Zdá sa, že trojrozmerné tlačené anatomické modely (3DPAM) sú vhodným nástrojom kvôli ich vzdelávacej hodnote a uskutočniteľnosti. Účelom tohto prehľadu je opísať a analyzovať metódy používané na vytvorenie 3DPAM na výučbu ľudskej anatómie a vyhodnotenie jej pedagogického prínosu.
Elektronické vyhľadávanie sa uskutočnilo v PubMed pomocou nasledujúcich výrazov: vzdelávanie, škola, vzdelávanie, výučba, výučba, výučba, vzdelávanie, trojrozmerné, 3D, 3-dimenzionálne, tlač, tlač, tlač, anatómia, anatómia, anatómia a anatómia a anatómia . . Zistenia zahŕňali charakteristiky štúdie, návrh modelu, morfologické hodnotenie, vzdelávací výkon, silné a slabé stránky.
Z 68 vybraných článkov sa najväčší počet štúdií zameral na kraniálny región (33 článkov); 51 článkov uvádza tlač kostí. V 47 článkoch bol vyvinutý 3DPAM na základe počítačovej tomografie. Je uvedených päť tlačových procesov. Plasty a ich deriváty sa použili v 48 štúdiách. Každý dizajn sa pohybuje v cene od 1,25 do 2 800 dolárov. Tridsaťsedem štúdií porovnávalo 3DPAM s referenčnými modelmi. Tridsaťtri článkov skúmalo vzdelávacie aktivity. Hlavnými výhodami sú vizuálna a taktilná kvalita, efektívnosť učenia, opakovateľnosť, prispôsobiteľnosť a obratnosť, úspory času, integrácia funkčnej anatómie, lepšie schopnosti mentálnej rotácie, udržanie vedomostí a spokojnosť učiteľov/študentov. Hlavné nevýhody súvisia s dizajnom: konzistentnosť, nedostatok detailov alebo priehľadnosť, farby, ktoré sú príliš jasné, dlhé časy tlače a vysoké náklady.
Tento systematický prehľad ukazuje, že 3DPAM je nákladovo efektívny a efektívny pri výučbe anatómie. Realistickejšie modely vyžadujú použitie drahších technológií 3D tlače a dlhších časov návrhu, čo výrazne zvýši celkové náklady. Kľúčom je výber príslušnej metódy zobrazovania. Z pedagogického hľadiska je 3DPAM účinným nástrojom na výučbu anatómie s pozitívnym vplyvom na výsledky vzdelávania a spokojnosť. Vyučovací efekt 3DPAM je najlepší, keď reprodukuje zložité anatomické regióny a študenti ho používajú na začiatku svojho lekárskeho výcviku.
Pitva živočíšnych mŕtvol sa vykonáva už od starovekého Grécka a je jednou z hlavných metód výučby anatómie. Kadaverické pitvy vykonávané počas praktického výcviku sa používajú v teoretických učebných osnovách študentov univerzitnej medicíny a v súčasnosti sa považujú za zlatý štandard pre štúdium anatómie [1,2,3,4,5]. Existuje však veľa prekážok pri používaní ľudských kadaverických exemplárov, čo viedlo k hľadaniu nových školiacich nástrojov [6, 7]. Niektoré z týchto nových nástrojov zahŕňajú rozšírenú realitu, digitálne nástroje a 3D tlač. Podľa nedávneho prehľadu literatúry Santos et al. [8] Pokiaľ ide o hodnotu týchto nových technológií na výučbu anatómie, zdá sa, že 3D tlač je jedným z najdôležitejších zdrojov, pokiaľ ide o vzdelávaciu hodnotu pre študentov, ako aj z hľadiska uskutočniteľnosti vykonateľnosti [4,9,10] .
3D tlač nie je nová. Prvé patenty súvisiace s touto technológiou sa datujú do roku 1984: Le Méhauté, O de Witte a JC André vo Francúzsku ao tri týždne neskôr v USA. Odvtedy sa táto technológia naďalej vyvíjala a jej používanie sa rozšírilo do mnohých oblastí. Napríklad NASA vytlačila prvý objekt za Zem v roku 2014 [11]. Lekárska oblasť tiež prijala tento nový nástroj, čím sa zvýšila túžba rozvíjať personalizovanú medicínu [12].
