánula arterial.

Instrumento: Cánula arterial.

Acción: Insertar la cánula arterial en la incisión de la aorta.

3. Se aprietan los torniquetes y se fijan con una hebra a la cánula.

Instrumento: Hebra.

Acción: Amarrar cánula arterial y torniquetes.

4. Se conecta la línea arterial a la cánula.

Instrumento: Línea arterial.

Acción: Conectar a cánula arterial.

Objetivo 5: Conectar cánula venosa de doble estadio o doble canastilla.

1. Incisión través de las jaretas.

Instrumento: Bisturí.



Acción: Cortar a través de la jareta de la auriculilla.

2. En la incisión introducir la cánula venosa de doble estadio.

Instrumento: Cánula venosa de doble estadio.

Acción: Insertar la cánula en la incisión de la auriculilla.

3. Se aprieta el torniquete y se fija con una hebra a la cánula.

Instrumento: Hebra.

Acción: Amarrar cánula venosa de doble estadio y torniquetes.

4. Se conecta la línea venosa a la cánula.

Instrumento: Línea venosa.

Acción: Conectar a cánula venosa de doble estadio.

Objetivo 6: Conectar la aguja de raíz a la aorta.

1. Se punciona con la aguja de raíz a través de la jareta.

Instrumento: Aguja de raíz.

Acción: Introducir la aguja de la cánula de raíz.

2. Se le conecta la línea de cardioplegia. (solución utilizada para inducir al paro

cardíaco y proteger las células cardíacas)

Instrumento: Línea de cardioplegia.

Acción: Conectar a la vía de cardioplegia de la cánula.

3. Se le conecta a la línea raíz que es la encargada de airear al corazón (esta línea

aspira las burbujas de aire) antes de entrar a bomba.

Instrumento: Línea de raíz.

Acción: Conectar la vía de raíz de la cánula.

Objetivo 7: Detener el corazón para finalizar la canulación.

1. Colocar el clamp total de aorta ascendente.

Instrumento: pinzas clamp.

Acción: Cerrar la salida de sangre desde la raíz de la aorta.

2. Inicia la inyección de cardioplegia.

Instrumento: Línea de cardioplegia.

Acción: Conectar a la vía de cardioplegia de la cánula.



3. Inicia la bomba.

El proceso de inicio de bomba es cuando el corazón se enfría el corazón hasta

detenerlo y es reemplazado por la máquina de circulación extracorpórea, encargada de

simular el proceso de diferentes órganos. Para este paso la prueba presentará un botón

en el encabezado el cual le permitirá al estudiante realizar este paso.

Al finalizar la prueba se abrirá una ventana donde el estudiante puede visualizar los

resultados de su prueba, el cual es expresado en el porcentaje de éxito en cada

módulo.

Vista desde el docente:

Al iniciar sesión en la aplicación como docente, la aplicación valida si hay algún

estudiante realizando la prueba, en el caso en que no se encuentre ninguno, se muestra

un mensaje al docente de que no hay ningún usuario realizando la práctica y regresa al

menú. En caso de que si se encuentre a un estudiante la aplicación lleva al docente al

módulo 3, ya que es donde se representa el procedimiento. El docente debe enfocar el

marcador que inicia la práctica y podrá presenciar el mismo escenario que el

estudiante y las elecciones que él haga. Además, contará con la lista de pasos que debe

seguir el estudiante, esto con el fin de que pueda reconocer el estado de su estudiante

y ayudarlo o darle consejos con las preguntas que le falten.

B. Póster

Al realizar una aplicación en AR, se tuvo en cuenta los componentes que se necesitan para

el funcionamiento de dicha tecnología, uno de estos son los marcadores los cuales activan

los objetos que se añaden por medio del dispositivo al ambiente real. Iniciamos con la idea

de una cartilla como se ve en la Figura 39, la cual mostraba en cada página una parte de los

marcadores que se necesitan para el recorrido de la práctica.



Fig. 39. Páginas de la cartilla.

