Тридимензионалните печатени анатомски модели (3DPAM) се чини дека се соодветна алатка поради нивната образовна вредност и изводливост. Целта на овој преглед е да се опишат и анализираат методите што се користат за креирање на 3DPAM за предавање на човечка анатомија и да се оцени неговиот педагошки придонес.
Беше спроведено електронско пребарување во PubMed користејќи ги следниве термини: образование, училиште, учење, настава, обука, настава, образование, тридимензионално, 3D, 3-димензионално, печатење, печатење, печатење, анатомија, анатомија и анатомија. Наодите вклучуваа карактеристики на студијата, дизајн на модел, морфолошка проценка, образовни перформанси, силни и слаби страни.
Меѓу 68-те избрани статии, најголемиот број студии се фокусираа на кранијалниот регион (33 статии); 51 статии споменуваат печатење на коски. Во 47 статии, 3DPAM е развиен врз основа на компјутеризирана томографија. Наведени се пет процеси на печатење. Пластиката и нивните деривати се користени во 48 студии. Цената на секој дизајн се движи од 1,25 до 2.800 долари. Триесет и седум студии го споредија 3DPAM со референтни модели. Триесет и три статии ги испитуваа образовните активности. Главните придобивки се визуелен и тактилен квалитет, ефикасност на учење, повторување, прилагодливост и агилност, заштеда на време, интеграција на функционална анатомија, подобри можности за ментална ротација, задржување на знаење и задоволство наставник/ученик. Главните недостатоци се поврзани со дизајнот: конзистентност, недостаток на детали или транспарентност, премногу светли бои, долго време на печатење и висока цена.
Овој систематски преглед покажува дека 3DPAM е исплатлив и ефикасен за предавање анатомија. Пореалистичните модели бараат употреба на поскапи технологии за 3D печатење и подолго време на дизајнирање, што значително ќе ги зголеми вкупните трошоци. Клучот е да се избере соодветниот метод на снимање. Од педагошка гледна точка, 3DPAM е ефикасна алатка за предавање анатомија, со позитивно влијание врз резултатите од учењето и задоволството. Ефектот на предавање на 3DPAM е најдобар кога репродуцира сложени анатомски региони и студентите го користат рано во нивната медицинска обука.
Дисекцијата на животински трупови се изведува уште од античка Грција и е еден од главните методи за предавање анатомија. Кадаверските дисекции што се вршат за време на практичната обука се користат во теоретската наставна програма на универзитетските студенти по медицина и во моментов се сметаат за златен стандард за изучување на анатомијата [1,2,3,4,5]. Сепак, постојат многу пречки за употребата на примероци од човечки кадавери, што го поттикнува барањето нови алатки за обука [6, 7]. Некои од овие нови алатки вклучуваат зголемена реалност, дигитални алатки и 3D печатење. Според неодамнешниот преглед на литературата од Сантос и др. [8] Во однос на вредноста на овие нови технологии за предавање анатомија, 3D печатењето се чини дека е еден од најважните ресурси, како во однос на образовната вредност за студентите, така и во однос на изводливоста на имплементацијата [4,9,10].
3D печатењето не е новост. Првите патенти поврзани со оваа технологија датираат од 1984 година: А. Ле Меоте, О. Де Вите и Џ.С. Андре во Франција, а три недели подоцна Ц. Хал во САД. Оттогаш, технологијата продолжи да се развива и нејзината употреба се прошири во многу области. На пример, НАСА го испечати првиот објект надвор од Земјата во 2014 година [11]. Медицинската област, исто така, ја усвои оваа нова алатка, со што се зголеми желбата за развој на персонализирана медицина [12].
Многу автори ги демонстрираа придобивките од користењето на 3D печатени анатомски модели (3DPAM) во медицинското образование [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. При предавањето човечка анатомија, потребни се непатолошки и анатомски нормални модели. Некои прегледи ги испитаа патолошките или медицинските/хируршките модели за обука [8, 20, 21]. За да развиеме хибриден модел за предавање човечка анатомија што вклучува нови алатки како што е 3D печатењето, спроведовме систематски преглед за да опишеме и анализираме како се создаваат 3D печатени објекти за предавање човечка анатомија и како студентите ја оценуваат ефикасноста на учењето со користење на овие 3D објекти.
