Realidad virtual y realidad aumentada como herramienta educativa en reanimación cardiopulmonar

Introducción

El objetivo de este estudio es describir la aplicabilidad de la realidad virtual en el campo de la medicina de urgencias, específicamente en la reanimación cardiopulmonar (RCP). Las nuevas metodologías de realidad virtual y simulación han estado liderando campos no relacionados con las ciencias de la salud, pero ya se cuenta con evidencia suficiente de que estas se encuentran preparadas para el cambio.

Infinitos son los métodos tradicionales de enseñanza: aprendizaje cooperativo, aula invertida, basada en proyectos, pensamiento de diseño y otros. Lo que se busca en este artículo es desenmascarar a la simulación y sus allegados como la mejor manera y opción que tenemos a nuestro alcance para poder llegar a ser excelentes líderes.

A lo largo de la carrera, el alumno va experimentando distintos niveles de complejidad, como el método de estudio, el ámbito donde realiza sus actividades, el salón donde aprende y, por último, el hospital donde se termina de forjar.

Como se darán cuenta, la carrera de médico cirujano no es fácil y demanda habilidades exclusivas del estudiante, ya sea que se hayan desarrollado durante su infancia o que las haya adquirido a lo largo de su evolución, por lo que es importante poder resaltarlas, potenciarlas, exponerlas, pulirlas y no despreciarlas, ya que con ellas puede modificar su futuro y el de sus pacientes.

En respuesta a estos desafíos, en los últimos años se han desarrollado centros de simulación médica especializados, en donde se busca utilizar todas las herramientas necesarias para poder forjar dichas habilidades y se crean ambientes o contenedores seguros de aprendizaje avanzado para poder desencadenar distintos escenarios en los que se ponen a prueba el conocimiento clínico, las habilidades y el juicio o pensamiento crítico del estudiante.

Simulación clínica

Se preguntarán: ¿qué es la simulación? En el ámbito del sector de salud se considera una representación de la realidad que puede ser controlada o guiada por un instructor. Es considerada una técnica de aprendizaje basada en una experiencia real. Así, el alumno se enfrenta a un escenario en el que vivirá una práctica simulada, muy semejante a la realidad, pero con un instructor que va a guiarle hacia su introducción, desarrollo y conclusión del escenario. Varios elementos pueden formar parte de esta enseñanza, como simuladores de alta, mediana y baja fidelidad, hardware, software, realidad virtual, realidad aumentada, realidad mixta, debriefing, la técnica TALK y más.

Los simuladores que se utilizan en el área médica se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Simuladores de uso específico: estos modelos representan una extremidad, una parte del cuerpo o una estructura. Se utilizan generalmente para ayudar a la adquisición de habilidades técnicas, de procedimiento o psicomotoras.
• Paciente estandarizado: es un individuo al que se entrena para representar de forma coherente y precisa una enfermedad o problema de salud.
• Simuladores de tareas complejas: mediante el uso de modelos y software de alta fidelidad se logra una representación tridimensional de un espacio anatómico.
• Simuladores de paciente completo: son simuladores con software de alta fidelidad que permiten desarrollar competencias clínicas complejas, así como el trabajo en equipo.
• Simuladores virtuales: por medio de programas de computación permiten entrenar, evaluar y tomar decisiones, y hacen posible el trabajo de varios estudiantes al mismo tiempo.