Pero debido a la cantidad de marcadores se debían ocupar muchas hojas, esto resultaba

poco práctico, al cambiar de hoja y sostener el celular al mismo tiempo, se replanteó la

forma de mostrar los marcadores por una más interactiva y atractiva visualmente. Se

diseñó un póster grande el cual contiene los marcadores en orden ascendente

correspondientes a los módulos, preguntas y respuestas, señalados por un icono como se

ve en la Figura 40, el cual indica que parte de la cartilla es un marcador y el orden a seguir

para enfocar los marcadores. El diseño del póster final puede verse en la Figura 41.

Fig. 40. Icono para identificar marcadores en el póster.



Fig. 41. Póster del sistema.

C. Sitio web

Nuestro sitio web fue creado con la ayuda de una plantilla llamada “Stellar2”. Esta plantilla

es un panel de administración de Bootstrap 4 gratuito desarrollado desde BootstrapDash,

bajo licencia MIT, permitiendo hacer uso libre de esta y personalizarla a nuestras

necesidades. Hacemos uso de una base de datos MariaDB/MySQL, donde se guarda todo

el registro de usuarios del docente y resultados de pruebas realizados desde la aplicación

por los estudiantes. El sitio se montó en un servidor con todo lo necesario para su correcto

funcionamiento.

Al cargar el enlace mencionado antes, se verá una interfaz donde sólo el docente podrá

iniciar sesión luego de llenar los campos de correo electrónico y contraseña. Al verificar la

información suministrada, si es correcta se irá a la siguiente página. Inicialmente, esta

2 Sitio web: https://github.com/BootstrapDash/Stellar

https://github.com/BootstrapDash/Stellar



página se encuentra dividida en bloques. En el primero, el docente verá una cabecera con

el logo del sitio y un botón de cerrar sesión. En el segundo, una información muy breve del

docente. En el tercero, se explica muy rápidamente en qué consiste la prueba realizada por

el estudiante. En el cuarto, se muestra un botón para ver los resultados generales

representados gráficamente en diagramas de barras o tortas, divididas por módulos de las

pruebas ya terminadas. Por último se encuentra el listado de estudiantes que realizaron la

prueba en la aplicación con su respectivo nombre, código, porcentaje de respuestas

correctas obtenidas, fecha de última práctica, número de intentos y un botón donde podrá

ver el historial de pruebas y resultados de ésta.

Cuando se pasa a revisar las prácticas realizadas por un estudiante en particular, se cargará

una información muy corta del perfil de este y luego el listado de pruebas, donde se

muestra el número de intentos, el resultado en porcentaje de respuestas correctas

obtenidas, fecha y el botón de ver los resultados. Al seleccionar cierta prueba, se cargará

otra página, donde en el primer bloque se verá el nombre del estudiante. Luego el bloque

correspondiente al módulo dos, mostrando la respuesta seleccionada y la respuesta correcta

por cada pregunta, acompañado por icono que ilustra el estado de la respuesta, es decir,

correcta o incorrecta. Finalmente, el siguiente bloque del módulo tres cuenta con el mismo

principio del módulo anterior, con la diferencia que este módulo cuenta con un par de

respuestas por cada pregunta.

72



VI. PRUEBAS Y RESULTADOS

En este capítulo se explican las pruebas realizadas, para evaluar si la herramienta

desarrollada es una solución frente al problema planteado al inicio del proyecto.

Inicialmente, se realizaron pruebas a estudiantes de instrumentación quirúrgica y medicina,

cursando últimos semestres de su carrera. Estas pruebas se llevaron a cabo dentro de una

clínica, por lo que se tuvo el acompañamiento no solo de docentes y estudiantes, sino, de

doctores e instrumentadores quirúrgicos especializados como se muestra en la Figura 42.

Los cuales, aunque no eran nuestro público objetivo, nos brindaron buenas opiniones sobre

la aplicación y de la posibilidad de implementar nuevas técnicas quirúrgicas a futuro.

Fig. 42. Evidencia de las pruebas realizadas al estudiante y docente.