Mnoho autorov preukázalo výhody použitia 3D tlačených anatomických modelov (3DPAM) v lekárskom 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 lekárske/chirurgické tréningové modely [8, 20, 21]. Na vývoj hybridného modelu na výučbu ľudskej anatómie, ktorá obsahuje nové nástroje, ako je 3D tlač, sme vykonali systematický prehľad, aby sme opísali a analyzovali, ako sa vytvárajú 3D tlačené objekty na výučbu ľudskej anatómie a ako študenti hodnotia efektívnosť učenia sa pomocou týchto 3D objektov.
Tento systematický prehľad literatúry sa uskutočnil v júni 2022 s použitím pokynov PRISMA (preferované správy o systematických prehľadoch a metaanalýzach) bez časových obmedzení [22].
Kritériá zaradenia boli všetky výskumné práce využívajúce 3DPAM pri výučbe/učení anatómie. Vylúčené boli prehľady literatúry, listy alebo články zamerané na patologické modely, zvieracie modely, archeologické modely a lekárske/chirurgické výcvikové modely. Boli vybrané iba články uverejnené v angličtine. Články bez dostupných online abstraktov boli vylúčené. Zahrnuté boli články, ktoré zahŕňali viac modelov, z ktorých aspoň jeden bol anatomicky normálny alebo mal menšiu patológiu, ktorá neovplyvnila výučbovú hodnotu.
V elektronickej databáze PubMed sa uskutočnilo vyhľadávanie literatúry s cieľom identifikovať príslušné štúdie uverejnené do júna 2022. Použite nasledujúce hľadanie: Vzdelanie, škola, výučba, výučba, vzdelávanie, výučba, vzdelávanie, tri- Dimenzional, 3D, 3D, tlač, tlač, tlač, anatómia, anatómia, anatómia a anatómia. Vykonal sa jediný dotaz: ((((Vzdelávanie [titul/Abstrakt] alebo škola [titul/Abstrakt] orlearning [názov/Abstrakt] alebo výučba [titul/Abstrakt] alebo školenie [titul/Abstrakt] Oreach [titul/Abstrakt] alebo Vzdelávanie [titul/Abstrakt]) a (tri dimenzie [názov] alebo 3D [názov] alebo 3D [názov])) a (tlač [názov] alebo tlač [názov] alebo tlač [názov])) a (anatómia) [názov) ]]/Abstrakt] alebo anatómia [názov/Abstrakt] alebo anatómia [názov/Abstrakt] alebo anatómia [titul/Abstrakt]). Ďalšie články boli identifikované manuálnym prehľadaním databázy PubMed a preskúmaním odkazov na iné vedecké články. Neboli použité žiadne obmedzenia dátumu, ale použil sa filter „osoby“.
Všetky získané tituly a abstrakty boli skrínované proti kritériám inklúzie a vylúčenia dvoch autorov (EBR a AL) a bola vylúčená každá štúdia, ktorá nespĺňala všetky kritériá spôsobilosti. Publikačné publikácie zostávajúcich štúdií získali a preskúmali traja autori (EBR, EBE a AL). Ak je to potrebné, nezhody pri výbere článkov vyriešili štvrtá osoba (LT). Do tohto prehľadu boli zahrnuté publikácie, ktoré splnili všetky kritériá zaradenia.
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, metódu akvizície, segmentáciu a modelovací softvér, typ 3D tlačiarne, typ materiálu a množstvo, mierka tlače, farba, náklady na tlač.
- Morfologické hodnotenie modelov: Modely používané na porovnanie, lekárske hodnotenie odborníkov/učiteľov, počet hodnotiteľov, typ hodnotenia.
- Výučba 3D model: Hodnotenie vedomostí študentov, metóda hodnotenia, počet študentov, počet porovnávacích skupín, randomizácia študentov, vzdelávanie/typ študentov.
V Medline bolo identifikovaných 418 štúdií a 139 článkov bolo vylúčených „ľudským“ filtrom. Po preskúmaní titulov a abstraktov bolo pre čítanie úplného textu vybraných 103 štúdií. 34 článkov bolo vylúčených, pretože to boli buď patologické modely (9 článkov), lekárske/chirurgické tréningové modely (4 články), zvierací modely (4 články), 3D rádiologické modely (1 článok) alebo neboli originálnymi vedeckými článkami (16 kapitol). ). Do prehľadu bolo zahrnutých celkom 68 článkov. Obrázok 1 predstavuje výberový proces ako prietokový graf.