Овој систематски преглед на литературата беше спроведен во јуни 2022 година без временски ограничувања со користење на упатствата PRISMA (Преферирани ставки за известување за систематски прегледи и мета-анализи) [22].
Критериуми за вклучување беа сите истражувачки трудови што користат 3DPAM во наставата/учењето анатомија. Исклучени беа прегледи на литературата, писма или статии што се фокусираат на патолошки модели, животински модели, археолошки модели и модели за медицинска/хируршка обука. Избрани беа само статии објавени на англиски јазик. Исклучени беа статии без достапни онлајн апстракти. Вклучени беа статии што вклучуваа повеќе модели, од кои барем еден беше анатомски нормален или имаше мала патологија што не влијаеше на наставната вредност.
Беше спроведено пребарување на литературата во електронската база на податоци PubMed (Национална медицинска библиотека, NCBI) за да се идентификуваат релевантни студии објавени до јуни 2022 година. Користете ги следниве термини за пребарување: образование, училиште, настава, настава, учење, настава, образование, тридимензионално, 3D, 3D, печатење, печатење, печатење, анатомија, анатомија, анатомија и анатомија. Беше извршено едно единствено барање: (((education[Наслов/Апстракт] ИЛИ school[Наслов/Апстракт] ИЛИ learning[Наслов/Апстракт] ИЛИ teaching[Наслов/Апстракт] ИЛИ training[Наслов/Апстракт] OReach[Наслов/Апстракт] ] ИЛИ Education [Наслов/Апстракт]) И (Three Dimensions [Наслов] ИЛИ 3D [Наслов] ИЛИ 3D [Наслов])) И (Print [Наслов] ИЛИ Print [Наслов] ИЛИ Print [Наслов])) И (Anatomy) [Наслов] ]/апстракт] или anatomy [наслов/апстракт] или anatomy [наслов/апстракт] или anatomy [наслов/апстракт]). Дополнителни статии беа идентификувани со рачно пребарување на базата на податоци PubMed и преглед на референци на други научни статии. Не беа применети ограничувања за датум, но беше користен филтерот „Лице“.
Сите пронајдени наслови и апстракти беа прегледани според критериумите за вклучување и исклучување од страна на двајца автори (EBR и AL), а секоја студија што не ги исполнуваше сите критериуми за подобност беше исклучена. Целосните текстови на публикациите на преостанатите студии беа преземени и прегледани од три автори (EBR, EBE и AL). Кога беше потребно, несогласувањата во изборот на статии беа решени од четврто лице (LT). Публикациите што ги исполнуваа сите критериуми за вклучување беа вклучени во овој преглед.
Екстракцијата на податоци беше извршена независно од двајца автори (EBR и AL) под надзор на трет автор (LT).
- Податоци за дизајн на модел: анатомски региони, специфични анатомски делови, почетен модел за 3D печатење, метод на аквизиција, софтвер за сегментација и моделирање, тип на 3D печатач, тип и количина на материјал, скала за печатење, боја, цена на печатење.
- Морфолошка проценка на моделите: модели што се користат за споредба, медицинска проценка на експерти/наставници, број на евалуатори, вид на проценка.
- 3Д модел за настава: проценка на знаењето на учениците, метод на оценување, број на ученици, број на споредбени групи, рандомизација на ученици, образование/тип на ученик.
Во MEDLINE беа идентификувани 418 студии, а 139 статии беа исклучени преку филтерот „човечки“. По прегледот на насловите и апстрактите, 103 студии беа избрани за читање на целиот текст. 34 статии беа исклучени бидејќи беа или патолошки модели (9 статии), модели за медицинска/хируршка обука (4 статии), животински модели (4 статии), 3D радиолошки модели (1 статија) или не беа оригинални научни статии (16 поглавја). Вкупно 68 статии беа вклучени во прегледот. Слика 1 го прикажува процесот на селекција како дијаграм на тек.
Дијаграм на тек што ги сумира идентификацијата, скринингот и вклучувањето на статиите во овој систематски преглед
Сите студии се објавени помеѓу 2014 и 2022 година, со просечна година на објавување во 2019 година. Меѓу 68-те вклучени статии, 33 (49%) студии беа дескриптивни и експериментални, 17 (25%) беа чисто експериментални и 18 (26%) беа експериментални. Чисто дескриптивни. Од 50-те (73%) експериментални студии, 21 (31%) користела рандомизација. Само 34 студии (50%) вклучувале статистички анализи. Табела 1 ги сумира карактеристиките на секоја студија.
