Tredimensionelle trykte anatomiske modeller (3DPams) ser ud til at være et passende værktøj på grund af deres uddannelsesværdi og gennemførlighed. Formålet med denne gennemgang er at beskrive og analysere de metoder, der bruges til at skabe 3DPAM til undervisning i menneskelig anatomi og at evaluere dets pædagogiske bidrag.
En elektronisk søgning blev foretaget i PubMed ved hjælp af følgende udtryk: uddannelse, skole, læring, undervisning, træning, undervisning, uddannelse, tredimensionel, 3D, 3-dimensionel, trykning, udskrivning, trykning, anatomi, anatomi, anatomi og anatomi . . Resultater omfattede undersøgelsesegenskaber, modeldesign, morfologisk vurdering, uddannelsesmæssig præstation, styrker og svagheder.
Blandt de 68 udvalgte artikler fokuserede det største antal undersøgelser på kranialregionen (33 artikler); 51 Artikler nævner knogleudskrivning. I 47 artikler blev 3DPAM udviklet baseret på computertomografi. Fem udskrivningsprocesser er anført. Plast og deres derivater blev anvendt i 48 undersøgelser. Hvert design varierer i pris fra $ 1,25 til $ 2.800. Syvogtredive undersøgelser sammenlignede 3DPAM med referencemodeller. Treogtredive artikler undersøgte uddannelsesaktiviteter. De vigtigste fordele er visuel og taktil kvalitet, indlæringseffektivitet, gentagelighed, tilpasning og smidighed, tidsbesparelser, integration af funktionel anatomi, bedre mental rotationsfunktioner, videnopbevaring og lærer/studerendes tilfredshed. De vigtigste ulemper er relateret til designet: konsistens, mangel på detaljer eller gennemsigtighed, farver, der er for lyse, lange udskrivningstider og høje omkostninger.
Denne systematiske gennemgang viser, at 3DPAM er omkostningseffektiv og effektiv til undervisning i anatomi. Flere realistiske modeller kræver anvendelse af dyrere 3D -udskrivningsteknologier og længere designtider, hvilket vil øge de samlede omkostninger markant. Nøglen er at vælge den passende billeddannelsesmetode. Fra et pædagogisk synspunkt er 3DPAM et effektivt værktøj til at undervise i anatomi med en positiv indflydelse på læringsresultater og tilfredshed. Undervisningseffekten af 3DPAM er bedst, når den gengiver komplekse anatomiske regioner, og studerende bruger den tidligt i deres medicinske træning.
Dissektion af dyrekorps er blevet udført siden det gamle Grækenland og er en af de vigtigste metoder til at undervise i anatomi. Cadaveriske dissektioner, der udføres under praktisk træning, bruges i den teoretiske læseplan for universitetsmedicinske studerende og betragtes i øjeblikket som guldstandarden for studiet af anatomi [1,2,3,4,5]. Der er dog mange barrierer for brugen af humane cadaveriske prøver, hvilket medfører søgningen efter nye træningsværktøjer [6, 7]. Nogle af disse nye værktøjer inkluderer augmented reality, digitale værktøjer og 3D -udskrivning. Ifølge en nylig litteraturanmeldelse af Santos et al. [8] Med hensyn til værdien af disse nye teknologier til undervisning i anatomi ser 3D -udskrivning ud til at være en af de vigtigste ressourcer, både med hensyn til uddannelsesværdi for studerende og med hensyn til gennemførlighed af implementering [4,9,10] .
3D -udskrivning er ikke ny. De første patenter, der er relateret til denne teknologi, går tilbage til 1984: A Le Méhauté, O De Witte og JC André i Frankrig og tre uger senere C Hull i USA. Siden da er teknologien fortsat med at udvikle sig, og dens anvendelse er udvidet til mange områder. For eksempel trykte NASA det første objekt ud over Jorden i 2014 [11]. Det medicinske område har også vedtaget dette nye værktøj og derved øget ønsket om at udvikle personlig medicin [12].
Mange forfattere har vist fordelene ved at bruge 3D -trykte anatomiske modeller (3DPAM) i medicinsk uddannelse [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Når man underviser i human anatomi, er der behov for ikke-patologiske og anatomisk normale modeller. Nogle anmeldelser har undersøgt patologiske eller medicinske/kirurgiske træningsmodeller [8, 20, 21]. For at udvikle en hybridmodel til undervisning i human anatomi, der indeholder nye værktøjer såsom 3D -udskrivning, gennemførte vi en systematisk gennemgang for at beskrive og analysere, hvordan 3D -trykte objekter oprettes til undervisning i menneskelig anatomi, og hvordan studerende vurderer effektiviteten af læring ved hjælp af disse 3D -objekter.