La prueba fue realizada a dos estudiantes de medicina, dos de instrumentación de

quirúrgica y dos docentes instrumentadores quirúrgicos. La cantidad baja de sujetos de

prueba es debido a que al ser una investigación realizada por estudiantes de una

universidad donde no se imparten estudios médicos, se dificulta el acceso a la clínica y

solo se contaba con los estudiantes que se presentarán ese día. Esta prueba consistía en

permitir al estudiante realizar la prueba desde el inicio, partiendo desde el registro de

usuario hasta finalizar el último módulo de la aplicación. Se contextualizó al estudiante

con la tecnología manejada en la herramienta para un mejor uso de esta. Al iniciar la

prueba se brindó apoyo al estudiante por si tenía algunas dudas, sin embargo se dejó al

estudiante interactuar solamente con el docente el resto de la prueba.



Al finalizar la prueba, se pasó a cada estudiante, una encuesta con cuatro preguntas. En

donde el primer enunciado contenía las preguntas del Scoring Sheet & Reliability Test

(más conocida como SUS). Una métrica estandarizada para medir la usabilidad de un sitio

web u otro sistema interactivo. Las tres preguntas restantes correspondían a la evaluación

de las características implementadas en el sistema como la supervisión y el funcionamiento

de la aplicación, tal como se puede ver en el formato presentado en los anexos.

El ranking percentil definido por el SUS, tal como se percibe en la Tabla 3, ubicó la

herramienta, luego de ingresar los valores correspondientes a cada pregunta, en el grado B,

con un puntaje de 82,083 como se ve en la Tabla 4.

Tabla 3. Ranking percentil de resultados del Scoring Sheet & Reliability Test.

Grading SUS Key

92 Best imaginable

85 Excellent

72 Good

52 OK/Fair

38 Poor

25 Worst imaginable

90-100 A

80-89 B

70-79 C

60-69 D

Less than 60 F



Tabla 4. Resultado detallado de las respuestas de los estudiantes aplicados a la métrica SUS.

Scales

Survey number

Odd items Even items SUS score (/100) Grades

1 20 20 100 A

2 17 12 72,5 C

3 16 17 82,5 B

4 16 11 67,5 D

5 20 20 100 A

6 14 14 70 C

Average score 82,08333333 B

Teniendo en cuenta los resultados anteriores, se puede observar que el puntaje obtenido

por SUS, evalúa el sistema con un alto grado de usabilidad.

En cuanto a las otras preguntas restantes de la encuesta, las cuales van de la número dos a

la cuatro, se obtuvieron resultados muy positivos como se ve en la Figura 43. Los usuarios

aparte de responder positivamente a las características de la aplicación sustentaron sus

respuestas con comentarios que resaltan las características multimediales de la aplicación

como el diseño del ambiente e instrumental quirúrgico, además de valorar la similitud de

los procesos de práctica mostrados en el sistema con los realizados en una cirugía

cardiovascular real. También se realizaron comentarios positivos al método de supervisión

de la aplicación y cómo este aspecto puede mejorar la dinámica de aprendizaje, brindando

al docente la posibilidad de evaluar los conocimientos del estudiante y aportando la

retroalimentación de las respuestas del estudiante de manera detallada.



Fig. 43. Respuestas registradas por los estudiantes en las preguntas dos, tres y cuatro de la encuesta.



VII. CONCLUSIONES

En conclusión, este desarrollo nos llevó a construir un sistema, en la cual, con la los

resultados y retroalimentación de las pruebas realizadas, ha sido visto como una

herramienta útil para el aprendizaje de los estudiantes y la supervisión del docente al

evaluarlos en la técnica de canulación. Gracias a la interacción con los estudiantes y

docentes al usar la herramienta se evidenció, que muchas de las características fueron

valoradas al aplicar correctamente los conceptos de la canulación. Esto se concluye del

registro de encuestas realizadas a los estudiantes y docentes después de usar la aplicación.

Con los resultados obtenidos de las encuestas, se puede afirmar que los estudiantes y

docentes percibieron útiles las ayudas ofrecidas por la herramienta, por ejemplo, tener

claros los pasos de la técnica de canulación, reconocer y entender el uso de los

instrumentos quirúrgicos, ver la organización del quirófano, entender el rol ejercido por

cada miembro del equipo de cirugía cardiovascular y sobretodo estar conscientes de cómo

cualquier error pueda afectar la cirugía y al paciente. Todo esto gracias al aporte visual que

brinda la aplicación, lo cual la diferencia de una clase habitual, en donde solo se explica el

procedimiento verbalmente.