Flow Graf sumarizujúci identifikáciu, skríning a zahrnutie článkov do tohto systematického prehľadu
Všetky štúdie boli uverejnené v rokoch 2014 až 2022, s priemerným rokom publikácie v roku 2019. Medzi 68 článkami, 33 (49%) štúdií bolo popisných a experimentálnych, 17 (25%) bolo čisto experimentálnych a 18 (26%) bolo experimentálne. Čisto opisné. Z 50 (73%) experimentálnych štúdií 21 (31%) použilo randomizáciu. Iba 34 štúdií (50%) zahŕňalo štatistické analýzy. Tabuľka 1 sumarizuje charakteristiky každej štúdie.
33 článkov (48%) skúmalo oblasť hlavy, 19 článkov (28%) skúmalo hrudný región, 17 článkov (25%) skúmalo brušnú oblasť a 15 článkov (22%) skúmalo končatá. Päťdesiatjeden článkov (75%) uviedlo 3D tlačené kosti ako anatomické modely alebo anatomické modely s viacerými šikmi.
Pokiaľ ide o zdrojové modely alebo súbory používané na vývoj 3DPAM, 23 článkov (34%) uviedlo použitie údajov o pacientovi, 20 článkov (29%) uviedlo použitie kadaverických údajov a 17 článkov (25%) uvádzalo použitie databáz. Použitie a 7 štúdií (10%) nezverejnilo zdroj použitých dokumentov.
47 štúdií (69%) sa vyvinulo 3DPAM založené na počítačovej tomografii a 3 štúdie (4%) uviedli použitie mikrOCT. 7 článkov (10%) premietalo 3D objekty s použitím optických skenerov, 4 článkov (6%) pomocou MRI a 1 článku (1%) pomocou kamier a mikroskopov. 14 článkov (21%) nespomínalo zdroj zdrojových súborov s 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].
Bolo použitých šesťdesiat rôznych softvérových aplikácií (segmentácia, modelovanie, dizajn alebo tlač). Najčastejšie sa používali Mimics (Materialize, Leuven, Belgicko) (14 štúdií, 21%), nasledované Meshmixerom (Autodesk, San Rafael, CA) (13 štúdií, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 štúdií, 15%), 3D Slicer (Výcvik vývojárov Slicer, Boston, MA) (9 štúdií, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holandsko) (8 štúdií, 12%) a CURA (Geldemarsen, Holandsko) (7 štúdií, 10%).
Uvádza sa šesťdesiat sedem rôznych modelov tlačiarní a päť procesov tlače. Technológia FDM (Fúzovaná depozícia) sa použila v 26 produktoch (38%), otryskanie materiálu v 13 výrobkoch (19%) a nakoniec otryskanie spojiva (11 výrobkov, 16%). Najmenej používanými 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 určovaní materiálov použitých na výrobu 3DPAM (51 článkov, 75%), 48 štúdií (71%) použilo plasty a ich deriváty. Hlavnými použitými materiálmi boli PLA (kyselina polylaktová) (n = 20, 29%), živica (n = 9, 13%) a ABS (akrylonitril butadién styrén) (7 typov, 10%). 23 článkov (34%) skúmaných 3DPAM vyrobených z viacerých materiálov, 36 článkov (53%) prezentovaných 3DPAM vyrobených iba z jedného materiálu a 9 článkov (13%) nešpecifikovalo materiál.
Dvadsaťdeväť článkov (43%) uviedlo tlače v rozmedzí 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 tlači [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Tridsaťštyri článkov (50%) uviedlo náklady. 9 článkov (13%) uviedlo náklady na 3D tlačiarne a suroviny. Tlačiarne sa pohybujú v cene od 302 do 65 000 dolárov. Ak sú uvedené, ceny modelu sa pohybujú od 1,25 do 2 800 dolárov; Tieto extrémy zodpovedajú kostrovým vzorkám [47] a retroperitoneálnym modelom s vysokou vernosťou [48]. Tabuľka 2 sumarizuje údaje o modeli pre každú zahrnutú štúdiu.
