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“UTILIZAÇÃO DE MODELOS 3D COMO RECURSO DIDÁTICO NO ENSINO DE EMBRIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL"

USE OF 3D MODELS AS A DIDACTIC RESOURCE ON THE TEACHING OF EMBRYOLOGY OF THE CENTRAL

NERVOUS SYSTEM

Anderson de Lima Muniz (PUC-SP – andersonlmuniz@yahoo.com)

Suzana Guimarães Moraes (PUC-SP – sgmoraes@pucsp.br)

Resumo: O advento da impressão 3D impulsionou inúmeros avanços para as ciências da saúde, principalmente na medicina, especialmente nos seguimentos cirúrgico, terapêutico e acadêmico. O uso da tecnologia de impressão 3D nas aulas de embriologia candidata-se a ser um excelente recurso didático, já que é uma disciplina cujo conteúdo envolve processos concomitantes e tridimensionais e exige muita capacidade de abstração e memória visual para a sedimentação de um conhecimento permanente. Através dela, queremos promover o aprendizado ativo por meio da visualização imediata dos acontecimentos em 3D que estão sendo estudados e facilitar o aprendizado da embriologênese do sistema nervoso central pelos estudantes de Medicina. Os alunos irão responder um questionário pré e pós-teste após o uso dos modelos 3D. As peças já foram impressas, faltando apenas a dinâmica com os alunos. Palavras-chave: Educação Médica; Embriologia; Impressão 3D Abstract: The advent of 3D printing has boosted many advances in the health sciences, especially in medicine, especially in surgical, therapeutic and academic follow-ups. The use of 3D printing technology in embryology classes has the potential to be an excellent didactic resource, since it is a discipline whose content involves concomitant and three-dimensional processes and requires a great capacity for abstraction and visual memory for the sedimentation of a permanent knowledge. Through it, we want to promote active learning through immediate visualization of the 3D events being studied and facilitate the learning of embryology of the central nervous system by medical students. Students will respond to a pre and post-test questionnaire after using 3D models. The pieces have already been printed, lacking only the dynamics with the students.. Keywords: Medical Education; Embriology; 3D printing

1. INTRODUÇÃO

O advento da impressão em três dimensões impactou diversas áreas do

conhecimento humano e com a área da saúde não foi diferente, vide a infinidade de

aplicações da impressão 3D em todos os segmentos da medicina, que vai desde o modelamento de objetos para o ensino prático [1;2], até a bioimpressão de órgãos

humanos.[9]

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A impressão 3D nada mais é do que um método de manufatura de objetos previamente desenvolvidos em plataforma digital que são feitos a partir da fusão ou deposição de materiais como plástico, metal, cerâmica, pó, líquidos ou até mesmo células. A impressão 3D surgiu algum tempo depois da revolução no ensino médico, que visava um modelo pedagógico no qual o aluno fosse o protagonista e que desse mais ênfase para a atividade prática e que priorizasse o aprendizado ativo, tendo como base o aprendizado

baseado em problemas (PBL)[4] e devido todo o seu potencial, esta tecnologia pode ser utilizada para estimular ainda mais o contato do estudante com o aprendizado ativo. Hoje em dia, modelos em 3D já estão sendo utilizados para o aprendizado de bioquímica [9], biologia celular[5;6], anatomia [7] e prática cirúrgica[8], sendo que todos tiveram feedback positivo por parte dos alunos.

