Tredimensionelle trykte anatomiske modeller (3DPAM'er) synes at være et velegnet værktøj på grund af deres uddannelsesmæssige værdi 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 udført i PubMed ved hjælp af følgende udtryk: uddannelse, skole, læring, undervisning, træning, undervisning, uddannelse, tredimensionel, 3D, 3-dimensionel, udskrivning, udskrivning, udskrivning, anatomi, anatomi, anatomi og anatomi ..Resultaterne omfattede undersøgelseskarakteristika, modeldesign, morfologisk vurdering, uddannelsesmæssig ydeevne, styrker og svagheder.
Blandt de 68 udvalgte artikler fokuserede det største antal undersøgelser på kranieregionen (33 artikler);51 artikler nævner knogletryk.I 47 artikler blev 3DPAM udviklet baseret på computertomografi.Fem trykprocesser er angivet.Plast og deres derivater blev brugt i 48 undersøgelser.Hvert design varierer i pris fra $1,25 til $2.800.37 undersøgelser sammenlignede 3DPAM med referencemodeller.Treogtredive artikler undersøgte uddannelsesaktiviteter.De vigtigste fordele er visuel og taktil kvalitet, læringseffektivitet, repeterbarhed, tilpasningsmuligheder og smidighed, tidsbesparelser, integration af funktionel anatomi, bedre mentale rotationsevner, videnfastholdelse og lærer/elevtilfredshed.De største ulemper er relateret til designet: konsistens, mangel på detaljer eller gennemsigtighed, farver, der er for lyse, lange printtider og høje omkostninger.
Denne systematiske gennemgang viser, at 3DPAM er omkostningseffektiv og effektiv til undervisning i anatomi.Mere realistiske modeller kræver brug af dyrere 3D-printteknologier og længere designtider, hvilket vil øge de samlede omkostninger markant.Nøglen er at vælge den passende billeddannelsesmetode.Ud fra et pædagogisk synspunkt er 3DPAM et effektivt redskab til at undervise i anatomi, med en positiv indflydelse på læringsudbytte og tilfredshed.Undervisningseffekten af 3DPAM er bedst, når den gengiver komplekse anatomiske områder, og studerende bruger den tidligt i deres medicinske uddannelse.
Dissektion af dyrekroppe er blevet udført siden det antikke Grækenland og er en af de vigtigste metoder til undervisning i anatomi.Kadaveriske dissektioner udført under praktisk træning bruges i det teoretiske pensum for universitetsmedicinske studerende og betragtes i øjeblikket som guldstandarden for studiet af anatomi [1,2,3,4,5].Imidlertid er der mange barrierer for brugen af menneskelige kadaveriske prøver, hvilket foranlediger søgningen efter nye træningsværktøjer [6, 7].Nogle af disse nye værktøjer inkluderer augmented reality, digitale værktøjer og 3D-print.Ifølge en nylig litteraturgennemgang af Santos et al.[8] Med hensyn til værdien af disse nye teknologier til undervisning i anatomi, ser 3D-print ud til at være en af de vigtigste ressourcer, både med hensyn til uddannelsesmæssig værdi for elever og med hensyn til gennemførlighed af implementering [4,9,10] .
3D-print er ikke nyt.De første patenter 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 printede NASA det første objekt hinsides Jorden i 2014 [11].Det medicinske område har også taget dette nye værktøj til sig, og derved øget ønsket om at udvikle personlig medicin [12].
Mange forfattere har demonstreret fordelene ved at bruge 3D-printede anatomiske modeller (3DPAM) i medicinsk uddannelse [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Når man underviser i menneskelig 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 menneskelig anatomi, der inkorporerer nye værktøjer såsom 3D-print, har vi gennemført en systematisk gennemgang for at beskrive og analysere, hvordan 3D-printede objekter skabes til undervisning i menneskelig anatomi, og hvordan elever evaluerer effektiviteten af læring ved hjælp af disse 3D-objekter.
Denne systematiske litteraturgennemgang blev udført i juni 2022 uden tidsbegrænsninger ved hjælp af PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) retningslinjer [22].
Inklusionskriterier 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 udgivet på engelsk blev udvalgt.Artikler uden tilgængelige online abstracts blev udelukket.Artikler, der indeholdt flere modeller, hvoraf mindst én var anatomisk normal eller havde mindre patologi, der ikke påvirkede undervisningsværdien, blev inkluderet.
