Tridimenzionalni tiskani anatomski modeli (3DPAM) se zdijo primerno orodje zaradi svoje izobraževalne vrednosti in izvedljivosti. Namen tega pregleda je opisati in analizirati metode, ki se uporabljajo za ustvarjanje 3DPAM za poučevanje človeške anatomije in oceno njenega pedagoškega prispevka.
Elektronsko iskanje je bilo izvedeno v PubMedu z uporabo naslednjih izrazov: izobraževanje, šola, učenje, poučevanje, poučevanje, izobraževanje, tridimenzionalno, 3D, tridimenzionalno, tiskanje, tiskanje, tiskanje, anatomija, anatomija, anatomija in anatomija . . Ugotovitve so vključevale značilnosti študije, oblikovanje modela, morfološko oceno, uspešnost izobraževanja, prednosti in slabosti.
Med 68 izbranimi članki se je največje število študij osredotočilo na kranialno regijo (33 člankov); 51 Članki omenjajo kostno tiskanje. V 47 člankih je bil 3DPAM razvit na podlagi računalniške tomografije. Navedenih je pet procesov tiskanja. Plastika in njihovi derivati so bili uporabljeni v 48 študijah. Vsaka zasnova se giblje od 1,25 do 2800 dolarjev. Sedemindvajset študij je primerjalo 3DPAM z referenčnimi modeli. Triintrideset člankov je preučilo izobraževalne dejavnosti. Glavne koristi so vizualna in taktilna kakovost, učinkovitost učenja, ponovljivost, prilagodljivost in okretnost, prihranki časa, integracija funkcionalne anatomije, boljše zmogljivosti za duševno vrtenje, zadrževanje znanja in zadovoljstvo učiteljev/učencev. Glavne pomanjkljivosti so povezane z zasnovo: doslednost, pomanjkanje podrobnosti ali preglednost, barve, ki so preveč svetle, dolge čase tiskanja in visoki stroški.
Ta sistematični pregled kaže, da je 3DPAM stroškovno učinkovit in učinkovit za poučevanje anatomije. Bolj realistični modeli zahtevajo uporabo dražjih tehnologij 3D tiskanja in daljših časov oblikovanja, kar bo znatno povečalo skupne stroške. Ključno je izbrati ustrezno metodo slikanja. S pedagoškega vidika je 3DPAM učinkovito orodje za poučevanje anatomije, ki pozitivno vpliva na učne rezultate in zadovoljstvo. Učilni učinek 3DPAM je najboljši, ko reproducira zapletene anatomske regije in študenti ga uporabljajo zgodaj pri medicinskem usposabljanju.
Disekcija živalskih trupel se izvaja že od starodavne Grčije in je ena glavnih metod poučevanja anatomije. Kazavenske disekcije, ki se izvajajo med praktičnim usposabljanjem, se uporabljajo v teoretičnem učnem načrtu študentov univerzitetnih medicine in trenutno veljajo za zlati standard za študij anatomije [1,2,3,4,5]. Vendar pa obstaja veliko ovir pri uporabi človeških kadričnih primerkov, kar spodbudi iskanje novih orodij za usposabljanje [6, 7]. Nekatera od teh novih orodij vključujejo razširjeno resničnost, digitalna orodja in 3D tiskanje. Po nedavnem pregledu literature Santos in sod. [8] Glede na vrednost teh novih tehnologij za poučevanje anatomije se zdi, da je 3D tiskanje eden najpomembnejših virov, tako v smislu izobraževalne vrednosti za študente kot v smislu izvedljivosti izvajanja [4,9,10] .
3D tiskanje ni novo. Prvi patenti, povezani s to tehnologijo, segajo v leto 1984: Le Méhauté, O De Witte in JC André v Franciji in tri tedne pozneje C Hull v ZDA. Od takrat se tehnologija še naprej razvija in njegova uporaba se je razširila na številna področja. Nasa je na primer natisnila prvi predmet onkraj Zemlje v letu 2014 [11]. Medicinsko področje je sprejelo tudi to novo orodje in s tem povečalo željo po razvoju prilagojene medicine [12].
Številni avtorji so pokazali prednosti uporabe 3D tiskanih anatomskih modelov (3DPAM) v medicinskem izobraževanju [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Pri poučevanju človeške anatomije so potrebni nepatološki in anatomsko normalni modeli. Nekateri pregledi so pregledali patološke ali medicinske/kirurške modele [8, 20, 21]. Da bi razvili hibridni model za poučevanje človeške anatomije, ki vključuje nova orodja, kot je 3D tiskanje, smo izvedli sistematični pregled, da bi opisali in analizirali, kako nastanejo 3D tiskani predmeti za poučevanje anatomije človeka in kako študentje ocenjujejo učinkovitost učenja s temi 3D predmeti.
