Trojrozmerné tlačené anatomické modely (3DPAM) sa zdajú byť vhodným nástrojom vďaka ich vzdelávacej hodnote a realizovateľnosti.Účelom tohto prehľadu je popísať a analyzovať metódy používané na vytvorenie 3DPAM pre výučbu ľudskej anatómie a zhodnotiť jeho pedagogický prínos.
V PubMed sa uskutočnilo elektronické vyhľadávanie s použitím nasledujúcich pojmov: vzdelávanie, škola, učenie, vyučovanie, školenie, vyučovanie, vzdelávanie, trojrozmerný, 3D, trojrozmerný, tlač, tlač, tlač, anatómia, anatómia, anatómia a anatómia ..Zistenia zahŕňali charakteristiky štúdie, návrh modelu, morfologické hodnotenie, výkon vzdelávania, silné a slabé stránky.
Spomedzi 68 vybraných článkov bolo najviac štúdií zameraných na oblasť lebky (33 článkov);51 článkov spomína tlač kostí.V 47 článkoch bol vyvinutý 3DPAM na základe počítačovej tomografie.Je uvedených päť procesov tlače.Plasty a ich deriváty boli použité v 48 štúdiách.Každý dizajn sa pohybuje v cene od 1,25 do 2 800 dolárov.Tridsaťsedem štúdií porovnávalo 3DPAM s referenčnými modelmi.Vzdelávacie aktivity skúmalo 33 článkov.Hlavnými výhodami sú vizuálna a hmatová kvalita, efektivita učenia, opakovateľnosť, prispôsobiteľnosť a agilnosť, úspora času, integrácia funkčnej anatómie, lepšie schopnosti mentálnej rotácie, uchovanie vedomostí a spokojnosť učiteľa/študenta.Hlavné nevýhody súvisia s dizajnom: konzistencia, nedostatok detailov alebo priehľadnosti, príliš svetlé farby, dlhé časy tlače a vysoké náklady.
Tento systematický prehľad ukazuje, že 3DPAM je nákladovo efektívny a efektívny pre výučbu anatómie.Realistickejšie modely vyžadujú použitie drahších technológií 3D tlače a dlhší čas navrhovania, čo výrazne zvýši celkové náklady.Základom je výber vhodnej zobrazovacej metódy.Z pedagogického hľadiska je 3DPAM efektívnym nástrojom na výučbu anatómie, s pozitívnym vplyvom na študijné výsledky a spokojnosť.Vyučovací efekt 3DPAM je najlepší, keď reprodukuje zložité anatomické oblasti a študenti ho používajú na začiatku svojej lekárskej prípravy.
Pitva zvieracích mŕtvol sa vykonáva od starovekého Grécka a je jednou z hlavných metód výučby anatómie.Kataverózne pitvy vykonávané počas praktického vyučovania sa využívajú v teoretickom kurikule študentov medicíny na vysokých školách a v súčasnosti sú považované za zlatý štandard pre štúdium anatómie [1,2,3,4,5].Existuje však veľa prekážok v používaní vzoriek ľudských mŕtvol, čo vedie k hľadaniu nových tréningových nástrojov [6, 7].Niektoré z týchto nových nástrojov zahŕňajú rozšírenú realitu, digitálne nástroje a 3D tlač.Podľa nedávneho prehľadu literatúry od Santosa et al.[8] Z hľadiska hodnoty týchto nových technológií pre výučbu anatómie sa 3D tlač javí ako jeden z najdôležitejších zdrojov, a to ako z hľadiska vzdelávacej hodnoty pre študentov, tak aj z hľadiska realizovateľnosti implementácie [4,9,10] .
3D tlač nie je novinkou.Prvé patenty súvisiace s touto technológiou pochádzajú z roku 1984: A Le Méhauté, O De Witte a JC André vo Francúzsku a o tri týždne neskôr C Hull v USA.Odvtedy sa technológia neustále vyvíja a jej využitie sa rozšírilo do mnohých oblastí.Napríklad NASA vytlačila prvý objekt mimo Zeme v roku 2014 [11].Tento nový nástroj prijala aj oblasť medicíny, čím sa zvýšila túžba po vývoji personalizovanej medicíny [12].
Mnohí autori preukázali výhody používania 3D tlačených anatomických modelov (3DPAM) v medicínskom vzdelávaní [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Pri výučbe ľudskej anatómie sú potrebné nepatologické a anatomicky normálne modely.Niektoré prehľady skúmali patologické alebo medicínsko/chirurgické tréningové modely [8, 20, 21].Aby sme vyvinuli hybridný model pre výučbu ľudskej anatómie, ktorý zahŕňa nové nástroje, ako je 3D tlač, vykonali sme systematický prehľad s cieľom opísať a analyzovať, ako sa 3D tlačené objekty vytvárajú na výučbu ľudskej anatómie a ako študenti hodnotia efektivitu učenia pomocou týchto 3D objektov.