Der er foretaget en litteratursøgning i den elektroniske database PubMed (National Library of Medicine, NCBI) for at identificere relevante undersøgelser offentliggjort frem til juni 2022. Brug følgende søgeord: uddannelse, skole, undervisning, undervisning, læring, undervisning, uddannelse, tre- dimensionelle, 3D, 3D, print, print, print, anatomi, anatomi, anatomi og anatomi.En enkelt forespørgsel blev udført: (((uddannelse[Titel/Abstract] ELLER skole[Titel/Abstract] ORlæring[Titel/Abstract] ELLER undervisning[Titel/Abstract] ELLER træning[Titel/Abstract] OReach[Titel/Abstract] ] ELLER Uddannelse [Titel/Abstract]) OG (Tre Dimensioner [Titel] ELLER 3D [Titel] ELLER 3D [Titel])) OG (Udskriv [Titel] ELLER Udskriv [Titel] ELLER Udskriv [Titel])) OG (Anatomi) [Titel ] ]/abstrakt] eller anatomi [titel/abstrakt] eller anatomi [titel/abstrakt] eller anatomi [titel/abstrakt]).Yderligere artikler blev identificeret ved manuelt at søge i PubMed-databasen og gennemgå referencer til andre videnskabelige artikler.Der blev ikke anvendt nogen datobegrænsninger, men filteret "Person" blev brugt.
Alle hentede titler og abstracts blev screenet mod inklusions- og eksklusionskriterier af to forfattere (EBR og AL), og enhver undersøgelse, der ikke opfyldte alle berettigelseskriterier, blev udelukket.Fuldtekstpublikationer af de resterende undersøgelser blev hentet og gennemgået af tre forfattere (EBR, EBE og AL).Når det var nødvendigt, blev uenigheder i udvælgelsen af artikler løst af en fjerde person (LT).Publikationer, der opfyldte alle inklusionskriterier, blev inkluderet i denne anmeldelse.
Dataudtræk blev udført uafhængigt af to forfattere (EBR og AL) under opsyn af en tredje forfatter (LT).
- Modeldesigndata: anatomiske områder, specifikke anatomiske dele, indledende model til 3D-printning, indsamlingsmetode, segmenterings- og modelleringssoftware, 3D-printertype, materialetype og -mængde, udskrivningsskala, farve, udskrivningsomkostninger.
- Morfologisk vurdering af modeller: modeller anvendt til sammenligning, medicinsk vurdering af eksperter/lærere, antal evaluatorer, type vurdering.
- Undervisning 3D-model: vurdering af elevviden, vurderingsmetode, antal elever, antal sammenligningsgrupper, randomisering af elever, uddannelse/type elev.
418 undersøgelser blev identificeret i MEDLINE, og 139 artikler blev udelukket af det "menneskelige" filter.Efter gennemgang af titler og abstracts blev 103 undersøgelser udvalgt 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 ikke var originale videnskabelige artikler (16 kapitler).).I alt 68 artikler indgik i gennemgangen.Figur 1 viser udvælgelsesprocessen som et flowdiagram.
Flowdiagram, der opsummerer identifikation, screening og inklusion af artikler i denne systematiske gennemgang
Alle undersøgelser blev publiceret mellem 2014 og 2022, med et gennemsnitligt udgivelsesår 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 brugte 21 (31 %) randomisering.Kun 34 undersøgelser (50%) inkluderede statistiske analyser.Tabel 1 opsummerer hver undersøgelses karakteristika.
33 artikler (48%) undersøgte hovedregionen, 19 artikler (28%) undersøgte thoraxregionen, 17 artikler (25%) undersøgte abdominopelvic-regionen, og 15 artikler (22%) undersøgte ekstremiteterne.51 artikler (75 %) nævnte 3D-printede knogler som anatomiske modeller eller anatomiske modeller med flere skiver.
Med hensyn til de kildemodeller eller filer, der blev brugt til at udvikle 3DPAM, nævnte 23 artikler (34%) brugen af patientdata, 20 artikler (29%) nævnte brugen af dødelige data, og 17 artikler (25%) nævnte brugen af databaser.blev brugt, 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 microCT.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 kildefilerne til 3D-modeldesignet.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].
