Tredimensjonale trykte anatomiske modeller (3DPAM) ser ut til å være et egnet verktøy på grunn av deres pedagogiske verdi og gjennomførbarhet.Hensikten med denne gjennomgangen er å beskrive og analysere metodene som brukes for å lage 3DPAM for undervisning i menneskelig anatomi og å evaluere dets pedagogiske bidrag.
Et elektronisk søk ble utført i PubMed med følgende begreper: utdanning, skole, læring, undervisning, opplæring, undervisning, utdanning, tredimensjonal, 3D, 3-dimensjonal, utskrift, utskrift, utskrift, anatomi, anatomi, anatomi og anatomi ..Funnene inkluderte studiekarakteristikker, modelldesign, morfologisk vurdering, pedagogisk ytelse, styrker og svakheter.
Blant de 68 utvalgte artiklene fokuserte det største antallet studier på kranieregionen (33 artikler);51 artikler omtaler beintrykk.I 47 artikler ble 3DPAM utviklet basert på datatomografi.Fem utskriftsprosesser er listet opp.Plast og deres derivater ble brukt i 48 studier.Hvert design varierer i pris fra $1,25 til $2800.Trettisju studier sammenlignet 3DPAM med referansemodeller.Trettitre artikler undersøkte pedagogiske aktiviteter.Hovedfordelene er visuell og taktil kvalitet, læringseffektivitet, repeterbarhet, tilpassbarhet og smidighet, tidsbesparelser, integrering av funksjonell anatomi, bedre mental rotasjonsevne, kunnskapsbevaring og lærer/studenttilfredshet.De største ulempene er relatert til designet: konsistens, mangel på detaljer eller gjennomsiktighet, farger som er for lyse, lange utskriftstider og høye kostnader.
Denne systematiske gjennomgangen viser at 3DPAM er kostnadseffektiv og effektiv for undervisning i anatomi.Mer realistiske modeller krever bruk av dyrere 3D-utskriftsteknologier og lengre designtider, noe som vil øke den totale kostnaden betydelig.Nøkkelen er å velge riktig bildebehandlingsmetode.Fra et pedagogisk ståsted er 3DPAM et effektivt verktøy for undervisning i anatomi, med positiv innvirkning på læringsutbytte og tilfredshet.Undervisningseffekten til 3DPAM er best når den reproduserer komplekse anatomiske regioner og studenter bruker den tidlig i medisinsk opplæring.
Disseksjon av dyrelik har blitt utført siden antikkens Hellas og er en av hovedmetodene for å undervise i anatomi.Kadaverdisseksjoner utført under praktisk trening brukes i den teoretiske læreplanen til universitetsmedisinstudenter og regnes for tiden som gullstandarden for studiet av anatomi [1,2,3,4,5].Imidlertid er det mange barrierer for bruk av menneskelige kadaveriske prøver, noe som fører til leting etter nye treningsverktøy [6, 7].Noen av disse nye verktøyene inkluderer utvidet virkelighet, digitale verktøy og 3D-utskrift.I følge en fersk litteraturgjennomgang av Santos et al.[8] Når det gjelder verdien av disse nye teknologiene for undervisning i anatomi, ser 3D-printing ut til å være en av de viktigste ressursene, både når det gjelder pedagogisk verdi for elevene og når det gjelder gjennomførbarhet for implementering [4,9,10] .
3D-utskrift er ikke nytt.De første patentene knyttet til denne teknologien går tilbake til 1984: A Le Méhauté, O De Witte og JC André i Frankrike, og tre uker senere C Hull i USA.Siden den gang har teknologien fortsatt å utvikle seg og bruken har utvidet seg til mange områder.For eksempel skrev NASA ut det første objektet utenfor Jorden i 2014 [11].Det medisinske feltet har også tatt i bruk dette nye verktøyet, og øker dermed ønsket om å utvikle personlig medisin [12].
Mange forfattere har vist fordelene ved å bruke 3D-trykte anatomiske modeller (3DPAM) i medisinsk utdanning [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Ved undervisning i menneskelig anatomi er det nødvendig med ikke-patologiske og anatomisk normale modeller.Noen oversikter har undersøkt patologiske eller medisinske/kirurgiske treningsmodeller [8, 20, 21].For å utvikle en hybridmodell for undervisning i menneskelig anatomi som inkluderer nye verktøy som 3D-utskrift, gjennomførte vi en systematisk gjennomgang for å beskrive og analysere hvordan 3D-trykte objekter lages for undervisning i menneskelig anatomi og hvordan elever evaluerer effektiviteten av læring ved å bruke disse 3D-objektene.