Tridsaťsedem štúdií (54%) porovnávalo 3DAPM s referenčným modelom. Medzi týmito štúdiami bol najbežnejším porovnávačom anatomický referenčný model, ktorý sa používa v 14 článkoch (38%), plastinované prípravky v 6 článkoch (16%) a plastované prípravky v 6 článkoch (16%). Použitie virtuálnej reality, počítačovej tomografie zobrazovania jedného 3DPAM v 5 článkoch (14%), ďalšie 3DPAM v 3 článkoch (8%), závažné hry v 1 článku (3%), rádiografy v 1 článku (3%), obchodné modely v obchodných modeloch v 1 článok (3%) a rozšírená realita v 1 článku (3%). Tridsaťštyri (50%) štúdií hodnotilo 3DPAM. Pätnásť (48%) štúdie podrobne podrobne skúsenosti s krysami (tabuľka 3). 3DPAM vykonali chirurgovia alebo navštevujúci lekári v 7 štúdiách (47%), anatomických špecialistov v 6 štúdiách (40%), študenti v 3 štúdiách (20%), učitelia (disciplína nie je špecifikovaná) v 3 štúdiách (20%) na hodnotenie a jeden ďalší hodnotiteľ v článku (7%). Priemerný počet hodnotiteľov je 14 (minimálne 2, maximálne 30). Tridsaťtri štúdií (49%) kvalitatívne hodnotilo morfológiu 3DPAM a 10 štúdií (15%) kvantitatívne hodnotilo morfológiu 3DPAM. Z 33 štúdií, ktoré použili kvalitatívne hodnotenia, 16 použilo čisto opisné hodnotenia (48%), 9 použilo testy/hodnotenie/prieskumy (27%) a 8 Likertových stupníc (24%). Tabuľka 3 sumarizuje morfologické hodnotenia modelov v každej zahrnutej štúdii.
Preskúmalo sa tridsaťtri (48%) článkov a porovnávalo efektívnosť výučby 3DPAM so študentmi. Z týchto štúdií 23 (70%) článkov hodnotilo spokojnosť študentov, 17 (51%) použilo Likert Scales a 6 (18%) použilo iné metódy. Dvadsaťdva článkov (67%) hodnotilo vzdelávanie študentov prostredníctvom testovania znalostí, z ktorých 10 (30%) používalo predbežné a/alebo po testoch. Jedenásť štúdií (33%) použilo otázky a testy s viacerými výbermi na vyhodnotenie vedomostí študentov a päť štúdií (15%) použilo označovanie/anatomickú identifikáciu obrazu. Na každej štúdii sa zúčastnilo priemerne 76 študentov (minimálne 8, maximálne 319). Dvadsaťštyri štúdií (72%) malo kontrolnú skupinu, z ktorej 20 (60%) použilo randomizáciu. Naopak, jedna štúdia (3%) náhodne priradila anatomické modely 10 rôznym študentom. V priemere sa porovnávalo 2,6 skupín (minimálne 2, maximálne 10). Dvadsaťtri štúdií (70%) sa týkalo študentov medicíny, z ktorých 14 (42%) bolo študentmi prvého ročníka medicíny. Šesť (18%) štúdie sa týkalo obyvateľov, 4 (12%) zubných študentov a 3 (9%) študentov prírodných vied. Šesť štúdií (18%) implementovalo a vyhodnotilo autonómne učenie pomocou 3DPAM. Tabuľka 4 sumarizuje výsledky hodnotenia účinnosti výučby 3DPAM pre každú zahrnutú štúdiu.
Hlavnými výhodami použitia 3DPAM ako vyučovacieho nástroja na výučbu normálnej ľudskej anatómie, ktorú autori uviedli, 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 zlepšenia alebo prispôsobenia [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], schopnosť manipulovať s študentmi [30, 49], šetrenie času výučby [61, 80], ľahké ukladanie [61], schopnosť integrovať funkčnú anatómiu alebo vytvárať špecifické štruktúry [51, 53], 67], rýchly návrh modelov Skeleton [81], schopnosť spolupracovať a používať domové modely [49, 60, 71], zlepšené schopnosti mentálnej rotácie [23] a udržanie vedomostí [32], ako aj v učiteľovi [ 25, 63] a spokojnosť študentov [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Hlavné nevýhody súvisia s dizajnom: rigidita [80], konzistencia [28, 62], nedostatok detailov alebo transparentnosť [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], príliš jasné farby [45]. a krehkosť podlahy [71]. Medzi ďalšie nevýhody patrí strata informácií [30, 76], dlhá doba potrebná na segmentáciu obrazu [36, 52, 57, 58, 74], čas tlače [57, 63, 66, 67], nedostatok anatomickej variability [25], a náklady. Vysoká [48].
Tento systematický prehľad sumarizuje 68 článkov uverejnených v priebehu 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 návrhu anatomických štúdií 3D tlače sme nepovažovali za vhodné vykonať metaanalýzu. Metaanalýza uverejnená v roku 2020 sa zameriavala hlavne na anatomické testy vedomostí po tréningu bez analýzy technických a technologických aspektov návrhu a výroby 3DPAM [10].
