Desarrollo y validación de un e-simulador de interacción clínica en lentes de contacto para apoyar la enseñanza de la contactología

Abstract

This Doctoral Thesis addresses the development and validation of a clinical interaction e-simulator for contact lenses (eSICLC), conceived as an innovative pedagogical tool to support teaching and learning in contactology. The work arises from the need to strengthen clinical training in contact lenses (CL), an essential area of optometry that faces structural limitations such as reduced access to patients, a lack of diverse clinical cases during training, and the absence of interactive digital resources that enable more dynamic and safe practice.

As a methodological framework, the ADDIE model was adopted, widely recognized for its systematic approach to the development of educational solutions. This model, consisting of the phases of Analysis, Design, Development, Implementation, and Evaluation, made it possible to align clinical competencies, active methodologies, and technological elements within a coherent pedagogical architecture. In this context, the Thesis is structured into two main stages: an initial analytical and exploratory phase aimed at identifying training needs, trends, and gaps in CL education; and a central phase dedicated to the design, development, and validation of an innovative educational resource.

In its initial phase, the research conducted a detailed analysis of optometry training programs from various regions worldwide, identifying trends and deficiencies in CL education. This diagnosis revealed limited and uneven curricular coverage, with a predominance of theoretical content over practical training in several regions. Additionally, digital environments and existing learning objects in contactology were explored, revealing a prevalence of traditional informational materials and a lack of interactive clinical simulators. These findings underscored the need for innovative educational proposals that integrate advanced technologies and active pedagogical approaches.

On this basis, the eSICLC, named SILVIA (Simulator for Interactive Learning in Visual Assistance), was developed. Its design articulated content, activities, and functionalities aimed at fostering learning and the development of clinical reasoning. SILVIA combines flexible navigation, personalized interaction, and automated feedback, enabling users to simulate clinical consultations in a virtual environment, perform anamnesis through a chatbot, request examinations, and make clinical decisions—all within a safe space that facilitates the acquisition and consolidation of practical skills.

The design of the eSICLC incorporated artificial intelligence (AI) techniques to generate synthetic clinical cases and provide automated recommendations based on user performance. This approach created an adaptive and dynamic resource capable of replicating real clinical situations without compromising patient safety. Gamification elements, such as achievement systems and scoring, were also integrated to enhance student motivation and active participation.

The preliminary validation of SILVIA was carried out through a proof-of-concept study involving students, professionals, and educators in contactology. The collected feedback highlighted the tool’s usability, its relevance for clinical teaching, and its potential as a complement to traditional methodologies. Areas for improvement were also identified for future versions, including the refinement of the feedback system, expansion of the clinical database, and incorporation of natural language processing technologies.

The Thesis concludes that the integration of AI-based digital simulators represents a significant advancement in the training of visual health professionals. The eSICLC emerges as an innovative solution that democratizes access to preclinical experiences, improves the efficiency of the training process, and enables students to acquire essential competencies in an interactive and safe manner. Furthermore, it opens future avenues for expansion into other areas of optometry and visual health, positioning itself as a reference in educational innovation.

La presente Tesis Doctoral aborda el desarrollo y validación de un e-simulador de interacción clínica en lentes de contacto (eSICLC), concebido como una herramienta pedagógica innovadora para apoyar la enseñanza y el aprendizaje en contactología. El trabajo surge de la necesidad de fortalecer la formación clínica en lentes de contacto (LC), un área esencial de la optometría que enfrenta limitaciones estructurales, como el acceso reducido a pacientes, la escasez de casos clínicos diversos durante la formación y la ausencia de recursos digitales interactivos que permitan prácticas más dinámicas y seguras.

Como marco metodológico se adoptó el modelo ADDIE, ampliamente reconocido por su enfoque sistemático en el desarrollo de soluciones educativas. Este modelo, compuesto por las fases de Análisis, Diseño, Desarrollo, Implementación y Evaluación, permitió alinear competencias clínicas, metodologías activas y elementos tecnológicos dentro de una arquitectura pedagógica coherente. En este contexto, la Tesis articula dos etapas principales: una fase inicial de carácter analítico y exploratorio, orientada a identificar necesidades formativas, tendencias y vacíos en la enseñanza de LC; y una fase central dedicada al diseño, desarrollo y validación de un recurso educativo innovador.

En su fase inicial, la investigación realizó un análisis detallado de programas formativos en optometría de diversas regiones del mundo, identificando tendencias y carencias en la enseñanza de LC. Este diagnóstico reveló una cobertura curricular limitada y desigual, con predominio de contenidos teóricos sobre prácticos en varias regiones. Asimismo, se exploraron los entornos digitales de apoyo a la enseñanza y los objetos de aprendizaje existentes en contactología, constatando la prevalencia de materiales informativos tradicionales y la ausencia de simuladores clínicos interactivos. Estos hallazgos evidenciaron la necesidad de propuestas educativas innovadoras que integren tecnologías avanzadas y enfoques pedagógicos activos.

Sobre esta base, se desarrolló el eSICLC, denominado SILVIA (Simulator for Interactive Learning in Visual Assistance). Su diseño articuló contenidos, actividades y funcionalidades orientadas a favorecer el aprendizaje y el desarrollo del razonamiento clínico. SILVIA combina navegación flexible, interacción personalizada y retroalimentación automatizada, permitiendo a los usuarios simular consultas clínicas en un entorno virtual, realizar anamnesis mediante un chatbot, solicitar pruebas y tomar decisiones, todo en un espacio seguro que facilita la adquisición y consolidación de habilidades prácticas.

El diseño del eSICLC incorporó técnicas de inteligencia artificial (IA) para generar casos clínicos sintéticos y proporcionar recomendaciones automatizadas basadas en el desempeño del usuario. Este enfoque permitió crear un recurso adaptativo y dinámico, capaz de reproducir situaciones clínicas reales sin comprometer la seguridad de los pacientes. Además, se integraron elementos de gamificación, como sistemas de logros y puntuaciones, con el objetivo de aumentar la motivación y la participación activa de los estudiantes.

La validación preliminar de SILVIA se llevó a cabo mediante una prueba de concepto con la participación de estudiantes, profesionales y docentes de contactología. Las percepciones recogidas destacaron la usabilidad de la herramienta, su relevancia para la enseñanza clínica y su potencial como complemento a las metodologías tradicionales. También se identificaron áreas de mejora para futuras versiones, como el perfeccionamiento del sistema de retroalimentación, ampliación de la base de datos y la incorporación de tecnologías de procesamiento de lenguaje natural.

La Tesis concluye que la integración de simuladores digitales basados en IA representa un avance significativo en la formación de profesionales en salud visual. El eSICLC se presenta como una solución innovadora que democratizará el acceso a experiencias preclínicas, mejora la eficiencia del proceso formativo y permite a los estudiantes adquirir competencias esenciales de forma interactiva y segura. Además, abre líneas futuras para su expansión a otras áreas de la optometría y la salud visual, consolidándose como un referente en innovación educativa.