Denne systematiske litteraturgjennomgangen ble utført i juni 2022 uten tidsbegrensninger ved bruk av PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Review and Meta-Analyses) retningslinjer [22].
Inklusjonskriterier var alle forskningsartikler som brukte 3DPAM i anatomiundervisning/-læring.Litteraturanmeldelser, brev eller artikler med fokus på patologiske modeller, dyremodeller, arkeologiske modeller og medisinske/kirurgiske treningsmodeller ble ekskludert.Kun artikler publisert på engelsk ble valgt ut.Artikler uten tilgjengelige sammendrag på nettet ble ekskludert.Artikler som inkluderte flere modeller, hvorav minst én var anatomisk normal eller hadde mindre patologi som ikke påvirket undervisningsverdien, ble inkludert.
Et litteratursøk ble utført i den elektroniske databasen PubMed (National Library of Medicine, NCBI) for å identifisere relevante studier publisert frem til juni 2022. Bruk følgende søkeord: utdanning, skole, undervisning, undervisning, læring, undervisning, utdanning, tre- dimensjonal, 3D, 3D, utskrift, utskrift, utskrift, anatomi, anatomi, anatomi og anatomi.En enkelt spørring ble utført: (((utdanning[Tittel/Abstract] OR school[Tittel/Abstract] ORlæring[Tittel/Abstract] OR undervisning[Tittel/Abstract] OR training[Tittel/Abstract] OReach[Tittel/Abstract] ] OR Utdanning [Tittel/Abstract]) OG (Tre dimensjoner [Tittel] ELLER 3D [Tittel] ELLER 3D [Tittel])) OG (Skriv ut [Tittel] ELLER Skriv ut [Tittel] ELLER Skriv ut [Tittel])) OG (Anatomi) [Tittel ] ]/abstrakt] eller anatomi [tittel/abstrakt] eller anatomi [tittel/abstrakt] eller anatomi [tittel/abstrakt]).Ytterligere artikler ble identifisert ved å manuelt søke i PubMed-databasen og gjennomgå referanser til andre vitenskapelige artikler.Ingen datobegrensninger ble brukt, men "Person"-filteret ble brukt.
Alle hentede titler og sammendrag ble screenet mot inklusjons- og eksklusjonskriterier av to forfattere (EBR og AL), og enhver studie som ikke oppfyller alle kvalifikasjonskriteriene ble ekskludert.Fulltekstpublikasjoner av de resterende studiene ble hentet og gjennomgått av tre forfattere (EBR, EBE og AL).Ved behov ble uenigheter i utvalget av artikler løst av en fjerde person (LT).Publikasjoner som oppfylte alle inklusjonskriterier ble inkludert i denne anmeldelsen.
Datautvinning ble utført uavhengig av to forfattere (EBR og AL) under tilsyn av en tredje forfatter (LT).
- Modelldesigndata: anatomiske områder, spesifikke anatomiske deler, innledende modell for 3D-utskrift, innsamlingsmetode, segmentering og modelleringsprogramvare, 3D-skrivertype, materialtype og mengde, utskriftsskala, farge, utskriftskostnad.
- Morfologisk vurdering av modeller: modeller brukt for sammenligning, medisinsk vurdering av eksperter/lærere, antall evaluatorer, type vurdering.
- Undervisnings 3D-modell: vurdering av elevkunnskap, vurderingsmetode, antall elever, antall sammenligningsgrupper, randomisering av elever, utdanning/type elev.
418 studier ble identifisert i MEDLINE, og 139 artikler ble ekskludert av "human" filter.Etter gjennomgang av titler og sammendrag ble 103 studier valgt ut for fulltekstlesing.34 artikler ble ekskludert fordi de enten var patologiske modeller (9 artikler), medisinske/kirurgiske treningsmodeller (4 artikler), dyremodeller (4 artikler), 3D radiologiske modeller (1 artikkel) eller ikke var originale vitenskapelige artikler (16 kapitler).).Totalt 68 artikler ble inkludert i anmeldelsen.Figur 1 viser utvelgelsesprosessen som et flytskjema.