Ta sistematični pregled literature je bil izveden junija 2022 z uporabo smernic PRISMA (prednostnih predmeti za sistematične preglede in metaanalize) brez časovnih omejitev [22].
Kriteriji za vključitev so bili vsi raziskovalni dokumenti, ki uporabljajo 3DPAM pri poučevanju/učenju anatomije. Pregledi literature, pisma ali članki, ki se osredotočajo na patološke modele, živalske modele, arheološke modele in modeli medicinskih/kirurških usposabljanja, so bili izključeni. Izbrani so bili samo članki, objavljeni v angleščini. Članki brez razpoložljivih spletnih povzetkov so bili izključeni. Vključeni so bili članki, ki so vključevali več modelov, od katerih je bil vsaj eden anatomsko normalen ali je imel manjšo patologijo, ki ni vplivala na učno vrednost.
Iskanje literature je bilo izvedeno v elektronski bazi podatkov PubMed (National Library of Medicine, NCBI) za določitev ustreznih študij, objavljenih do junija 2022. Uporabite naslednje iskalne izraze: izobraževanje, šola, poučevanje, učenje, poučevanje, izobraževanje, tri- Dimenzionalni, 3D, 3D, tiskanje, tiskanje, tiskanje, anatomija, anatomija, anatomija in anatomija. Izvedena je bila ena poizvedba: ((((izobraževanje [naslov/izvleček] ali šola [naslov/izvleček] orearning [naslov/izvleček] ali poučevanje [naslov/izvleček] ali usposabljanje [naslov/izvleček] oreach [naslov/izvleček]] ali Izobraževanje [naslov/izvleček]) in (tri dimenzije [naslov] ali 3d [naslov] ali 3d [naslov]))) in (print [naslov] ali print [naslov] ali print [naslov]))) in (anatomija) [Naslov ]]/Izvleček] ali anatomija [naslov/izvleček] ali anatomija [naslov/izvleček] ali anatomija [naslov/izvleček]). Dodatne članke so bili opredeljeni z ročnim iskanjem baze podatkov PubMed in pregledom referenc drugih znanstvenih člankov. Omejitve datuma niso bile uporabljene, vendar je bil uporabljen filter "osebe".
Vsi pridobljeni naslovi in izvlečki sta bila pregledana na merila za vključitev in izključitev s strani dveh avtorjev (EBR in AL), vsaka študija pa ni bila izpolnjena vsa merila za upravičenost. Trije avtorji (EBR, EBE in AL) so pridobljene in pregledale celotne besedilne publikacije preostalih študij. Po potrebi je nesoglasja pri izbiri člankov rešila četrta oseba (LT). V ta pregled so bile vključene publikacije, ki izpolnjujejo vsa merila za vključitev.
Dva avtorja (EBR in AL) sta samostojno izvedla pod nadzorom tretjega avtorja (LT).
- Podatki o oblikovanju modela: anatomske regije, specifični anatomski deli, začetni model za 3D tiskanje, metoda pridobivanja, programska oprema za segmentacijo in modeliranje, 3D vrsta tiskalnika, vrsta in količina materiala, lestvica tiskanja, barva, stroški tiskanja.
- Morfološka ocena modelov: modeli, ki se uporabljajo za primerjavo, medicinska ocena strokovnjakov/učiteljev, število ocenjevalcev, vrsta ocenjevanja.
- Poučevanje 3D modela: ocena znanja študentov, metoda ocenjevanja, število študentov, število primerjalnih skupin, randomizacija študentov, izobraževanje/vrsta študenta.
418 študij je bilo ugotovljenih v Medlineu, 139 člankov pa je bilo izključenih s filtrom "Human". Po pregledu naslovov in povzetkov je bilo za branje v celotnem besedilu izbranih 103 študij. 34 člankov je bilo izključenih, ker so bili bodisi patološki modeli (9 člankov), medicinski/kirurški vadbeni modeli (4 članki), živalski modeli (4 članki), 3D radiološki modeli (1 članek) ali niso bili izvirni znanstveni članki (16 poglavij). ). V pregled je bilo vključenih 68 člankov. Slika 1 prikazuje postopek izbire kot pretočni grafikon.
Pretočni grafikon povzema identifikacijo, presejanje in vključitev člankov v ta sistematični pregled
Vse študije so bile objavljene med letoma 2014 in 2022, povprečno leto objave leta 2019. Med 68 vključenih člankov je bilo 33 (49%) študij opisnih in eksperimentalnih, 17 (25%) je bilo čisto eksperimentalnih, 18 (26%) eksperimentalno. Čisto opisno. Od 50 (73%) eksperimentalnih študij je 21 (31%) uporabljalo randomizacijo. Samo 34 študij (50%) je vključevalo statistične analize. Tabela 1 povzema značilnosti vsake študije.