En este artículo abordaremos el simulador virtual¹. Antes de comenzar, dejaremos establecidas cuáles son las ventajas y las desventajas de utilizar la simulación en el ámbito educativo para que, al finalizar su lectura, usted pueda concluir y formalizar su opinión con respecto al problema planteado en el inicio: metodología educativa convencional versus metodología educativa basada en simulación avanzada. Algunas de las ventajas de la simulación en el ámbito educativo de las ciencias de la salud son las siguientes:

• La interactividad: los alumnos podrán interactuar de manera constante con la simulación, y la simulación con ellos, volviéndose un espacio y una dinámica activa, y por consiguiente participativa. Es muy difícil que un estudiante se abstenga de realizar actividades con alta tecnología; genera tanta intriga lo innovador, que termina atrapando a todos.
• Proporciona retroalimentación inmediata: en estos casos, no hay que esperar a que el docente califique el examen, pues el simulador proporciona la retroalimentación en el momento, lo que permite poder reflexionar y corregir actitudes que el alumno desarrolló a lo largo de su escenario, mejorando así su criterio o sus habilidades prácticas.
• Aprendizaje personalizado: cada simulador, dependiendo de la fidelidad, puede adaptarse a las necesidades del estudiante, generando un ambiente educativo más dirigido.
• Experiencia adquirida: esta experiencia se va a desarrollar en un espacio o contenedor seguro y controlado, al igual que los simuladores que utiliza la United States Air Force. Pueden desarrollarse escenarios en los que el estado del paciente sea crítico, pero el alumno siempre estará seguro, y podrá realizar sus actividades sin factores externos, como el estrés.
• La replicación: el escenario podrá repetirse y reanudarse cuantas veces sea necesario, y el estudiante podrá renovar conocimientos en cada una de ellas hasta que obtenga las habilidades necesarias o se sienta seguro de su desempeño.
• Ahora, habiendo mencionado las virtudes de este método educativo innovador, debemos ir de manera obligatoria a las desventajas de la simulación:
• Contexto emocional: los simuladores no pueden transmitir emociones, y los pacientes sí. Hay que recordar que los pacientes, en la mayoría de las ocasiones, acuden a consulta para desahogarse, para ser escuchados y sentirse correspondidos. Lamentablemente, los simuladores no son capaces de transmitir emociones, sino solo sintomatología. Este problema es uno de los más importantes, ya que los médicos en formación, a medida que avanzan en la carrera, van deshumanizándose poco a poco.
• Requerimientos técnicos: es necesario contar con software y hardware avanzados, y si nos encontramos en un entorno con recursos limitados, esto podría ser un obstáculo.
• Dependencia: si se exceden las simulaciones en el método de enseñanza, el estudiante podría enfrentarse a una situación real y no saber qué herramientas utilizar. Hay que recordar que todo exceso es malo.
• Costos: tanto el desarrollo como la implementación y el cuidado de la simulación son costosos, y por ello su accesibilidad es limitada en algunas instituciones.

Realidad virtual y realidad aumentada

El término «metaverso» fue acuñado en 1992 por Neal Stephenson en su novela de ciencia ficción Snow crash. Consta del prefijo meta-, que significa «trascendencia y virtualidad», y la raíz verso, que significa «mundo y universo». Los metaversos son entornos inmersivos y colaborativos en mundos virtuales tridimensionales y en tiempo real, en donde múltiples usuarios realizan actividades sociales, económicas y culturales, e interactúan mediante de avatares y con el entorno sin ninguna separación física^2,3. Existen cuatro tipos de metaverso: realidad aumentada, lifelogging, realidad virtual y mundo espejo; de ellos, nos enfocaremos principalmente en la realidad virtual y la realidad aumentada^2,3.

La realidad aumentada es una experiencia interactiva en tiempo real de un entorno del mundo real a través de representaciones tridimensionales generadas digitalmente, integradas en estímulos del mundo real y la realidad existente^2,4. Por otra parte, la realidad virtual es una computadora tridimensional interactiva que genera un entorno simulado, completamente segregado de la realidad normal, en donde las personas pueden interactuar utilizando equipos especiales. Proporciona una experiencia inmersiva e interactiva para los usuarios, similar a las experiencias de la vida diaria². Dentro de esta categoría podemos encontrar la realidad virtual híbrida, la cual se conoce como una realidad aumentada que incorpora objetos gráficos virtuales en una escena real tridimensional⁵. En medicina, un claro ejemplo sería el reconocido sistema de simulación de ultrasonido de Heartworks, que permite evaluar aparatos de un simulador mientras el alumno realiza la exploración del mismo, generando habilidades para que el alumno pueda manipular de manera efectiva y correcta un estudio que es dependiente del operador⁶.

