El papel de los maniquíes en el diagnóstico por imagen dental

El diagnóstico por imagen dental moderno exige un nivel de precisión que no puede alcanzarse solo con la intuición clínica. Garantizar que los equipos radiográficos produzcan de forma constante imágenes de calidad diagnóstica, exponiendo al paciente a la menor dosis de radiación posible, requiere una metodología rigurosa y repetible. Los maniquíes de imagen se sitúan en el núcleo de esa metodología. Como objetos físicos normalizados, diseñados para reproducir las propiedades radiológicas de los tejidos humanos, ofrecen una alternativa controlada, éticamente sólida y científicamente válida a la obtención de imágenes de pacientes vivos o de muestras cadavéricas durante las pruebas, la calibración y la investigación con equipos.

La importancia de los maniquíes en la práctica odontológica ha crecido de forma notable con la adopción de modalidades avanzadas —en particular la tomografía computarizada de haz cónico (CBCT), la radiografía intraoral digital y los sistemas panorámicos—, todas ellas con parámetros de adquisición complejos que deben validarse periódicamente. Este artículo examina qué son los maniquíes dentales, cómo se clasifican, qué miden y por qué constituyen un componente imprescindible de un diagnóstico por imagen dental centrado en el paciente y con calidad garantizada.

¿Qué es un maniquí de imagen?

Un maniquí de imagen (también denominado fantoma) es un objeto diseñado específicamente para ser escaneado dentro de un sistema de imagen médica con el fin de evaluar, analizar y ajustar su rendimiento. El principio fundamental es sencillo: el maniquí debe responder a la radiación de un modo muy similar a como lo harían los tejidos y órganos humanos en esa misma modalidad, o bien permitir la verificación de las propiedades físicas del equipo. En los sistemas dentales de rayos X, esto significa que el maniquí debe reproducir las propiedades de atenuación —en concreto, el coeficiente de atenuación lineal— del hueso, el esmalte, la dentina, el tejido blando y las cavidades aéreas, o bien permitir, por ejemplo, la verificación de la resolución espacial.

Los maniquíes se desarrollaron originalmente para técnicas radiográficas bidimensionales (2D), como la radiografía convencional, pero los diseños específicos para modalidades tridimensionales (3D), incluidas la CBCT y la tomografía volumétrica digital (DVT), se han convertido desde entonces en un campo de desarrollo con entidad propia. El hilo común a todos los diseños es la constancia: un maniquí ofrece la misma «respuesta» anatómica y radiológica cada vez que se escanea, lo que elimina la variabilidad biológica y las restricciones éticas inherentes a la obtención de imágenes de pacientes.

Clasificación de los maniquíes de imagen dental

Los maniquíes dentales pueden agruparse, a grandes rasgos, en dos categorías, cada una adecuada a objetivos de validación distintos.

Maniquíes de control de calidad

Los maniquíes de control de calidad son dispositivos geométricos, construidos con un fin específico, destinados a la medición cuantitativa de determinados parámetros de calidad de imagen. Son compactos, fáciles de posicionar de forma reproducible y permiten una evaluación numérica objetiva frente a criterios de aceptación definidos. Entre las magnitudes habituales evaluadas con estos maniquíes se encuentran:

• Uniformidad del valor de TC: la constancia de las lecturas de unidades Hounsfield (HU) a lo largo de una sección de material homogéneo.
• Exactitud del valor de TC: la concordancia entre los valores HU medidos y los esperados para materiales conocidos, como agua, aire e insertos equivalentes a hueso.
• Ruido de la imagen: expresado normalmente como la desviación típica de los valores de píxel dentro de una región de interés uniforme.
• Relación contraste-ruido (CNR): la capacidad de distinguir materiales de distinta radiodensidad frente al ruido de fondo.
• Resolución espacial: evaluada visualmente mediante patrones de pares de líneas (LP/mm) o automáticamente a través de la función de transferencia de modulación (MTF), con valores publicados para CBCT que oscilan entre 0,5 y 2,8 LP/mm.
• Comportamiento frente a artefactos: en particular los artefactos metálicos introducidos por componentes de implantes de titanio, de gran relevancia clínica.

Los productos comerciales para la comprobación de equipos CBCT permiten medir diversos parámetros, normalmente en secciones internas específicas, conforme a las normas internacionales DIN e IEC. Para los sistemas intraorales, cefalométricos y panorámicos se ofrecen productos independientes destinados a realizar el control de calidad conforme a esas mismas normas DIN e IEC. Un buen ejemplo es la gama de productos de DIAGNOMATIC.

Maniquíes antropomórficos

Los maniquíes antropomórficos reproducen la anatomía macroscópica de la cabeza y la mandíbula humanas con suficiente detalle como para sustentar estudios de imagen clínicamente significativos. En lugar de ofrecer objetos de prueba geométricos aislados, plantean al sistema de imagen un reto anatómico realista, con hueso, dientes (incluidas estructuras diferenciadas de esmalte, dentina, conducto radicular y pulpa), tejido blando, senos y vías aéreas.

