Artec Micro & Space Spider ayudan a crear el primer curso de Osteología Humana en Realidad Virtual

La estudiante de licenciatura Kaitlyn Schoonover usando Artec Space Spider para escanear el fémur de un oso negro (Ursus americanus)

Una pata en descomposición apareció en un río del norte de California, y los ayudantes del sheriff actuaron rápidamente, llevaron los restos a tres especialistas, un médico patólogo, un arqueólogo y un veterinario. Los dos primeros creyeron que la pierna era humana, mientras que el veterinario no estuvo de acuerdo, concluyendo que no era humana.

Las marcas de cortes en los huesos significaban que la pata había sido cortada a la fuerza. Así que, con eso en mente, se consideró que los restos debían ser humanos. Un equipo de búsqueda y rescate se reunió rápidamente, con los detectives y ayudantes del sheriff. Después de tres días de búsqueda en las orillas de los ríos y alrededores, no se consiguió nada. Fue entonces cuando se trajo a un antropólogo forense, para una cuarta opinión. Sin dudarlo, la pierna fue identificada como la de un oso negro, probablemente abandonada por un cazador en algún lugar río arriba.

Este incidente demuestra la necesidad crucial de que los agentes de la ley y sus ayudantes tengan un buen conocimiento del esqueleto humano. Si se hubiera consultado a un antropólogo forense o a alguien con conocimientos similares desde el principio, se habrían ahorrado cientos de horas de trabajo y miles de dólares en gastos. Este tipo de identificaciones erróneas ocurren muchas veces cada año, en todo el país y en todo el mundo.

Escaneos 3D de comparación de un fémur de oso negro (arriba) y un fémur humano, realizados con Artec Space Spider

Tradicionalmente, la forma más práctica de obtener un conocimiento tan profundo del esqueleto humano era asistir a un curso de osteología humana en una universidad, lo que implicaba un semestre completo de clases en vivo y laboratorios con colecciones de huesos humanos reales. Esto no siempre es práctico o posible. Incluso si lo fuera, pocas universidades hoy en día tienen una colección apropiada de huesos humanos adecuados para el estudio, y en su lugar recurren a modelos de plástico alternativos.

Teniendo en cuenta esta necesidad, uno de los antropólogos forenses más importantes del mundo está usando tecnología de escaneo 3D de última generación y lo más avanzado en Realidad Virtual (RV) para cambiar ese escenario. Dennis C. Dirkmaat, Ph.D., es un antropólogo forense certificado que ha estado dirigiendo un programa de antropología forense de prestigio en la Universidad de Mercyhurst en Erie, Pennsylvania desde 1991.

Ha realizado personalmente cerca de 1000 casos de antropología forense para unas 100 forenses, examinadores médicos, organismos y oficinas de la ley de todo el país. Recientemente ha recibido dos premios en su disciplina, incluido el primer premio al mejor mentor, así como el premio T. Dale Stewart por su trayectoria en antropología forense.

El Dr. Dennis Dirkmaat escaneando un modelo dental con Artec Micro

Los casos de antropología forense en los que el Dr. Dirkmaat ha estado involucrado comprenden recuperaciones de restos humanos dispersos, restos de cuerpos enterrados, escenas de incendios mortales e incluso reconstrucciones de desastres de gran magnitud, incluyendo el vuelo 93 de United en Somerset, Pennsylvania, en septiembre de 2001, y el accidente aéreo de Colgan en Buffalo en 2009.

También lleva a cabo investigaciones a gran escala de las escenas forenses, así como la identificación de las víctimas y los análisis de traumatismos esqueléticos. Dirkmaat ha testificado en el tribunal 28 veces como perito. Muchos de sus antiguos alumnos se han convertido en investigadores de defunciones médico-legales y antropólogos forenses profesionales que llevan a cabo sus propios programas en todo el país y en el extranjero.

La página de selección de lecciones del Curso de Osteología Humana de HD Forensics VR

Con el curso de realidad virtual de Osteología Humana, cualquier persona del mundo puede adquirir un amplio conocimiento del esqueleto humano estudiando a su propio ritmo y sin distracciones.

Después de dos años de preparación, el curso es tan completo como el curso de laboratorio de 15 semanas en persona de Dirkmaat para futuros antropólogos biólogos. Una cuidadosa secuencia de pruebas durante y después de cada lección asegura que el material se consolide firmemente en la memoria a largo plazo.

