Comece pelo coração

Já uso tecnologia 3D no meu trabalho com ensino, materiais educativos e demonstrações. O coração que acompanha este artigo é um exemplo: pode ser girado, aberto por camadas e observado por dentro, até chegar às câmaras e às valvas em movimento.

Escolhi o coração porque ele obriga a pensar em relações. Decorar o nome de uma estrutura é uma coisa. Entender o que está à frente dela, o que passa ao lado e o que fica escondido por outra camada exige um esforço diferente. Uma figura impressa resolve parte desse problema. Um modelo que podemos manipular oferece outra forma de trabalhar a mesma pergunta.

Antes de seguir a leitura, experimente. Gire o modelo. Passe do pericárdio ao miocárdio. Observe o corte das câmaras e depois a vista superior das valvas. O que você consegue explicar melhor depois desse percurso?

O que este modelo faz

A demonstração tem oito etapas. Começa com pontos formando um volume, apresenta a superfície do coração e percorre pericárdio, epicárdio, miocárdio, endocárdio, câmaras e valvas. É possível pausar a sequência, escolher uma etapa e girar o objeto com o mouse ou o dedo.

O acesso também faz parte da proposta. O material roda em um navegador compatível, sem instalar um aplicativo ou usar um headset. Posso compartilhar um link e levar a mesma demonstração para uma aula, uma apresentação ou uma página do site. Para quem produz materiais educativos, essa forma de distribuir o trabalho já tem utilidade.

A formação inicial do volume é uma animação geométrica. Ela não vem de uma tomografia, de uma ressonância ou de dados de um paciente. O modelo inteiro foi construído como representação didática, com formas, espessuras, cores e movimentos simplificados. As valvas aparecem em fases esquemáticas de ejeção e enchimento, com intervalos de fechamento. Não há cálculo de fluxo ou pressão. [4]

Essa escolha define o uso que faço dele aqui: ensinar, demonstrar e testar maneiras de tornar uma explicação mais clara. A precisão necessária para orientar um procedimento é outra exigência.

Na aula, uma pergunta por vez

Um recurso 3D pode ficar tão carregado quanto um slide ruim. Se todas as estruturas aparecem ao mesmo tempo, com vários rótulos e movimento contínuo, o aluno precisa descobrir sozinho para onde olhar.

Prefiro começar com uma pergunta. Onde termina o pericárdio e começa a parede do coração? O que o corte deixa ver do septo? Quais valvas estão abertas na fase mostrada? A etapa, o enquadramento e os rótulos devem ajudar a responder a pergunta escolhida.

A possibilidade de voltar, girar e comparar dá ao professor um recurso de explicação. Para dizer que o aluno aprendeu mais, ainda é preciso avaliar aprendizagem. Gostar da animação, permanecer mais tempo na página e entender anatomia são resultados diferentes.

A RSNA descreve o uso de modelos 3D impressos no ensino anatômico e em treinamento. Esses exemplos mostram aplicações já existentes, mas não validam automaticamente este modelo digital ou qualquer demonstração produzida no navegador. [1]

Uma explicação que a família possa acompanhar

A comunicação com pacientes e familiares é outra possibilidade para esse tipo de recurso. Uma representação simples pode servir de apoio quando a explicação depende de posição, passagem ou conexão entre estruturas.

Isso exige cuidado com o que a imagem sugere. Um coração genérico precisa ser apresentado como genérico. Se alguém acredita estar vendo o coração do próprio filho, a conversa começou com uma informação errada.

Também é preciso conferir se a pessoa compreendeu. Pedir que ela mostre no modelo o que entendeu da explicação pode revelar dúvidas que um aceno de cabeça não revela. No meu trabalho, por enquanto, o foco está no ensino e nos materiais educativos. A conversa com famílias é uma possibilidade a explorar.