Tento systematický prehľad literatúry sa uskutočnil v júni 2022 s použitím pokynov PRISMA (Preferované položky podávania správ pre systematické prehľady a metaanalýzy) bez časového obmedzenia [22].
Kritériá zaradenia boli všetky výskumné práce využívajúce 3DPAM pri výučbe/učení anatómie.Prehľady literatúry, listy alebo články zamerané na patologické modely, zvieracie modely, archeologické modely a modely lekárskeho/chirurgického výcviku boli vylúčené.Vybrali sa iba články publikované v angličtine.Články bez dostupných online abstraktov boli vylúčené.Boli zahrnuté články, ktoré obsahovali viacero modelov, z ktorých aspoň jeden bol anatomicky normálny alebo mal menšiu patológiu neovplyvňujúcu vyučovaciu hodnotu.
V elektronickej databáze PubMed (National Library of Medicine, NCBI) sa uskutočnila literárna rešerš s cieľom identifikovať relevantné štúdie publikované do júna 2022. Použite tieto vyhľadávacie výrazy: vzdelávanie, škola, vyučovanie, vyučovanie, učenie, vyučovanie, vzdelávanie, tri- rozmerové, 3D, 3D, tlač, tlač, tlač, anatómia, anatómia, anatómia a anatómia.Bol vykonaný jeden dotaz: (((vzdelanie[nadpis/abstrakt] ALEBO škola[nadpis/abstrakt] ORučenie[nadpis/abstrakt] ALEBO vyučovanie[nadpis/abstrakt] ALEBO školenie[nadpis/abstrakt] ORsah[nadpis/abstrakt] ] ALEBO Vzdelanie [Názov/Anotácia]) AND (Tri rozmery [Názov] ALEBO 3D [Názov] ALEBO 3D [Názov])) AND (Tlač [Názov] ALEBO Tlač [Názov] ALEBO Tlač [Názov])) A (Anatómia) [Názov ] ]/abstrakt] alebo anatómia [názov/abstrakt] alebo anatómia [názov/abstrakt] alebo anatómia [názov/abstrakt]).Ďalšie články boli identifikované ručným prehľadávaním databázy PubMed a preskúmaním odkazov na iné vedecké články.Neboli použité žiadne obmedzenia dátumu, ale bol použitý filter „Osoba“.
Všetky získané tituly a abstrakty boli skrínované podľa kritérií zaradenia a vylúčenia dvoma autormi (EBR a AL) a akákoľvek štúdia, ktorá nespĺňala všetky kritériá oprávnenosti, bola vylúčená.Plné texty publikácií zostávajúcich štúdií boli získané a preskúmané tromi autormi (EBR, EBE a AL).V prípade potreby nezhody pri výbere článkov riešila štvrtá osoba (LT).Do tohto prehľadu boli zahrnuté publikácie, ktoré splnili všetky kritériá na zaradenie.
Extrakciu údajov vykonali nezávisle dvaja autori (EBR a AL) pod dohľadom tretieho autora (LT).
- Údaje o návrhu modelu: anatomické oblasti, špecifické anatomické časti, počiatočný model pre 3D tlač, metóda získavania, segmentačný a modelovací softvér, typ 3D tlačiarne, typ a množstvo materiálu, mierka tlače, farba, náklady na tlač.
- Morfologické hodnotenie modelov: modely používané na porovnanie, lekárske hodnotenie odborníkov/učiteľov, počet hodnotiteľov, typ hodnotenia.
- Vyučovací 3D model: hodnotenie vedomostí žiaka, metóda hodnotenia, počet žiakov, počet porovnávacích skupín, randomizácia žiakov, vzdelanie/typ žiaka.
V MEDLINE bolo identifikovaných 418 štúdií a 139 článkov bolo vylúčených „ľudským“ filtrom.Po preštudovaní názvov a abstraktov bolo vybraných 103 štúdií na čítanie plného textu.34 článkov bolo vylúčených, pretože išlo buď o patologické modely (9 článkov), medicínske/chirurgické tréningové modely (4 články), zvieracie modely (4 články), 3D rádiologické modely (1 článok) alebo nešlo o pôvodné vedecké články (16 kapitol).).Celkovo bolo do recenzie zaradených 68 článkov.Obrázok 1 predstavuje proces výberu ako vývojový diagram.
Vývojový diagram sumarizujúci identifikáciu, skríning a zahrnutie článkov do tohto systematického prehľadu
Všetky štúdie boli publikované v rokoch 2014 až 2022 s priemerným rokom vydania 2019. Spomedzi 68 zahrnutých článkov bolo 33 (49 %) štúdií opisných a experimentálnych, 17 (25 %) bolo čisto experimentálnych a 18 (26 %) bolo experimentálne.Čisto popisné.Z 50 (73 %) experimentálnych štúdií 21 (31 %) použilo randomizáciu.Len 34 štúdií (50 %) zahŕňalo štatistické analýzy.Tabuľka 1 sumarizuje charakteristiky každej štúdie.