33 člankov (48%) je pregledalo glavno regijo, 19 člankov (28%) je pregledalo torakalno regijo, 17 člankov (25%) je pregledalo trebušno območje, 15 člankov (22%) pa je pregledalo okončine. Enaindvajset člankov (75%) je omenilo 3D-tiskane kosti kot anatomske modele ali večkratne anatomske modele.
Glede izvornih modelov ali datotek, ki se uporabljajo za razvoj 3DPAM, je 23 člankov (34%) omenilo uporabo podatkov o pacientih, 20 člankov (29%) je omenilo uporabo kazavenskih podatkov in 17 člankov (25%) je omenilo uporabo baz podatkov. Uporaba in 7 študij (10%) ni razkril vira uporabljenih dokumentov.
47 študij (69%) je razvilo 3DPAM na podlagi računalniške tomografije, 3 študije (4%) pa so poročale o uporabi mikrokta. 7 člankov (10%) so projicirali 3D predmete z uporabo optičnih skenerjev, 4 članke (6%) z uporabo MRI in 1 članek (1%) z uporabo kamer in mikroskopov. 14 člankov (21%) ni omenilo izvora izvornih datotek 3D modela. 3D datoteke so ustvarjene s povprečno prostorsko ločljivostjo manj kot 0,5 mm. Optimalna ločljivost je 30 μm [80], največja ločljivost pa 1,5 mm [32].
Uporabljenih je bilo šestdeset različnih programskih aplikacij (segmentacija, modeliranje, oblikovanje ali tiskanje). Mimics (Materialize, Leuven, Belgija) je bila najpogosteje uporabljena (14 študij, 21%), sledil mu je Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 študij, 19%), Geomagic (3D sistem, MO, NC, Leesville) . (10 študij, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 študij, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nizozemska) (8 študij, 12%) in Cura (Geldemarsen, Nizozemska) (7 študij, 10%).
Omenjenih je sedemindvajset različnih modelov tiskalnikov in pet procesov tiskanja. Tehnologija FDM (modeliranje z deponiranjem) je bila uporabljena v 26 izdelkih (38%), razstreljevanju materiala v 13 izdelkih (19%) in na koncu razstreljevanje vezivov (11 izdelkov, 16%). Najmanj uporabljene tehnologije sta stereolitografija (SLA) (5 člankov, 7%) in selektivno lasersko sintranje (SLS) (4 članki, 6%). Najpogosteje uporabljen tiskalnik (7 člankov, 10%) je Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Pri določanju materialov, ki se uporabljajo za izdelavo 3DPAM (51 člankov, 75%), je 48 študij (71%) uporabljalo plastiko in njihove derivate. Glavni uporabljeni materiali so bili PLA (polilaktična kislina) (n = 20, 29%), smola (n = 9, 13%) in ABS (akrilonitril butadienski stiren) (7 vrst, 10%). 23 člankov (34%) je pregledalo 3DPAM iz več materialov, 36 člankov (53%) je bilo predstavljenih 3DPAM iz samo enega materiala, 9 člankov (13%) pa materiala ni določil.
Devetindvajset člankov (43%) je poročalo o razmerjih tiskanja v razponu od 0,25: 1 do 2: 1, v povprečju 1: 1. Petindvajset člankov (37%) je uporabljalo razmerje 1: 1. 28 3DPAM (41%) so bili sestavljeni iz več barv, 9 (13%) pa smo pobarvali po tiskanju [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Štiriindvajset člankov (50%) je bilo omenjenih stroškov. 9 člankov (13%) je omenilo stroške 3D tiskalnikov in surovin. Tiskalniki se gibljejo od 302 do 65.000 dolarjev. Ko je določeno, cene modelov gibljejo od 1,25 do 2800 dolarjev; Te skrajnosti ustrezajo skeletnim vzorcem [47] in retroperitonealnim modelom visoke zveze [48]. Tabela 2 povzema podatke modela za vsako vključeno študijo.