Región hlavy je najviac študovaný, pravdepodobne preto, že zložitosť jeho anatómie sťažuje študentom zobrazenie tejto anatomickej oblasti v trojrozmernom priestore v porovnaní s končatinami alebo trupom. CT je zďaleka najbežnejšie používaná zobrazovacia modalita. Táto technika sa široko používa, najmä v lekárskych prostrediach, ale má obmedzené priestorové rozlíšenie a nízky kontrast mäkkého tkaniva. Tieto obmedzenia spôsobujú, že CT skenuje nevhodné pre segmentáciu a modelovanie nervového systému. Na druhej strane, počítačová tomografia je vhodnejšia pre segmentáciu/modelovanie kostného tkaniva; Kontrast kostného/mäkkého tkaniva pomáha dokončiť tieto kroky pred anatomickými modelmi 3D tlače. Na druhej strane sa MicroCT považuje za referenčnú technológiu z hľadiska priestorového rozlíšenia pri zobrazovaní kostí [70]. Na získanie obrázkov sa môžu použiť aj optické skenery alebo MRI. Vyššie rozlíšenie zabraňuje vyhladeniu kostných povrchov a zachováva jemnosť anatomických štruktúr [59]. Výber modelu tiež ovplyvňuje priestorové rozlíšenie: napríklad modely plastifikácie majú nižšie rozlíšenie [45]. Grafickí dizajnéri musia vytvárať vlastné 3D modely, ktoré zvyšujú náklady (25 až 150 dolárov za hodinu) [43]. Získanie vysoko kvalitných súborov .stl nestačí na vytvorenie vysoko kvalitných anatomických modelov. Je potrebné určiť parametre tlače, ako je orientácia anatomického modelu na tlačovej doske [29]. Niektorí autori naznačujú, že pokročilé tlačiarenské technológie, ako napríklad SLS, by sa mali používať všade, kde je to možné, na zlepšenie presnosti 3DPAM [38]. Výroba 3DPAM vyžaduje odbornú pomoc; Najvyhľadávanejšími odborníkmi sú inžinieri [72], rádiológovia [75], grafickí dizajnéri [43] a anatomisti [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Softvér na segmentáciu a modelovanie sú dôležitými faktormi pri získavaní presných anatomických modelov, ale náklady na tieto softvérové balíčky a ich zložitosť bránia ich použitiu. Niekoľko štúdií porovnávalo použitie rôznych softvérových balíkov a technológií tlače, čo zdôrazňuje výhody a nevýhody každej technológie [68]. Okrem modelovacieho softvéru je potrebný aj tlak softvér kompatibilný s vybranou tlačiarňou; Niektorí autori uprednostňujú používanie online 3D tlače [75]. Ak sa vytlačí dostatok 3D objektov, investícia môže viesť k finančným výnosom [72].
Plast je zďaleka najbežnejšie používaným materiálom. Vďaka svojej širokej škále textúr a farieb z neho robí materiál voľby pre 3DPAM. Niektorí autori ocenili svoju vysokú silu v porovnaní s tradičnými kadaverickými alebo pokovovanými modelmi [24, 56, 73]. Niektoré plasty majú dokonca aj vlastnosti ohybu alebo napínania. Napríklad filaflex s technológiou FDM sa môže rozšíriť až na 700%. Niektorí autori to považujú za materiál voľby pre replikáciu svalov, šľachy a väzov [63]. Na druhej strane dve štúdie vyvolali otázky týkajúce sa orientácie vlákien počas tlače. V skutočnosti je pri modelovaní svalov kritická orientácia svalových vlákien, inzercia, inervácia a funkcia [33].
Prekvapivo, málo štúdií spomína rozsah tlače. Pretože veľa ľudí považuje pomer 1: 1 za štandard, autor sa možno rozhodol nespomenúť. Aj keď by bolo rozšírenie užitočné pre riadené vzdelávanie vo veľkých skupinách, uskutočniteľnosť škálovania sa ešte nepreskúmala, najmä s rastúcimi veľkosťami triedy a fyzickou veľkosťou modelu je dôležitým faktorom. Váhy v plnej veľkosti samozrejme uľahčujú pacientovi lokalizáciu a komunikáciu rôznych anatomických prvkov, čo môže vysvetliť, prečo sa často používajú.