Tres forskellige softwareapplikationer (segmentering, modellering, design eller print) blev brugt.Mimics (Materialise, Leuven, Belgien) blev brugt oftest (14 undersøgelser, 21%), efterfulgt af MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 undersøgelser, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 studier, 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%).
67 forskellige printermodeller og fem printprocesser er nævnt.FDM (Fused Deposition Modeling) teknologi blev brugt i 26 produkter (38%), materialeblæsning i 13 produkter (19%) og endelig 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 (Stratsys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Ved specificering af de materialer, der blev brugt til at fremstille 3DPAM (51 artikler, 75%), brugte 48 undersøgelser (71%) plast og deres derivater.De vigtigste anvendte materialer var PLA (polymælkesyre) (n = 20, 29%), harpiks (n = 9, 13%) og ABS (acrylonitrilbutadienstyren) (7 typer, 10%).23 artikler (34%) undersøgte 3DPAM fremstillet af flere materialer, 36 artikler (53%) præsenterede 3DPAM fremstillet af kun ét materiale, og 9 artikler (13%) specificerede ikke et materiale.
Niogtyve artikler (43 %) rapporterede trykforhold i området fra 0,25:1 til 2:1 med et gennemsnit på 1:1.Femogtyve artikler (37 %) brugte et forhold på 1:1.28 3DPAM'er (41%) bestod af flere farver, og 9 (13%) blev farvet efter tryk [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
34 artikler (50 %) nævnte omkostninger.9 artikler (13%) nævnte omkostningerne til 3D-printere og råmaterialer.Printere varierer i pris fra $302 til $65.000.Når det er angivet, varierer modelpriserne fra $1,25 til $2.800;disse ekstremer svarer til skeletprøver [47] og high-fidelity retroperitoneale modeller [48].Tabel 2 opsummerer modeldataene for hver inkluderet undersøgelse.
37 undersøgelser (54%) sammenlignede 3DAPM med en referencemodel.Blandt disse undersøgelser var den mest almindelige komparator en anatomisk referencemodel, anvendt i 14 artikler (38%), plastinerede præparater i 6 artikler (16%), plastinerede præparater i 6 artikler (16%).Brug af virtual reality, computertomografi afbildning af én 3DPAM i 5 artikler (14 %), en anden 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 beskrev bedømmernes oplevelser i detaljer (tabel 3).3DPAM blev udført af kirurger eller behandlende læger i 7 undersøgelser (47 %), anatomiske specialister i 6 undersøgelser (40 %), studerende i 3 undersøgelser (20 %), lærere (disciplin ikke specificeret) i 3 undersøgelser (20 %) til vurdering og endnu en evaluator i artiklen (7%).Det gennemsnitlige antal evaluatorer er 14 (minimum 2, maksimum 30).33 undersøgelser (49 %) vurderede 3DPAM-morfologi kvalitativt, og 10 undersøgelser (15 %) vurderede 3DPAM-morfologi kvantitativt.Af de 33 undersøgelser, der brugte kvalitative vurderinger, brugte 16 rent deskriptive vurderinger (48 %), 9 brugte test/vurderinger/undersøgelser (27 %) og 8 brugte Likert-skalaer (24 %).Tabel 3 opsummerer de morfologiske vurderinger af modellerne i hver inkluderet undersøgelse.