En la fase de pruebas, los docentes entrevistados, resaltaron lo favorable del sistema al

permitir evaluar el conocimiento y la técnica de canulación en los estudiantes, ya sea en

tiempo real desde la aplicación o por medio de un análisis desde el sitio web con la

información más detallada de cada prueba. Estos análisis ayudan a los profesores a idear

un replanteamiento de enseñanza para reforzar las falencias de los estudiantes con talleres

o actividades en clase proyectadas a mejorar las dificultades más relevantes. Otro aporte de

valor a la herramienta que destacan los docentes, es la similitud del quirófano en la

aplicación con una sala de cirugía cardiovascular real. El quirófano de la herramienta fue

muy resaltado debido a la nula disposición de las salas especializadas para el proceso de

aprendizaje y reconocimiento del espacio, porque generalmente son escasas y solo están

disponibles para cirugía y no para aprendizaje.



Este proyecto de grado fue gran un reto debido a la complejidad del tema, su nivel de

exigencia y de alta disciplina, al tratarse de medicina en el área de la especialidad

cardiovascular. En primera instancia, no se conocía absolutamente nada acerca de este

campo y aunque se contara con la ayuda de la instrumentadora quirúrgica, fue necesario,

para sacar adelante el proyecto, que todo el equipo tuviera los conocimientos básicos de

los temas manejados en este desarrollo, es decir un equipo multidisciplinar. En segundo

lugar, la información ofrecida por la aplicación, debía ser verídica, ya que hace parte del

entrenamiento de profesionales de la salud que más adelante tratarán pacientes cuya vida

dependerá de los conocimientos obtenidos en su proceso de aprendizaje.

Finalmente, podemos concluir del trabajo de grado, que fue un desarrollo exitoso y se

cumplieron todos los objetivos propuestos inicialmente. Se seleccionó la tecnología AR, la

cual se consideró acorde a las intervenciones realizadas por el estudiante en su práctica, ya

que el estudiante en una cirugía real no realiza intervenciones riesgosas para el paciente y

el objetivo es observar cómo el estudiante pone en práctica los conocimientos de la técnica

de canulación, el reconocimiento del espacio, del personal e instrumentos de cirugía por lo

que no se necesitó una tecnología más inmersa para el estudiante. Se diseñó una

arquitectura, que permitiera la implementación y comunicación de diferentes tecnologías,

además de facilitar la organización de la herramienta por módulos. Se realizó una interfaz

simple y entendible, la cual fue verificada en las pruebas de usuario. Finalmente, se llevó a

cabo el desarrollo satisfactoriamente y se presentó un sistema interactivo de aprendizaje

supervisado, siendo de utilidad para la práctica de la técnica de canulación en la

especialidad cardiovascular.



VIII. REFERENCIAS

[1] T. Mikropoulos and A. Natsis, “Educational virtual environments: A ten-year

review of empirical research (1999–2009)”, Rev. Computers & Education,

Loannina, Greece, April 2011.

[2] S. Mi, Z. Hou, F. Yang, X. Xie, G. Bian, “A Collision Response Algorithm for 3D

Virtual Reality Minimally Invasive Surgery Simulator” in Conf. Control and

Decision Conference (2014 CCDC), Changsha, China, May 2014.

[3] S. Mi, Z. Hou, F. Yang, “An 3D Interactive Virtual Reality Software Toolkit for

Minimally Invasive Vascular Surgery” in Conf. Mechatronics and Automation

(ICMA), Beijing, China, Aug. 2014.

[4] A. Ivaschenko, N. Gorbachenko, A. Kolsanov and A. Kuzmin, “Surgery Scene

Representation in 3D Simulation Training SDK” in Conf. Open Innovations

Association and Seminar on Information Security and Protection of Information

Technology (FRUCT-ISPIT), St. Petersburg, Russia, April 2016.

[5] N. El-Far, S. Nourian and J. Zhou, “A Cataract Tele-Surgery Training Application

in a Hapto-Visual Collaborative Environment Running over the CANARIE

Photonic Network” in Haptic Audio Visual Environments and their Applications,

Ottawa, Canada, Oct. 2005.