Flytskjema som oppsummerer identifisering, screening og inkludering av artikler i denne systematiske oversikten
Alle studiene ble publisert mellom 2014 og 2022, med et gjennomsnittlig publiseringsår på 2019. Blant de 68 inkluderte artiklene var 33 (49%) studier beskrivende og eksperimentelle, 17 (25%) var rent eksperimentelle, og 18 (26%) var eksperimentell.Rent beskrivende.Av de 50 (73 %) eksperimentelle studiene brukte 21 (31 %) randomisering.Kun 34 studier (50 %) inkluderte statistiske analyser.Tabell 1 oppsummerer egenskapene til hver studie.
33 artikler (48 %) undersøkte hoderegionen, 19 artikler (28 %) undersøkte thoraxregionen, 17 artikler (25 %) undersøkte mageregionen, og 15 artikler (22 %) undersøkte ekstremitetene.51 artikler (75 %) omtalte 3D-printede bein som anatomiske modeller eller anatomiske modeller med flere skiver.
Når det gjelder kildemodellene eller filene som ble brukt til å utvikle 3DPAM, nevnte 23 artikler (34 %) bruk av pasientdata, 20 artikler (29 %) nevnte bruk av kadaveriske data, og 17 artikler (25 %) nevnte bruk av databaser.ble brukt, og 7 studier (10 %) avslørte ikke kilden til dokumentene som ble brukt.
47 studier (69 %) utviklet 3DPAM basert på datatomografi, og 3 studier (4 %) rapporterte bruk av microCT.7 artikler (10 %) projiserte 3D-objekter ved bruk av optiske skannere, 4 artikler (6 %) ved bruk av MR, og 1 artikkel (1 %) ved bruk av kameraer og mikroskop.14 artikler (21 %) nevnte ikke kilden til kildefilene for 3D-modelldesign.3D-filer lages med en gjennomsnittlig romlig oppløsning på mindre enn 0,5 mm.Den optimale oppløsningen er 30 μm [80] og maksimal oppløsning er 1,5 mm [32].
Seksti forskjellige programvareapplikasjoner (segmentering, modellering, design eller utskrift) ble brukt.Mimics (Materialise, Leuven, Belgia) ble brukt oftest (14 studier, 21%), etterfulgt av MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studier, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 studier, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studier, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nederland) (8 studier, 12%) og CURA (Geldemarsen, Nederland) (7 studier, 10 %).
Sekstisju forskjellige skrivermodeller og fem utskriftsprosesser er nevnt.FDM (Fused Deposition Modeling) teknologi ble brukt i 26 produkter (38 %), materialblåsing i 13 produkter (19 %) og til slutt bindemiddelblåsing (11 produkter, 16 %).De minst brukte teknologiene er stereolitografi (SLA) (5 artikler, 7 %) og selektiv lasersintring (SLS) (4 artikler, 6 %).Den mest brukte skriveren (7 artikler, 10 %) er Connex 500 (Stratsys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Når de spesifiserte materialene som ble brukt til å lage 3DPAM (51 artikler, 75%), brukte 48 studier (71%) plast og deres derivater.Hovedmaterialene som ble brukt var PLA (polymelkesyre) (n = 20, 29 %), harpiks (n = 9, 13 %) og ABS (akrylnitril-butadienstyren) (7 typer, 10 %).23 artikler (34%) undersøkte 3DPAM laget av flere materialer, 36 artikler (53%) presenterte 3DPAM laget av bare ett materiale, og 9 artikler (13%) spesifiserte ikke et materiale.
Tjueni artikler (43 %) rapporterte utskriftsforhold fra 0,25:1 til 2:1, med et gjennomsnitt på 1:1.Tjuefem artikler (37 %) brukte et forhold på 1:1.28 3DPAM-er (41 %) besto av flere farger, og 9 (13 %) ble farget etter utskrift [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
34 artikler (50 %) nevnte kostnader.9 artikler (13 %) nevnte kostnadene for 3D-printere og råvarer.Skrivere varierer i pris fra $302 til $65.000.Når spesifisert varierer modellprisene fra $1,25 til $2800;disse ytterpunktene tilsvarer skjelettprøver [47] og high-fidelity retroperitoneale modeller [48].Tabell 2 oppsummerer modelldataene for hver inkluderte studie.