Sedemindvajset študij (54%) je 3DAPM primerjalo z referenčnim modelom. Med temi študijami je bil najpogostejši primerjalnik anatomski referenčni model, ki se uporablja v 14 člankih (38%), plastinirani pripravki v 6 člankih (16%) in plastinirani pripravki v 6 člankih (16%). Uporaba virtualne resničnosti, računalniško tomografijo slikanje enega 3DPAM v 5 člankih (14%), še 3DPAM v 3 člankih (8%), resnih iger v 1 članku (3%), radiografije v 1 članku (3%), poslovne modele v 1 članek (3%) in razširjena resničnost v 1 članku (3%). Štiriindvajset (50%) študij je ocenilo 3DPAM. Petnajst (48%) študij podrobnih izkušenj ocenjevalcev (tabela 3). 3DPAM so opravili kirurgi ali obiskovalci zdravnikov v 7 študijah (47%), anatomski strokovnjaki v 6 študijah (40%), učenci v 3 študijah (20%), učitelji (disciplina ni določena) v 3 študijah (20%) za oceno za oceno in še en ocenjevalec v članku (7%). Povprečno število ocenjevalcev je 14 (najmanj 2, največ 30). Triintrideset študij (49%) je kakovostno ocenilo morfologijo 3DPAM, 10 študij (15%) pa je kvantitativno ocenilo 3DPAM morfologijo. Od 33 študij, ki so uporabljale kvalitativne ocene, je 16 uporabljalo čisto opisne ocene (48%), 9 uporabljenih testov/ocen/raziskav (27%) in 8 uporabljenih Likertovih lestvic (24%). Tabela 3 povzema morfološke ocene modelov v vsaki vključeni študiji.
Triintrideset (48%) člankov je preučilo in primerjalo učinkovitost poučevanja 3DPAM s študenti. Od teh študij je 23 (70%) člankov ocenilo zadovoljstvo študentov, 17 (51%) je uporabljalo Likertove lestvice, 6 (18%) pa je uporabljalo druge metode. Dvaindvajset člankov (67%) je ocenilo učenje študentov s testiranjem znanja, od tega 10 (30%) je uporabljalo predteste in/ali postteste. Enajst študij (33%) je za oceno znanja študentov uporabilo vprašanja in teste z več izbirami, pet študij (15%) pa je uporabilo označevanje slik/anatomsko identifikacijo. V vsaki študiji je sodelovalo v povprečju 76 študentov (najmanj 8, največ 319). Štiriindvajset študij (72%) je imelo kontrolno skupino, od katerih je 20 (60%) uporabljalo randomizacijo. V nasprotju s tem je ena študija (3%) naključno dodelila anatomske modele 10 različnim študentom. V povprečju so primerjali 2,6 skupine (najmanj 2, največ 10). Triindvajset študij (70%) je vključevalo študente medicine, od tega 14 (42%) študentov prvega letnika. Šest (18%) študij je vključevalo prebivalce, 4 (12%) študentov zob in 3 (9%) študentov znanosti. Šest študij (18%) je z uporabo 3DPAM izvedlo in ovrednotilo avtonomno učenje. Tabela 4 povzema rezultate ocene učinkovitosti poučevanja 3DPAM za vsako vključeno študijo.
Glavne prednosti uporabe 3DPAM kot učnega orodja za poučevanje normalne človeške anatomije, o katerih poročajo avtorji, so vizualne in taktilne značilnosti, vključno z realizmom [55, 67], natančnostjo [44, 50, 72, 85] in spremenljivost doslednosti [34] . , 45, 48, 64], barva in preglednost [28, 45], zanesljivost [24, 56, 73], učinek izobraževanja [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], stroški [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], ponovljivost [80], možnost izboljšanja ali personalizacije [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], sposobnost manipuliranja s študenti [30, 49], shranjevanje časa poučevanja [61, 80], enostavnost skladiščenja [61], sposobnost vključevanja funkcionalne anatomije ali ustvarjanja specifičnih struktur [51, 53],,, 67], Hitro oblikovanje modelov Skelet [81], sposobnost skupnega ustvarjanja in uporabe hišnih modelov [49, 60, 71], izboljšanih sposobnosti duševnega vrtenja [23] in zadrževanje znanja [32], pa tudi v učitelju [32] 25, 63] in zadovoljstvo študentov [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Glavne pomanjkljivosti so povezane z zasnovo: togost [80], doslednost [28, 62], pomanjkanje podrobnosti ali preglednost [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], barve preveč svetle [45]. in krhkost tal [71]. Druge pomanjkljivosti vključujejo izgubo informacij [30, 76], dolgo časa za segmentacijo slike [36, 52, 57, 58, 74], čas tiskanja [57, 63, 66, 67], pomanjkanje anatomske spremenljivosti [25],,,,, in stroški. Visoko [48].
Ta sistematični pregled povzema 68 člankov, objavljenih v 9 letih, in poudarja zanimanje znanstvene skupnosti za 3DPAM kot orodje za poučevanje normalne človeške anatomije. Vsako anatomsko območje je bilo preučeno in 3D natisnjeno. Od teh člankov je 37 člankov primerjalo 3DPAM z drugimi modeli, 33 člankov pa je ocenilo pedagoško pomembnost 3DPAM za študente.