Z mnohých tlačiarní dostupných na trhu sú tí, ktorí používajú technológiu PolyJet (Material Inkjet alebo Binder Inkjet) na zabezpečenie farieb a viac materiálových (a teda viac textúrnych) nákladov medzi 20 000 USD a 250 000 USD (HTTP:/ /www.aniwaa.com/). Tieto vysoké náklady môžu obmedziť propagáciu 3DPAM na lekárskych fakultách. Okrem nákladov na tlačiareň sú náklady na materiály potrebné pre atramentovú tlač vyššiu ako pre tlačiarne SLA alebo FDM [68]. Ceny pre tlačiarne SLA alebo FDM sú tiež cenovo dostupnejšie a v článkoch uvedených v tomto prehľade uvedených v článkoch uvedených v článkoch uvedených v článkoch uvedených aj od 576 do 4 999 EUR. Podľa Tripodiho a kolegov je možné každú kostrovú časť 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]. Tieto komerčné modely sú navyše navrhnuté tak, aby poskytovali informácie o pacientovi bez dostatočných detailov na výučbu anatómie [80]. Tieto komerčné modely sa považujú za nižšie ako 3DPAM [44]. Je potrebné poznamenať, že okrem použitej tlačovej technológie sú konečné náklady úmerné mierke, a teda konečnej veľkosti 3DPAM [48]. Z týchto dôvodov je preferovaná stupnica v plnej veľkosti [37].
Iba jedna štúdia porovnávala 3DPAM s komerčne dostupnými anatomickými modelmi [72]. Kadaverické vzorky sú najčastejšie používaným porovnávacím porovnávacím pre 3DPAM. Napriek svojim obmedzeniam zostávajú kadaverické modely cenným nástrojom na výučbu anatómie. Rozdiel sa musí urobiť medzi pitvou, pitvou a suchou kosťou. Na základe tréningových testov dve štúdie ukázali, že 3DPAM bol významne účinnejší ako plastinovaná disekcia [16, 27]. Jedna štúdia porovnávala jednu hodinu tréningu s použitím 3DPAM (dolná končatina) s jednou hodinou pitvy tej istej anatomickej oblasti [78]. Medzi týmito dvoma vyučovacími metódami neboli žiadne významné rozdiely. Je pravdepodobné, že v tejto téme existuje len malý výskum, pretože takéto porovnania je ťažké urobiť. Pitva je časovo náročná príprava pre študentov. Niekedy sú potrebné desiatky hodín prípravy v závislosti od toho, čo sa pripravuje. Tretie porovnanie je možné urobiť so suchými kosťami. Štúdia spoločnosti Tsai a Smith zistila, že skóre testov boli v skupine významne lepšie pomocou 3DPAM [51, 63]. Chen a jeho kolegovia poznamenali, že študenti, ktorí používajú 3D modely, lepšie dosiahli identifikáciu štruktúr (lebky), ale v skóre MCQ nebol žiadny rozdiel [69]. Nakoniec, Tanner a jeho kolegovia preukázali lepšie výsledky po teste v tejto skupine pomocou 3DPAM pterygopalatínovej fosy [46]. V tomto prehľade literatúry boli identifikované ďalšie nové vyučovacie nástroje. Najbežnejším z nich sú rozšírená realita, virtuálna realita a vážne hry [43]. Podľa Mahrousa a kolegov preferencie anatomických modelov závisí od počtu hodín, ktoré študenti hrajú videohry [31]. Na druhej strane hlavnou nevýhodou nových anatómových výučbových nástrojov je haptická spätná väzba, najmä pre čisto virtuálne nástroje [48].
Väčšina štúdií hodnotiacich nového 3DPAM využila predbežné informácie o vedomostiach. Tieto predbežky pomáhajú vyhnúť sa zaujatosti pri hodnotení. Niektorí autori pred vykonaním experimentálnych štúdií vylučujú všetkých študentov, ktorí skórovali nad priemerom pri predbežnom teste [40]. Medzi predpojatosťami Garas a kolegami bola farba modelu a výber dobrovoľníkov v študentskej triede [61]. Farbenie uľahčuje identifikáciu anatomických štruktúr. Chen a jeho kolegovia stanovili prísne experimentálne podmienky bez počiatočných rozdielov medzi skupinami a štúdia bola zaslepená v maximálnom možnom rozsahu [69]. Lim a jeho kolegovia odporúčajú, aby hodnotenie po teste dokončilo treťou stranou, aby sa predišlo zaujatosti v hodnotení [16]. Niektoré štúdie použili Likert Scales na vyhodnotenie uskutočniteľnosti 3DPAM. Tento nástroj je vhodný na posúdenie spokojnosti, stále však existuje dôležité zaujatosti, ktoré je potrebné si uvedomiť [86].