Treogtredive (48%) artikler undersøgte og sammenlignede effektiviteten af undervisning i 3DPAM til studerende.Af disse undersøgelser vurderede 23 (70%) artikler elevernes tilfredshed, 17 (51%) brugte Likert-skalaer, og 6 (18%) brugte andre metoder.22 artikler (67 %) vurderede elevernes læring gennem videnstest, hvoraf 10 (30 %) brugte prætests og/eller posttests.Elleve undersøgelser (33 %) brugte multiple-choice spørgsmål og test til at vurdere elevernes viden, og fem undersøgelser (15 %) brugte billedmærkning/anatomisk identifikation.I gennemsnit deltog 76 studerende i hver undersøgelse (minimum 8, maksimum 319).Fireogtyve undersøgelser (72 %) havde en kontrolgruppe, hvoraf 20 (60 %) brugte randomisering.I modsætning hertil tildelte en undersøgelse (3%) tilfældigt anatomiske modeller til 10 forskellige studerende.I gennemsnit blev 2,6 grupper sammenlignet (minimum 2, maksimum 10).Treogtyve undersøgelser (70%) involverede medicinstuderende, hvoraf 14 (42%) var førsteårs medicinstuderende.Seks (18 %) undersøgelser involverede beboere, 4 (12 %) tandlægestuderende og 3 (9 %) naturvidenskabelige studerende.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 rapporteret af forfatterne ved at bruge 3DPAM som et undervisningsværktøj til normal menneskelig anatomi 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], holdbarhed [24, 56, 73], pædagogisk effekt [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 elever [30, 49], sparer undervisningstid [61, 80], nem opbevaring [61], evnen til at integrere funktionel anatomi eller skabe specifikke strukturer [51, 53], 67] , hurtigt design af skeletmodeller [81], evnen til at samskabe modeller og tage dem med hjem [49, 60, 71], forbedre mentale rotationsevner [23] og fastholdelse af viden [32], samt på læreren [ 25, 63] og elevtilfredshed [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De største 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 lyse [45].og gulvets skrøbelighed[71].Andre ulemper omfatter tab af information [30, 76], lang tid nødvendig for billedsegmentering [36, 52, 57, 58, 74], udskrivningstid [57, 63, 66, 67], mangel på anatomisk variabilitet [25], og omkostninger.Høj[48].
Dette systematiske review opsummerer 68 artikler publiceret over 9 år og fremhæver det videnskabelige samfunds interesse for 3DPAM som et værktøj til undervisning i normal menneskelig anatomi.Hvert anatomisk område blev undersøgt og 3D-printet.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-printstudier, fandt vi det ikke hensigtsmæssigt at udføre en meta-analyse.En metaanalyse offentliggjort i 2020 fokuserede hovedsageligt på anatomiske videnstests efter træning uden at analysere de tekniske og teknologiske aspekter af 3DPAM-design og -produktion [10].
Hovedregionen er den mest undersøgte, sandsynligvis fordi kompleksiteten af dens anatomi gør det sværere for eleverne at skildre denne anatomiske region i tredimensionelt rum sammenlignet med lemmerne eller torsoen.CT er langt den mest almindeligt anvendte billeddannelsesmodalitet.Denne teknik er meget udbredt, især i medicinske omgivelser, men har begrænset rumlig opløsning og lav bløddelskontrast.Disse begrænsninger gør CT-scanninger uegnede til segmentering og modellering af nervesystemet.På den anden side er computertomografi bedre egnet til knoglevævssegmentering/modellering;Knogle/blødt vævskontrast hjælper med at fuldføre disse trin før 3D-printning af anatomiske modeller.På den anden side betragtes microCT som referenceteknologien med hensyn til rumlig opløsning ved knoglebilleddannelse [70].Optiske scannere eller MR kan også bruges til at få billeder.Højere opløsning forhindrer udglatning af knogleoverflader 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 skabe brugerdefinerede 3D-modeller, hvilket øger omkostningerne ($25 til $150 per time) [43].At opnå .STL-filer af høj kvalitet er ikke nok til at skabe anatomiske modeller af høj kvalitet.Det er nødvendigt at bestemme printparametre, såsom orienteringen af den anatomiske model på trykpladen [29].Nogle forfattere foreslår, at avancerede udskrivningsteknologier såsom SLS bør bruges, hvor det er muligt for at forbedre nøjagtigheden af 3DPAM [38].Produktionen af 3DPAM kræver professionel assistance;de mest efterspurgte specialister er ingeniører [72], radiologer, [75], grafiske designere [43] og anatomer [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmenterings- og modelleringssoftware er vigtige faktorer for at opnå nøjagtige anatomiske modeller, men omkostningerne ved disse softwarepakker og deres kompleksitet hindrer deres brug.Adskillige undersøgelser har sammenlignet brugen af forskellige softwarepakker og printteknologier, hvilket fremhæver fordele og ulemper ved hver teknologi [68].Ud over modelleringssoftware kræves der også printsoftware, der er kompatibel med den valgte printer;nogle forfattere foretrækker at bruge online 3D-print [75].Hvis der udskrives nok 3D-objekter, kan investeringen føre til økonomisk afkast [72].