33 статии (48%) го испитуваа пределот на главата, 19 статии (28%) го испитуваа торакалниот предел, 17 статии (25%) го испитуваа абдоминопелвичниот предел и 15 статии (22%) ги испитуваа екстремитетите. Педесет и еден статии (75%) споменаа 3Д печатени коски како анатомски модели или повеќеслојни анатомски модели.
Во однос на изворните модели или датотеки што се користат за развој на 3DPAM, во 23 статии (34%) се споменува употребата на податоци од пациенти, во 20 статии (29%) се споменува употребата на кадаверични податоци, а во 17 статии (25%) се споменува употребата на бази на податоци, а во 7 студии (10%) не се открива изворот на користените документи.
47 студии (69%) развија 3DPAM врз основа на компјутеризирана томографија, а 3 студии (4%) објавија употреба на микроКТ. 7 статии (10%) проектираа 3Д објекти користејќи оптички скенери, 4 статии (6%) користејќи МРИ и 1 статии (1%) користејќи камери и микроскопи. 14 статии (21%) не го споменаа изворот на изворните датотеки за дизајн на 3Д моделот. 3Д датотеките се креираат со просечна просторна резолуција помала од 0,5 mm. Оптималната резолуција е 30 μm [80], а максималната резолуција е 1,5 mm [32].
Беа користени шеесет различни софтверски апликации (сегментација, моделирање, дизајн или печатење). Најчесто се користеше Mimics (Materialise, Лувен, Белгија) (14 студии, 21%), по што следуваа MeshMixer (Autodesk, Сан Рафаел, Калифорнија) (13 студии, 19%), Geomagic (3D System, Мисури, Северна Каролина, Лисвил). (10 студии, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Бостон, Масачусетс) (9 студии, 13%), Blender (Blender Foundation, Амстердам, Холандија) (8 студии, 12%) и CURA (Гелдемарсен, Холандија) (7 студии, 10%).
Споменени се шеесет и седум различни модели на печатачи и пет процеси на печатење. Технологијата FDM (Fused Deposition Modeling - Моделирање со фузирано депонирање) е користена во 26 производи (38%), пескарење на материјали во 13 производи (19%) и конечно пескарење со врзивно средство (11 производи, 16%). Најмалку користени технологии се стереолитографија (SLA) (5 производи, 7%) и селективно ласерско синтерување (SLS) (4 производи, 6%). Најчесто користен печатач (7 производи, 10%) е Connex 500 (Stratasys, Реховот, Израел) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
При специфицирање на материјалите што се користат за производство на 3DPAM (51 артикл, 75%), 48 студии (71%) користеле пластика и нивни деривати. Главните материјали што се користеле биле PLA (полилактична киселина) (n = 20, 29%), смола (n = 9, 13%) и ABS (акрилонитрил бутадиен стирен) (7 вида, 10%). 23 статии (34%) испитувале 3DPAM направен од повеќе материјали, 36 статии (53%) презентирале 3DPAM направен само од еден материјал, а 9 статии (13%) не навеле материјал.
Дваесет и девет статии (43%) пријавија сооднос на печатење кој се движи од 0,25:1 до 2:1, со просек од 1:1. Дваесет и пет статии (37%) користеа сооднос 1:1. 28 3DPAM (41%) се состоеја од повеќе бои, а 9 (13%) беа обоени по печатењето [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Триесет и четири статии (50%) ги споменаа трошоците. 9 статии (13%) ја споменаа цената на 3Д печатачите и суровините. Цените на печатачите се движат од 302 до 65.000 долари. Кога се наведени, цените на моделите се движат од 1,25 до 2.800 долари; овие екстреми одговараат на скелетни примероци [47] и висококвалитетни ретроперитонеални модели [48]. Табела 2 ги сумира податоците од моделот за секоја вклучена студија.