Un estudiante haciendo el curso de Osteología Humana VR al aire libre

Con los cascos de RV de Oculus Go o de Oculus Quest II, pueden interactuar de forma inmersiva con todos y cada uno de los 206 huesos del cuerpo en 3D de alta resolución a color. Lección por lección, la comprensión osteológica se amplía progresivamente de la forma más adecuada: primero se aprenden los nombres de los huesos, cómo deletrearlos y pronunciarlos, se conoce su ubicación en el cuerpo y luego se aprenden los conceptos anatómicos direccionales.

A lo largo del resto del curso, se puede tomar virtualmente cada hueso, acercarlo y alejarlo, examinarlo desde todos los ángulos posibles y, a su propio ritmo, aprender las características identificativas de cada hueso.

La lección de Nombres de Huesos del Curso de Osteología Humana VR

Según Dirkmaat, "Este curso no sólo será de gran utilidad para las personas que trabajan en los campos de la medicina legal, sino también para cualquiera que esté considerando una carrera en medicina, ciencias de la salud, medicina deportiva, anatomía o ciencias naturales". Una experiencia clara en la osteología humana es fundamental para todas estas disciplinas y muchas otras".

Todos los modelos 3D realistas que aparecen en el curso de Osteología Humana de RV se han creado a partir de escaneos de precisión submilimétrica de huesos humanos reales. Los dos escáneres 3D profesionales de calidad metrológica utilizados para capturar estos huesos son el portátil Artec Space Spider y el escáner de mesa Artec Micro.

Artec Micro escanea el primer molar de un adulto

En pocos minutos, Space Spider sirvió para crear modelos 3D de los huesos más grandes del cuerpo, como el cráneo y los huesos de los brazos y las piernas, mientras que Micro, que escanea pequeños objetos con una precisión de hasta 10 micrones, capturó los huesos más pequeños, incluyendo los de las manos y los pies, así como las vértebras, los dientes y muchos otros.

Estudiante graduado Anthony Lanfranchi escaneando un esternón humano con Artec Space Spider

Uno de los diseñadores del curso, el estudiante de máster en antropología forense de la Universidad de Mercyhurst, Anthony Lanfranchi, dice, “Hace unos años, cuando tomé por primera vez el Space Spider, nunca había usado un escáner 3D. Pero fue muy fácil aprender. Antiguamente documentábamos los huesos a través de fotos de los huesos y de los detalles desde varios ángulos, e incluso creando moldes de piedra dental de los aspectos más relevantes. Para medir los huesos, se hacía con calibres y cinta métrica".

"Pero las fotos no siempre reproducen bien el hueso, y ciertas marcas, coloraciones o características importantes pueden perderse fácilmente en el proceso. Cuando se trata de medir los huesos de forma manual, hay que hacer múltiples mediciones que llevan mucho tiempo para lograr resultados aceptables. Pero para resultados óptimos... Teniendo en cuenta las estructuras y superficies orgánicas y curvas de los huesos, es casi imposible medirlas con precisión con esas antiguas técnicas".

Una estudiante haciendo el Curso de Osteología VR en su escritorio

“Pero los escáneres de Artec 3D  los capturan perfectamente, tanto las largas y amplias superficies del fémur, como las muchas suturas en forma de hilo y los profundos huecos del cráneo, así como los minúsculos huesos de las manos y los pies. En minutos puedo enseñar a un estudiante novato en esta tecnología cómo escanear cualquier hueso o estructura anatómica, y tomar medidas con una precisión por debajo del milímetro. Aunque esté midiendo superficies curvadas. Las mediciones manuales ni siquiera se acercan a los escaneos 3D de Artec”, subraya Lanfranchi.

La clase de identificación de rasgos del Curso de Osteología Humana VR, destacando la cresta interósea del radio izquierdo

Después de escanear una variedad de huesos con la mayor resolución posible, Lanfranchi los procesa en el programa Artec Studio. Su flujo de trabajo es sencillo: primero hace clic en la herramienta Lasso para eliminar cualquier pequeño ruido que pueda haber, luego utiliza Sharp Fusion, y añade la textura. Entonces los escaneos están listos para ser exportados en diversos formatos. Antes, esto llevaba mucho más tiempo que hoy en día.