Quando o modelo representa um paciente

No planejamento de procedimentos, muda a origem do modelo e muda o que se exige dele. A anatomia pode ser reconstruída a partir de exames, com delimitação das estruturas de interesse e revisão da representação final. Uma imagem tridimensional atraente, por si só, não informa se esse processo foi bem feito.

As recomendações do grupo de impressão 3D da RSNA discutem aquisição das imagens, segmentação, preparação dos modelos e controle de qualidade para usos clínicos. São recomendações de 2018, úteis como referência de método; não constituem uma validação deste artefato. [2]

A impressão 3D acrescenta a possibilidade de produzir um objeto físico. A FDA descreve dispositivos ajustados à anatomia do paciente, além de guias, implantes e próteses. Visualização digital, planejamento virtual e impressão são etapas ou aplicações diferentes, embora possam fazer parte do mesmo trabalho. [3]

Não uso esta demonstração para afirmar que o 3D reduz tempo de cirurgia, diminui complicações ou melhora desfechos. Uma afirmação dessas precisa de evidência para a tarefa, a população e a ferramenta em questão.

Onde a IA entra nesse trabalho

A IA pode ajudar a escrever código, organizar uma sequência didática e produzir versões de uma interface. No desenvolvimento de materiais, isso abre espaço para experimentar uma ideia e revisá-la com mais agilidade. O resultado precisa ser conferido por quem conhece o assunto.

Um programa pode funcionar sem que a anatomia esteja correta. Um rótulo pode acompanhar perfeitamente o ponto errado. Uma animação pode ser convincente e ensinar um movimento incorreto. Ao trabalhar com saúde, a revisão do conteúdo precisa acompanhar a revisão visual.

Na avaliação deste material, separo as perguntas: a interação funciona? A imagem corresponde ao que o texto diz? A simplificação foi explicitada? O leitor sabe para que o modelo serve? Ainda não há uma avaliação formal de aprendizagem ou uma validação clínica deste artefato.

O que quero desenvolver a partir daqui

Já estou usando essa tecnologia. O próximo passo é melhorar os materiais a partir de perguntas reais do ensino e observar onde a interação ajuda e onde atrapalha. Algumas explicações podem precisar de um corte. Outras, de uma imagem imóvel e de tempo para olhar.

Este coração é um convite para experimentar. Depois de explorá-lo, escolha uma relação anatômica que você ensina com frequência. Em que ponto um modelo assim ajudaria a sua explicação? É uma pergunta pequena o bastante para orientar o próximo material — e concreta o bastante para avaliar o resultado.

Referências

1. RSNA. 3D Printed Models Move to the Head of the Class. 12 January 2022.
2. Chepelev L et al. RSNA 3D Printing SIG: guidelines for medical 3D printing and appropriateness for clinical scenarios. 3D Printing in Medicine. 2018;4:11. doi:10.1186/s41205-018-0030-y.
3. FDA. Medical Applications of 3D Printing.
4. OpenStax. Anatomy and Physiology 2e. Section 19.3: Cardiac Cycle.

Start with the heart

I already use 3D technology in my work in teaching, educational materials and demonstrations. The heart accompanying this article is one example: it can be rotated, opened layer by layer and explored from within, through to its chambers and moving valves.

I chose the heart because understanding it requires thinking about relationships. Learning a structure’s name is one task. Understanding what lies in front of it, passes beside it or hides behind another layer requires a different kind of effort. A printed illustration addresses part of that problem. A model we can manipulate offers another way to work through the same question.

Before reading further, try it. Rotate the model. Move from the pericardium to the myocardium. Look at the chamber section, then the superior view of the valves. What can you explain more clearly after exploring it?

What this model does

The demonstration has eight stages. Points first form a volume; the sequence then presents the heart’s surface, pericardium, epicardium, myocardium, endocardium, chambers and valves. You can pause, select a stage and rotate the object with a mouse or a finger.

Access is also part of the idea. The material runs in a compatible browser, without installing an app or using a headset. I can share a link and bring the same demonstration into a class, a presentation or a page on the website. For someone producing educational materials, this way of distributing the work is useful in itself.