[6] Y. Wang, K. Ijaz and R. Calvo, “A Software Application Framework for

Developing Immersive Virtual Reality Experiences in Health Domain” in Conf.

Life Sciences Conference (LSC), Sydney, NSW, Australia, Dec. 2017.

[7] K. Radion, Liliana and Y. N. Paulo, “Development of Interactive Learning Media

for Simulating Human Blood Circulatory System” in Conf. Soft Computing,

Intelligent System and Information Technology (ICSIIT), Denpasar, Indonesia,

Sept. 2017.

[8] C. A. Green, E. H. Kim, P. S. O’Sullivan, H. Chern, “Using Technological

Advances to Improve Surgery Curriculum: Experience With a Mobile Application”,

Journal of Surgical Education, San Francisco, California, Feb. 2018.

[9] S. Mi, Z. Hou, F. Yang, X. Xie and G. Bian, “A 3D virtual reality simulator for



training of minimally invasive surgery” in Annu. Engineering in Medicine and

Biology Society (EMBC), Chicago, IL, US, Aug. 2014.

[10] E. Aguilar and A. Vivas, “Virtual Markers in Virtual Laparoscopy Surgery” in

Symp. Signal Processing, Images and Artificial Vision (STSIVA), Bucaramanga,

Colombia, Aug. 2016.

[11] K. Ye, D. Yang, “The Research of the SDK Based on the Virtual Surgery

Simulation System” in Conf. Computer Supported Cooperative Work in Design

(CSCWD), Nanchang, China, May 2016.

[12] J. Piedra, J. Ojeda, F. Quero and I. Piedra, “Virtual Environment for the Training of

the Hands in Minimally Invasive Thoracic Surgery” in Conf. Games and Virtual

Worlds for Serious Applications (VS-Games), Barcelona, Spain, Sept. 2016.

[13] D. Gomes and L. Machado, "A Simulator for Regional Anesthesia Training" in

Symp. Virtual and Augmented Reality (SVR), Curitiba Brazil, Nov. 2017.

[14] A. Kolsanov, A. Nazaryan, A. Ivaschenko and A. Kuzmin, “Intelligent SDK for 3D

Surgery Simulation” in Conf. Cloud System and Big Data Engineering

(Confluence), Noida, India, Jan. 2016.

[15] A. Jayakumar, B. Mathew, U. N and P. Nedungadi, “Interactive Gesture based

Cataract Surgery Simulation” in Conf. Advances in Computing and

Communications (ICACC), Kochi, India, Sept. 2015.

[16] M. Gmeiner, J. Dirnberger, W. Fenz, M. Gollwitzer, G. Wurm, J. Trenkler, A.

Gruber, “Virtual Cerebral Aneurysm Clipping with Real-Time Haptic Force

Feedback in Neurosurgical Education”, World Neurosurgery, vol. 112, pp. e313-

e323, 2018.

[17] D. A. Cook1, M. M. Triola, “Virtual patients: a critical literature review and

proposed next steps”, Division of General Internal Medicine, Mayo Clinic College

of Medicine, Minnesota, USA, 2012.

[18] A. G. Mandler, “Touch Surgery: a Twenty-First Century Platform for Surgical

Training”, Journal of Digital Imaging, Washington, D.C., USA, Jun. 2018.

[19] R. S. Kantar, N. M. Plana, C. B. Cutting, J. R. Diaz-Siso, R. L. Flores, “Internet-

Based Digital Simulation for Cleft Surgery Education: A 5-Year Assessment of

emographics, Usage, and Global Effect”, Journal of Surgical Education, New York,



EE.UU, 2018.

[20] R. E. Willis, K. R. Van, “Current Status of Simulation-Based Training in Graduate

Medical Education”, Journal Surgical Clinics of North America, Texas, EE.UU,

May. 2015.

[21] D. J. Selzer, G. L. Dunnington, “Surgical Skills Simulation”, journal Annals of

Surgery, indiana, EE.UU, April 2013.

[22] Z. Ling, Yu.Ying and Z. Baoquan, “An Improved Meshless Method in Virtual

Surgery Simulation” in Conf. Virtual Reality and Visualization (ICVRV),

Shenyang, China, Aug. 2014.