Триесет и седум студии (54%) го споредија 3DAPM со референтен модел. Меѓу овие студии, најчестиот компаратор беше анатомски референтен модел, користен во 14 статии (38%), пластинирани препарати во 6 статии (16%), пластинирани препарати во 6 статии (16%). Употреба на виртуелна реалност, компјутеризирана томографија со еден 3DPAM во 5 статии (14%), друг 3DPAM во 3 статии (8%), сериозни игри во 1 статија (3%), радиографии во 1 статија (3%), бизнис модели во 1 статија (3%) и зголемена реалност во 1 статија (3%). Триесет и четири (50%) студии го оценија 3DPAM. Петнаесет (48%) студии детално ги опишаа искуствата на оценувачите (Табела 3). 3DPAM го извршија хирурзи или лекари кои го посетуваа во 7 студии (47%), анатомски специјалисти во 6 студии (40%), студенти во 3 студии (20%), наставници (дисциплина не е наведена) во 3 студии (20%) за проценка и уште еден евалуатор во статијата (7%). Просечниот број на евалуатори е 14 (минимум 2, максимум 30). Триесет и три студии (49%) ја оценија морфологијата на 3DPAM квалитативно, а 10 студии (15%) ја оценија морфологијата на 3DPAM квантитативно. Од 33 студии што користеа квалитативни проценки, 16 користеа чисто описни проценки (48%), 9 користеа тестови/оценки/анкети (27%), а 8 користеа Ликертова скала (24%). Табела 3 ги сумира морфолошките проценки на моделите во секоја вклучена студија.
Триесет и три (48%) статии ја испитуваа и споредуваа ефективноста на предавањето 3DPAM на учениците. Од овие студии, 23 (70%) статии го проценуваа задоволството на учениците, 17 (51%) користеа Ликертова скала, а 6 (18%) користеа други методи. Дваесет и два статии (67%) го проценуваа учењето на учениците преку тестирање на знаењето, од кои 10 (30%) користеа претходни и/или посттестови. Единаесет студии (33%) користеа прашања со повеќекратен избор и тестови за да ја проценат знаењето на учениците, а пет студии (15%) користеа означување на слики/анатомска идентификација. Просечно 76 студенти учествуваа во секоја студија (минимум 8, максимум 319). Дваесет и четири студии (72%) имаа контролна група, од кои 20 (60%) користеа рандомизација. Спротивно на тоа, една студија (3%) случајно додели анатомски модели на 10 различни студенти. Во просек, беа споредени 2,6 групи (минимум 2, максимум 10). Дваесет и три студии (70%) вклучувале студенти по медицина, од кои 14 (42%) биле студенти по медицина од прва година. Шест (18%) студии вклучувале специјализанти, 4 (12%) студенти по стоматологија и 3 (9%) студенти по природни науки. Шест студии (18%) имплементирале и евалуирале автономно учење со користење на 3DPAM. Табела 4 ги сумира резултатите од проценката на ефикасноста на наставата со 3DPAM за секоја вклучена студија.
Главните предности што ги наведуваат авторите за користење на 3DPAM како алатка за учење за нормална човечка анатомија се визуелните и тактилните карактеристики, вклучувајќи реализам [55, 67], точност [44, 50, 72, 85] и варијабилност на конзистентноста [34, 45]. , 48, 64], боја и транспарентност [28, 45], трајност [24, 56, 73], образовен ефект [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], цена [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], репродуктивност [80], можност за подобрување или персонализација [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], способност за манипулирање со учениците [30, 49], заштеда на време за настава [61, 80], леснотија на складирање [61], можност за интегрирање на функционална анатомија или создавање специфични структури [51, 53], 67], брз дизајн на скелетни модели [81], можноста за ко-креирање модели и нивно носење дома [49, 60, 71], подобрување на способностите за ментална ротација [23] и задржување на знаењето [32], како и врз наставникот [25, 63] и задоволството на учениците [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Главните недостатоци се поврзани со дизајнот: ригидност [80], конзистентност [28, 62], недостаток на детали или транспарентност [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], премногу светли бои [45] и кршливост на подот [71]. Други недостатоци вклучуваат губење на информации [30, 76], долго време потребно за сегментација на сликата [36, 52, 57, 58, 74], време на печатење [57, 63, 66, 67], недостаток на анатомска варијабилност [25] и цена. Висока [48].
Овој систематски преглед сумира 68 статии објавени во текот на 9 години и го истакнува интересот на научната заедница за 3DPAM како алатка за предавање на нормална човечка анатомија. Секој анатомски регион беше проучен и 3D печатен. Од овие статии, 37 статии го споредија 3DPAM со други модели, а 33 статии ја оценија педагошката релевантност на 3DPAM за учениците.