Vzdelávací význam 3DPAM bol primárne hodnotený medzi študentmi medicíny vrátane študentov prvého ročníka medicíny v 14 zo 33 štúdií. Vo svojej pilotnej štúdii Wilk a jeho kolegovia uviedli, že študenti medicíny verili, že 3D tlač by mala byť zahrnutá do ich anatómie [87]. 87% študentov skúmaných v štúdii Cercelli sa domnievalo, že druhý rok štúdia je najlepší čas na použitie 3DPAM [84]. Výsledky Tanner a kolegov tiež ukázali, že študenti mali lepšie výsledky, ak nikdy neštudovali pole [46]. Tieto údaje naznačujú, že prvý rok lekárskej fakulty je optimálny čas na začlenenie 3DPAM do výučby anatómie. Yeova metaanalýza podporila túto myšlienku [18]. V 27 článkoch zahrnutých v štúdii boli významné rozdiely vo výkone 3DPAM v porovnaní s tradičnými modelmi u študentov medicíny, ale nie u obyvateľov.
3DPAM ako vzdelávací nástroj zlepšuje akademické výsledky [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dlhodobé udržanie vedomostí [32] a spokojnosť študentov [25, 45, 46, 52, 57, 63, 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 považujú Backhouse a jeho kolegovia 3D tlač za najlepšiu alternatívu k tradičným anatomickým modelom [49]. Vo svojej prvej metaanalýze vy a kolegovia potvrdili, že študenti, ktorí dostali pokyny 3DPAM, mali lepšie skóre po teste ako študenti, ktorí dostali pokyny na 2D alebo Cadaver [10]. Diferencovali však 3DPam nie zložitosťou, ale jednoducho srdcom, nervovým systémom a brušnou dutinou. V siedmich štúdiách 3DPAM neprekonali ďalšie modely na základe poznatkových testov vykonávaných študentom [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Vo svojej metaanalýze Salazar a jeho kolegovia dospeli k záveru, že použitie 3DPAM konkrétne zlepšuje porozumenie komplexnej anatómie [17]. Tento koncept je v súlade s hittasovým listom 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 vysvetliť, prečo sa niektoré 3DPAM nepovažujú za lepšie ako tradičné modely, najmä ak študenti nemajú vedomosti v oblasti, kde sa zistilo, že výkon modelu je vynikajúci. Prezentácia jednoduchého modelu študentom, ktorí už majú určité vedomosti o predmete (študenti medicíny alebo obyvateľov), teda nepomáha pri zlepšovaní výkonnosti študentov.
Zo všetkých uvedených vzdelávacích výhod, 11 štúdií zdôraznilo vizuálne alebo hmatové vlastnosti modelov [27,34,44,45,48,55,63,67,72,85] a 3 štúdie zlepšili silu a trvanlivosť (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Ďalšími výhodami sú, že študenti môžu manipulovať so štruktúrami, učitelia môžu ušetriť čas, ľahšie sa dajú zachovať ako mŕtvoly, projekt je možné dokončiť do 24 hodín, môže sa použiť ako nástroj na domácu školu a dá sa použiť na výučbu veľkého množstva informácií. Skupiny [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Opakovaná 3D tlač pre výučbu s veľkým objemom anatómie robí modely 3D tlačovou nákladovo efektívnejšie [26]. Použitie 3DPAM môže zlepšiť schopnosti mentálnej rotácie [23] a zlepšiť interpretáciu prierezových obrazov [23, 32]. Dve štúdie zistili, že študenti vystavení 3DPAM častejšie podstúpili operáciu [40, 74]. Kovové konektory môžu byť zabudované na vytvorenie pohybu potrebného na štúdium funkčnej anatómie [51, 53] alebo modely je možné vytlačiť pomocou spúšťacích návrhov [67].