Los mundos virtuales son plataformas tecnológicas colaborativas, en las cuales pueden interactuar las personas por medio de avatares, que son representaciones digitales que los usuarios eligen y controlan⁵.

A lo largo de los años se introdujeron distintas maneras de simulación, ya que la tecnología fue avanzando cada vez más y más. Estas herramientas no se limitan únicamente al sector del entretenimiento, sino que gracias a su capacidad de adaptación pueden ser utilizadas en diversas áreas; en este caso, abordaremos su papel en el área médica.

Historia de la realidad virtual

La verdadera historia de la realidad virtual comienza muchos años atrás; creerían que la realidad virtual es un desarrollo reciente, pero no. La realidad virtual comienza poco después del fin de la Segunda Guerra Mundial, en 1950. Morton Heilig, hoy considerado por muchos como uno de los pioneros más importantes de esta tecnología, fue quien diseñó por primera vez una experiencia que involucraba todos los sentidos: el famoso Sensorama (Fig. 1). Este fue considerado como la primera estructura de realidad virtual. Morton Heilig se dedicaba a la cinematografía y sus trabajos eran muy reconocidos en todo el mundo; sin embargo, lamentablemente, Sensorama no logró conseguir apoyo financiero ni inversionistas para poder ser globalizado. Su idea era muy prometedora, pero en ese momento se presentaban eventos tan importantes como la llegada del hombre a la Luna, que la eclipsaron totalmente⁶. Posterior a esto, entidades como la NASA o la US Air Force crearon su realidad virtual para poder entrenar a sus pilotos, modo de enseñanza que hoy cubre casi el 80% de sus tareas curriculares.

Figura 1. Dispositivo Sensorama creado por Heilig.

A partir de estos simuladores se fueron creando nuevos prototipos y se fueron aplicando a diferentes áreas, incluyendo la medicina, pero no hay un consenso sobre cuál fue el primero relacionado con el ámbito de las ciencias de la salud.

Con estos nuevos sistemas los alumnos serán capaces de desarrollar nuevas habilidades, tanto tecnológicas como de juicio clínico y práctico. Lo que busca la realidad virtual es llevar al alumno a un ambiente seguro, en donde logrará interactuar con otro.

Educación médica con realidad virtual

Realidad aumentada y realidad virtual son las principales tecnologías del metaverso utilizadas en el campo educativo. Muchas disciplinas se han adaptado al fenómeno del metaverso, incluida el área de la salud². Se espera que las nuevas tecnologías disponibles comercialmente, como Microsoft Hololens, Oculus Rift y Google Cardboard, entre otras, impulsen nuevas iniciativas en la formación y la educación médicas⁷. Las formas de aprendizaje están cambiando con el rápido desarrollo de las nuevas tecnologías. Varios estudios han demostrado el potencial de la realidad aumentada para integrar las habilidades adquiridas en el aula y ponerlas en práctica en un entorno de alta presión similar a la realidad².