Lanfranchi nos cuenta, "Añadir textura a nuestros grandes escaneos llevaba un buen rato, solía aprovechar para hacer otras tareas y más tarde exportar el escaneo. Ahora, con Artec Studio 15, me lleva unos 30 minutos hacer todo, todo el escaneo y procesarlo por comleto. Es una pasada".

Lanfranchi comenzó a usar Artec Micro a principios de 2020. Descubrió que el escáner de mesa automático era muy intuitivo y fácil de usar. "En pocas horas, encontré los mejores ajustes para capturar los pequeños huesos y dientes que tenemos en nuestra colección. En las siguientes semanas, pudimos escanear fácilmente más de 400 piezas, incluyendo huesos humanos más pequeños, huesos de animales y un conjunto de dientes humanos".

La lección de identificación ósea del Curso de Osteología Humana mediante RV, que muestra el Os Coxa izquierdo

Además de su uso en el curso de Osteología Humana con RV, estos escaneos de Micro, junto con los escaneos de Space Spider, se están utilizando para crear cursos virtuales para formar a estudiantes de medicina y odontología, así como para antropólogos forenses y biólogos, entre otros.

El momento no podía ser mejor. En palabras de Lanfranchi, " Esto es muy beneficioso este año, debido al Covid-19 y las restricciones para acceder a las colecciones de huesos humanos. Si no fuera por las veloces aptitudes de escaneo de Micro y Space Spider de Artec, y el rápido procesamiento de Artec Studio 15, no habría sido posible recopilar tan rápido nuestras extensas colecciones de huesos en modelos 3D listos para realidad virtual".

Captura de pantalla de Artec Studio 15 de un fémur de mapache (Procyon lotor) escaneado con Artec Micro

Dirkmaat y su equipo están trabajando en una serie de aplicaciones que usarán los modelos 3D de Space Spider y Micro. Entre ellas una aplicación específica para los agentes de la ley para ayudar a prevenir la identificación errónea de restos humanos y no humanos por parte de los agentes de campo. La aplicación incluirá modelos 3D realistas de huesos humanos, para compararlos con modelos 3D a escala de restos no humanos, como de ciervos, osos, mapaches, vacas, cerdos, etc.

Captura de pantalla de Artec Studio 15 de un astrágalo de oso negro joven (hueso del tobillo) escaneado con Artec Micro

Según Lanfranchi, “Cada día en todo el país, la policía se pone en contacto con antropólogos forenses y les pregunta si los huesos que han encontrado son humanos o no. Normalmente la respuesta es "no", y a menudo va acompañada de una evaluación del animal más probable del que procede el hueso. Pero una vez que los oficiales tengan esta aplicación, podrán ver rápidamente por sí mismos si el hueso es humano o no.”

Debido a la transición de la universidad a clases a distancia a principios de año, Lanfranchi y sus compañeros tuvieron que dar su clase de osteología humana virtualmente. Esto significaba qué para la parte de laboratorio de la clase, los estudiantes no tenían nada más que fotos de huesos para referirse y estudiar. Lanfranchi reflexiona sobre esta experiencia problemática, "Esto fue extremadamente difícil para todos nosotros, y para algunos, lo que aprendieron virtualmente no se trasladó a los huesos reales cuando finalmente regresamos al laboratorio con las colecciones".

Un cráneo humano, escaneado con Space Spider, procesado en Artec Studio

Lanfranchi destaca la importancia del escaneo 3D en la educación forense, afirmando, “En bastantes cursos forenses en todo el país, incluso en tiempos sin pandemias, en lugar de trabajar directamente con los huesos, los estudiantes simplemente reciben libros de texto con fotos. No tengo ninguna duda de que los escaneos en 3D como los de Space Spider y Micro son una herramienta de aprendizaje mucho mejor que las fotos planas de una página. Diría incluso que estos escaneos, como los usados en nuestro curso de RV, funcionan tan bien o mejor que estudiar los huesos reales. No hay límite de horario como en un laboratorio. Puedes trabajar a tu propio ritmo, todo el tiempo que quieras o necesites".

Lanfranchi añade: "Porque con el curso de RV, tienes tu propio conjunto de huesos a tu disposición las 24 horas del día, y puedes examinarlos tanto como quieras. No hay riesgo de que los huesos se estropeen. Y te enseña un maestro que conoce la mejor forma de aprender el esqueleto humano. El Dr. Dirkmaat ha organizado el curso usando la secuencia de lecciones más efectiva, y eso no tiene precio".