Além das áreas já mencionadas, a radiologia atualmente tem utilizado imagens de tomografia computadorizada para a confecção de implantes e próteses feitos em impressora 3D, o que tem ajudado muito a área da ortopedia. Além disso, hoje em dia, 99% dos aparelhos auditivos que se encaixam na orelha, já são feitos por impressoras 3D. Todos nós temos um canal auditivo diferente e a impressão 3D permite que dispositivos personalizados sejam produzidos de forma eficiente e econômica e portanto, esse produto é um bom exemplo de como a impressão 3D pode ser usada de forma eficiente e lucrativa para criar itens únicos, complexos e personalizados. [9]

O ensino da embriologia humana, no entanto, ainda não foi amplamente beneficiada com a impressão 3D, pois poucos estudos foram realizados sobre o tema, sendo muito interessante o trabalho de Gioavanni et al,(2016) cujo objetivo era promover o aprendizados de doenças cardíacos congênitas para enfermeiras especializadas na área[1], algo próximo

do que este atual projeto pretende fazer com os alunos da FCMS, porém estes ainda estarão na graduação. A embriologia aborda eventos complexos e integra conteúdos de diversas

disciplinas/áreas, exigindo dos discentes não somente o domínio teórico, como também habilidade de visualização espacial dos acontecimentos e sequências do desenvolvimento embriológico humano.

Na maioria das vezes, o aluno opta por estudar decorando processos e fazendo desenhos em 2D, o que não condiz com os múltiplos e dinâmicos acontecimentos que ocorrem na embriogênese humana e além disso, não sedimenta um conhecimento a longo prazo, de modo que o aluno geralmente tem dificuldade em acessar tal conhecimento quando lhe é preciso, seja em ambiente acadêmico ou até mesmo na prática clínica e cirúrgica. [3]

A compreensão do desenvolvimento embriológico humano é de fundamental importância durante a graduação dos profissionais de saúde, pois facilita a interpretação lógica da anatomia do adulto e sua correlação com as mal formações congênitas. Dentre as fases do desenvolvimento embriológico humano, o desenvolvimento do SNC é um tema que

merece destaque, vide que os defeitos congênitos mais prevalentes estão atrelados a um erro justamente nessa fase da embriogênese humana. [3]

Recentemente tivemos o surto de microcefalia no nordeste do Brasil, [10] no qual a infecção pelo vírus Zika foi definida como responsável por esta má formação que acarreta

sequelas graves para toda a vida da criança [11]. Para facilitar o entendimento dos danos causados pela infecção do vírus Zika, seria de fundamental importância que os alunos soubessem e principalmente compreendessem em que estágio e eventos da embriologia do

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sistema nervoso são comprometidos pela infecção, o que os estimularia ainda mais para aprender a matéria e para isso, o auxílio pedagógico de peças em 3D são essenciais para a sedimentação do conhecimento e tal abordagem está em profunda correlação com o PBL.

2. OBJETIVO PRINCIPAL

Este projeto tem por objetivo desenvolver modelos 3D de partes do sistema nervoso

central humano em diferentes fases do desenvolvimento para serem utilizados durante as aulas de embriologia e avaliar sua aplicabilidade como recurso didático.

2.1. Objetivos específicos

Construir modelos 3D de peças embriológicas das diferentes fases do desenvolvimento do sistema nervoso central humano para facilitar o aprendizado das ocorrências embriológicas desse sistema para alunos do 2º ano do curso de Medicina.

Promover o aprendizado ativo por meio da visualização imediata dos acontecimentos em 3D que estão sendo estudados.

Facilitar o aprendizado da embriologênese do sistema nervoso central pelos estudantes do 2º e 4º períodos de Medicina.

Avaliar a aplicabilidade de modelos 3D como facilitador no processo de ensino-aprendizagem da embriologia humana.

Promover a tecnologia da impressão 3D como um recurso didático tanto na área de embriologia quanto em outras áreas da saúde.

3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Local de pesquisa

Para o desenvolvimento do projeto, serão utilizados três espaços: O laboratório de

informática da Faculdade de Ciências Médicas e da Saúde (FCMS) da PUC-SP – Campus Sorocaba e o laboratório da PUC-SP no Parque Tecnológico de Sorocaba, cuja responsável,

Profª. Dra. Eliana Duek gentilmente nos permitiu utilizar o espaço e a impressora, ambos espaços para a elaboração e confecção dos modelos e por fim, a sala de consultoria de embriologia (laboratório de histologia ou laboratório de informática) da FCMS, onde os discentes irão utilizar os modelos.