Plast er langt det mest brugte materiale.Dets brede udvalg af teksturer og farver gør det til det foretrukne materiale til 3DPAM.Nogle forfattere har rost dens høje styrke sammenlignet med traditionelle kadaveriske eller plastinerede modeller [24, 56, 73].Nogle plasttyper har endda bøjnings- eller strækkeegenskaber.Filaflex med FDM-teknologi kan for eksempel strække op til 700%.Nogle forfattere betragter det som det foretrukne materiale til replikation af muskler, sener og ledbånd [63].På den anden side har to undersøgelser rejst spørgsmål om fiberorientering under udskrivning.Faktisk er muskelfiberorientering, indsættelse, innervation og funktion afgørende i muskelmodellering [33].
Overraskende nok nævner få undersøgelser omfanget af trykning.Da mange mennesker anser forholdet 1:1 for at være standard, kan forfatteren have valgt ikke at nævne det.Selvom opskalering ville være nyttig til rettet læring i store grupper, er gennemførligheden af skalering endnu ikke blevet undersøgt, især med voksende klassestørrelser og den fysiske størrelse af modellen er en vigtig faktor.Skalaer i fuld størrelse gør det naturligvis lettere at lokalisere og kommunikere forskellige anatomiske elementer til patienten, hvilket kan forklare, hvorfor de ofte bruges.
Af de mange printere, der er tilgængelige på markedet, koster de, der bruger PolyJet-teknologi (materiale eller binder inkjet) til at levere farve- og flerlags (og derfor multi-tekstur) højopløsningsudskrivning mellem 20.000 USD og 250.000 USD (https: //www .aniwaa.com/).Disse høje omkostninger kan begrænse promoveringen af 3DPAM på medicinske skoler.Ud over omkostningerne til printeren er omkostningerne til materialer, der kræves til inkjetprintning, 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 artiklerne, der er anført i denne anmeldelse.Ifølge Tripodi og kolleger kan hver skeletdel udskrives for US$1,25 [47].Elleve undersøgelser konkluderede, at 3D-print er billigere end plastificering eller kommercielle modeller [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Desuden er disse kommercielle modeller designet til at give patientinformation uden tilstrækkelige detaljer til anatomiundervisning [80].Disse kommercielle modeller anses for at være ringere end 3DPAM [44].Det er værd at bemærke, at ud over den anvendte printteknologi er den endelige pris proportional med skalaen og dermed den endelige størrelse af 3DPAM [48].Af disse grunde foretrækkes skalaen i fuld størrelse [37].
Kun én undersøgelse sammenlignede 3DPAM med kommercielt tilgængelige anatomiske modeller [72].Cadaveric prøver er den mest almindeligt anvendte komparator for 3DPAM.På trods af deres begrænsninger forbliver kadaveriske modeller et værdifuldt værktøj til undervisning i anatomi.Der skal skelnes mellem obduktion, dissektion og tør knogle.Baseret på træningstests viste to undersøgelser, at 3DPAM var signifikant mere effektiv end plastineret dissektion [16, 27].En undersøgelse sammenlignede en times træning med 3DPAM (underekstremitet) 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 svære at lave.Dissektion er en tidskrævende forberedelse for studerende.Nogle gange kræves der snesevis af timers forberedelse, afhængigt af hvad der forberedes.En tredje sammenligning kan foretages med tørre knogler.En undersøgelse foretaget af Tsai og Smith viste, at testresultater var signifikant bedre i gruppen, der brugte 3DPAM [51, 63].Chen og kolleger bemærkede, at elever, der brugte 3D-modeller, klarede sig bedre med at identificere strukturer (kranier), men der var ingen forskel i MCQ-score [69].Endelig viste Tanner og kolleger bedre resultater efter test i denne gruppe ved hjælp af 3DPAM af pterygopalatine fossa [46].Andre nye undervisningsredskaber blev identificeret i denne litteraturgennemgang.De 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, eleverne 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 prætest af viden.Disse prætest hjælper med at undgå bias i vurderingen.Nogle forfattere udelukker, før de udfører eksperimentelle undersøgelser, alle elever, der scorede over gennemsnittet på den indledende test [40].Blandt de skævheder, Garas og kolleger nævnte, var modellens farve og udvælgelsen af frivillige i elevklassen [61].Farvning letter identifikation af anatomiske strukturer.Chen og kolleger etablerede strenge eksperimentelle betingelser uden indledende forskelle mellem grupperne, og undersøgelsen blev blindet i størst muligt omfang [69].Lim og kolleger anbefaler, at vurderingen efter test udføres 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 at vurdere tilfredshed, men der er stadig vigtige skævheder at være opmærksom på [86].