Los esquemas de enseñanza modernos en simulación tienen como objetivo educar a los alumnos de manera eficiente y en un ambiente seguro de aprendizaje. Los entornos en simulación ofrecen entrenamiento de tareas completas o parciales; sin embargo, esto puede dar lugar a que los profesionales de la salud se encuentren perfectamente capacitados para una tarea en particular en un contexto determinado, y carezcan de las competencias necesarias para adaptarse a situaciones de constante cambio en el entorno laboral real, en ambientes y situaciones cambiantes, o que cuenten con dichas competencias, pero que el entorno donde se encuentren afecte su capacidad para concentrarse, aumente su estrés, tengan problemas para controlar sus emociones, etc. Aquí es donde la realidad aumentada podría tener un gran potencial, ya que tiene la capacidad de introducir al participante en un escenario lo más parecido posible a la realidad, ofreciendo una experiencia inmersiva multisensorial (auditiva, visual, táctil) en la que hay participación con el entorno. Además, existen situaciones (por ejemplo, una reacción anafiláctica, crisis convulsivas, etc.) que, debido a la dinámica fisiopatológica, no pueden representarse de una forma suficientemente realista con simuladores tradicionales ni con pacientes estandarizados, y en dichos escenarios pueden ser de suma utilidad este tipo de tecnologías. También la modalidad multiusuario puede ser útil para la enseñanza de tareas colaborativas complejas.

La teoría del aprendizaje social de Bandura sugiere que los individuos aprenden unos de otros mediante la percepción, la personificación y la demostración. Esta teoría actúa como un puente entre las teorías conductistas y cognitivas del aprendizaje, ya que incorpora la atención, la memoria y la motivación. Al utilizar escenarios de realidad virtual, los alumnos pueden interactuar con su entorno y el material de aprendizaje, lo que les ayuda a integrar sus conocimientos al mismo tiempo que practican sus habilidades⁸.

Desde el punto de vista pedagógico podríamos resaltar tres características principales de la realidad virtual:

• Posibilita el trabajo colaborativo de los estudiantes no solo en el mundo físico.
• Ofrece una forma alternativa o complementaria de aprendizaje.
• Facilita el autoaprendizaje⁹.

Así mismo, la realidad virtual permite repetir diversos escenarios y casos clínicos en un entorno seguro, reproducible, inmersivo e interactivo².

En varios estudios se demostró el impacto positivo de las metodologías de aprendizaje activas, ya que promueven una mejor comprensión del contenido, un mayor aprendizaje y más retención de la memoria a largo plazo, así como una mejor colaboración y mayor motivación⁸.

La realidad virtual es una solución que establece un entorno educativo virtual y proporciona a los estudiantes una sensación de realismo; además, ayuda a fomentar y mejorar la intervención de los espectadores (personal de enfermería, laboratorio, médicos especialistas, etc.), al activar un código de actuación, solicitar estudios de imagen o laboratorio, interconsultas, medicamentos, etc., así como también permite a los usuarios sentirse inmersos de forma similar a como se sienten en situaciones de la vida diaria, con lo cual pueden manejar la ansiedad situacional, controlar sus emociones, aumentar su confianza, optimizar la toma de decisiones, etc.², todo ello un entorno seguro de aprendizaje, ya que no son juzgados, se minimizan los riesgos físicos y se amplían el alcance del aprendizaje y la motivación. Esta herramienta ha demostrado ser capaz de mejorar los resultados de aprendizaje en diferentes procedimientos en distintas especialidades⁸. Su uso ha tenido resultados positivos en la atención médica, como una mejora de la seguridad del paciente y una reducción de los costos y de la morbilidad⁷.

Un ejemplo es el Fundamental Surgery, donde el alumno puede realizar procedimientos quirúrgicos sobre un paciente virtual. En un estudio llevado a cabo en España, en el que se revisaron varios artículos, se llegó a la conclusión de que un 20% de los cirujanos en formación obtuvieron mejores resultados: 37% mejoría de coordinación y colaboración, 20% mejoría en la atención otorgada al paciente y 23% mejoría de control intraoperatorio¹⁰.

En un estudio de realidad virtual en el que se encuestó a alumnos que participaron en una clase de aprendizaje, se encontró una recepción positiva a la experiencia de realidad virtual, disfrutando de la tecnología y el aprendizaje, mejorando su calidad de atención, en comparación con los métodos ortodoxos y tradicionales que ya han quedado un poco en desventaja con respecto a estos¹¹.