33 článkov (48 %) skúmalo oblasť hlavy, 19 článkov (28 %) hrudnú oblasť, 17 článkov (25 %) abdominopelvickú oblasť a 15 článkov (22 %) končatiny.V 51 článkoch (75 %) sa spomínali 3D tlačené kosti ako anatomické modely alebo viacrezové anatomické modely.
Pokiaľ ide o zdrojové modely alebo súbory použité na vývoj 3DPAM, 23 článkov (34 %) uviedlo použitie údajov o pacientoch, 20 článkov (29 %) použitie údajov o kadaveróze a 17 článkov (25 %) použitie databáz.použitie a 7 štúdií (10 %) nezverejnilo zdroj použitých dokumentov.
47 štúdií (69 %) vyvinulo 3DPAM na základe počítačovej tomografie a 3 štúdie (4 %) uviedli použitie microCT.7 článkov (10 %) premietalo 3D objekty pomocou optických skenerov, 4 články (6 %) pomocou MRI a 1 článok (1 %) pomocou kamier a mikroskopov.14 článkov (21 %) neuviedlo zdroj zdrojových súborov návrhu 3D modelu.3D súbory sa vytvárajú s priemerným priestorovým rozlíšením menším ako 0,5 mm.Optimálne rozlíšenie je 30 μm [80] a maximálne rozlíšenie je 1,5 mm [32].
Použilo sa šesťdesiat rôznych softvérových aplikácií (segmentácia, modelovanie, dizajn alebo tlač).Najčastejšie sa používali mimiky (Materialise, Leuven, Belgicko) (14 štúdií, 21 %), nasledovali MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 štúdií, 19 %), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 štúdií, 15 %), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 štúdií, 13 %), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holandsko) (8 štúdií, 12 %) a CURA (Geldemarsen, Holandsko) (7 štúdií, 10 %).
Spomína sa 67 rôznych modelov tlačiarní a päť procesov tlače.Technológia FDM (Fused Deposition Modeling) bola použitá v 26 produktoch (38 %), otryskanie materiálu v 13 produktoch (19 %) a nakoniec otryskanie spojivom (11 produktov, 16 %).Najmenej využívanými technológiami sú stereolitografia (SLA) (5 článkov, 7 %) a selektívne laserové spekanie (SLS) (4 články, 6 %).Najčastejšie používanou tlačiarňou (7 článkov, 10 %) je Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Pri špecifikácii materiálov použitých na výrobu 3DPAM (51 článkov, 75 %) použilo 48 štúdií (71 %) plasty a ich deriváty.Hlavnými použitými materiálmi boli PLA (kyselina polymliečna) (n = 20, 29 %), živica (n = 9, 13 %) a ABS (akrylonitrilbutadiénstyrén) (7 druhov, 10 %).23 článkov (34 %) skúmalo 3DPAM vyrobený z viacerých materiálov, 36 článkov (53 %) prezentovalo 3DPAM vyrobený iba z jedného materiálu a 9 článkov (13 %) nešpecifikovalo materiál.
Dvadsaťdeväť článkov (43 %) uviedlo pomery tlače od 0,25:1 do 2:1, s priemerom 1:1.Dvadsaťpäť článkov (37 %) použilo pomer 1:1.28 3DPAM (41 %) pozostávalo z viacerých farieb a 9 (13 %) bolo zafarbených po vytlačení [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Tridsaťštyri článkov (50 %) uvádzalo náklady.9 článkov (13 %) uvádzalo náklady na 3D tlačiarne a suroviny.Ceny tlačiarní sa pohybujú od 302 do 65 000 USD.Pri špecifikácii sa ceny modelov pohybujú od 1,25 do 2 800 USD;tieto extrémy zodpovedajú skeletálnym vzorkám [47] a vysoko presným retroperitoneálnym modelom [48].Tabuľka 2 sumarizuje modelové údaje pre každú zahrnutú štúdiu.