Со оглед на разликите во дизајнот на студиите за анатомско 3D печатење, не сметавме дека е соодветно да спроведеме мета-анализа. Мета-анализа објавена во 2020 година главно се фокусираше на тестови за анатомско знаење по обуката, без да ги анализира техничките и технолошките аспекти на дизајнот и производството на 3DPAM [10].
Регионот на главата е најпроучуван, веројатно затоа што сложеноста на неговата анатомија им отежнува на студентите да го прикажат овој анатомски регион во тридимензионален простор во споредба со екстремитетите или торзото. КТ е убедливо најчесто користениот метод на снимање. Оваа техника е широко користена, особено во медицински услови, но има ограничена просторна резолуција и низок контраст на меките ткива. Овие ограничувања ги прават КТ скенирањата несоодветни за сегментација и моделирање на нервниот систем. Од друга страна, компјутеризираната томографија е посоодветна за сегментација/моделирање на коскено ткиво; Контрастот на коска/меко ткиво помага да се завршат овие чекори пред 3D печатење на анатомски модели. Од друга страна, микроКТ се смета за референтна технологија во однос на просторната резолуција во снимањето на коските [70]. Оптичките скенери или МРИ исто така може да се користат за добивање слики. Повисоката резолуција спречува измазнување на коскените површини и ја зачувува суптилноста на анатомските структури [59]. Изборот на модел, исто така, влијае на просторната резолуција: на пример, моделите за пластификација имаат пониска резолуција [45]. Графичките дизајнери мора да креираат прилагодени 3Д модели, што ги зголемува трошоците (25 до 150 долари на час) [43]. Добивањето висококвалитетни .STL датотеки не е доволно за креирање висококвалитетни анатомски модели. Потребно е да се утврдат параметрите за печатење, како што е ориентацијата на анатомскиот модел на плочата за печатење [29]. Некои автори сугерираат дека напредните технологии за печатење како што е SLS треба да се користат секогаш кога е можно за да се подобри точноста на 3DPAM [38]. Производството на 3DPAM бара стручна помош; најбараните специјалисти се инженери [72], радиолози [75], графички дизајнери [43] и анатомисти [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Софтверот за сегментација и моделирање се важни фактори за добивање точни анатомски модели, но цената на овие софтверски пакети и нивната сложеност го попречуваат нивното користење. Неколку студии ја споредиле употребата на различни софтверски пакети и технологии за печатење, истакнувајќи ги предностите и недостатоците на секоја технологија [68]. Покрај софтверот за моделирање, потребен е и софтвер за печатење компатибилен со избраниот печатач; некои автори претпочитаат да користат онлајн 3D печатење [75]. Ако се испечатат доволно 3D објекти, инвестицијата може да доведе до финансиски поврат [72].
Пластиката е убедливо најчесто користениот материјал. Широкиот спектар на текстури и бои ја прави материјал по избор за 3DPAM. Некои автори ја пофалија нејзината висока цврстина во споредба со традиционалните кадаверични или пластинирани модели [24, 56, 73]. Некои пластики дури имаат и својства на свиткување или истегнување. На пример, Filaflex со FDM технологија може да се истегне до 700%. Некои автори го сметаат за материјал по избор за репликација на мускули, тетиви и лигаменти [63]. Од друга страна, две студии покренаа прашања за ориентацијата на влакната за време на печатењето. Всушност, ориентацијата, вметнувањето, инервацијата и функцијата на мускулните влакна се критични во моделирањето на мускулите [33].
Изненадувачки, малку студии ја споменуваат скалата на печатење. Бидејќи многу луѓе го сметаат соодносот 1:1 за стандард, авторот можеби одлучил да не го спомене. Иако зголемувањето на скалирањето би било корисно за насочено учење во големи групи, изводливоста на скалирањето сè уште не е истражена, особено со оглед на растечката големина на класот и физичката големина на моделот како важен фактор. Секако, скалите во полна големина го олеснуваат лоцирањето и комуницирањето на различните анатомски елементи со пациентот, што може да објасни зошто тие често се користат.