3.2. Metodologia

O presente projeto foi dividido em três fases: A primeira, em que serão

desenvolvidos os modelos em ambiente virtual utilizando para tal fim o software “Autodesk 123D Design”, um software gratuito produzido pela Autodesk, utilizando os computadores

do laboratório de informática da FCMS. A segunda fase é a confecção dos modelos na impressora 3D no Parque Tecnológico de Sorocaba, no laboratório da PUC-SP, sob

responsabilidade da Profª. Dra. Eliana Duek. A terceira fase consiste na utilização dos moldelos prontos durante as consultorias de embriologia na Faculdade de Ciências Médicas

e da Saúde da PUC-SP, campus Sorocaba. Antes de utilizarem os modelos 3D os discentes responderão a um pré-teste composto por testes fechados, abordando conceitos essenciais

da embriogênese do sistema nervoso central. Em seguida serão divididos em duplas e

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seguindo um roteiro autodirigido irão manipular os modelos 3D, definir a seqüência de eventos embriológicos, assim como caracterizar as diferentes fases da formação do sistema nervoso central. Por fim, será realizado um pós-teste (cujas questões serão diferentes do pré-teste, porém abordando a mesma temática e com mesmo grau de dificuldade) e aplicado um questionário que avaliará o nível de satisfação dos estudantes com esta metodologia ativa e a qualidade do recurso didático (modelos 3D).

3.3. Sujeitos da pesquisa, critérios de inclusão/exclusão Após o desenvolvimento virtual dos modelos embriológicos e sua impressão em 3D e

com a aprovação do projeto pelo Comitê de Ética em Pesquisa da FCMS-SP, serão convidados a fazer parte desta pesquisa, de forma voluntária, os estudantes do terceiro período (2º ano), que estarão cursando o módulo “mecanismos de regulação neural”, todos eles alunos regularmente matriculados no curso de Medicina da FCMS-SP que assinarão um termo de consentimento livre e esclarecido, onde será garantido o anonimato, sem benefícios ou indenizações, uma vez que não haverá qualquer exposição. Os participantes poderão solicitar a exclusão de seus dados a qualquer momento durante o desenvolvimento desta pesquisa.

3.4. Questionário O questionário será composto em sua maior parte por perguntas fechadas em escala

de Linkert, avaliando: o nível de qualidade em relação à aparência e formato do modelo 3D em relação às figuras em 2D, a efetividade na aprendizagem da embriogênese do SNC utilizando modelos 3D.

O nível de satisfação por parte dos alunos com este tipo de abordagem com metodologia ativa. Além disso, também adicionaremos um campo aberto para sugestões e críticas dos alunos.

4. RESULTADOS PARCIAIS Todos os modelos foram elaborados em ambiente digital no tempo estipulado em

cronograma. Ao todo, foram feitos 18 modelos em ambiente digital que já passaram por um processo de avaliação pela professora Suzana para serem impressos e serem utilizados em aula. Segue abaixo uma amostra dos modelos já impressos.

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Figura 1. Modelos 3D que representam o desenvolvimento do tubo neural e a evolução das 3

vesículas: Prosencéfalo, mesencéfalo e rombencéfao. Essas peças ainda são protótipos e serão ajustadas quanto suas respectivas dimensões.

Fonte: Foto com uma amostra dos modelos 3D impressos tirada do meu celular pessoal.

Figura 1. Modelos 3D que representam o desenvolvimento do tubo neural e a evolução das 3 vesículas em corte sagital: Prosencéfalo, mesencéfalo e rombencéfao. Essas peças também são protótipos e serão ajustadas quanto suas respectivas dimensões. Fonte: Foto com uma amostra dos modelos 3D impressos tirada do meu celular pessoal.