Denne systematiske litteraturanmeldelse blev gennemført i juni 2022 ved hjælp af PRISMA (foretrukne rapporteringsemner til systematiske anmeldelser og metaanalyser) retningslinjer uden tidsbegrænsninger [22].
Inkluderingskriterier var alle forskningsartikler, der brugte 3DPAM i anatomiundervisning/læring. Litteraturanmeldelser, breve eller artikler med fokus på patologiske modeller, dyremodeller, arkæologiske modeller og medicinske/kirurgiske træningsmodeller blev udelukket. Kun artikler offentliggjort på engelsk blev valgt. Artikler uden tilgængelige online abstrakter blev udelukket. Artikler, der omfattede flere modeller, hvoraf mindst en var anatomisk normal eller havde mindre patologi, der ikke påvirkede undervisningsværdien, var inkluderet.
En litteratursøgning blev foretaget i den elektroniske database PubMed (National Library of Medicine, NCBI) for at identificere relevante undersøgelser offentliggjort frem til juni 2022. Brug følgende søgeudtryk: Uddannelse, skole, undervisning, undervisning, læring, undervisning, uddannelse, tre- Tre- Tre- Tre- Tre- Tre- Tre- Tre- Tre- Tre- Dimensionel, 3D, 3D, udskrivning, udskrivning, udskrivning, anatomi, anatomi, anatomi og anatomi. En enkelt forespørgsel blev henrettet: (((Uddannelse [titel/abstrakt] eller skole [titel/abstrakt] Orlearning [Titel/Abstract] eller undervisning [Titel/Abstract] eller Training [titel/Abstract] Orach [titel/Abstract]] eller Uddannelse [titel/Abstract]) og (tre dimensioner [titel] eller 3D [titel] eller 3D [titel])) og (print [titel] eller print [titel] eller print [titel])) og (anatomi) [titel ]]/Abstract] eller Anatomy [titel/Abstract] eller Anatomy [titel/Abstract] eller Anatomy [titel/Abstract]). Yderligere artikler blev identificeret ved manuelt at søge i PubMed -databasen og gennemgå referencer fra andre videnskabelige artikler. Der blev ikke anvendt nogen databegrænsninger, men “person” -filteret blev anvendt.
Alle hentede titler og abstrakter blev screenet mod inkludering og ekskluderingskriterier af to forfattere (EBR og AL), og enhver undersøgelse, der ikke opfyldte alle kriterier for støtteberettigelse, blev udelukket. Fuldtekstpublikationer af de resterende undersøgelser blev hentet og gennemgået af tre forfattere (EBR, EBE og AL). Når det var nødvendigt, blev uoverensstemmelser i udvælgelsen af artikler løst af en fjerde person (LT). Publikationer, der opfyldte alle inkluderingskriterier, blev inkluderet i denne gennemgang.
Dataekstraktion blev udført uafhængigt af to forfattere (EBR og AL) under opsyn af en tredje forfatter (LT).
- Modeldesigndata: Anatomiske regioner, specifikke anatomiske dele, indledende model til 3D -udskrivning, erhvervelsesmetode, segmentering og modelleringssoftware, 3D -printertype, materialetype og mængde, udskrivningsskala, farve, udskrivningsomkostninger.
- Morfologisk vurdering af modeller: modeller, der bruges til sammenligning, medicinsk vurdering af eksperter/lærere, antal evaluatorer, type vurdering.
- Undervisning i 3D -model: Vurdering af studerendes viden, vurderingsmetode, antal studerende, antal sammenligningsgrupper, randomisering af studerende, uddannelse/type studerende.
418 undersøgelser blev identificeret i MEDLINE, og 139 artikler blev udelukket af det "menneskelige" filter. Efter gennemgang af titler og abstrakter blev 103 undersøgelser valgt til fuldtekstlæsning. 34 artikler blev udelukket, fordi de enten var patologiske modeller (9 artikler), medicinske/kirurgiske træningsmodeller (4 artikler), dyremodeller (4 artikler), 3D -radiologiske modeller (1 artikel) eller var ikke originale videnskabelige artikler (16 kapitler). ). I alt 68 artikler blev inkluderet i gennemgangen. Figur 1 viser udvælgelsesprocessen som et flowdiagram.