El maniquí de cabeza ATOM Max Dental and Diagnostic Head Phantom, por ejemplo, está fabricado con resinas propias simuladoras de tejido, calibradas para imitar la atenuación de los rayos X tanto en el rango de energías de diagnóstico como de terapia (50 keV – 25 MeV). El maniquí PIRATE (Phantom for Intraoral Radiography Assessment, Testing & Evaluation) reproduce la mandíbula masculina media con materiales cuya exactitud se sitúa dentro del 1 % de los valores de atenuación lineal del tejido de referencia, e incorpora deliberadamente hallazgos patológicos, como una fractura dental y una lesión cariosa simulada, para apoyar la formación diagnóstica y la evaluación de sistemas en condiciones clínicas realistas.

Los maniquíes clínicos representan una evolución adicional del concepto antropomórfico. Un trabajo reciente publicado en Imaging Science in Dentistry (Universidad Nacional de Seúl, 2023) describió la construcción de un maniquí que incorpora múltiples patologías orales y maxilofaciales reproducidas —pérdida ósea periodontal, caries dental, fracturas radiculares, sialolitos y degeneración de la articulación temporomandibular— embebidas en un sustituto epoxídico de tejido blando. Diseños de este tipo tienden un puente entre la precisión geométrica de los maniquíes de control de calidad y el realismo diagnóstico que exigen los estudios comparativos de sistemas y protocolos de imagen.

Materiales: la ingeniería de la equivalencia tisular

La validez de cualquier medición basada en maniquí depende por completo de la fidelidad con la que sus materiales reproducen las propiedades radiológicas de los tejidos que representan. En la imagen dental de rayos X, los tejidos implicados abarcan un rango de atenuación excepcionalmente amplio, desde el aire de los senos (aproximadamente −1000 HU), pasando por el tejido blando (~0–80 HU), hasta el esmalte cortical denso (~2500 HU o más). Aunque los valores de píxel se generan mediante radiación X —para la que convencionalmente se aplican las unidades Hounsfield—, no se recomienda referirse directamente a la escala HU en los equipos CBCT, debido a diferencias fundamentales en las técnicas de adquisición. Los valores de píxel difieren de los valores HU de referencia porque a menudo están desplazados, no necesariamente de forma lineal, y varían de manera significativa según el equipo concreto, el software, los parámetros de exposición y el campo de visión (FOV).

Históricamente, los maniquíes para imagen dental y craneofacial se han fabricado con:

• Polimetilmetacrilato (PMMA / acrílico): un plástico económico y de amplia disponibilidad cuya atenuación de los rayos X se aproxima a la del tejido blando y el agua, lo que lo hace adecuado como material principal tanto en maniquíes de control de calidad como en maniquíes antropomórficos simplificados.
• Aluminio y resinas equivalentes a hueso: empleados en insertos que deben simular hueso cortical y esmalte, con números de TC en el rango asociado habitualmente a los tejidos mineralizados.
• Compuestos epoxídicos con aditivos de densidad controlada: las formulaciones pueden ajustarse añadiendo carbonato de calcio, carbonato de estroncio o microesferas de vidrio para alcanzar los números de TC deseados; se han validado compuestos epoxídicos de tejido blando con densidades próximas a 80 HU en la construcción de maniquíes clínicos.
• Resinas propias equivalentes a tejido: fabricantes comerciales como CIRS ofrecen formulaciones epoxídicas calibradas para reproducir la atenuación del tejido blando o del agua con una desviación inferior al 1 % en todo el rango de energías de rayos X de diagnóstico.

La familia de maniquíes NEXT (Nationwide Evaluation of X-ray Trends) de la FDA utiliza un diseño de dos componentes, Luc-Al (acrílico transparente y aluminio), concebido específicamente para reproducir la atenuación de haz estrecho en todos los espectros de rayos X de diagnóstico clínicamente relevantes, con especial atención a la portabilidad, la durabilidad y la repetibilidad.

Maniquíes y evaluación de la dosis de radiación

Los maniquíes antropomórficos equipados con puntos de medición dosimétrica resultan imprescindibles para cuantificar las dosis de radiación que reciben determinadas localizaciones anatómicas —como el cristalino, el tiroides, las glándulas parótidas y la médula ósea— en condiciones realistas de adquisición CBCT. Una investigación realizada con un maniquí antropomórfico de cabeza construido a medida en acrílico y escayola, con 19 puntos de medición mediante dosímetros termoluminiscentes (TLD), demostró dosis efectivas de CBCT dental que oscilaban aproximadamente entre 23 y 246 µSv según el modo de adquisición y el kilovoltaje, con resultados muy próximos a los obtenidos con el maniquí Rando de referencia (discrepancia máxima del 14,9 %).

Este tipo de trabajo dosimétrico con maniquíes resulta también decisivo al comparar perfiles de dosis pediátricos y de adulto. Un estudio específico con cabezas de maniquí correspondientes a distintas edades (una mujer de 33 años y un niño de 5 años) constató que aplicar parámetros CBCT de adulto a un maniquí infantil producía dosis equivalentes en órganos de cabeza y cuello un 117 % superiores de media a los valores de adulto en localizaciones comparables, llegando al 341 % en determinados puntos. Estos hallazgos han fundamentado directamente las recomendaciones clínicas a favor de protocolos de adquisición pediátricos específicos y del uso de la colimación para restringir el campo irradiado.