Tridsaťsedem štúdií (54 %) porovnávalo 3DAPM s referenčným modelom.Spomedzi týchto štúdií bol najbežnejším komparátorom anatomický referenčný model použitý v 14 výrobkoch (38 %), plastinované prípravky v 6 výrobkoch (16 %) a plastinované prípravky v 6 výrobkoch (16 %).Využitie virtuálnej reality, zobrazovanie počítačovou tomografiou jeden 3DPAM v 5 článkoch (14 %), ďalší 3DPAM v 3 článkoch (8 %), vážne hry v 1 článku (3 %), röntgenové snímky v 1 článku (3 %), obchodné modely v r. 1 článok (3 %) a rozšírená realita v 1 článku (3 %).Tridsaťštyri (50 %) štúdií hodnotilo 3DPAM.Pätnásť (48 %) skúma podrobné skúsenosti hodnotiteľov (tabuľka 3).3DPAM vykonali chirurgovia alebo ošetrujúci lekári v 7 štúdiách (47 %), anatomickí špecialisti v 6 štúdiách (40 %), študenti v 3 štúdiách (20 %), učitelia (odbor neuvedený) v 3 štúdiách (20 %) na posúdenie a ešte jeden hodnotiteľ v článku (7 %).Priemerný počet hodnotiteľov je 14 (minimálne 2, maximálne 30).Tridsaťtri štúdií (49 %) hodnotilo morfológiu 3DPAM kvalitatívne a 10 štúdií (15 %) hodnotilo morfológiu 3DPAM kvantitatívne.Z 33 štúdií, ktoré používali kvalitatívne hodnotenia, 16 použilo čisto deskriptívne hodnotenia (48 %), 9 použilo testy/hodnotenia/prieskumy (27 %) a 8 použilo Likertove škály (24 %).Tabuľka 3 sumarizuje morfologické hodnotenia modelov v každej zahrnutej štúdii.
Tridsaťtri (48 %) článkov skúmalo a porovnávalo efektivitu výučby 3DPAM u študentov.Z týchto štúdií 23 (70 %) článkov hodnotilo spokojnosť študentov, 17 (51 %) použilo Likertove škály a 6 (18 %) iné metódy.Dvadsaťdva článkov (67 %) hodnotilo učenie sa študentov prostredníctvom testovania vedomostí, z ktorých 10 (30 %) použilo predbežné a/alebo posttesty.Jedenásť štúdií (33 %) použilo na posúdenie vedomostí študentov otázky a testy s možnosťou výberu z viacerých odpovedí a päť štúdií (15 %) použilo označovanie obrázkov/anatomickú identifikáciu.Na každej štúdii sa zúčastnilo v priemere 76 študentov (minimálne 8, maximálne 319).Dvadsaťštyri štúdií (72 %) malo kontrolnú skupinu, z ktorých 20 (60 %) použilo randomizáciu.Naproti tomu jedna štúdia (3 %) náhodne pridelila anatomické modely 10 rôznym študentom.V priemere sa porovnávalo 2,6 skupín (minimálne 2, maximálne 10).23 štúdií (70 %) sa zúčastnilo študentov medicíny, z toho 14 (42 %) študentov prvého ročníka medicíny.Šesť (18 %) štúdií zahŕňalo obyvateľov, 4 (12 %) študentov zubného lekárstva a 3 (9 %) študentov prírodných vied.Šesť štúdií (18 %) implementovalo a hodnotilo autonómne učenie pomocou 3DPAM.Tabuľka 4 sumarizuje výsledky hodnotenia účinnosti vyučovania 3DPAM pre každú zahrnutú štúdiu.
Hlavnými výhodami používania 3DPAM ako vyučovacieho nástroja na výučbu normálnej ľudskej anatómie, ktoré uvádzajú autori, sú vizuálne a hmatové charakteristiky vrátane realizmu [55, 67], presnosti [44, 50, 72, 85] a variability konzistencie [34]. ., 45, 48, 64], farba a priehľadnosť [28, 45], spoľahlivosť [24, 56, 73], vzdelávací efekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], náklady [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reprodukovateľnosť [80], možnosť vylepšenia alebo personalizácie [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], schopnosť manipulovať so žiakmi [30, 49], úspora času pri výučbe [61, 80], jednoduchosť skladovania [61], schopnosť integrovať funkčnú anatómiu alebo vytvárať špecifické štruktúry [51, 53], 67], rýchly návrh kostry modelov [81], schopnosť spoločne vytvárať a používať modely domov [49, 60, 71], zlepšené schopnosti mentálnej rotácie [23] a uchovávanie vedomostí [32], ako aj u učiteľa [ 25, 63] a spokojnosť študentov [25, 63].45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Hlavné nevýhody súvisia s dizajnom: tuhosť [80], konzistencia [28, 62], nedostatok detailov alebo priehľadnosti [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], príliš svetlé farby [45].a krehkosť podlahy[71].Medzi ďalšie nevýhody patrí strata informácií [30, 76], dlhý čas potrebný na segmentáciu obrazu [36, 52, 57, 58, 74], čas tlače [57, 63, 66, 67], chýbajúca anatomická variabilita [25], a náklady .Vysoká[48].
Tento systematický prehľad zhŕňa 68 článkov publikovaných počas 9 rokov a zdôrazňuje záujem vedeckej komunity o 3DPAM ako nástroj na výučbu normálnej ľudskej anatómie.Každá anatomická oblasť bola študovaná a 3D vytlačená.Z týchto článkov 37 článkov porovnávalo 3DPAM s inými modelmi a 33 článkov hodnotilo pedagogický význam 3DPAM pre študentov.