Flowdiagram, der opsummerer identifikation, screening og inkludering af artikler i denne systematiske gennemgang
Alle undersøgelser blev offentliggjort mellem 2014 og 2022, med et gennemsnitligt publikationsår 2019. Blandt de 68 inkluderede artikler var 33 (49%) undersøgelser beskrivende og eksperimentelle, 17 (25%) var rent eksperimentelle, og 18 (26%) var Eksperimentel. Rent beskrivende. Af de 50 (73%) eksperimentelle undersøgelser anvendte 21 (31%) randomisering. Kun 34 undersøgelser (50%) inkluderede statistiske analyser. Tabel 1 opsummerer egenskaberne ved hver undersøgelse.
33 artikler (48%) undersøgte hovedregionen, 19 artikler (28%) undersøgte thoraxregionen, 17 artikler (25%) undersøgte abdominopelvic -regionen, og 15 artikler (22%) undersøgte ekstremiteterne. Femogtyve artikler (75%) nævnte 3D-trykte knogler som anatomiske modeller eller multi-skive anatomiske modeller.
Med hensyn til kildemodeller eller filer, der blev brugt til at udvikle 3DPAM, nævnte 23 artikler (34%) brugen af patientdata, 20 artikler (29%) nævnte brugen af kadaveriske data, og 17 artikler (25%) nævnte brugen af databaser. Brug, og 7 undersøgelser (10%) afslørede ikke kilden til de anvendte dokumenter.
47 undersøgelser (69%) udviklede 3DPAM baseret på computertomografi, og 3 undersøgelser (4%) rapporterede brugen af mikroct. 7 artikler (10%) projicerede 3D -objekter ved hjælp af optiske scannere, 4 artikler (6%) ved hjælp af MRI og 1 artikel (1%) ved hjælp af kameraer og mikroskoper. 14 artikler (21%) nævnte ikke kilden til 3D -model -designkildefiler. 3D -filer oprettes med en gennemsnitlig rumlig opløsning på mindre end 0,5 mm. Den optimale opløsning er 30 μm [80], og den maksimale opløsning er 1,5 mm [32].
60 forskellige softwareapplikationer (segmentering, modellering, design eller udskrivning) blev anvendt. Efterligning (Materialize, Leuven, Belgien) blev oftest brugt (14 undersøgelser, 21%), efterfulgt af Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studier, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 undersøgelser, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studier, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holland) (8 studier, 12%) og Cura (Geldemarsen, Holland) (7 undersøgelser, 10%).
Syvogtres forskellige printermodeller og fem trykprocesser nævnes. FDM (smeltet deponeringsmodellering) -teknologi blev anvendt i 26 produkter (38%), materiale, der sprænges i 13 produkter (19%) og til sidst bindemiddelblæsning (11 produkter, 16%). De mindst anvendte teknologier er stereolitografi (SLA) (5 artikler, 7%) og selektiv lasersintring (SLS) (4 artikler, 6%). Den mest almindeligt anvendte printer (7 artikler, 10%) er Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Når man specificerer de materialer, der blev brugt til at fremstille 3DPAM (51 artikler, 75%), anvendte 48 undersøgelser (71%) plast og deres derivater. De anvendte vigtigste materialer var PLA (polylaktinsyre) (n = 20, 29%), harpiks (n = 9, 13%) og Abs (acrylonitrile butadien styren) (7 typer, 10%). 23 artikler (34%) undersøgte 3DPAM lavet af flere materialer, 36 artikler (53%) præsenterede 3DPAM lavet af kun et materiale, og 9 artikler (13%) specificerede ikke et materiale.
Niogtyve artikler (43%) rapporterede udskrivningsforhold, der spænder fra 0,25: 1 til 2: 1, med et gennemsnit på 1: 1. Femogtyve artikler (37%) anvendte et forhold på 1: 1. 28 3DPams (41%) bestod af flere farver, og 9 (13%) blev farvet efter udskrivning [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Fireogtredive artikler (50%) nævnte omkostninger. 9 artikler (13%) nævnte omkostningerne ved 3D -printere og råvarer. Printere spænder i pris fra $ 302 til $ 65.000. Når det er angivet, spænder modelpriserne fra $ 1,25 til $ 2.800; Disse ekstremer svarer til skeletprøver [47] og højfidelitetsreturitoneale modeller [48]. Tabel 2 opsummerer modeldataene for hver inkluderet undersøgelse.