Uddannelsesrelevansen af 3DPAM blev primært vurderet blandt medicinstuderende, herunder førsteårs medicinstuderende, i 14 ud af 33 studier.I deres pilotundersøgelse rapporterede Wilk og kolleger, at medicinstuderende mente, at 3D-printning skulle inkluderes i deres anatomilæring [87].87 % af de adspurgte studerende i Cercenelli-undersøgelsen mente, at det andet studieår var det bedste tidspunkt at bruge 3DPAM [84].Tanner og kollegers resultater viste også, at elever klarede sig bedre, hvis de aldrig havde studeret feltet [46].Disse data tyder på, at det første år på medicinstudiet er det optimale tidspunkt at inkorporere 3DPAM i anatomiundervisningen.Ye's meta-analyse understøttede denne idé [18].I de 27 artikler, der indgår i undersøgelsen, var der signifikante forskelle i testresultater mellem 3DPAM og traditionelle modeller for medicinstuderende, men ikke for beboere.
3DPAM som et læringsværktøj forbedrer akademisk præstation [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], langsigtet videnfastholdelse [32] og elevtilfredshed [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69, 84].Ekspertpaneler fandt også disse modeller nyttige [37, 42, 49, 81, 82], og to undersøgelser fandt lærernes tilfredshed med 3DPAM [25, 63].Af alle kilder anser Backhouse og kolleger 3D-print for at være det bedste alternativ til traditionelle anatomiske modeller [49].I deres første metaanalyse bekræftede Ye og kolleger, at elever, der modtog 3DPAM-instruktioner, havde bedre score efter test end elever, der modtog 2D- eller kadaverinstruktioner [10].Imidlertid differentierede de 3DPAM ikke ved kompleksitet, men blot efter hjerte, nervesystem og bughule.I syv undersøgelser udkonkurrerede 3DPAM ikke andre modeller baseret på videnstests administreret til studerende [32, 66, 69, 77, 78, 84].I deres meta-analyse 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 brug af 3DPAM, hvorimod mere komplekse anatomiske områder (såsom nakken eller nervesystemet) ville være et logisk valg for 3DPAM.Dette koncept kan forklare, hvorfor nogle 3DPAM'er ikke anses for at være overlegne i forhold til traditionelle modeller, især når eleverne mangler viden inden for det domæne, hvor modellens ydeevne viser sig at være overlegen.At præsentere en simpel model for elever, der allerede har en vis viden om emnet (medicinstuderende eller beboere), er således ikke nyttigt til at forbedre elevernes præstationer.
Af alle de anførte uddannelsesmæssige fordele understregede 11 undersøgelser modellernes visuelle eller taktile kvaliteter [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 eleverne kan manipulere strukturerne, lærere kan spare tid, de er nemmere at bevare end kadavere, projektet kan gennemføres inden for 24 timer, det kan bruges som hjemmeundervisningsværktøj, og det kan bruges til at undervise i store mængder af information.grupper [30, 49, 60, 61, 80, 81].Gentagen 3D-print til højvolumen anatomiundervisning gør 3D-printmodeller mere omkostningseffektive [26].Brugen af 3DPAM kan forbedre mentale rotationsevner [23] og forbedre fortolkningen af tværsnitsbilleder [23, 32].To undersøgelser viste, at elever udsat for 3DPAM var mere tilbøjelige til at blive opereret [40, 74].Metalforbindelser kan indlejres for at skabe den nødvendige bevægelse for at studere funktionel anatomi [51, 53], eller modeller kan udskrives ved hjælp af triggerdesigns [67].