[23] D. Tang, C. Yang, T. Geva and P. del Nido, “Patient-Specific Virtual Surgery for

Right Ventricle Volume Reduction and Patch Design Using MRI-Based 3D FSI

RV/LV/Patch Models” in Conf. Complex Medical Engineering, Beijing, China,

May 2007.

[24] R. Ghanbarzadeh and A. Ghapanchi, “A Decade of Research on the Use of Three-

Dimensional Virtual Worlds in Health Care: A Systematic Literature Review”,

Journal of Medical Internet Research, Gold Coast, Queensland, Australia, Feb.

2014.

[25] M. Hansen, “Versatile, Immersive, Creative and Dynamic Virtual 3D Healthcare

Learning Environments:A Review of the Literature”, Journal of Medical Internet

Research, San Francisco, USA, Feb. 2008.

[26] C. Guevara and J. Aguilar, “Model of Adaptive Learning Objects for Virtual

Enviroments” in Conf. Computing Conference (CLEI), Valparaiso, Chile, Oct.

2016.

[27] J. Majerník and L. Szerdiová, “Preparation of Medical Students for Cadaveric

Anatomy using Multimedia Education Tools” in Conf. Information and Digital

Technologies (IDT), Zilina, Slovakia, July 2017.

[28] S. Mi, Z. Hou, F. Yang, X. Xie and G. Bian, “Serious Games in Health Care Based

on Multimedia Technologies” in Conf. Control and Decision Conference (2014

CCDC), Changsha, China, May 2014.

[29] E. Toader, “Technological Interventions in Medicine – Ethic Considerations and

Guidelines for the Medical Practice” in Conf. E-Health and Bioengineering



Conference (EHB), Iasi, Romania, Nov. 2013.

[30] M. Pfeiffer et al., “IMHOTEP: virtual reality framework for surgical applications”,

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, Dresden,

Germany, 2018.

[31] C. H. Evans, K. D. Schenarts, “Evolving Educational Techniques in Surgical

Training”, Journal Surgical Clinics of North America, Nebraska, EE.UU, 2016.

[32] S. Kuhn, S. Frankenhauser, D. Tolks, “Digitale Lehr- und Lernangebote in der

medizinischen Ausbildung”, Springer-Verlag GmbH Deutschland, Alemania, Dic.

2017.

[33] K. Sostmann, D. Tolks, M. Fischer, S. Buron,” Serious Games for Health: Spielend

lernen und heilen mit Computerspielen?”, GMS Med Inform BiomEpidemiol,

Alemania, 2010.

[34] B. Zendejas, R. Brydges, S. J. Hamstra, D. A. Cook, “State of the Evidence on

Simulation-Based Training for Laparoscopic Surgery”, journal Annals of Surgery,

EE.UU, April 2013.

[35] P. J. Guo, J. Kim, R. Rubin, “How Video Production Affects Student

Engagement:An Empirical Study of MOOC Videos”, Proceedings of the first ACM

conference on Learning @ scale conference, Atlanta, Georgia, USA, April 2013.

[36] M. Á. De Gálvez, M. Del P. Pozo, “Procedimientos de Enfermería para Canulación

Cardiaca en Cirugía Extracorpórea o en By pass Cardiaco”, Hospital Universitario

Virgen de la Victoria, Málaga, 2007.

[37] L. Wei, Z. Najdovski, H. Zhou, S. Deshpande and S. Nahavandi, “Extending

Support to Customised Multi-point Haptic Devices in CHAI3D” in Conf. Systems,

Man and Cybernetics (SMC), San Diego, CA, USA, Oct. 2014.

[38] J. Allard et al., “SOFA – an Open Source Framework for Medical Simulation”, J.

Studies in health technology and informatics, Palm Beach, United States,Feb. 2007.

[39] M. Khan and S. Bayoumi, “Multimedia as a Help for Children with Special

Learning Needs”, in Conf. Cloud Computing (ICCC), International Conference,

Riyadh, Saudi Arabia,April. 2015.

[40] S. Changping, “Application of SimMan universal patient simulator in the teaching

of medical nursing”, in Conf. Human Health and Biomedical Engineering (HHBE),



International Conference, Jilin, China, Aug. 2011.