Syvogtredive undersøgelser (54%) sammenlignede 3DAPM med en referencemodel. Blandt disse undersøgelser var den mest almindelige komparator en anatomisk referencemodel, der blev anvendt i 14 artikler (38%), plastinerede præparater i 6 artikler (16%) og plastinerede præparater i 6 artikler (16%). Brug af virtual reality, computertomografiafbildning af en 3DPAM i 5 artikler (14%), endnu en 3DPAM i 3 artikler (8%), seriøse spil i 1 artikel (3%), røntgenbilleder i 1 artikel (3%), forretningsmodeller i 1 artikel (3%) og augmented reality i 1 artikel (3%). Fireogtredive (50%) undersøgelser vurderede 3DPAM. Femten (48%) undersøgelser detaljerede raters oplevelser (tabel 3). 3DPAM blev udført af kirurger eller deltager i læger i 7 undersøgelser (47%), anatomiske specialister i 6 undersøgelser (40%), studerende i 3 studier (20%), lærere (disciplin ikke specificeret) i 3 undersøgelser (20%) til vurdering og endnu en evaluator i artiklen (7%). Det gennemsnitlige antal evaluatorer er 14 (mindst 2, maksimalt 30). Treogtredive undersøgelser (49%) vurderede 3DPAM-morfologi kvalitativt, og 10 undersøgelser (15%) vurderede 3DPAM-morfologi kvantitativt. Af de 33 undersøgelser, der anvendte kvalitative vurderinger, anvendte 16 rent beskrivende vurderinger (48%), 9 anvendte test/ratings/undersøgelser (27%) og 8 brugte Likert -skalaer (24%). Tabel 3 opsummerer de morfologiske vurderinger af modellerne i hver inkluderet undersøgelse.
Tredive-tre (48%) artikler undersøgte og sammenlignede effektiviteten af at undervise 3DPAM med studerende. Af disse undersøgelser anvendte 23 (70%) artikler studerendes tilfredshed, 17 (51%) brugte Likert -skalaer, og 6 (18%) anvendte andre metoder. 22 artikler (67%) vurderede studerendes læring gennem videnstest, hvoraf 10 (30%) anvendte forprøvninger og/eller posttests. Elleve undersøgelser (33%) anvendte spørgsmål og test med flere valg til at vurdere studerendes viden og fem studier (15%) anvendt billedmærkning/anatomisk identifikation. Et gennemsnit på 76 studerende deltog i hver undersøgelse (mindst 8, maksimum 319). Fireogtyve undersøgelser (72%) havde en kontrolgruppe, hvoraf 20 (60%) anvendte randomisering. I modsætning hertil tildelte en undersøgelse (3%) tilfældigt anatomiske modeller til 10 forskellige studerende. I gennemsnit blev 2,6 grupper sammenlignet (mindst 2, maksimum 10). Treogtyve studier (70%) involverede medicinstuderende, hvoraf 14 (42%) var førsteårs medicinske studerende. Seks (18%) undersøgelser involverede beboere, 4 (12%) tandlæge og 3 (9%) videnskabsstuderende. Seks undersøgelser (18%) implementerede og evaluerede autonom læring ved hjælp af 3DPAM. Tabel 4 opsummerer resultaterne af 3DPAM -undervisningseffektivitetsvurderingen for hver inkluderet undersøgelse.
De vigtigste fordele ved at bruge 3DPAM som et undervisningsværktøj til undervisning i normal menneskelig anatomi rapporteret af forfatterne er visuelle og taktile egenskaber, herunder realisme [55, 67], nøjagtighed [44, 50, 72, 85] og konsistensvariabilitet [34] . , 45, 48, 64], farve og gennemsigtighed [28, 45], pålidelighed [24, 56, 73], uddannelseseffekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], omkostninger [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproducerbarhed [80], mulighed for forbedring eller personalisering [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], evnen til at manipulere studerende [30, 49], spare undervisningstid [61, 80], let opbevaring [61], evnen til at integrere funktionel anatomi eller skabe specifikke strukturer [51, 53],, 67], hurtig design af modeller skelet [81], evnen til at samarbejde skabe og bruge husmodeller [49, 60, 71], forbedrede mentale rotationsevner [23] og videnopbevaring [32] såvel som i læreren [ 25, 63] og studerendes tilfredshed [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De vigtigste ulemper er relateret til design: stivhed [80], konsistens [28, 62], mangel på detaljer eller gennemsigtighed [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], farver for lys [45]. og skrøbeligheden på gulvet [71]. Andre ulemper inkluderer tab af information [30, 76], lang tid, der kræves til billedsegmentering [36, 52, 57, 58, 74], udskrivningstid [57, 63, 66, 67], mangel på anatomisk variation [25], og omkostninger. Høj [48].
Denne systematiske gennemgang opsummerer 68 artikler, der er offentliggjort over 9 år, og fremhæver det videnskabelige samfunds interesse i 3DPAM som et værktøj til at undervise i normal menneskelig anatomi. Hver anatomisk region blev undersøgt og 3D -trykt. Af disse artikler sammenlignede 37 artikler 3DPAM med andre modeller, og 33 artikler vurderede den pædagogiske relevans af 3DPAM for studerende.