3D tlač umožňuje vytvorenie nastaviteľných anatomických modelov zlepšením určitých aspektov počas fázy modelovania [48, 80], čím sa vytvorí vhodná základňa [59] kombináciou viacerých modelov [36] pomocou priehľadnosti, (49) farby, [45] alebo Zobrazenie určitých vnútorných štruktúr [30]. Tripodi a jeho kolegovia používali sochársku hlinu na doplnenie svojich 3D tlačených modelov kostí, pričom zdôrazňovali hodnotu spoluvytváraných modelov ako výučbových nástrojov [47]. V 9 štúdiách sa po tlači použila farba [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ale študenti ju aplikovali iba raz [49]. Štúdia, žiaľ, nevyhodnotila kvalitu modelového tréningu alebo postupnosť tréningu. Toto by sa malo posudzovať v kontexte anatómie vzdelávania, pretože výhody zmiešaného vzdelávania a spoločného vytvárania sú dobre zavedené [89]. Na zvládnutie rastúcej reklamnej aktivity sa samo-vzdelávanie mnohokrát používa na vyhodnotenie modelov [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Jedna štúdia dospela k záveru, že farba plastového materiálu bola príliš jasná [45], ďalšia štúdia dospela k záveru, že model bol príliš krehký [71] a dve ďalšie štúdie naznačili nedostatok anatomickej variability v návrhu jednotlivých modelov [25, 45 ]. . Sedem štúdií dospelo k záveru, že anatomický detail 3DPAM je nedostatočný [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
V prípade podrobnejších anatomických modelov veľkých a komplexných oblastí, ako je napríklad retroperitoneum alebo cervikálna oblasť, je čas segmentácie a modelovanie považovaný za veľmi dlhý a náklady sú veľmi vysoké (približne 2000 USD) [27, 48]. Hojo a jeho 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 ktorých sa kombinovalo viac modelov, aby sa vytvoril kompletný pediatrický model dýchacích ciest [36]. V deviatich štúdiách sa čas segmentácie a tlače považovali za nevýhody [36, 42, 57, 58, 74]. Avšak 12 štúdií kritizovalo fyzikálne vlastnosti svojich modelov, najmä ich konzistentnosť, [28, 62] nedostatok transparentnosti, [30] krehkosť a monochromaticita, [71] nedostatok mäkkého tkaniva [66] alebo nedostatok detailov [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Tieto nevýhody sa dajú prekonať zvýšením segmentácie alebo simulačného času. Strata a získavanie príslušných informácií boli problémom, ktorým čelia tri tímy [30, 74, 77]. Podľa správ o pacientovi jódované kontrastné látky neposkytli optimálnu vaskulárnu viditeľnosť v dôsledku obmedzení dávky [74]. Injekcia kadaverického modelu sa javí ako ideálna metóda, ktorá sa pohybuje od princípu „čo najmenej“ a obmedzenia dávky vstreknutia kontrastného činidla.
Bohužiaľ, veľa článkov nespomína niektoré kľúčové vlastnosti 3DPAM. Menej ako polovica článkov výslovne uviedla, či bol ich 3DPAM zafarbený. Pokrytie rozsahu tlače bolo nekonzistentné (43% článkov) a iba 34% uviedlo použitie viacerých médií. Tieto parametre tlače sú kritické, pretože ovplyvňujú vzdelávacie vlastnosti 3DPAM. Väčšina článkov neposkytuje dostatočné informácie o zložitosti získania 3DPAM (čas navrhovania, personálne kvalifikácie, náklady na softvér, náklady na tlač atď.). Tieto informácie sú kritické a mali by sa zvážiť pred zvážením začatia projektu na vývoj nového 3DPAM.
Tento systematický prehľad ukazuje, že navrhovanie a 3D tlač normálnych anatomických modelov je možné pri nízkych nákladoch, najmä pri používaní tlačiarní FDM alebo SLA a lacných jednofarebných plastových materiálov. Tieto základné návrhy však môžu byť vylepšené pridaním farby alebo pridaním vzorov do rôznych materiálov. Realistickejšie modely (vytlačené pomocou viacerých materiálov rôznych farieb a textúr na dôkladnú replikáciu hmatových vlastností referenčného modelu Cadaver) vyžadujú drahšie technológie 3D tlače a dlhšie časy navrhovania. Tým sa výrazne zvýši celkové náklady. Bez ohľadu na to, ktorý proces tlače je vybraný, výber vhodnej metódy zobrazovania je kľúčom k úspechu 3DPAM. Čím vyššie je priestorové rozlíšenie, tým realistickejší je model a môže sa použiť na pokročilý výskum. Z pedagogického hľadiska je 3DPAM účinným nástrojom na výučbu anatómie, o čom svedčia znalostné testy vykonávané študentom a ich spokojnosť. Vyučovací efekt 3DPAM je najlepší, keď reprodukuje zložité anatomické regióny a študenti ho používajú na začiatku svojho lekárskeho výcviku.
Generované a/alebo analyzované dátové súbory 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 hrubej anatómie, mikroanatómie, neurobiológie a embryologických kurzov v učebných osnovách amerických lekárskych škôl. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Cadaveric Disection ako vzdelávací nástroj pre anatomickú vedu v 21. storočí: pitva ako vzdelávací nástroj. Analýza vedeckého vzdelávania. 2017; 10 (3): 286–99.
Čas príspevku: november 13-2023