Aunque las nuevas tecnologías interactivas desafían al método tradicional de aprendizaje y generan un mayor interés y motivación en el alumnado, también requieren la adquisición de competencias por parte de los docentes, la resolución de las fallas técnicas y la incorporación de nuevos materiales por parte de los centros educativos, lo cual a menudo conduce a un rechazo por parte de las instituciones, los alumnos o los educadores.

Reanimación cardiopulmonar

En medicina de urgencias, la realidad virtual y la realidad aumentada son de mucha utilidad, ya que fomentan experiencias inmersivas que ayudan al estudiante a integrar los conocimientos teóricos, las habilidades procedimentales y la capacidad para adaptarse a una gran variedad de escenarios clínicos.

La RCP se define como el conjunto de maniobras encaminadas a revertir el paro cardiorrespiratorio, primero sustituyendo, para intentar restaurar después, la respiración y la circulación espontáneas con el fin de evitar la muerte por lesión irreversible de órganos vitales, especialmente del cerebro¹². En 2021, en México, cerca de 220,000 personas fallecieron por enfermedades cardiovasculares, de las cuales 177,000 fueron por infarto al miocardio¹³. Una reanimación cardiopulmonar precoz de calidad duplica la tasa de supervivencia, pero en ocasiones las personas que presencian esta situación no actúan por diferentes motivos, principalmente por falta de formación y por el estrés que genera este acontecimiento⁹. La integración de la realidad aumentada en el entrenamiento de RCP puede significar el surgimiento de una nueva estrategia educativa eficaz, que va más allá de la aplicación de conocimientos y habilidades, y envuelve en una experiencia basada en un entorno simulado, en el que los participantes pueden interactuar con factores externos, y el estrés provocado por el escenario puede desempeñar un papel importante en su desempeño, otorgándoles una situación en un entorno realista y ayudando a que, además de mejorar sus habilidades, aprendan a manejar el estrés y las emociones en diversos escenarios.

En 2018, la American Heart Association destacó el papel de las tecnologías inmersivas como una estrategia educativa para la mejora del aprendizaje en temas de reanimación. Es reconocida como una herramienta importante de enfoque para la innovación, ya que llega a ser más atractiva para los alumnos y aumenta la retención de conocimientos, y también realiza retroalimentación en tiempo real, al mismo tiempo que facilita la práctica en escenarios en equipo^14,15.

Actualmente existen distintos programas para el entrenamiento de RCP utilizando realidad aumentada, los cuales cuentan con distintas herramientas y escenarios virtuales, ofreciendo una experiencia inmersiva multisensorial (auditiva, visual, táctil). En dichos escenarios, a medida que se realiza RCP en un simulador físico, el sistema genera datos cuantitativos de la calidad de la compresión torácica (frecuencia de las compresiones, profundidad, reexpansión torácica) y en algunos de estos incluso se puede mostrar una imagen holográfica del sistema circulatorio como forma de retroalimentación visual, al poder ver que el flujo sanguíneo a los órganos vitales aumenta o disminuye según la calidad real de las compresiones que realiza el sujeto. Incluso el dispositivo puede llegar a indicar un latido del corazón a 110 compresiones por minuto de forma audible para que el sujeto lo utilice como guía. Existen distintos escenarios que pueden ser programables (un parque, un juego de futbol, el metro, una sala de urgencias, etc.), donde se muestra una persona inconsciente y es necesario realizar la cadena de supervivencia (reconocer el estado de consciencia, llamar al 911, realizar compresiones torácicas y ventilaciones, uso de desfibrilador) o activar un código de actuación hospitalario (código infarto), según sea el caso. Al final del ciclo de RCP, la aplicación también puede proporcionar a los participantes una puntuación de calidad de la RCP calculada utilizando datos de sensores y un algoritmo estándar^9,14.