Од многуте печатачи достапни на пазарот, оние што користат PolyJet (материјал или врзивно средство за инк-џет печатење) технологија за да обезбедат печатење во боја и повеќеслојно (и затоа повеќетекстурно) печатење со висока дефиниција чинат помеѓу 20.000 и 250.000 американски долари (https: //www.aniwaa.com/). Оваа висока цена може да ја ограничи промоцијата на 3DPAM во медицинските факултети. Покрај цената на печатачот, цената на материјалите потребни за инк-џет печатење е повисока отколку за SLA или FDM печатачите [68]. Цените за SLA или FDM печатачите се исто така попристапни, почнувајќи од 576 до 4.999 евра во статиите наведени во овој преглед. Според Триподи и неговите колеги, секој скелетен дел може да се испечати за 1,25 американски долари [47]. Единаесет студии заклучија дека 3D печатењето е поевтино од пластифицирањето или комерцијалните модели [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Покрај тоа, овие комерцијални модели се дизајнирани да обезбедат информации за пациентот без доволно детали за предавање по анатомија [80]. Овие комерцијални модели се сметаат за инфериорни во однос на 3DPAM [44]. Вреди да се напомене дека, покрај употребената технологија за печатење, конечната цена е пропорционална на размерот, а со тоа и на конечната големина на 3DPAM [48]. Поради овие причини, се претпочита размер во полна големина [37].
Само една студија го споредила 3DPAM со комерцијално достапните анатомски модели [72]. Кадаверичните примероци се најчесто користениот компаратор за 3DPAM. И покрај нивните ограничувања, кадаверичните модели остануваат вредна алатка за предавање анатомија. Мора да се направи разлика помеѓу обдукција, дисекција и сува коска. Врз основа на тестовите за обука, две студии покажаа дека 3DPAM е значително поефикасен од пластинираната дисекција [16, 27]. Една студија споредила еден час обука со употреба на 3DPAM (долен екстремитет) со еден час дисекција на истиот анатомски регион [78]. Немало значајни разлики помеѓу двата методи на предавање. Веројатно е дека има малку истражувања на оваа тема бидејќи таквите споредби се тешки за правење. Дисекцијата е подготовка што одзема многу време за студентите. Понекогаш се потребни десетици часови подготовка, во зависност од тоа што се подготвува. Трета споредба може да се направи со суви коски. Студијата на Цаи и Смит открила дека резултатите од тестовите биле значително подобри во групата што користела 3DPAM [51, 63]. Чен и неговите колеги забележаа дека студентите кои користат 3Д модели постигнале подобри резултати во идентификувањето на структури (черепи), но немало разлика во резултатите од MCQ [69]. Конечно, Танер и неговите колеги покажаа подобри резултати по тестирањето во оваа група користејќи 3DPAM на птеригопалатинската јама [46]. Во овој преглед на литературата беа идентификувани и други нови алатки за настава. Најчести меѓу нив се зголемената реалност, виртуелната реалност и сериозните игри [43]. Според Махрус и неговите колеги, преференцијата за анатомски модели зависи од бројот на часови во кои студентите играат видео игри [31]. Од друга страна, голем недостаток на новите алатки за настава по анатомија е хаптичката повратна информација, особено за чисто виртуелни алатки [48].
Повеќето студии што го оценуваат новиот 3DPAM користеле претходни тестови на знаење. Овие претходни тестови помагаат да се избегне пристрасност во проценката. Некои автори, пред да спроведат експериментални студии, ги исклучуваат сите студенти кои постигнале над просекот на прелиминарниот тест [40]. Меѓу пристрасностите што ги споменаа Гарас и неговите колеги беа бојата на моделот и изборот на волонтери во студентската класа [61]. Боењето го олеснува идентификувањето на анатомските структури. Чен и неговите колеги воспоставија строги експериментални услови без почетни разлики меѓу групите и студијата беше слепа во најголема можна мера [69]. Лим и неговите колеги препорачуваат проценката по тестот да ја изврши трета страна за да се избегне пристрасност во проценката [16]. Некои студии користеле Ликертова скала за да ја проценат изводливоста на 3DPAM. Овој инструмент е погоден за проценка на задоволството, но сепак постојат важни пристрасности за кои треба да се биде свесен [86].
