Desenvolvimento e avaliação de biomodelos 3D para o ensino da neuroanatomia veterinária

Abstract

Resumo: O conhecimento da neuroanatomia é essencial para a formação profissional na Medicina Veterinária. Entretanto, seu estudo majoritariamente em cadáveres dificulta a visualização de estruturas do sistema nervoso, sobretudo em espécies de pequeno porte. O objetivo desse estudo foi desenvolver cinco modelos didáticos a partir da impressão tridimensional (3D), sendo: Modelo 1: encéfalo canino; Modelo 2: crânio canino com nervos trigêmeo e facial; Modelo 3 e 4: medula espinhal com lâminas de Rexed e tratos medulares, respectivamente, e Modelo 5: vias da sensibilidade dolorosa em carnívoros domésticos. Além disso, buscou-se avaliar a percepção de estudantes em relação ao uso destes modelos na aprendizagem da Neuroanatomia Veterinária. A primeira etapa para a obtenção da anatomia 3D foi realizada por diferentes métodos, entre eles a digitalização de encéfalo cadavérico, segmentação de Tomografia Computadorizada (TC) de crânio e vetorização de imagens bidimensionais (2D). Para a correção das malhas 3D, foram utilizados softwares especializados e a impressão 3D foi realizada em impressoras Creality Ender-3 e Bambu Lab X1-Carbon. Estudantes de Medicina Veterinária da Universidade Federal do Paraná (UFPR) avaliaram os biomodelos por meio de questionários baseados na escala Likert. A análise estatística dos questionários foi baseada na correlação de Spearman (p < 0,05). De modo geral, todos os estudantes concordaram que os modelos 3D facilitaram a compreensão da anatomia do órgão correspondente e que suas características neuroanatômicas estavam bem representadas. Além disso, concordaram que houve melhora na compreensão da neuroanatomia em relação ao estudo com imagens 2D em todos os modelos avaliados. Ainda, concordaram que os Modelos 1, 3 e 4 ajudaram a visualizar estruturas pequenas do sistema nervoso, como os nervos cranianos e as raízes nervosas, além de aspectos microscópicos, como os tratos medulares e as vias neurofisiológicas, representados nos Modelos 3, 4 e 5. Quanto à coloração, 100% dos estudantes concordaram que a cor não prejudicou a anatomia no Modelo 1, ao passo que somente 86,2% no modelo 2 e 79,2% no modelo 3. Com relação aos aspectos de textura e tamanho, o percentual de concordância dos discentes divergiu, indicando que são fatores que devem ser considerados na elaboração de cada biomodelo para garantir melhor experiência tátil e visoespacial da representação anatômica. Além disso, a maior parte dos estudantes discordou da substituição do estudo em cadáveres, corroborando a importância da complementariedade, e não da troca, de diferentes metodologias. Em conclusão, foi possível obter modelos didáticos 3D de qualidade e fidedignos à anatomia original por diferentes abordagens e avaliar a percepção dos estudantes de Medicina Veterinária, indicando que a tecnologia da impressão 3D é uma ferramenta valiosa para complementar o ensino da neuroanatomia. Por fim, estudos futuros são necessários para analisar de forma quantitativa sua eficácia pedagógica, assim como para desenvolver outros biomodelos que auxiliem no processo de ensinoaprendizagem da neuroanatomia

Abstract: Knowledge of neuroanatomy is essential for professional training in Veterinary Medicine. However, its study, predominantly based on cadavers, hinders the visualization of nervous system structures, especially in small species. The objective of this study was to develop five didactic models using three-dimensional (3D) printing: Model 1: canine brain; Model 2: canine skull with trigeminal and facial nerves; Models 3 and 4: spinal cord with Rexed laminae and spinal tracts, respectively; and Model 5: pain sensitivity pathways in domestic carnivores. Furthermore, the study sought to evaluate students' perceptions regarding the use of these models in learning Veterinary Neuroanatomy. The first step in obtaining 3D anatomy was carried out using different methods, including digitization of cadaveric brains, segmentation of Computed Tomography (CT) scans of the skull, and vectorization of two-dimensional (2D) images. Specialized software was used to correct the 3D meshes, and 3D printing was performed on Creality Ender-3 and Bambu Lab X1-Carbon printers. Veterinary Medicine students from the Federal University of Paraná (UFPR) evaluated the biomodels using questionnaires based on the Likert scale. The statistical analysis of the questionnaires was based on Spearman's correlation (p < 0.05). Overall, all students agreed that the 3D models facilitated the understanding of the anatomy of the corresponding organ and that its neuroanatomical characteristics were well represented. Furthermore, they agreed that there was an improvement in the understanding of neuroanatomy compared to the 2D imaging study in all models evaluated. They also agreed that Models 1, 3, and 4 helped visualize small structures of the nervous system, such as cranial nerves and nerve roots, as well as microscopic aspects, such as spinal tracts and neurophysiological pathways, represented in Models 3, 4, and 5. Regarding color, 100% of the students agreed that the color did not detract from the anatomy in Model 1, while only 86.2% agreed in Model 2 and 79.2% in Model 3. Concerning texture and size, the percentage of agreement among the students differed, indicating that these are factors that should be considered in the creation of each biomodel to ensure a better tactile and visuospatial experience of the anatomical representation. Furthermore, most students disagreed with replacing cadaver studies, corroborating the importance of complementarity, and not the exchange, of different methodologies. In conclusion, it was possible to obtain high-quality and faithful 3D didactic models of the original anatomy through different approaches and to evaluate the perception of Veterinary Medicine students, indicating that 3D printing technology is a valuable tool to complement the teaching of neuroanatomy. Finally, future studies are needed to quantitatively analyze its pedagogical effectiveness, as well as to develop other biomodels that aid in the teaching-learning process of neuroanatomy