Vzhľadom na rozdiely v dizajne štúdií anatomickej 3D tlače sme nepovažovali za vhodné vykonať metaanalýzu.Metaanalýza publikovaná v roku 2020 sa zamerala hlavne na testy anatomických znalostí po tréningu bez analýzy technických a technologických aspektov návrhu a výroby 3DPAM [10].
Oblasť hlavy je najviac študovaná, pravdepodobne preto, že zložitosť jej anatómie sťažuje študentom zobrazenie tejto anatomickej oblasti v trojrozmernom priestore v porovnaní s končatinami alebo trupom.CT je zďaleka najbežnejšie používanou zobrazovacou metódou.Táto technika je široko používaná, najmä v lekárskom prostredí, ale má obmedzené priestorové rozlíšenie a nízky kontrast mäkkých tkanív.Tieto obmedzenia spôsobujú, že CT vyšetrenie nie je vhodné na segmentáciu a modelovanie nervového systému.Na druhej strane je počítačová tomografia vhodnejšia na segmentáciu/modelovanie kostného tkaniva;Kontrast kostí a mäkkých tkanív pomáha dokončiť tieto kroky pred 3D tlačou anatomických modelov.Na druhej strane sa microCT považuje za referenčnú technológiu z hľadiska priestorového rozlíšenia pri zobrazovaní kostí [70].Na získanie obrázkov možno použiť aj optické skenery alebo MRI.Vyššie rozlíšenie zabraňuje vyhladzovaniu povrchov kostí a zachováva jemnosť anatomických štruktúr [59].Výber modelu ovplyvňuje aj priestorové rozlíšenie: napríklad plastifikačné modely majú nižšie rozlíšenie [45].Grafickí dizajnéri musia vytvárať vlastné 3D modely, čo zvyšuje náklady (25 až 150 USD za hodinu) [43].Získanie kvalitných súborov .STL nestačí na vytvorenie kvalitných anatomických modelov.Je potrebné určiť parametre tlače, ako je orientácia anatomického modelu na tlačovej platni [29].Niektorí autori navrhujú, aby sa na zlepšenie presnosti 3DPAM používali všade tam, kde je to možné, pokročilé technológie tlače, ako je SLS [38].Výroba 3DPAM si vyžaduje odbornú pomoc;najvyhľadávanejšími odborníkmi sú inžinieri [72], rádiológovia, [75], grafickí dizajnéri [43] a anatómovia [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Softvér na segmentáciu a modelovanie je dôležitým faktorom pri získavaní presných anatomických modelov, ale cena týchto softvérových balíkov a ich zložitosť bránia ich použitiu.Niekoľko štúdií porovnávalo používanie rôznych softvérových balíkov a tlačových technológií, pričom zdôrazňovali výhody a nevýhody každej technológie [68].Okrem modelovacieho softvéru je potrebný aj tlačový softvér kompatibilný s vybranou tlačiarňou;niektorí autori uprednostňujú online 3D tlač [75].Ak sa vytlačí dostatok 3D objektov, investícia môže viesť k finančnej návratnosti [72].
Plast je jednoznačne najpoužívanejším materiálom.Jeho široká škála textúr a farieb z neho robí materiál voľby pre 3DPAM.Niektorí autori chválili jeho vysokú pevnosť v porovnaní s tradičnými kadaveróznymi alebo plátovanými modelmi [24, 56, 73].Niektoré plasty majú dokonca vlastnosti ohýbania alebo rozťahovania.Napríklad Filaflex s technológiou FDM sa dokáže natiahnuť až o 700 %.Niektorí autori ho považujú za materiál voľby pri replikácii svalov, šliach a väzov [63].Na druhej strane dve štúdie vyvolali otázky o orientácii vlákien počas tlače.Orientácia, vloženie, inervácia a funkcia svalových vlákien sú v skutočnosti rozhodujúce pri modelovaní svalov [33].
Prekvapivo málo štúdií uvádza rozsah tlače.Keďže veľa ľudí považuje pomer 1:1 za štandardný, autor sa možno rozhodol, že ho neuvedie.Hoci je škálovanie užitočné pre riadené učenie vo veľkých skupinách, uskutočniteľnosť škálovania ešte nebola dobre preskúmaná, najmä s rastúcou veľkosťou triedy a fyzickou veľkosťou modelu, ktoré sú dôležitým faktorom.Samozrejme, že váhy v plnej veľkosti uľahčujú lokalizáciu a komunikáciu rôznych anatomických prvkov s pacientom, čo môže vysvetľovať, prečo sa často používajú.