Glede na razlike v zasnovi anatomskih študij 3D tiskanja se nam ni zdelo primerno za izvedbo metaanalize. Metaanaliza, objavljena leta 2020, se je osredotočila predvsem na anatomske teste znanja po usposabljanju, ne da bi analizirali tehnične in tehnološke vidike 3DPAM oblikovanja in proizvodnje [10].
Glavna regija je najbolj preučena, verjetno zato, ker zapletenost njene anatomije študentom otežuje prikazovanje tega anatomskega območja v tridimenzionalnem prostoru v primerjavi z okončinami ali trupom. CT je daleč najpogosteje uporabljena modalnost slikanja. Ta tehnika se pogosto uporablja, zlasti v medicinskih okoljih, vendar ima omejeno prostorsko ločljivost in kontrast z nizkim mehkim tkivom. Te omejitve naredijo CT -preglede neprimerne za segmentacijo in modeliranje živčnega sistema. Po drugi strani je računalniška tomografija bolj primerna za segmentacijo/modeliranje kostnega tkiva; Kontrast kosti/mehkih tkiv pomaga dokončati te korake pred 3D tiskalnim anatomskim modelom. Po drugi strani se mikrokt šteje za referenčno tehnologijo v smislu prostorske ločljivosti pri slikanju kosti [70]. Za pridobivanje slik se lahko uporabijo tudi optični skenerji ali MRI. Višja ločljivost preprečuje glajenje kostnih površin in ohranja subtilnost anatomskih struktur [59]. Izbira modela vpliva tudi na prostorsko ločljivost: na primer modeli plastizacije imajo nižjo ločljivost [45]. Grafični oblikovalci morajo ustvariti 3D modele po meri, ki povečajo stroške (od 25 do 150 dolarjev na uro) [43]. Pridobivanje kakovostnih .stl datotek ni dovolj za ustvarjanje kakovostnih anatomskih modelov. Treba je določiti parametre tiskanja, kot je orientacija anatomskega modela na tiskalni plošči [29]. Nekateri avtorji predlagajo, da je treba za izboljšanje natančnosti 3DPAM uporabiti napredne tehnologije tiskanja, kot so SLS [38]. Proizvodnja 3DPAM zahteva strokovno pomoč; Najbolj iskani strokovnjaki so inženirji [72], radiologi, [75], grafični oblikovalci [43] in anatomisti [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Programska oprema za segmentacijo in modeliranje sta pomembni dejavniki pri pridobivanju natančnih anatomskih modelov, vendar stroški teh programskih paketov in njihova zapletenost ovirajo njihovo uporabo. Več študij je primerjalo uporabo različnih programskih paketov in tiskarskih tehnologij, kar je poudarilo prednosti in slabosti vsake tehnologije [68]. Poleg modeliranja programske opreme je potrebno tudi tiskanje programske opreme, združljive z izbranim tiskalnikom; Nekateri avtorji raje uporabljajo spletno 3D tiskanje [75]. Če je natisnjenih dovolj 3D predmetov, lahko naložba privede do finančnih donosov [72].
Plastika je daleč najpogosteje uporabljen material. Njegova široka paleta tekstur in barv omogoča izbiro materiala za 3DPAM. Nekateri avtorji so pohvalili njegovo visoko moč v primerjavi s tradicionalnimi trudi ali plaščenimi modeli [24, 56, 73]. Nekatere plastike imajo celo upogibanje ali raztezanje lastnosti. Na primer, Filaflex s tehnologijo FDM se lahko razteza do 700%. Nekateri avtorji menijo, da je material, ki ga je treba izbrati za razmnoževanje mišic, tetiv in ligamentov [63]. Po drugi strani sta dve študiji med tiskanjem sprožili vprašanja o orientaciji vlaken. Pravzaprav so orientacija, vstavljanje, inervacija in delovanje mišičnih vlaken kritični pri modeliranju mišic [33].
Presenetljivo je le malo raziskav omenjene lestvice tiskanja. Ker mnogi menijo, da je razmerje 1: 1 standardno, se je avtor morda odločil, da ga ne bo omenjal. Čeprav je naraščanje koristno za usmerjeno učenje v velikih skupinah, izvedljivost skaliranja še ni bila dobro raziskana, zlasti pri naraščajočih velikostih razredov in fizične velikosti modela je pomemben dejavnik. Seveda, lestvice v polni velikosti olajšajo iskanje in sporočanje različnih anatomskih elementov pacientu, kar lahko razloži, zakaj se pogosto uporabljajo.