I betragtning af forskellene i designet af anatomiske 3D-udskrivningsundersøgelser betragtede vi ikke det som passende at udføre en metaanalyse. En metaanalyse, der blev offentliggjort i 2020, fokuserede hovedsageligt på anatomiske videnforsøg efter træning uden at analysere de tekniske og teknologiske aspekter af 3DPAM-design og produktion [10].
Hovedregionen er den mest studerede, sandsynligvis fordi kompleksiteten af dens anatomi gør det vanskeligere for studerende at skildre denne anatomiske region i tredimensionelt rum sammenlignet med lemmer eller overkropp. CT er langt den mest almindeligt anvendte billeddannelsesmodalitet. Denne teknik er vidt brugt, især i medicinske omgivelser, men har begrænset rumlig opløsning og kontrast med lavt blødt væv. Disse begrænsninger gør CT -scanninger uegnet til segmentering og modellering af nervesystemet. På den anden side er computertomografi bedre egnet til knoglevævssegmentering/modellering; Kontrast af knogler/blødt væv hjælper med at gennemføre disse trin inden 3D -udskrivning af anatomiske modeller. På den anden side betragtes mikroct som referenceteknologi med hensyn til den rumlige opløsning i knoglemagning [70]. Optiske scannere eller MR kan også bruges til at få billeder. Højere opløsning forhindrer udjævning af knogleroverflader og bevarer subtiliteten af anatomiske strukturer [59]. Valget af model påvirker også den rumlige opløsning: for eksempel har plastificeringsmodeller en lavere opløsning [45]. Grafiske designere skal oprette brugerdefinerede 3D -modeller, hvilket øger omkostningerne ($ 25 til $ 150 per time) [43]. At få høj kvalitet .STL-filer er ikke nok til at skabe anatomiske modeller af høj kvalitet. Det er nødvendigt at bestemme udskrivningsparametre, såsom orienteringen af den anatomiske model på trykpladen [29]. Nogle forfattere antyder, at avancerede udskrivningsteknologier, såsom SLS, skal bruges, hvor det er muligt for at forbedre nøjagtigheden af 3DPAM [38]. Produktionen af 3DPAM kræver professionel hjælp; De mest efterspurgte specialister er ingeniører [72], radiologer, [75], grafiske designere [43] og anatomister [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentering og modelleringssoftware er vigtige faktorer for at opnå nøjagtige anatomiske modeller, men omkostningerne ved disse softwarepakker og deres kompleksitet hindrer deres anvendelse. Flere undersøgelser har sammenlignet brugen af forskellige softwarepakker og udskrivningsteknologier, hvilket fremhæver fordele og ulemper ved hver teknologi [68]. Ud over modelleringssoftware er det også nødvendigt med at udskrive software, der er kompatibel med den valgte printer; Nogle forfattere foretrækker at bruge online 3D -udskrivning [75]. Hvis der udskrives nok 3D -objekter, kan investeringen føre til økonomisk afkast [72].
Plast er langt det mest almindeligt anvendte materiale. Dens brede vifte af teksturer og farver gør det til det valgte materiale til 3DPAM. Nogle forfattere har rost sin høje styrke sammenlignet med traditionelle cadaveriske eller belagte modeller [24, 56, 73]. Nogle plastik har endda bøjning eller strækegenskaber. F.eks. Kan Filaflex med FDM -teknologi strække sig op til 700%. Nogle forfattere betragter det som det valgte materiale til muskler, sen og ledbåndsreplikation [63]. På den anden side har to undersøgelser rejst spørgsmål om fiberorientering under trykning. Faktisk er muskelfiberorientering, indsættelse, innervering og funktion kritisk i muskelmodellering [33].
Overraskende nævner få studier omfanget af trykning. Da mange mennesker betragter forholdet 1: 1 som standard, kan forfatteren muligvis have valgt ikke at nævne det. Selvom opskalering er nyttig til rettet læring i store grupper, er gennemførligheden af skalering endnu ikke blevet undersøgt godt, især med voksende klassestørrelser og den fysiske størrelse af modellen er en vigtig faktor. Naturligvis gør det lettere at lokalisere og kommunikere forskellige anatomiske elementer til patienten, hvilket kan forklare, hvorfor de ofte bruges.