[41] A. Srivastava, S. Bhardwaj and S. Saraswat, “SCRUM model for agile

methodology”, in Conf. Computing, Communication and Automation (ICCCA),

International Conference, Greater Noida, India, May 2017.

[42] F. Rojas, (2000), “Enfermedades del corazón y grandes vasos”, Santiago, Chile:

Editorial Mediterráneo.

[43] A. M. Gilroy, M. Voll, K. Wesker, (2015), “PROMETHEUS, anatomía, manual

para él estudiante”, Madrid, España: Editorial Panamericana.

[44] Medtronic, (2017), “Find your ideal cannulae, catalog”, United Stage.

[45] (2015, Feb 21). Avances y procesos en la medicina. Lugar de publicación: Avances

y procesos para la solución de problemas cardíacos.

http://avancesyprocesosenlamedicina.blogspot.com/2015/02/maquina-

decirculacion-maquina-de.html.

[46] Katherine Vera, Maria Chavarro, Andrés F. Barco and Élise Vareilles, “Training

System for the Medical Procedure of Cannulation”, in IEEE International

Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM),

Bangkok, Thailand, January 2019.

http://avancesyprocesosenlamedicina.blogspot.com/2015/02/maquina-decirculacion-maquina-de.html

http://avancesyprocesosenlamedicina.blogspot.com/2015/02/maquina-decirculacion-maquina-de.html

SISTEMA INTERACTIVO DE APRENDIZAJE SUPERVISADO PARA LA TÉCNICA DE CANULACIÓN EN CIRUGÍA

CARDIOVASCULAR DE ADULTOS

83

IX. ANEXOS

Anexo 1: Diagramas de secuencia del desarrollo.

Diagrama de funcionamiento del módulo dos



84

Diagrama de funcionamiento del módulo tres



85

Diagrama del funcionamiento del sitio web



86

Anexo 2: CD.

Contenido:

● Link del sitio web.

● Video del funcionamiento del sistema.

● Instalador de la aplicación del sistema.

● “Training System for the Medical Procedure of Cannulation” artículo creado a partir de este proyecto, presentado en

2018 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM) in Bangkok,

Thailand y publicado en IEEE Xplore Digital Library.

● Certificado de publicación del artículo “Training System for the Medical Procedure of Cannulation”

● Poster utilizado en el sistema.

● Evidencia fotográfica de la prueba del sistema.

Anexo 3: Póster utilizado en el sistema.

Descripción:

Poster impreso con medidas reales para su implementación.

Anexo 4: Formato de encuesta y encuestas diligenciadas.



87

Encuesta del sistema de aprendizaje supervisado para la técnica de canulación cardiaca

Nombre: ____________________________________________ Fecha: ___/___/_____

Ocupación: ____________________________________

1. Responda las siguientes preguntas de acuerdo a la siguiente escala:

1= Totalmente en desacuerdo. 2= En desacuerdo.

3= Parcialmente de acuerdo. 4= De acuerdo.

5= Totalmente de acuerdo.

1 2 3 4 5

Implementaría este sistema con frecuencia

Encuentra el sistema innecesariamente complejo

Piensa que el sistema es fácil de usar

Cree que necesita el apoyo de un técnico para utilizar el

sistema

Piensa que las funciones del sistema están bien integradas

Piensa que el sistema presenta inconsistencias



88

Cree que la mayoría de la gente aprendería a usar este

sistema rápidamente

Encuentra este sistema muy engorroso de usar

Se sintió confiado al usar el sistema

Necesita tener mucho conocimiento previo para usar este

sistema

2. ¿Considera que la práctica de sus conocimientos de la técnica de canulación podría mejorar con la aplicación?

Si:__ No:__ , ¿Por qué?:_______________________________________________.

3. ¿Cree que los módulos vistos en la aplicación se acercan a lo que necesita para reforzar los conocimientos en la canulación?

Si:__ No:__ , ¿Por qué?:_______________________________________________.

4. ¿Piensa que el método de supervisión del docente implementado en la aplicación aporta en la práctica?

Si:__ No:__ , ¿Por qué?:_______________________________________________.



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