Trettisju studier (54 %) sammenlignet 3DAPM med en referansemodell.Blant disse studiene var den vanligste komparatoren en anatomisk referansemodell, brukt i 14 artikler (38%), plastinerte preparater i 6 artikler (16%), plastinerte preparater i 6 artikler (16%).Bruk av virtuell virkelighet, computertomografi avbildning av én 3DPAM i 5 artikler (14 %), en annen 3DPAM i 3 artikler (8 %), seriøse spill i 1 artikkel (3 %), røntgenbilder i 1 artikkel (3 %), forretningsmodeller i 1 artikkel (3 %) og utvidet virkelighet i 1 artikkel (3 %).Trettifire (50 %) studier vurderte 3DPAM.Femten (48 %) studier beskrev vurderernes erfaringer i detalj (tabell 3).3DPAM ble utført av kirurger eller behandlende leger i 7 studier (47 %), anatomiske spesialister i 6 studier (40 %), studenter i 3 studier (20 %), lærere (disiplin ikke spesifisert) i 3 studier (20 %) for vurdering og en evaluator til i artikkelen (7 %).Gjennomsnittlig antall evaluatorer er 14 (minimum 2, maksimum 30).Trettitre studier (49 %) vurderte 3DPAM-morfologi kvalitativt, og 10 studier (15%) vurderte 3DPAM-morfologi kvantitativt.Av de 33 studiene som brukte kvalitative vurderinger, brukte 16 rent deskriptive vurderinger (48 %), 9 brukte tester/vurderinger/undersøkelser (27 %) og 8 brukte Likert-skalaer (24 %).Tabell 3 oppsummerer de morfologiske vurderingene av modellene i hver inkluderte studie.
Trettitre (48%) artikler undersøkte og sammenlignet effektiviteten av å undervise 3DPAM til studenter.Av disse studiene vurderte 23 (70 %) artikler studenttilfredshet, 17 (51 %) brukte Likert-skalaer, og 6 (18 %) brukte andre metoder.Tjueto artikler (67 %) vurderte elevenes læring gjennom kunnskapstesting, hvorav 10 (30 %) brukte pretests og/eller posttests.Elleve studier (33 %) brukte flervalgsspørsmål og tester for å vurdere elevenes kunnskap, og fem studier (15 %) brukte bildemerking/anatomisk identifikasjon.I gjennomsnitt deltok 76 studenter i hver studie (minimum 8, maksimum 319).Tjuefire studier (72 %) hadde en kontrollgruppe, hvorav 20 (60 %) brukte randomisering.I motsetning til dette, tildelte en studie (3%) anatomiske modeller tilfeldig til 10 forskjellige studenter.I gjennomsnitt ble 2,6 grupper sammenlignet (minimum 2, maksimum 10).23 studier (70 %) involverte medisinstudenter, hvorav 14 (42 %) var førsteårs medisinstudenter.Seks (18 %) studier involverte beboere, 4 (12 %) tannlegestudenter og 3 (9 %) naturfagstudenter.Seks studier (18 %) implementerte og evaluerte autonom læring ved bruk av 3DPAM.Tabell 4 oppsummerer resultatene av 3DPAM-vurderingen av undervisningseffektivitet for hver inkluderte studie.
De viktigste fordelene som er rapportert av forfatterne for å bruke 3DPAM som et undervisningsverktøy for normal menneskelig anatomi er visuelle og taktile egenskaper, inkludert realisme [55, 67], nøyaktighet [44, 50, 72, 85] og konsistensvariabilitet [34, 45 ]., 48, 64], farge og gjennomsiktighet [28, 45], holdbarhet [24, 56, 73], pedagogisk effekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], kostnad [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproduserbarhet [80], mulighet for forbedring eller personalisering [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], evnen til å manipulere elever [30, 49], sparing av undervisningstid [61, 80], enkel lagring [61], evnen til å integrere funksjonell anatomi eller lage spesifikke strukturer [51, 53], 67] , rask utforming av skjelettmodeller [81], evnen til å samskape modeller og ta dem med hjem [49, 60, 71], forbedre mentale rotasjonsevner [23] og kunnskapsbevaring [32], samt på læreren [ 25, 63] og elevtilfredshet [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De største ulempene er relatert til design: stivhet [80], konsistens [28, 62], mangel på detaljer eller gjennomsiktighet [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], farger for lyse [45].og gulvets skjørhet[71].Andre ulemper inkluderer tap av informasjon [30, 76], lang tid som kreves for bildesegmentering [36, 52, 57, 58, 74], utskriftstid [57, 63, 66, 67], mangel på anatomisk variabilitet [25], og kostnad.Høy[48].
Denne systematiske oversikten oppsummerer 68 artikler publisert over 9 år og fremhever det vitenskapelige samfunnets interesse for 3DPAM som et verktøy for undervisning i normal menneskelig anatomi.Hvert anatomiske område ble studert og 3D-printet.Av disse artiklene sammenlignet 37 artikler 3DPAM med andre modeller, og 33 artikler vurderte den pedagogiske relevansen av 3DPAM for studenter.