Af de mange tilgængelige printere på markedet, dem, der bruger polyjet (materiel inkjet eller bindemiddelinkjet) teknologi til at give high-definition farve og multimateriale (og derfor multi-tekstur) udskrivningsomkostninger mellem US $ 20.000 og US $ 250.000 (HTTPS:/// /www.aniwaa.com/). Disse høje omkostninger kan begrænse fremme af 3DPAM i medicinske skoler. Ud over prisen for printeren er omkostningerne ved materialer, der kræves til inkjetprinting, højere end for SLA- eller FDM -printere [68]. Priserne for SLA- eller FDM -printere er også mere overkommelige og spænder fra € 576 til € 4.999 i de artikler, der er anført i denne gennemgang. Ifølge Tripodi og kolleger kan hver skeletdel udskrives for USD 1,25 [47]. Elleve undersøgelser konkluderede, at 3D -udskrivning er billigere end plastisering eller kommercielle modeller [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Desuden er disse kommercielle modeller designet til at give patientoplysninger uden tilstrækkelig detaljer til anatomiundervisning [80]. Disse kommercielle modeller betragtes som ringere end 3DPAM [44]. Det er værd at bemærke, at de endelige omkostninger ud over den anvendte udskrivningsteknologi er proportional med skalaen og derfor den endelige størrelse af 3DPAM [48]. Af disse grunde foretrækkes skalaen i fuld størrelse [37].
Kun en undersøgelse sammenlignede 3DPAM med kommercielt tilgængelige anatomiske modeller [72]. Cadaveriske prøver er den mest almindeligt anvendte komparator til 3DPAM. På trods af deres begrænsninger forbliver cadaveriske modeller et værdifuldt værktøj til undervisning i anatomi. Der skal sondres mellem obduktion, dissektion og tør knogle. Baseret på træningstest viste to undersøgelser, at 3DPAM var signifikant mere effektiv end plastineret dissektion [16, 27]. En undersøgelse sammenlignede en times træning ved hjælp af 3DPAM (nedre ekstremitet) med en times dissektion af den samme anatomiske region [78]. Der var ingen signifikante forskelle mellem de to undervisningsmetoder. Det er sandsynligt, at der er lidt forskning om dette emne, fordi sådanne sammenligninger er vanskelige at foretage. Dissektion er en tidskrævende forberedelse til studerende. Nogle gange kræves snesevis af timers forberedelse, afhængigt af hvad der er forberedt. En tredje sammenligning kan foretages med tørre knogler. En undersøgelse af Tsai og Smith fandt, at testresultater var signifikant bedre i gruppen ved hjælp af 3DPAM [51, 63]. Chen og kolleger bemærkede, at studerende, der brugte 3D -modeller, fungerede bedre på identificering af strukturer (kranier), men der var ingen forskel i MCQ -scoringer [69]. Endelig demonstrerede Tanner og kolleger bedre resultater efter test-test i denne gruppe ved hjælp af 3DPAM af pterygopalatine fossa [46]. Andre nye undervisningsværktøjer blev identificeret i denne litteraturanmeldelse. Den mest almindelige blandt dem er augmented reality, virtual reality og seriøse spil [43]. Ifølge Mahrous og kolleger afhænger præference for anatomiske modeller af antallet af timer, som studerende spiller videospil [31]. På den anden side er en stor ulempe ved nye anatomi -undervisningsværktøjer haptisk feedback, især for rent virtuelle værktøjer [48].
De fleste undersøgelser, der evaluerer den nye 3DPAM, har brugt forudbestemmelser af viden. Disse forprøvninger hjælper med at undgå bias i vurderingen. Nogle forfattere udelukker, inden de udførte eksperimentelle studier, alle studerende, der scorede over gennemsnittet på den foreløbige test [40]. Blandt de forudindtægter, som Garas og kolleger nævnte var farven på modellen og udvælgelsen af frivillige i studerendes klasse [61]. Farvning letter identifikation af anatomiske strukturer. Chen og kolleger etablerede strenge eksperimentelle tilstande uden indledende forskelle mellem grupper og undersøgelsen blev blændet i det maksimale omfang [69]. Lim og kolleger anbefaler, at vurderingen efter testen skal afsluttes af en tredjepart for at undgå bias i vurderingen [16]. Nogle undersøgelser har brugt Likert -skalaer til at vurdere gennemførligheden af 3DPAM. Dette instrument er velegnet til vurdering af tilfredshed, men der er stadig vigtige forspændinger at være opmærksomme på [86].