3D-print muliggør oprettelse af justerbare anatomiske modeller ved at forbedre visse aspekter under modelleringsfasen, [48, 80] skabe en passende base, [59] kombinere flere modeller, [36] bruge gennemsigtighed, (49) farve, [45] eller at gøre visse indre strukturer synlige [30].Tripodi og kolleger brugte skulptureler til at komplementere deres 3D-printede knoglemodeller, idet de understregede værdien af samskabte modeller som undervisningsværktøjer [47].I 9 undersøgelser blev der påført farve efter tryk [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], men eleverne anvendte det kun én gang [49].Desværre evaluerede undersøgelsen ikke kvaliteten af modeltræningen eller rækkefølgen af træningen.Dette bør overvejes i forbindelse med anatomiuddannelse, da fordelene ved blandet læring og samskabelse er veletablerede [89].For at klare 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 plastikmaterialet var for lys[45], en anden undersøgelse konkluderede, at modellen var for skrøbelig[71], og to andre undersøgelser indikerede mangel på anatomisk variabilitet i designet af individuelle modeller[25, 45 ]..Syv undersøgelser konkluderede, at de anatomiske detaljer i 3DPAM er utilstrækkelige [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
For mere detaljerede anatomiske modeller af store og komplekse regioner, såsom retroperitoneum eller cervikal rygsøjle, anses segmenterings- og modelleringstiden for meget lang, og omkostningerne er meget høje (ca. US$2000) [27, 48].Hojo og kolleger udtalte i deres undersøgelse, at det tog 40 timer at skabe den anatomiske model af bækkenet [42].Den længste segmenteringstid var 380 timer i en undersøgelse foretaget 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].Imidlertid kritiserede 12 undersøgelser de fysiske egenskaber af deres modeller, især deres konsistens, [28, 62] mangel på gennemsigtighed, [30] skrøbelighed og monokromaticitet, [71] mangel på blødt væv, [66] eller mangel på detaljer [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Disse ulemper kan overvindes ved at øge segmenterings- eller simuleringstiden.At miste og hente relevant information var et problem, som tre teams stod over for [30, 74, 77].Ifølge patientrapporter gav jodholdige kontrastmidler ikke optimal vaskulær synlighed på grund af dosisbegrænsninger [74].Injektion af en kadaverisk model synes at være en ideel metode, der bevæger sig væk fra princippet om "så lidt som muligt" og begrænsningerne af dosis af kontrastmiddel injiceret.
Desværre nævner mange artikler ikke nogle nøglefunktioner ved 3DPAM.Mindre end halvdelen af artiklerne angav eksplicit, om deres 3DPAM var tonet.Dækningen af det trykte omfang var inkonsekvent (43 % af artiklerne), og kun 34 % nævnte brugen af flere medier.Disse udskrivningsparametre er kritiske, fordi de påvirker indlæringsegenskaberne for 3DPAM.De fleste artikler giver ikke tilstrækkelig information om kompleksiteten ved at opnå 3DPAM (designtid, personalekvalifikationer, softwareomkostninger, printomkostninger osv.).Disse oplysninger er kritiske og bør overvejes, før man overvejer at starte et projekt for at udvikle en ny 3DPAM.
Denne systematiske gennemgang viser, at det er muligt at designe og 3D-printe normale anatomiske modeller til lave omkostninger, især ved brug af FDM- eller SLA-printere og billige ensfarvede plastmaterialer.Disse grundlæggende designs kan dog forbedres ved at tilføje farve eller tilføje designs i forskellige materialer.Mere realistiske modeller (udskrevet ved hjælp af flere materialer af forskellige farver og teksturer for tæt at replikere de taktile kvaliteter af en kadavereferencemodel) kræver dyrere 3D-printteknologier og længere designtider.Dette vil øge de samlede omkostninger markant.Uanset hvilken udskrivningsproces der vælges, er valg af den passende billedbehandlingsmetode nøglen til 3DPAM's succes.Jo højere rumlig opløsning, jo mere realistisk bliver modellen og kan bruges til avanceret forskning.Fra et pædagogisk synspunkt er 3DPAM et effektivt redskab til at undervise i anatomi, hvilket fremgår af de videnstests, der afgives til eleverne og deres tilfredshed.Undervisningseffekten af 3DPAM er bedst, når den gengiver komplekse anatomiske områder, og studerende bruger den tidligt i deres medicinske uddannelse.
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 kurser i grov anatomi, mikroanatomi, neurobiologi og embryologi i den amerikanske lægeskoles læseplaner.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverdissektion som et pædagogisk værktøj til anatomisk videnskab i det 21. århundrede: Dissektion som et pædagogisk værktøj.Analyse af naturvidenskabelige uddannelser.2017;10(3):286–99.
Indlægstid: 09-04-2024