Образовната релевантност на 3DPAM првенствено беше оценета кај студентите по медицина, вклучително и студентите по медицина од прва година, во 14 од 33 студии. Во нивната пилот-студија, Вилк и колегите објавија дека студентите по медицина веруваат дека 3D печатењето треба да биде вклучено во нивното учење по анатомија [87]. 87% од студентите анкетирани во студијата Черченели веруваат дека втората година од студиите е најдобро време за користење на 3DPAM [84]. Резултатите на Танер и колегите, исто така, покажаа дека студентите постигнуваат подобри резултати ако никогаш не ја проучувале областа [46]. Овие податоци сугерираат дека првата година од медицинскиот факултет е оптималното време за вклучување на 3DPAM во наставата по анатомија. Мета-анализата на Је ја поддржа оваа идеја [18]. Во 27-те статии вклучени во студијата, имаше значајни разлики во резултатите од тестовите помеѓу 3DPAM и традиционалните модели за студентите по медицина, но не и за специјализантите.
3DPAM како алатка за учење ги подобрува академските постигнувања [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], долгорочното задржување на знаењето [32] и задоволството на учениците [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66]., 69, 84]. Панели од експерти, исто така, ги оценија овие модели како корисни [37, 42, 49, 81, 82], а две студии покажаа задоволство на наставниците со 3DPAM [25, 63]. Од сите извори, Бекхаус и неговите колеги го сметаат 3D печатењето за најдобра алтернатива на традиционалните анатомски модели [49]. Во нивната прва мета-анализа, Је и неговите колеги потврдија дека учениците кои добиле 3DPAM инструкции имале подобри резултати по тестирањето од учениците кои добиле 2D или кадавериски инструкции [10]. Сепак, тие го разликувале 3DPAM не по сложеност, туку едноставно по срце, нервен систем и абдоминална празнина. Во седум студии, 3DPAM не ги надмина другите модели врз основа на тестови за знаење спроведени на студенти [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Во нивната мета-анализа, Салазар и колегите заклучија дека употребата на 3DPAM конкретно го подобрува разбирањето на сложената анатомија [17]. Овој концепт е во согласност со писмото на Хитас до уредникот [88]. Некои анатомски области кои се сметаат за помалку сложени не бараат употреба на 3DPAM, додека посложените анатомски области (како што се вратот или нервниот систем) би биле логичен избор за 3DPAM. Овој концепт може да објасни зошто некои 3DPAM не се сметаат за супериорни во однос на традиционалните модели, особено кога студентите немаат знаење во доменот каде што се смета дека перформансите на моделот се супериорни. Така, презентирањето на едноставен модел на студенти кои веќе имаат одредено знаење за предметот (студенти по медицина или специјализанти) не е корисно за подобрување на перформансите на студентите.
Од сите наведени образовни придобивки, 11 студии ги нагласија визуелните или тактилните квалитети на моделите [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], а 3 студии ја подобрија цврстината и издржливоста (33, 50-52, 63, 79, 85, 86). Други предности се што учениците можат да манипулираат со структурите, наставниците можат да заштедат време, тие се полесни за зачувување од труповите, проектот може да се заврши во рок од 24 часа, може да се користи како алатка за домашно образование и може да се користи за предавање големи количини на информации. Повтореното 3D печатење за настава по анатомија со голем обем го прави 3D печатењето на модели поекономично [26]. Употребата на 3DPAM може да ги подобри можностите за ментална ротација [23] и да ја подобри интерпретацијата на сликите од попречен пресек [23, 32]. Две студии покажаа дека студентите изложени на 3DPAM имале поголема веројатност да се подложат на операција [40, 74]. Металните конектори можат да се вградат за да се создаде движење потребно за проучување на функционалната анатомија [51, 53], или моделите можат да се испечатат со користење на дизајни на тригери [67].