Gitt forskjellene i utformingen av anatomiske 3D-utskriftsstudier, anså vi det ikke som hensiktsmessig å gjennomføre en metaanalyse.En metaanalyse publisert i 2020 fokuserte hovedsakelig på anatomiske kunnskapstester etter trening uten å analysere de tekniske og teknologiske aspektene ved 3DPAM-design og produksjon [10].
Hoderegionen er den mest studerte, sannsynligvis fordi kompleksiteten i dens anatomi gjør det vanskeligere for elevene å skildre denne anatomiske regionen i tredimensjonalt rom sammenlignet med lemmer eller overkropp.CT er den desidert mest brukte bildebehandlingsmetoden.Denne teknikken er mye brukt, spesielt i medisinske omgivelser, men har begrenset romlig oppløsning og lav bløtvevskontrast.Disse begrensningene gjør CT-skanninger uegnet for segmentering og modellering av nervesystemet.På den annen side er datatomografi bedre egnet for benvevssegmentering/modellering;Kontrast mellom ben og bløtvev bidrar til å fullføre disse trinnene før 3D-utskrift av anatomiske modeller.På den annen side regnes microCT som referanseteknologien når det gjelder romlig oppløsning ved beinavbildning [70].Optiske skannere eller MR kan også brukes for å få bilder.Høyere oppløsning forhindrer utjevning av beinoverflater og bevarer subtiliteten til anatomiske strukturer [59].Valget av modell påvirker også den romlige oppløsningen: for eksempel har plastiseringsmodeller en lavere oppløsning [45].Grafiske designere må lage tilpassede 3D-modeller, noe som øker kostnadene ($25 til $150 per time) [43].Å skaffe .STL-filer av høy kvalitet er ikke nok til å lage anatomiske modeller av høy kvalitet.Det er nødvendig å bestemme utskriftsparametere, slik som orienteringen til den anatomiske modellen på trykkplaten [29].Noen forfattere foreslår at avanserte utskriftsteknologier som SLS bør brukes der det er mulig for å forbedre nøyaktigheten til 3DPAM [38].Produksjonen av 3DPAM krever profesjonell bistand;de mest ettertraktede spesialistene er ingeniører [72], radiologer, [75], grafiske designere [43] og anatomer [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentering og modelleringsprogramvare er viktige faktorer for å oppnå nøyaktige anatomiske modeller, men kostnadene for disse programvarepakkene og deres kompleksitet hindrer bruken.Flere studier har sammenlignet bruken av ulike programvarepakker og utskriftsteknologier, og fremhevet fordelene og ulempene ved hver teknologi [68].I tillegg til modelleringsprogramvare kreves det også utskriftsprogramvare som er kompatibel med den valgte skriveren;noen forfattere foretrekker å bruke online 3D-utskrift [75].Hvis nok 3D-objekter skrives ut, kan investeringen føre til økonomisk avkastning [72].
Plast er det desidert mest brukte materialet.Dens brede utvalg av teksturer og farger gjør den til det valgte materialet for 3DPAM.Noen forfattere har berømmet dens høye styrke sammenlignet med tradisjonelle kadaveriske eller plastinerte modeller [24, 56, 73].Noen plaster har til og med bøye- eller strekkegenskaper.For eksempel kan Filaflex med FDM-teknologi strekke seg opp til 700 %.Noen forfattere anser det som det foretrukne materialet for replikering av muskler, sener og leddbånd [63].På den annen side har to studier reist spørsmål om fiberorientering under utskrift.Faktisk er muskelfiberorientering, innsetting, innervasjon og funksjon avgjørende i muskelmodellering [33].
Overraskende nok er det få studier som nevner omfanget av utskrift.Siden mange anser forholdet 1:1 som standard, kan forfatteren ha valgt å ikke nevne det.Selv om oppskalering vil være nyttig for rettet læring i store grupper, er muligheten for skalering ennå ikke undersøkt, spesielt med økende klassestørrelser og den fysiske størrelsen på modellen er en viktig faktor.Skalaer i full størrelse gjør det selvsagt lettere å lokalisere og kommunisere ulike anatomiske elementer til pasienten, noe som kan forklare hvorfor de ofte brukes.