5. RESULTADOS ESPERADOS

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Esperamos que a maioria dos alunos aprove o uso dos modelos 3D como instrumento pedagógico e que após a realização da atividade, os alunos possam ter tido um aprendizado mais efetivo e sedimentado na memória de longo prazo, afim de realmente guardar o conhecimento que lhes foi transmitido para ser utilizado em sua vida profissional e acadêmica.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS Não é possível tomar conclusões concretas do projeto, pois este se encontra em fase

de finalização, no qual já temos todos os modelos finalizados em ambiente digital, restando apenas terminar de imprimi-los e utilizá-los em sala de aula para finalmente avaliar a

aplicabilidade dos modelos 3D no ensino de embriologia.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Biglino G, Capelli C, Koniordou D, Robertshaw D, Leaver L-K, Schievano S, Taylor AM, and Wray J. Use of 3D models of congenital heart disease as an education tool for cardiac nurses. Congenital Heart Disease. 2017;12:113–118. doi:10.1111/chd.12414. Acessado em dezembro de 2016. [2] Lim, K. H. A., Loo, Z. Y., Goldie, S. J., Adams, J. W. and McMenamin, P. G. (2016), Use of

3D printed models in medical education: A randomized control trial comparing 3D prints versus cadaveric materials for learning external cardiac anatomy. American Association of

Anatomists, 9: 213–221. doi:10.1002/ase.1573. Acessado em dezembro de 2016.

[3] OLIVEIRA, Mariana Sampaio de et al. Uso de material didático sobre embriologia do sistema nervoso: avaliação dos estudantes. Rev. bras. educ. med. [online]. 2012, vol.36, n.1, pp.83-92. ISSN 0100-5502. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-55022012000100012. Acessado em janeiro de 2017. [4] GOMES, Andréia Patrícia and REGO, Sergio. Transformação da educação médica: é possível formar um novo médico a partir de mudanças no método de ensino-aprendizagem?. Rev. bras. educ. med. [online]. 2011, vol.35, n.4, pp.557-566. ISSN 0100-5502. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-55022011000400016. Acessado em janeiro de 2017. [5] Smith, D. P. (2016). Active learning in the lecture theatre using 3D printed objects. F1000Research, 5, 61. http://doi.org/10.12688/f1000research.7632.2. Acessado em janeiro de 2017. [6] Augusto, I., Monteiro, D., Girard-Dias, W., dos Santos, T. O., Rosa Belmonte, S. L., Pinto de Oliveira, J., … Guimarães, M. C. C. (2016). Virtual Reconstruction and Three-Dimensional

Printing of Blood Cells as a Tool in Cell Biology Education. PLoS ONE, 11(8), e0161184. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0161184. Acessado em janeiro de 2017.

[7] Lim, K. H. A., Loo, Z. Y., Goldie, S. J., Adams, J. W. and McMenamin, P. G. (2016), Use of 3D printed models in medical education: A randomized control trial comparing 3D prints

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versus cadaveric materials for learning external cardiac anatomy. American Association of Anatomists, 9: 213–221. doi:10.1002/ase.1573. Acessado em janeiro de 2017. [8]Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery. Lan, Qing et al. World Neurosurgery , Volume 91 , 434 – 442.

[9] Ventola, C. L. (2014). Medical Applications for 3D Printing: Current and Projected Uses. Pharmacy and Therapeutics, 39(10), 704–711. Acessado em Janeiro de 2017. [10] HEUKELBACH, J., ALENCAR, C., KELVIN, A., DE OLIVEIRA, W., PAMPLONA DE GóES CAVALCANTI, L.. Zika virus outbreak in Brazil. The Journal of Infection in Developing Countries, North America, 10, feb. 2016. Available at:<http://www.jidc.org/index.php/journal/article/view/26927450/1450>. Acessado em Janeiro de 2017. [11] Faizan M, I, Abdullah M, Ali S, Naqvi I, H, Ahmed A, Parveen S, Zika Virus-Induced Microcephaly and Its Possible Molecular Mechanism. Intervirology 2016;59:152-158.