Z mnohých tlačiarní dostupných na trhu stoja tie, ktoré využívajú technológiu PolyJet (materiálová atramentová tlač alebo spojovacia atramentová tlač) na poskytovanie farebnej tlače s vysokým rozlíšením a tlače na viacero materiálov (a teda aj s viacerými textúrami), medzi 20 000 a 250 000 USD ( https:/ /www.aniwaa.com/).Tieto vysoké náklady môžu obmedziť propagáciu 3DPAM na lekárskych fakultách.Okrem ceny tlačiarne sú náklady na materiál potrebný na atramentovú tlač vyššie ako pri tlačiarňach SLA alebo FDM [68].Ceny SLA alebo FDM tlačiarní sú tiež dostupnejšie, pohybujú sa od 576 € do 4 999 € v článkoch uvedených v tejto recenzii.Podľa Tripodiho a kolegov je možné každú časť skeletu vytlačiť za 1,25 USD [47].Jedenásť štúdií dospelo k záveru, že 3D tlač je lacnejšia ako plastifikácia alebo komerčné modely [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Okrem toho sú tieto komerčné modely navrhnuté tak, aby poskytovali pacientovi informácie bez dostatočných podrobností na výučbu anatómie [80].Tieto komerčné modely sa považujú za horšie ako 3DPAM [44].Stojí za zmienku, že okrem použitej technológie tlače sú konečné náklady úmerné mierke a teda aj konečnej veľkosti 3DPAM [48].Z týchto dôvodov sa uprednostňuje škála plnej veľkosti [37].
Iba jedna štúdia porovnávala 3DPAM s komerčne dostupnými anatomickými modelmi [72].Kadaverózne vzorky sú najčastejšie používaným komparátorom pre 3DPAM.Napriek svojim obmedzeniam zostávajú kadaverózne modely cenným nástrojom na výučbu anatómie.Treba rozlišovať medzi pitvou, pitvou a suchou kosťou.Na základe tréningových testov dve štúdie ukázali, že 3DPAM bol výrazne účinnejší ako plastinovaná disekcia [16, 27].Jedna štúdia porovnávala jednu hodinu tréningu s použitím 3DPAM (dolná končatina) s jednou hodinou disekcie tej istej anatomickej oblasti [78].Medzi týmito dvoma vyučovacími metódami neboli výrazné rozdiely.Je pravdepodobné, že existuje malý výskum na túto tému, pretože takéto porovnania sa robia ťažko.Preparovanie je pre žiakov časovo náročná príprava.Niekedy sú potrebné desiatky hodín prípravy, v závislosti od toho, čo sa pripravuje.Tretie porovnanie možno urobiť so suchými kosťami.Štúdia Tsaia a Smitha zistila, že výsledky testov boli výrazne lepšie v skupine používajúcej 3DPAM [51, 63].Chen a kolegovia poznamenali, že študenti používajúci 3D modely dosahovali lepšie výsledky pri identifikácii štruktúr (lebiek), ale v skóre MCQ nebol žiadny rozdiel [69].Nakoniec Tanner a kolegovia preukázali lepšie výsledky po teste v tejto skupine s použitím 3DPAM z pterygopalatínovej jamy [46].V tomto prehľade literatúry boli identifikované ďalšie nové vyučovacie nástroje.Najbežnejšie z nich sú rozšírená realita, virtuálna realita a seriózne hry [43].Podľa Mahrousa a kolegov preferencia anatomických modelov závisí od počtu hodín, keď študenti hrajú videohry [31].Na druhej strane, hlavnou nevýhodou nových nástrojov výučby anatómie je haptická spätná väzba, najmä pre čisto virtuálne nástroje [48].
Väčšina štúdií hodnotiacich nový 3DPAM využívala predbežné testy vedomostí.Tieto predbežné testy pomáhajú vyhnúť sa zaujatosti pri hodnotení.Niektorí autori pred uskutočnením experimentálnych štúdií vylúčia všetkých študentov, ktorí dosiahli nadpriemerné skóre v predbežnom teste [40].Medzi predsudkami, ktoré Garas a kolegovia spomenuli, bola farba modelu a výber dobrovoľníkov v triede študentov [61].Farbenie uľahčuje identifikáciu anatomických štruktúr.Chen a kolegovia stanovili prísne experimentálne podmienky bez počiatočných rozdielov medzi skupinami a štúdia bola v maximálnej možnej miere zaslepená [69].Lim a kolegovia odporúčajú, aby hodnotenie po teste dokončila tretia strana, aby sa predišlo skresleniu hodnotenia [16].Niektoré štúdie použili Likertove škály na posúdenie uskutočniteľnosti 3DPAM.Tento nástroj je vhodný na hodnotenie spokojnosti, ale stále existujú dôležité predsudky, ktoré si treba uvedomiť [86].