Den uddannelsesmæssige relevans af 3DPAM blev primært vurderet blandt medicinstuderende, herunder førsteårs medicinske studerende, i 14 ud af 33 studier. I deres pilotundersøgelse rapporterede Wilk og kolleger, at medicinstuderende mente, at 3D -udskrivning skulle inkluderes i deres anatomi -læring [87]. 87% af de studerende, der blev undersøgt i Cercenelli -undersøgelsen, mente, at det andet studieår var det bedste tidspunkt at bruge 3DPAM [84]. Tanner og kollegers resultater viste også, at studerende presterede bedre, hvis de aldrig havde studeret feltet [46]. Disse data antyder, at det første år på medicinsk skole er det optimale tidspunkt at inkorporere 3DPAM i anatomiundervisning. Yes metaanalyse understøttede denne idé [18]. På tværs af de 27 artikler, der var inkluderet i undersøgelsen, var der signifikante forskelle i udførelsen af 3DPAM sammenlignet med traditionelle modeller hos medicinstuderende, men ikke hos beboere.
3DPAM som læringsværktøj forbedrer den akademiske præstation [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], langvarig videnopbevaring [32] og studerendes tilfredshed [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Paneler af eksperter fandt også, at disse modeller var nyttige [37, 42, 49, 81, 82], og to undersøgelser fandt lærertilfredshed med 3DPAM [25, 63]. Af alle kilder betragter Backhouse og kolleger 3D -udskrivning som det bedste alternativ til traditionelle anatomiske modeller [49]. I deres første metaanalyse bekræftede I og kolleger, at studerende, der modtog 3DPAM-instruktioner, havde bedre scoringer efter test end studerende, der modtog 2D- eller Cadaver-instruktioner [10]. De differentierede imidlertid 3DPAM ikke efter kompleksitet, men blot af hjerte, nervesystem og abdominal hulrum. I syv undersøgelser overgik 3DPAM ikke andre modeller baseret på videnforsøg, der blev administreret til studerende [32, 66, 69, 77, 78, 84]. I deres metaanalyse konkluderede Salazar og kolleger, at brugen af 3DPAM specifikt forbedrer forståelsen af kompleks anatomi [17]. Dette koncept er i overensstemmelse med Hitas 'brev til redaktøren [88]. Nogle anatomiske områder, der betragtes som mindre komplekse, kræver ikke anvendelse af 3DPAM, hvorimod mere komplekse anatomiske områder (såsom nakken eller nervesystemet) ville være et logisk valg for 3DPAM. Dette koncept kan muligvis forklare, hvorfor nogle 3DPAM'er ikke betragtes som overlegen i forhold til traditionelle modeller, især når studerende mangler viden inden for det domæne, hvor modelpræstation viser sig at være overlegen. Således er det ikke nyttigt at præsentere en simpel model for studerende, der allerede har en vis viden om emnet (medicinske studerende eller beboere).
Af alle de nævnte uddannelsesmæssige fordele understregede 11 undersøgelser de visuelle eller taktile kvaliteter af modeller [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], og 3 undersøgelser forbedrede styrke og holdbarhed (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Andre fordele er, at studerende kan manipulere strukturer, lærere kan spare tid, de er lettere at bevare end kadavre, projektet kan afsluttes inden for 24 timer, det kan bruges som et hjemmeskoleværktøj, og det kan bruges til at undervise i store beløb af information. Grupper [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Gentaget 3D-udskrivning til undervisning i højvolumen gør undervisning i 3D-udskrivning mere omkostningseffektive [26]. Brugen af 3DPAM kan forbedre mental rotationsfunktioner [23] og forbedre fortolkningen af tværsnitsbilleder [23, 32]. To undersøgelser fandt, at studerende, der blev udsat for 3DPAM, var mere tilbøjelige til at gennemgå kirurgi [40, 74]. Metalstik kan integreres for at skabe den bevægelse, der er nødvendig for at studere funktionel anatomi [51, 53], eller modeller kan udskrives ved hjælp af triggerdesign [67].