The initial formation of the volume is a geometric animation. It does not come from CT, MRI or patient data. The entire model is an educational representation with simplified shapes, thicknesses, colours and movements. The valves are shown in schematic ejection and filling phases, with intervals of closure. No flow or pressure is calculated. [4]

That choice defines how I use it here: for teaching, demonstration and exploring ways to explain anatomy more clearly. The accuracy required to guide a procedure is a different standard.

In teaching, one question at a time

A 3D resource can become as cluttered as a poor slide. If every structure appears at once, with multiple labels and constant movement, the learner must work out where to look without guidance.

I prefer to start with a question. Where does the pericardium end and the heart wall begin? What does the section reveal about the septum? Which valves are open in the phase shown? The stage, viewpoint and labels should help answer that question.

Being able to go back, rotate and compare gives the teacher another explanatory tool. Claiming that learners learned more still requires assessing learning. Enjoying an animation, spending longer on a page and understanding anatomy are different outcomes.

RSNA describes the use of printed 3D models in anatomy education and training. These examples document existing applications, but they do not automatically validate this digital model or any browser-based demonstration. [1]

An explanation a family can follow

Communication with patients and families is another possible application. A simple representation may support an explanation that depends on position, passage or connections between structures.

Care is needed with what the image implies. A generic heart must be presented as generic. If someone believes they are looking at their own child’s heart, the conversation has begun with incorrect information.

Understanding also needs to be checked. Asking someone to point out what they understood on the model may reveal questions that a nod does not. In my own work, the focus for now is teaching and educational materials. Communication with families is a possibility to explore.

When a model represents a patient

For procedural planning, the source of the model changes, along with what is required of it. Anatomy can be reconstructed from imaging, with delineation of relevant structures and review of the final representation. An attractive three-dimensional image does not, by itself, show whether this process was performed correctly.

Recommendations from the RSNA 3D Printing Special Interest Group discuss image acquisition, segmentation, model preparation and quality control for clinical uses. Published in 2018, they provide a methodological reference; they do not validate this artifact. [2]

3D printing adds the option of producing a physical object. The FDA describes patient-matched devices as well as guides, implants and prostheses. Digital visualization, virtual planning and printing are different stages or applications, although they can belong to the same workflow. [3]

I do not use this demonstration to claim that 3D reduces operating time, prevents complications or improves outcomes. Such a claim needs evidence for the particular task, population and tool.

Where AI fits into the work

AI can help write code, organize an educational sequence and produce interface variants. When developing materials, that creates room to try an idea and revise it more quickly. The result needs to be checked by someone who understands the subject.

Software can run correctly while its anatomy is wrong. A label can track the wrong point perfectly. An animation can look convincing and teach an incorrect movement. In health education, content review needs to accompany visual review.

When assessing this material, I separate the questions: does the interaction work? Does the image match the text? Are the simplifications stated? Does the reader understand its purpose? This artifact has not undergone a formal learning assessment or clinical validation.

What I want to develop next

I am already using this technology. The next step is to improve the materials around real teaching questions and observe where interaction helps and where it gets in the way. Some explanations may need a section view. Others may need a still image and time to look.

This heart is an invitation to try it. After exploring it, choose an anatomical relationship you often teach. At what point would a model like this help your explanation? That question is focused enough to guide the next resource and concrete enough to evaluate its result.

References

1. RSNA. 3D Printed Models Move to the Head of the Class. 12 January 2022.
2. Chepelev L et al. RSNA 3D Printing SIG: guidelines for medical 3D printing and appropriateness for clinical scenarios. 3D Printing in Medicine. 2018;4:11. doi:10.1186/s41205-018-0030-y.
3. FDA. Medical Applications of 3D Printing.
4. OpenStax. Anatomy and Physiology 2e. Section 19.3: Cardiac Cycle.