3D печатењето овозможува креирање на прилагодливи анатомски модели преку подобрување на одредени аспекти за време на фазата на моделирање, [48, 80] креирање соодветна основа, [59] комбинирање на повеќе модели, [36] користење на транспарентност, (49) боја, [45] или правење видливи одредени внатрешни структури [30]. Триподи и колегите користеле глина за скулптура за да ги надополнат своите 3D печатени коскени модели, нагласувајќи ја вредноста на ко-креираните модели како алатки за учење [47]. Во 9 студии, бојата била применета по печатењето [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], но студентите ја примениле само еднаш [49]. За жал, студијата не го оценила квалитетот на обуката за модели или редоследот на обуката. Ова треба да се земе предвид во контекст на образованието по анатомија, бидејќи придобивките од комбинираното учење и ко-креирањето се добро утврдени [89]. За справување со растечката рекламна активност, самостојното учење се користи многу пати за евалуација на моделите [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Една студија заклучи дека бојата на пластичниот материјал е премногу светла[45], друга студија заклучи дека моделот е премногу кршлив[71], а две други студии укажаа на недостаток на анатомска варијабилност во дизајнот на поединечните модели[25, 45]. Седум студии заклучија дека анатомските детали на 3DPAM се недоволни [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
За подетални анатомски модели на големи и сложени региони, како што се ретроперитонеумот или цервикалниот 'рбет, времето за сегментација и моделирање се смета за многу долго, а цената е многу висока (околу 2000 американски долари) [27, 48]. Хоџо и колегите во својата студија наведоа дека биле потребни 40 часа за да се создаде анатомскиот модел на карлицата [42]. Најдолгото време за сегментација било 380 часа во студијата на Ведерал и колегите, во која повеќе модели биле комбинирани за да се создаде комплетен педијатриски модел на дишни патишта [36]. Во девет студии, сегментацијата и времето за печатење се сметале за недостатоци [36, 42, 57, 58, 74]. Сепак, 12 студии ги критикувале физичките својства на нивните модели, особено нивната конзистентност, [28, 62] недостатокот на транспарентност, [30] кршливоста и монохроматичноста, [71] недостатокот на меко ткиво, [66] или недостатокот на детали [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Овие недостатоци можат да се надминат со зголемување на времето за сегментација или симулација. Губењето и пребарувањето на релевантни информации беше проблем со кој се соочија три тима [30, 74, 77]. Според извештаите на пациентите, јодните контрастни средства не обезбедуваат оптимална васкуларна видливост поради ограничувањата на дозата [74]. Инјектирањето на кадаверичен модел се чини дека е идеален метод што се оддалечува од принципот „што е можно помалку“ и ограничувањата на дозата на инјектирано контрастно средство.
За жал, многу статии не споменуваат некои клучни карактеристики на 3DPAM. Помалку од половина од статиите експлицитно наведоа дали нивниот 3DPAM е нијансиран. Покриеноста на обемот на печатење беше неконзистентна (43% од статиите), а само 34% споменаа употреба на повеќе медиуми. Овие параметри за печатење се критични бидејќи влијаат на својствата за учење на 3DPAM. Повеќето статии не даваат доволно информации за сложеноста на добивањето 3DPAM (време за дизајн, квалификации на персоналот, трошоци за софтвер, трошоци за печатење итн.). Оваа информација е критична и треба да се земе предвид пред да се размисли за започнување проект за развој на нов 3DPAM.
Овој систематски преглед покажува дека дизајнирањето и 3D печатењето на нормални анатомски модели е изводливо по ниска цена, особено кога се користат FDM или SLA печатачи и ефтини еднобојни пластични материјали. Сепак, овие основни дизајни можат да се подобрат со додавање боја или додавање дизајни во различни материјали. Пореалистичните модели (печатени со употреба на повеќе материјали од различни бои и текстури за прецизно да се реплицираат тактилните квалитети на референтниот модел на кадаверот) бараат поскапи технологии за 3D печатење и подолго време за дизајнирање. Ова значително ќе ги зголеми вкупните трошоци. Без разлика кој процес на печатење е избран, изборот на соодветен метод на снимање е клучен за успехот на 3DPAM. Колку е поголема просторната резолуција, толку пореалистичен станува моделот и може да се користи за напредно истражување. Од педагошка гледна точка, 3DPAM е ефикасна алатка за предавање анатомија, што е потврдено од тестовите за знаење што им се даваат на студентите и нивното задоволство. Ефектот на предавање на 3DPAM е најдобар кога репродуцира сложени анатомски региони и студентите го користат рано во нивната медицинска обука.
Генерираните и/или анализираните збирки податоци во оваа студија не се јавно достапни поради јазични бариери, но се достапни од соодветниот автор по разумно барање.
Дрејк РЛ, Лоури ДЈ, Пруит ЦМ. Преглед на курсевите по груба анатомија, микроанатомија, невробиологија и ембриологија во наставните програми на медицинските факултети во САД. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Гош С.К. Дисекција на кадавер како образовна алатка за анатомската наука во 21 век: Дисекција како образовна алатка. Анализа на научното образование. 2017;10(3):286–99.
Време на објавување: 09 април 2024 година