Av de mange skriverne som er tilgjengelige på markedet, koster de som bruker PolyJet-teknologi (materiale eller bindemiddel-blekkskriver) for å gi farger og flerlags (og derfor multi-tekstur) høydefinisjonsutskrift mellom USD 20 000 og USD 250 000 (https: //www .aniwaa.com/).Denne høye kostnaden kan begrense promoteringen av 3DPAM på medisinskoler.I tillegg til kostnadene for skriveren, er kostnadene for materialer som kreves for blekkskrivere høyere enn for SLA- eller FDM-skrivere [68].Prisene for SLA- eller FDM-skrivere er også rimeligere, og varierer fra €576 til €4,999 i artiklene som er oppført i denne anmeldelsen.Ifølge Tripodi og kolleger kan hver skjelettdel skrives ut for USD 1,25 [47].Elleve studier konkluderte med at 3D-utskrift er billigere enn plastisering eller kommersielle modeller [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Dessuten er disse kommersielle modellene designet for å gi pasientinformasjon uten tilstrekkelige detaljer for anatomiundervisning [80].Disse kommersielle modellene anses å være dårligere enn 3DPAM [44].Det er verdt å merke seg at i tillegg til utskriftsteknologien som brukes, er den endelige kostnaden proporsjonal med skalaen og dermed den endelige størrelsen på 3DPAM [48].Av disse grunner foretrekkes skalaen i full størrelse [37].
Bare én studie sammenlignet 3DPAM med kommersielt tilgjengelige anatomiske modeller [72].Kadaverprøver er den mest brukte komparatoren for 3DPAM.Til tross for sine begrensninger, er kadaveriske modeller fortsatt et verdifullt verktøy for å undervise i anatomi.Det må skilles mellom obduksjon, disseksjon og tørt bein.Basert på treningstester viste to studier at 3DPAM var signifikant mer effektiv enn plastinert disseksjon [16, 27].En studie sammenlignet en times trening med 3DPAM (nedre ekstremitet) med en times disseksjon av samme anatomiske region [78].Det var ingen signifikante forskjeller mellom de to undervisningsmetodene.Det er sannsynlig at det er lite forskning på dette emnet fordi slike sammenligninger er vanskelige å gjøre.Disseksjon er en tidkrevende forberedelse for studenter.Noen ganger kreves dusinvis av timer med forberedelser, avhengig av hva som forberedes.En tredje sammenligning kan gjøres med tørre bein.En studie av Tsai og Smith fant at testresultatene var signifikant bedre i gruppen som brukte 3DPAM [51, 63].Chen og kolleger bemerket at studenter som brukte 3D-modeller presterte bedre med å identifisere strukturer (hodeskaller), men det var ingen forskjell i MCQ-score [69].Til slutt viste Tanner og kolleger bedre resultater etter test i denne gruppen ved å bruke 3DPAM av pterygopalatine fossa [46].Andre nye undervisningsverktøy ble identifisert i denne litteraturgjennomgangen.De vanligste blant dem er utvidet virkelighet, virtuell virkelighet og seriøse spill [43].Ifølge Mahrous og medarbeidere avhenger preferanse for anatomiske modeller av antall timer elevene spiller videospill [31].På den annen side er en stor ulempe med nye anatomi-undervisningsverktøy haptisk tilbakemelding, spesielt for rent virtuelle verktøy [48].
De fleste studier som evaluerer den nye 3DPAM har brukt forhåndstester av kunnskap.Disse forhåndstestene bidrar til å unngå skjevhet i vurderingen.Noen forfattere, før de utfører eksperimentelle studier, ekskluderer alle studenter som skåret over gjennomsnittet på den foreløpige testen [40].Blant skjevhetene Garas og kollegene nevnte var fargen på modellen og utvalget av frivillige i elevklassen [61].Farging gjør det lettere å identifisere anatomiske strukturer.Chen og kolleger etablerte strenge eksperimentelle forhold uten innledende forskjeller mellom grupper og studien ble blindet i størst mulig grad [69].Lim og medarbeidere anbefaler at vurderingen etter test gjennomføres av en tredjepart for å unngå skjevhet i vurderingen [16].Noen studier har brukt Likert-skalaer for å vurdere gjennomførbarheten av 3DPAM.Dette instrumentet er egnet for å vurdere tilfredshet, men det er fortsatt viktige skjevheter å være oppmerksom på [86].