Od številnih tiskalnikov, ki so na voljo na trgu, tisti, ki uporabljajo tehnologijo polijeta (materialni iNKJET ali vezivni iNKJET), da zagotovijo barvno in več-materialno (in s tem večtekmovanje) tiskarske stroške med 20.000 in 250.000 USD (https:// https:// https:// https:/ /www.aniwaa.com/). Ta visoki stroški lahko omejijo promocijo 3DPAM v medicinskih šolah. Poleg stroškov tiskalnika so stroški materialov, potrebnih za brizgalno tiskanje, višji kot za tiskalnike SLA ali FDM [68]. Cene za tiskalnike SLA ali FDM so tudi cenovno ugodnejše, v člankih iz tega pregleda se gibljejo od 576 do 4.999 EUR. Po besedah Tripodi in sodelavcev lahko vsak skeletni del natisnete za 1,25 USD [47]. Enajst študij je zaključilo, da je 3D tiskanje cenejše od plastizacije ali komercialnih modelov [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Poleg tega so ti komercialni modeli zasnovani tako, da zagotavljajo informacije o pacientih brez dovolj podrobnosti za poučevanje anatomije [80]. Ti komercialni modeli veljajo za slabše od 3DPAM [44]. Omeniti velja, da so končni stroški poleg uporabljene tehnologije tiskanja sorazmerni z lestvico in s tem končno velikost 3DPAM [48]. Iz teh razlogov je prednostna lestvica v polni velikosti [37].
Samo ena študija je primerjala 3DPAM s komercialno dostopnimi anatomskimi modeli [72]. Kazalni vzorci so najpogosteje uporabljeni primerjalnik za 3DPAM. Kljub njihovim omejitvam ostajajo kadverni modeli dragoceno orodje za poučevanje anatomije. Med obdukcijo, disekcijo in suho kostjo je treba razlikovati. Na podlagi testov usposabljanja sta dve študiji pokazali, da je bil 3DPAM bistveno učinkovitejši od plastinirane disekcije [16, 27]. Ena študija je primerjala eno uro treninga z uporabo 3DPAM (spodnja okončina) z eno uro disekcije iste anatomske regije [78]. Med obema metodama poučevanja ni bilo pomembnih razlik. Verjetno je malo raziskav o tej temi, ker je takšne primerjave težko narediti. Disekcija je zamudna priprava za študente. Včasih je potrebnih več deset ur priprave, odvisno od tega, kaj se pripravlja. Tretja primerjava je mogoče narediti s suhimi kostmi. Študija Tsaija in Smitha je ugotovila, da so bili oceni testiranja bistveno boljši v skupini z uporabo 3DPAM [51, 63]. Chen in sodelavci so ugotovili, da so študenti, ki uporabljajo 3D modele, bolje opravljali identifikacijo struktur (lobanje), vendar v ocenah MCQ ni bilo razlike [69]. Nazadnje so Tanner in sodelavci pokazali boljše rezultate po preskusu v tej skupini z uporabo 3DPAM pterygopalatine fossa [46]. V tem pregledu literature so bila opredeljena druga nova učna orodja. Najpogostejše med njimi so razširjena resničnost, virtualna resničnost in resne igre [43]. Po besedah Mahrousa in sodelavcev je prednost pred anatomskimi modeli odvisna od števila ur študentov, ki igrajo video igre [31]. Po drugi strani so velika pomanjkljivost novih orodij za poučevanje anatomije haptična povratna informacija, zlasti za čisto virtualna orodja [48].
Večina raziskav, ki ocenjujejo nov 3DPAM, je uporabila predtesti znanja. Ti predtesti pomagajo preprečiti pristranskost pri oceni. Nekateri avtorji pred izvedbo eksperimentalnih študij izključujejo vse študente, ki so na predhodnem testu dosegli nad povprečjem [40]. Med pristranskosti, ki jih je omenil Garas in sodelavci, sta bila barva modela in izbira prostovoljcev v študentskem razredu [61]. Obarvanje olajša identifikacijo anatomskih struktur. Chen in sodelavci so vzpostavili stroge eksperimentalne pogoje brez začetnih razlik med skupinami in študijo je bil zaslepljen v največji možni meri [69]. Lim in sodelavci priporočajo, da se ocena po preskusu opravi tretja oseba, da se izogne pristranskosti pri oceni [16]. Nekatere študije so uporabile Likertove lestvice za oceno izvedljivosti 3DPAM. Ta instrument je primeren za oceno zadovoljstva, vendar je treba še vedno pomembne pristranskosti, ki jih je treba zavedati [86].