El papel emergente de los maniquíes impresos en 3D

La fabricación aditiva ha introducido un nuevo paradigma en el desarrollo de maniquíes. La impresión tridimensional permite fabricar maniquíes anatómicamente exactos y específicos de paciente a partir de datos de imagen médica, una capacidad que la fabricación por moldeo tradicional no puede igualar ni en coste ni en plazos.

Un estudio de referencia publicado en Medical Physics en 2023 (DOI: 10.1002/mp.16661) propuso una metodología completa para desarrollar y validar un maniquí antropomórfico voxelizado en 3D destinado a la optimización de la calidad de imagen orientada a la tarea en CBCT dental, con especial atención a la detección de fracturas radiculares en presencia de artefactos metálicos, un escenario clínicamente frecuente y diagnósticamente exigente. Por otro lado, un maniquí maxilofacial antropomórfico construido con componentes impresos en 3D combinados con caucho de poliuretano y resina epoxi mostró números de TC dentro de rangos clínicamente aceptables: hueso cortical en torno a 1860 HU (referencia: ~1730 HU en cráneo natural), tejido blando en torno a 40 HU y artefactos metálicos procedentes de dientes metálicos impresos evaluados como una imitación realista de dientes con corona.

A principios de 2025, Stratasys y Siemens Healthineers publicaron una investigación conjunta que demostró que los maniquíes impresos en 3D con múltiples materiales pueden reproducir anatomías complejas con variaciones de apenas unas pocas unidades Hounsfield en regiones tisulares críticas, como la sustancia gris y la vasculatura. Las implicaciones para la imagen dental son considerables: las instituciones pueden encargar ahora maniquíes específicos de paciente que incorporen la anatomía y la patología concretas relevantes para su contexto clínico o de investigación, acelerando la validación de algoritmos y el entrenamiento de sistemas de IA sin exposición alguna del paciente.

Normas y cumplimiento reglamentario

La evaluación de los equipos de imagen dental mediante maniquíes no es solo una buena práctica: está recogida en un marco de normas nacionales e internacionales. Los instrumentos más relevantes son:

• IEC 61223-3-5: norma internacional para las pruebas de aceptación y constancia de equipos de rayos X de tomografía computarizada de uso general (empleada como referencia para los sistemas CBCT dentales).
• DIN 6868-161: norma nacional alemana que detalla las pruebas de aceptación y constancia para equipos dentales de tomografía volumétrica digital (DVT/CBCT).
• Protocolos de la AAPM: directrices de la American Association of Physicists in Medicine para el control de calidad en TC, incluidas las aplicaciones CBCT en odontología.

El cumplimiento de estas normas exige el uso de maniquíes validados cuyo diseño y calibración sean trazables respecto a las definiciones de medida pertinentes. Ello establece un vínculo directo entre el maniquí empleado en el control de calidad diario y el marco reglamentario que rige los equipos emisores de radiación.

Implicaciones prácticas para los profesionales de la imagen dental

La evidencia revisada converge en un principio operativo claro: el control de calidad basado en maniquíes no es un trámite administrativo, sino una función de seguridad del paciente. Las principales implicaciones prácticas son:

• La puesta en servicio del equipo debería incluir siempre una prueba de aceptación completa con maniquí frente a las especificaciones del fabricante y a las normas aplicables, estableciendo una línea base documentada de rendimiento.
• Las pruebas periódicas de constancia, idealmente diarias o semanales en centros de alto volumen, detectan el deterioro de la calidad de imagen antes de que comprometa el diagnóstico.
• La optimización de protocolos debe realizarse con un maniquí equivalente a tejido y no con exploraciones de pacientes, lo que permite ajustar parámetros de forma iterativa sin exposición a la radiación.
• La imagen pediátrica exige validar los protocolos de exposición con maniquíes específicos por edad, dadas las dosis en órganos sustancialmente más altas que reciben los niños con parámetros calibrados para adultos.
• La formación de los operadores en equipos o protocolos nuevos debería apoyarse en maniquíes antropomórficos, que permiten la práctica repetida sin implicaciones éticas ni dosimétricas.

Conclusión

Desde las cuñas escalonadas de acrílico de los primeros sistemas intraorales digitales hasta las construcciones actuales, multitisulares, específicas de paciente e impresas en 3D, los maniquíes de imagen han sido centrales para el rigor científico de la radiología dental. Permiten calibrar los equipos, validar los protocolos, medir la dosis al paciente y comparar sistemas de imagen en condiciones idénticas y reproducibles, todo ello sin exponer a un solo paciente a radiación innecesaria.

A medida que la imagen dental sigue evolucionando —con interpretación asistida por IA, protocolos CBCT de dosis ultrabaja y flujos de trabajo multimodales cada vez más complejos—, el maniquí seguirá siendo una referencia imprescindible: el intermediario silencioso entre la física del sistema de imagen y la certeza diagnóstica que exige la práctica clínica.