Utdanningsrelevansen til 3DPAM ble først og fremst vurdert blant medisinstudenter, inkludert førsteårs medisinstudenter, i 14 av 33 studier.I deres pilotstudie rapporterte Wilk og kolleger at medisinstudenter mente at 3D-printing burde inkluderes i deres anatomilæring [87].87 % av studentene som ble spurt i Cercenelli-studien mente at det andre studieåret var den beste tiden å bruke 3DPAM [84].Tanner og medarbeideres resultater viste også at studenter presterte bedre hvis de aldri hadde studert feltet [46].Disse dataene tyder på at det første året på medisinstudiet er det optimale tidspunktet for å inkorporere 3DPAM i anatomiundervisningen.Yes metaanalyse støttet denne ideen [18].I de 27 artiklene som er inkludert i studien, var det signifikante forskjeller i testresultater mellom 3DPAM og tradisjonelle modeller for medisinstudenter, men ikke for beboere.
3DPAM som et læringsverktøy forbedrer akademiske prestasjoner [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], langsiktig kunnskapsbevaring [32] og elevtilfredshet [25, 45, 46, 52, 57, 63 66]., 69, 84].Ekspertpaneler fant også disse modellene nyttige [37, 42, 49, 81, 82], og to studier fant lærertilfredshet med 3DPAM [25, 63].Av alle kilder anser Backhouse og kolleger 3D-utskrift som det beste alternativet til tradisjonelle anatomiske modeller [49].I sin første metaanalyse bekreftet Ye og kolleger at studenter som mottok 3DPAM-instruksjoner hadde bedre score etter test enn studenter som mottok 2D- eller kadaverinstruksjoner [10].Imidlertid differensierte de 3DPAM ikke etter kompleksitet, men ganske enkelt etter hjerte, nervesystem og bukhule.I syv studier utkonkurrerte ikke 3DPAM andre modeller basert på kunnskapstester administrert til studenter [32, 66, 69, 77, 78, 84].I deres metaanalyse konkluderte Salazar og kolleger med at bruken av 3DPAM spesifikt forbedrer forståelsen av kompleks anatomi [17].Dette konseptet stemmer overens med Hitas' brev til redaktøren [88].Noen anatomiske områder som anses som mindre komplekse krever ikke bruk av 3DPAM, mens mer komplekse anatomiske områder (som nakken eller nervesystemet) ville være et logisk valg for 3DPAM.Dette konseptet kan forklare hvorfor noen 3DPAM-er ikke anses å være overlegne i forhold til tradisjonelle modeller, spesielt når studenter mangler kunnskap i domenet der modellytelsen er funnet å være overlegen.Å presentere en enkel modell for elever som allerede har litt kunnskap om faget (medisinstudenter eller beboere) er derfor ikke nyttig for å forbedre elevenes prestasjoner.
Av alle de pedagogiske fordelene som er oppført, la 11 studier vekt på de visuelle eller taktile egenskapene til modellene [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], og 3 studier forbedret styrke og holdbarhet (33 50-52, 63, 79, 85, 86).Andre fordeler er at elevene kan manipulere strukturene, lærere kan spare tid, de er lettere å bevare enn kadavere, prosjektet kan fullføres innen 24 timer, det kan brukes som et hjemmeundervisningsverktøy, og det kan brukes til å undervise i store mengder av informasjon.grupper [30, 49, 60, 61, 80, 81].Gjentatt 3D-utskrift for høyvolumsanatomiundervisning gjør 3D-utskriftsmodeller mer kostnadseffektive [26].Bruken av 3DPAM kan forbedre mentale rotasjonsevner [23] og forbedre tolkningen av tverrsnittsbilder [23, 32].To studier fant at studenter eksponert for 3DPAM var mer sannsynlig å gjennomgå kirurgi [40, 74].Metallkoblinger kan bygges inn for å skape bevegelsen som trengs for å studere funksjonell anatomi [51, 53], eller modeller kan skrives ut med triggerdesign [67].