Izobraževalna pomembnost 3DPAM je bila v 14 od 33 študij ocenjena predvsem med študenti medicine, vključno s študenti prvega letnika medicine. Wilk in sodelavci so v svoji pilotni študiji poročali, da študenti medicine verjamejo, da je treba 3D tiskanje vključiti v svoje anatomijsko učenje [87]. 87% študentov, anketiranih v raziskavi Cercenelli, je menilo, da je drugo leto študija najboljši čas za uporabo 3DPAM [84]. Rezultati Tannerja in sodelavcev so tudi pokazali, da so se študentje bolje odrezali, če tega področja niso nikoli preučili [46]. Ti podatki kažejo, da je prvo leto zdravstvene šole optimalen čas za vključitev 3DPAM v poučevanje anatomije. Yejeva metaanaliza je podprla to idejo [18]. V 27 člankih, vključenih v študijo, so bile pomembne razlike v uspešnosti 3DPAM v primerjavi s tradicionalnimi modeli pri študentih medicine, ne pa tudi pri prebivalcih.
3DPAM kot učno orodje izboljša akademski dosežek [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dolgoročno zadrževanje znanja [32] in zadovoljstvo študentov [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Tudi plošče strokovnjakov so bile te modele koristne [37, 42, 49, 81, 82], dve študiji pa sta ugotovili zadovoljstvo učiteljev s 3DPAM [25, 63]. Od vseh virov Backhouse in sodelavci menijo, da je 3D tiskanje najboljša alternativa tradicionalnim anatomskim modelom [49]. V svoji prvi metaanalizi so Ye in sodelavci potrdili, da imajo študenti, ki so prejeli 3DPAM navodila, boljše ocene po preskusu kot študenti, ki so prejeli 2D ali navodila za trupla [10]. Vendar so 3DPAM razlikovali ne po zapletenosti, ampak preprosto po srcu, živčnem sistemu in trebušnici. V sedmih študijah 3DPAM ni presegel drugih modelov, ki temeljijo na testih znanja, ki jih izvajajo študenti [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Salazar in sodelavci so v svoji metaanalizi ugotovili, da uporaba 3DPAM posebej izboljša razumevanje zapletene anatomije [17]. Ta koncept je skladen s Hitasovim pismom uredniku [88]. Nekatera anatomska območja, ki veljajo za manj zapletena, ne potrebujejo uporabe 3DPAM, medtem ko bi bila bolj zapletena anatomska območja (na primer vratu ali živčni sistem) logična izbira za 3DPAM. Ta koncept lahko razloži, zakaj se nekateri 3DPAM ne štejejo za boljši od tradicionalnih modelov, še posebej, če študenti nimajo znanja na področju, kjer je uspešnost modela boljše. Tako predstavitev preprostega modela študentom, ki že imajo nekaj znanja o predmetu (študentje medicine ali prebivalci), ni koristno pri izboljšanju uspešnosti študentov.
Od vseh naštetih izobraževalnih ugodnosti je 11 študij poudarilo vizualne ali taktilne lastnosti modelov [27,34,44,45,50,55,55,63,67,72,85], 3 študije pa so izboljšale moč in trajnost (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Druge prednosti so, da lahko študenti manipulirajo s strukturami, učitelji lahko prihranijo čas, lažje jih je ohraniti kot trupla, projekt je mogoče končati v 24 urah, lahko ga uporabimo kot orodje za šolanje na domu in ga lahko uporabimo za poučevanje velikih količin informacij. Skupine [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Ponavljajoča 3D-tiskanje za poučevanje anatomije z visokim obsegom naredi 3D modele tiskanja bolj stroškovno učinkovite [26]. Uporaba 3DPAM lahko izboljša zmogljivosti duševnega vrtenja [23] in izboljša razlago slik preseka [23, 32]. Dve študiji sta ugotovili, da so študenti, ki so bili izpostavljeni 3DPAM, pogosteje opravljeni operaciji [40, 74]. Kovinske konektorje je mogoče vgraditi tako, da ustvarite gibanje, potrebno za preučevanje funkcionalne anatomije [51, 53], ali pa lahko natisnete modele z uporabo sprožilnih modelov [67].