Vzdelávacia relevantnosť 3DPAM bola primárne hodnotená medzi študentmi medicíny, vrátane študentov prvého ročníka medicíny, v 14 z 33 štúdií.Vo svojej pilotnej štúdii Wilk a kolegovia uviedli, že študenti medicíny veria, že 3D tlač by mala byť zahrnutá do ich učenia sa anatómie [87].87 % študentov opýtaných v štúdii Cercenelli sa domnievalo, že druhý rok štúdia bol najlepší čas na použitie 3DPAM [84].Výsledky Tannera a kolegov tiež ukázali, že študenti dosahovali lepšie výsledky, ak tento odbor nikdy neštudovali [46].Tieto údaje naznačujú, že prvý ročník lekárskej fakulty je optimálnym časom na začlenenie 3DPAM do výučby anatómie.Yeova metaanalýza podporila túto myšlienku [18].V rámci 27 článkov zahrnutých do štúdie boli významné rozdiely vo výkonnosti 3DPAM v porovnaní s tradičnými modelmi u študentov medicíny, ale nie u rezidentov.
3DPAM ako vzdelávací nástroj zlepšuje akademické výsledky [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dlhodobé uchovanie vedomostí [32] a spokojnosť študentov [25, 45, 46, 52, 57, 63 66].69, 84].Panely odborníkov tiež považovali tieto modely za užitočné [37, 42, 49, 81, 82] a dve štúdie zistili spokojnosť učiteľov s 3DPAM [25, 63].Zo všetkých zdrojov považuje Backhouse a kolegovia 3D tlač za najlepšiu alternatívu k tradičným anatomickým modelom [49].Vo svojej prvej metaanalýze Ye a kolegovia potvrdili, že študenti, ktorí dostali pokyny 3DPAM, mali lepšie skóre po teste ako študenti, ktorí dostali pokyny 2D alebo mŕtvoly [10].Nerozlišovali však 3DPAM podľa zložitosti, ale jednoducho podľa srdca, nervového systému a brušnej dutiny.V siedmich štúdiách 3DPAM neprekonal iné modely založené na vedomostných testoch podávaných študentom [32, 66, 69, 77, 78, 84].Vo svojej metaanalýze Salazar a kolegovia dospeli k záveru, že použitie 3DPAM špecificky zlepšuje pochopenie komplexnej anatómie [17].Tento koncept je v súlade s listom Hitasa editorovi [88].Niektoré anatomické oblasti považované za menej zložité nevyžadujú použitie 3DPAM, zatiaľ čo zložitejšie anatomické oblasti (ako je krk alebo nervový systém) by boli logickou voľbou pre 3DPAM.Tento koncept môže vysvetľovať, prečo sa niektoré 3DPAM nepovažujú za lepšie ako tradičné modely, najmä ak študentom chýbajú znalosti v oblasti, kde sa výkon modelu považuje za lepší.Preto prezentovanie jednoduchého modelu študentom, ktorí už majú nejaké znalosti o predmete (študenti medicíny alebo obyvatelia), nie je užitočné pri zlepšovaní výkonu študentov.
Zo všetkých uvedených vzdelávacích výhod 11 štúdií zdôraznilo vizuálne alebo hmatové kvality modelov [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] a 3 štúdie zlepšili pevnosť a odolnosť (33 50-52, 63, 79, 85, 86).Ďalšími výhodami sú, že študenti môžu manipulovať so štruktúrami, učitelia môžu ušetriť čas, sú ľahšie konzervovateľné ako mŕtvoly, projekt je možné dokončiť do 24 hodín, možno ho použiť ako nástroj domáceho vzdelávania a možno ho použiť na výučbu veľkého množstva informácií.skupiny [30, 49, 60, 61, 80, 81].Opakovaná 3D tlač pre vysokoobjemovú výučbu anatómie robí modely 3D tlače cenovo efektívnejšie [26].Použitie 3DPAM môže zlepšiť schopnosti mentálnej rotácie [23] a zlepšiť interpretáciu prierezových obrazov [23, 32].Dve štúdie zistili, že študenti vystavení 3DPAM mali väčšiu pravdepodobnosť, že podstúpia operáciu [40, 74].Kovové konektory môžu byť zabudované na vytvorenie pohybu potrebného na štúdium funkčnej anatómie [51, 53], alebo môžu byť modely vytlačené pomocou vzorov spúšťačov [67].