En un estudio llevado a cabo por Balian et al.¹⁴, en el cual integraron un simulador de entrenamiento de RCP con un dispositivo de realidad aumentada proporcionando a los participantes retroalimentación audiovisual en tiempo real, los asistentes comentaron que el escenario se veía muy realista y fue muy útil para visualizar el objetivo de la perfusión de órganos vitales, y que en general les permitió una mejor comprensión de los efectos de la RCP de alta calidad en los pacientes; así mismo, la retroalimentación en tiempo real les permitió mejorar la calidad de sus compresiones.

Un estudio controlado aleatorizado encontró que el uso de gafas de realidad aumentada en soporte vital avanzado pediátrico mostró una mejor adherencia a las pautas de reanimación, con una reducción significativa de los errores en un 52.5% en comparación con otros métodos⁶.

En un estudio controlado aleatorizado, en el que se evaluó a 50 estudiantes de primer semestre, se utilizó una aplicación para evaluar el soporte vital básico comparando el desempeño utilizando realidad virtual versus una tableta. Se encontró que el efecto en el aprendizaje de los estudiantes con la aplicación de realidad virtual fue significativamente mayor que con la versión para tableta⁸.

Aunque aún no se ha logrado validar los efectos del entrenamiento de RCP con realidad aumentada, estos resultados prometedores sugieren una evolución positiva en la forma de aprendizaje, con influencia potencialmente impactante en la salud de los pacientes.

Conclusión

Posterior a esta investigación hemos podido corroborar la utilidad y la eficacia de la utilización de realidad virtual como herramienta para la adquisición y la mejora de competencias y habilidades relacionadas con la RCP.

Creemos menester plantear algunas preguntas: ¿son adecuados los métodos de enseñanza que tenemos a nuestro alcance?, ¿serán los adecuados para cualquier carrera de ciencias de la salud? y ¿cómo teniendo tanta tecnología y avances científicos a nuestro alrededor optamos por metodologías tradicionales? Si tanto los pilotos de las fuerzas aéreas como los astronautas refieren tener un índice de aprendizaje guiado por simuladores muy alto, de casi el 80%, ¿por qué en el ámbito de las ciencias de la salud no alcanzamos ni el 20% de la educación? Ya hay evidencia suficiente que puede respaldar la simulación médica avanzada como nueva guía para los estudiantes de ciencias de la salud. Hemos mencionado cómo de manera pedagógica la realidad virtual es líder en el ámbito. Sabemos que tiene varias desventajas, como el coste de los simuladores y el mantenimiento, o el poco conocimiento o la escasa familiaridad de los estudiantes con estas nuevas tecnologías, pero en los estudios revisados se ha demostrado una recepción positiva a la experiencia de realidad virtual, disfrutando de la tecnología y del aprendizaje, mejorando su calidad de atención, en comparación con los métodos ortodoxos y tradicionales que ya han quedado un poco en desventaja con respecto a estos.

En conclusión, la simulación avanzada en el ámbito educativo ofrece muchos beneficios que son significativos, pero también logra plantear desafíos, específicamente monetarios y tecnológicos. Su eficacia dependerá de cómo se logre integrar en el proceso educativo y cómo los responsables puedan abordar sus limitaciones.

Financiamiento

Los autores declaran no haber recibido financiamiento para la realización de este artículo.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Responsabilidades éticas

Protección de personas y animales. Los autores declaran que para esta investigación no se han realizado experimentos en seres humanos ni en animales.

Confidencialidad de los datos. Los autores declaran que en este artículo no aparecen datos de pacientes. Además, los autores han reconocido y seguido las recomendaciones según las guías SAGER dependiendo del tipo y naturaleza del estudio.

Derecho a la privacidad y consentimiento informado. Los autores declaran que en este artículo no aparecen datos de pacientes.

Uso de inteligencia artificial para generar textos. Los autores declaran que no han utilizado ningún tipo de inteligencia artificial generativa en la redacción de este manuscrito ni para la creación de figuras, gráficos, tablas o sus correspondientes pies o leyendas.