3D -udskrivning tillader oprettelse af justerbare anatomiske modeller ved at forbedre visse aspekter i modelleringstrinnet, [48, 80], hvilket skaber en passende base, [59], der kombinerer flere modeller, [36] ved hjælp af gennemsigtighed, (49) farve, [45] eller synliggør visse interne strukturer [30]. Tripodi og kolleger brugte skulpturering af ler til at supplere deres 3D-trykte knoglemodeller og understregede værdien af co-oprettede modeller som undervisningsværktøjer [47]. I 9 undersøgelser blev farve anvendt efter udskrivning [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], men studerende anvendte det kun én gang [49]. Desværre vurderede undersøgelsen ikke kvaliteten af modeltræning eller rækkevidden af træning. Dette bør overvejes i sammenhæng med anatomiuddannelse, da fordelene ved blandet læring og co-creation er veletablerede [89]. For at tackle den voksende reklameaktivitet er selvlæring blevet brugt mange gange til at evaluere modeller [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
En undersøgelse konkluderede, at farven på plastmaterialet var for lys [45], en anden undersøgelse konkluderede, at modellen var for skrøbelig [71], og to andre undersøgelser indikerede en mangel på anatomisk variation i designet af individuelle modeller [25, 45 ]. . Syv undersøgelser konkluderede, at den anatomiske detalje af 3DPAM er utilstrækkelig [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
For mere detaljerede anatomiske modeller af store og komplekse regioner, såsom retroperitoneum eller cervikalregion, betragtes segmenteringen og modelleringstiden meget lang, og omkostningerne er meget høje (ca. US $ 2000) [27, 48]. Hojo og kolleger rapporterede i deres undersøgelse, at oprettelsen af en anatomisk model af bækkenet tog 40 timer [42]. Den længste segmenteringstid var 380 timer i en undersøgelse af Weatherall og kolleger, hvor flere modeller blev kombineret for at skabe en komplet pædiatrisk luftvejsmodel [36]. I ni undersøgelser blev segmentering og udskrivningstid betragtet som ulemper [36, 42, 57, 58, 74]. 12 undersøgelser kritiserede imidlertid de fysiske egenskaber ved deres modeller, især deres konsistens, [28, 62] mangel på gennemsigtighed, [30] skrøbelighed og monokromatik, [71] mangel på blødt væv, [66] eller mangel på detaljer [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Disse ulemper kan overvindes ved at øge segmenteringen eller simuleringstiden. At miste og hente relevant information var et problem, som tre hold står overfor [30, 74, 77]. I henhold til patientrapporter gav jodede kontrastmidler ikke optimal vaskulær synlighed på grund af dosisbegrænsninger [74]. Injektion af en cadaverisk model ser ud til at være en ideel metode, der bevæger sig væk fra princippet om "så lidt som muligt" og begrænsningerne i den injicerede dosis af kontrastmiddel.
Desværre nævner mange artikler ikke nogle nøglefunktioner i 3DPAM. Mindre end halvdelen af artiklerne sagde eksplicit, om deres 3DPAM var tonet. Dækningen af trykte omfanget var inkonsekvent (43% af artiklerne), og kun 34% nævnte brugen af flere medier. Disse udskrivningsparametre er kritiske, fordi de påvirker læringsegenskaberne for 3DPAM. De fleste artikler giver ikke tilstrækkelig information om kompleksiteten ved at få 3DPAM (designtid, personalkvalifikationer, softwareomkostninger, udskrivningsomkostninger osv.). Disse oplysninger er kritiske og bør overvejes, inden du overvejer at starte et projekt til at udvikle en ny 3DPAM.
Denne systematiske gennemgang viser, at design og 3D-udskrivning af normale anatomiske modeller er mulig til lave omkostninger, især når man bruger FDM- eller SLA-printere og billige enkeltfarvede plastmaterialer. Imidlertid kan disse grundlæggende design forbedres ved at tilføje farve eller tilføje design i forskellige materialer. Mere realistiske modeller (trykt ved hjælp af flere materialer i forskellige farver og strukturer for at gentage de taktile kvaliteter af en cadaver -referencemodel) kræver dyrere 3D -udskrivningsteknologier og længere designtider. Dette vil øge de samlede omkostninger markant. Uanset hvilken udskrivningsproces der vælges, er det at vælge den passende billeddannelsesmetode nøglen til 3DPAMs succes. Jo højere den rumlige opløsning er, desto mere realistisk bliver modellen og kan bruges til avanceret forskning. Fra et pædagogisk synspunkt er 3DPAM et effektivt værktøj til at undervise i anatomi, som det fremgår af de videnforsøg, der administreres til studerende og deres tilfredshed. Undervisningseffekten af 3DPAM er bedst, når den gengiver komplekse anatomiske regioner, og studerende bruger den tidligt i deres medicinske træning.
De datasæt, der genereres og/eller analyseres i den aktuelle undersøgelse, er ikke offentligt tilgængelige på grund af sprogbarrierer, men er tilgængelige fra den tilsvarende forfatter på rimelig anmodning.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. En gennemgang af brutto anatomi, mikroanatomi, neurobiologi og embryologikurser i amerikanske medicinske skoleplaner. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Cadaveric Dissection som et uddannelsesværktøj til anatomisk videnskab i det 21. århundrede: dissektion som et uddannelsesværktøj. Analyse af videnskabsuddannelse. 2017; 10 (3): 286–99.
Posttid: Nov-01-2023