3D-utskrift gjør det mulig å lage justerbare anatomiske modeller ved å forbedre visse aspekter under modelleringsfasen, [48, 80] skape en passende base, [59] kombinere flere modeller, [36] bruke gjennomsiktighet, (49) farger, [45] eller å gjøre visse indre strukturer synlige [30].Tripodi og kolleger brukte skulpturleire for å komplementere deres 3D-printede benmodeller, og understreket verdien av samskapte modeller som undervisningsverktøy [47].I 9 studier ble farge påført etter utskrift [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], men studentene brukte det bare én gang [49].Dessverre evaluerte ikke studien kvaliteten på modelltrening eller treningssekvensen.Dette bør vurderes i sammenheng med anatomiutdanning, ettersom fordelene med blandet læring og samskaping er godt etablert [89].For å takle den økende reklameaktiviteten har selvlæring blitt brukt mange ganger for å evaluere modeller [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
En studie konkluderte med at fargen på plastmaterialet var for lys[45], en annen studie konkluderte med at modellen var for skjør[71], og to andre studier indikerte mangel på anatomisk variasjon i utformingen av individuelle modeller[25, 45 ]..Syv studier konkluderte med at den anatomiske detaljen til 3DPAM er utilstrekkelig [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
For mer detaljerte anatomiske modeller av store og komplekse regioner, som retroperitoneum eller cervikal ryggrad, anses segmenterings- og modelleringstiden som veldig lang og kostnadene er svært høye (omtrent 2000 USD) [27, 48].Hojo og kolleger uttalte i sin studie at det tok 40 timer å lage den anatomiske modellen av bekkenet [42].Den lengste segmenteringstiden var 380 timer i en studie av Weatherall og kolleger, der flere modeller ble kombinert for å lage en komplett pediatrisk luftveismodell [36].I ni studier ble segmentering og utskriftstid ansett som ulemper [36, 42, 57, 58, 74].Imidlertid kritiserte 12 studier de fysiske egenskapene til modellene deres, spesielt deres konsistens, [28, 62] mangel på gjennomsiktighet, [30] skjørhet og monokromatiskhet, [71] mangel på bløtvev, [66] eller mangel på detaljer [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Disse ulempene kan overvinnes ved å øke segmenterings- eller simuleringstiden.Å miste og hente relevant informasjon var et problem for tre team [30, 74, 77].I følge pasientrapporter ga ikke jodholdige kontrastmidler optimal vaskulær synlighet på grunn av dosebegrensninger [74].Injeksjon av en kadavermodell ser ut til å være en ideell metode som beveger seg bort fra prinsippet om "så lite som mulig" og begrensningene for dosen av kontrastmiddel som injiseres.
Dessverre er det mange artikler som ikke nevner noen nøkkelfunksjoner til 3DPAM.Mindre enn halvparten av artiklene oppga eksplisitt om deres 3DPAM var farget.Dekningen av omfanget av trykk var inkonsekvent (43 % av artiklene), og bare 34 % nevnte bruken av flere medier.Disse utskriftsparametrene er kritiske fordi de påvirker læringsegenskapene til 3DPAM.De fleste artiklene gir ikke tilstrekkelig informasjon om kompleksiteten ved å skaffe 3DPAM (designtid, personellkvalifikasjoner, programvarekostnader, utskriftskostnader osv.).Denne informasjonen er kritisk og bør vurderes før du vurderer å starte et prosjekt for å utvikle en ny 3DPAM.
Denne systematiske gjennomgangen viser at design og 3D-utskrift av vanlige anatomiske modeller er mulig til lave kostnader, spesielt når du bruker FDM- eller SLA-skrivere og rimelige enfargede plastmaterialer.Imidlertid kan disse grunnleggende designene forbedres ved å legge til farger eller legge til design i forskjellige materialer.Mer realistiske modeller (skrives ut med flere materialer med forskjellige farger og teksturer for å gjenskape de taktile egenskapene til en kadaverreferansemodell) krever dyrere 3D-utskriftsteknologier og lengre designtider.Dette vil øke den totale kostnaden betydelig.Uansett hvilken utskriftsprosess som velges, er valg av riktig bildebehandlingsmetode nøkkelen til 3DPAMs suksess.Jo høyere romlig oppløsning, jo mer realistisk blir modellen og kan brukes til avansert forskning.Fra et pedagogisk synspunkt er 3DPAM et effektivt verktøy for å undervise i anatomi, noe som fremgår av kunnskapstestene som gis til studentene og deres tilfredshet.Undervisningseffekten til 3DPAM er best når den reproduserer komplekse anatomiske regioner og studenter bruker den tidlig i medisinsk opplæring.
Datasettene som genereres og/eller analyseres i den nåværende studien er ikke offentlig tilgjengelig på grunn av språkbarrierer, men er tilgjengelig fra den tilsvarende forfatteren på rimelig forespørsel.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.En gjennomgang av kurs i grov anatomi, mikroanatomi, nevrobiologi og embryologi i læreplaner for medisinsk skole i USA.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverisk disseksjon som et pedagogisk verktøy for anatomisk vitenskap i det 21. århundre: Disseksjon som et pedagogisk verktøy.Analyse av realfagsutdanning.2017;10(3):286–99.
Innleggstid: Apr-09-2024