3D tiskanje omogoča ustvarjanje nastavljivih anatomskih modelov z izboljšanjem nekaterih vidikov med fazo modeliranja, [48, 80], ki ustvarja primerno osnovo, [59], ki združuje več modelov, [36] z uporabo preglednosti, (49) barve, [45] ali [45] ali da nekatere notranje strukture vidne [30]. Tripodi in sodelavci so uporabili kiparsko glino za dopolnjevanje svojih 3D tiskanih kostnih modelov in poudarjali vrednost soustvarjanih modelov kot orodja za poučevanje [47]. V 9 študijah je bila barva uporabljena po tiskanju [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], vendar so jo študentje uporabili le enkrat [49]. Na žalost študija ni ocenila kakovosti modelnega usposabljanja ali zaporedja usposabljanja. To je treba upoštevati v okviru izobraževanja o anatomiji, saj so prednosti mešanega učenja in soustvarjanja dobro uveljavljene [89]. Za obvladovanje vse večje oglaševalske dejavnosti se je samostojno učenje večkrat uporabljalo za oceno modelov [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Ena študija je zaključila, da je bila barva plastičnega materiala preveč svetla [45], druga študija pa je ugotovila, da je bil model preveč krhek [71], dve drugi študiji ]. . Sedem študij je ugotovilo, da anatomske podrobnosti 3DPAM ni zadostno [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Za podrobnejše anatomske modele velikih in zapletenih regij, kot sta retroperitoneum ali maternično območje, se segmentacija in čas modeliranja šteje za zelo dolge, stroški pa so zelo visoki (približno 2000 USD) [27, 48]. Hojo in sodelavci so v svoji raziskavi poročali, da je ustvarjanje anatomskega modela medenice trajalo 40 ur [42]. Najdaljši čas segmentacije je bil 380 ur v študiji Weatherall in sodelavcev, v kateri je bilo več modelov združenih, da bi ustvarili popoln model pediatričnih dihalnih poti [36]. V devetih študijah sta se segmentacija in čas tiskanja štela za slabosti [36, 42, 57, 58, 74]. Vendar pa je 12 študij kritiziralo fizikalne lastnosti njihovih modelov, zlasti njihove doslednosti, [28, 62] pomanjkanje preglednosti, [30] krhkosti in enobarvnosti, [71] pomanjkanje mehkega tkiva, [66] ali pomanjkanje podrobnosti [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Te slabosti je mogoče premagati s povečanjem segmentacije ali časa simulacije. Izguba in pridobivanje ustreznih informacij je bila težava, s katero so se soočale tri ekipe [30, 74, 77]. Po poročilih pacientov jodinirani kontrastni sredstva zaradi omejitev odmerka niso zagotovila optimalne žilne vidljivosti [74]. Zdi se, da je vbrizgavanje kadaveskega modela idealna metoda, ki se oddalji od načela "čim manj" in omejitve odmerka kontrastnih sredstva.
Na žalost mnogi članki ne omenjajo nekaterih ključnih značilnosti 3DPAM. Manj kot polovica člankov je izrecno navedla, ali je bil njihov 3DPAM toniran. Pokrivanje obsega tiska je bilo nedosledno (43% člankov) in le 34% jih je omenilo uporabo več medijev. Ti tiskarski parametri so kritični, ker vplivajo na učne lastnosti 3DPAM. Večina člankov ne daje dovolj informacij o zapletenosti pridobivanja 3DPAM (čas oblikovanja, kvalifikacije osebja, stroški programske opreme, stroški tiskanja itd.). Te informacije so kritične in jih je treba upoštevati pred začetkom projekta za razvoj novega 3DPAM.
Ta sistematični pregled kaže, da je oblikovanje in 3D tiskanje običajnih anatomskih modelov izvedljivo za nizke stroške, še posebej pri uporabi tiskalnikov FDM ali SLA in poceni enobarvnih plastičnih materialov. Vendar je mogoče te osnovne zasnove izboljšati z dodajanjem barve ali dodajanjem modelov v različne materiale. Bolj realistični modeli (natisnjeni z več materiali različnih barv in tekstur za natančno ponovitev taktilnih lastnosti referenčnega modela trupla) zahtevajo dražje tehnologije 3D tiskanja in daljše čase oblikovanja. To bo znatno povečalo skupne stroške. Ne glede na to, kateri postopek tiskanja je izbran, je izbira ustrezne metode slikanja ključna za uspeh 3DPAM. Višja kot je prostorska ločljivost, bolj realen je model in ga je mogoče uporabiti za napredne raziskave. S pedagoškega vidika je 3DPAM učinkovito orodje za poučevanje anatomije, kar dokazujejo testi znanja, ki jih izvajajo študenti in njihovo zadovoljstvo. Učilni učinek 3DPAM je najboljši, ko reproducira zapletene anatomske regije in študenti ga uporabljajo zgodaj pri medicinskem usposabljanju.
Nabora podatkov, ustvarjenih in/ali analiziranih v trenutni študiji, niso javno dostopne zaradi jezikovnih ovir, ampak so na voljo od ustreznega avtorja na razumno zahtevo.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Pregled tečajev bruto anatomije, mikroanatomije, nevrobiologije in embriologije v učnih načrtih ameriške medicinske šole. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118–22.
Ghosh SK kadverska disekcija kot izobraževalno orodje za anatomsko znanost v 21. stoletju: sekcija kot izobraževalno orodje. Analiza znanstvenega izobraževanja. 2017; 10 (3): 286–99.
Čas objave: november-01-2023