3D tlač umožňuje vytváranie nastaviteľných anatomických modelov vylepšením určitých aspektov počas fázy modelovania, [48, 80] vytvorením vhodného základu, [59] kombinovaním viacerých modelov, [36] použitím priehľadnosti, (49) farby, [45] príp. zviditeľnenie určitých vnútorných štruktúr [30].Tripodi a kolegovia použili sochársku hlinu na doplnenie svojich 3D tlačených modelov kostí, pričom zdôraznili hodnotu spoločne vytvorených modelov ako učebných nástrojov [47].V 9 štúdiách bola farba aplikovaná po tlači [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ale študenti ju aplikovali iba raz [49].Žiaľ, štúdia nehodnotila kvalitu modelového tréningu ani postupnosť tréningu.Toto by sa malo zvážiť v kontexte anatomického vzdelávania, pretože výhody zmiešaného učenia a spoločnej tvorby sú dobre známe [89].Na zvládnutie rastúcej reklamnej aktivity bolo mnohokrát použité samoučenie na hodnotenie modelov [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Jedna štúdia dospela k záveru, že farba plastového materiálu bola príliš svetlá[45], iná štúdia dospela k záveru, že model bol príliš krehký[71] a dve ďalšie štúdie naznačili nedostatok anatomickej variability v dizajne jednotlivých modelov[25, 45 ]..Sedem štúdií dospelo k záveru, že anatomické detaily 3DPAM sú nedostatočné [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Pri podrobnejších anatomických modeloch veľkých a zložitých oblastí, ako je retroperitoneum alebo cervikálna oblasť, sa čas segmentácie a modelovania považuje za veľmi dlhý a náklady sú veľmi vysoké (asi 2 000 USD) [27, 48].Hojo a kolegovia vo svojej štúdii uviedli, že vytvorenie anatomického modelu panvy trvalo 40 hodín [42].Najdlhší čas segmentácie bol 380 hodín v štúdii Weatherall a kolegov, v ktorej sa kombinovali viaceré modely, aby sa vytvoril kompletný detský model dýchacích ciest [36].V deviatich štúdiách sa segmentácia a čas tlače považovali za nevýhody [36, 42, 57, 58, 74].12 štúdií však kritizovalo fyzikálne vlastnosti svojich modelov, najmä ich konzistenciu, [28, 62] nedostatok transparentnosti, [30] krehkosť a monochromatickosť, [71] nedostatok mäkkých tkanív [66] alebo nedostatok detailov [28, 34].45, 48, 62, 63, 81].Tieto nevýhody je možné prekonať zvýšením času segmentácie alebo simulácie.Strata a získanie relevantných informácií bol problém, ktorému čelili tri tímy [30, 74, 77].Podľa správ pacientov jódované kontrastné látky neposkytovali optimálnu vaskulárnu viditeľnosť v dôsledku obmedzení dávky [74].Injekcia kadaverózneho modelu sa javí ako ideálna metóda, ktorá sa vzďaľuje od princípu „čo najmenej“ a obmedzení vstrekovanej dávky kontrastnej látky.
Bohužiaľ, veľa článkov nespomína niektoré kľúčové vlastnosti 3DPAM.Menej ako polovica článkov výslovne uvádzala, či je ich 3DPAM zafarbený.Pokrytie rozsahu tlače bolo nejednotné (43 % článkov) a len 34 % uviedlo použitie viacerých médií.Tieto parametre tlače sú kritické, pretože ovplyvňujú vlastnosti učenia 3DPAM.Väčšina článkov neposkytuje dostatočné informácie o zložitosti získania 3DPAM (čas návrhu, kvalifikácia personálu, náklady na softvér, náklady na tlač atď.).Tieto informácie sú kritické a mali by sa zvážiť pred začatím projektu na vývoj nového 3DPAM.
Tento systematický prehľad ukazuje, že navrhovanie a 3D tlač normálnych anatomických modelov je realizovateľná pri nízkych nákladoch, najmä pri použití FDM alebo SLA tlačiarní a lacných jednofarebných plastových materiálov.Tieto základné vzory však možno vylepšiť pridaním farby alebo pridaním vzorov z rôznych materiálov.Realistickejšie modely (vytlačené s použitím viacerých materiálov rôznych farieb a textúr, aby presne kopírovali hmatové kvality referenčného modelu mŕtvoly) si vyžadujú drahšie technológie 3D tlače a dlhší čas navrhovania.To výrazne zvýši celkové náklady.Bez ohľadu na to, ktorý proces tlače si vyberiete, výber vhodnej zobrazovacej metódy je kľúčom k úspechu 3DPAM.Čím vyššie je priestorové rozlíšenie, tým realistickejší sa model stáva a môže byť použitý pre pokročilý výskum.Z pedagogického hľadiska je 3DPAM efektívnym nástrojom na výučbu anatómie, o čom svedčia aj vedomostné testy zadávané študentom a ich spokojnosť.Vyučovací efekt 3DPAM je najlepší, keď reprodukuje zložité anatomické oblasti a študenti ho používajú na začiatku svojej lekárskej prípravy.
Súbory údajov generované a/alebo analyzované v súčasnej štúdii nie sú verejne dostupné z dôvodu jazykových bariér, ale sú k dispozícii od príslušného autora na primeranú žiadosť.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Prehľad kurzov hrubej anatómie, mikroanatómie, neurobiológie a embryológie v učebných osnovách amerických lekárskych fakúlt.Anat Rec.2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Kadaverická pitva ako vzdelávací nástroj pre anatomickú vedu v 21. storočí: Pitva ako vzdelávací nástroj.Analýza prírodovedného vzdelávania.2017;10(3):286–99.
Čas uverejnenia: 1. novembra 2023