A háromdimenziós nyomtatott anatómiai modellek (3DPAM) oktatási értékük és megvalósíthatóságuk miatt megfelelő eszköznek tűnik. Ennek a felülvizsgálatnak az a célja, hogy leírja és elemezze a 3DPAM létrehozásához használt módszereket az emberi anatómia tanításához és annak pedagógiai hozzájárulásának értékeléséhez.
Elektronikus keresést végeztek a PubMed-ben a következő kifejezések felhasználásával: oktatás, iskola, tanulás, tanítás, képzés, oktatás, oktatás, háromdimenziós, 3D, 3-dimenziós, nyomtatás, nyomtatás, nyomtatás, anatómiai, anatómiai, anatómiai és anatómiai és anatómiája - - A megállapítások magukban foglalják a tanulmányi jellemzőket, a modelltervezést, a morfológiai értékelést, az oktatási teljesítményt, az erősségeket és a gyengeségeket.
A 68 kiválasztott cikk közül a legtöbb tanulmány a koponya régióra összpontosított (33 cikk); 51 cikk említi a csontnyomást. 47 cikkben a 3DPAM -ot a számítógépes tomográfia alapján fejlesztették ki. Öt nyomtatási folyamat kerül sorba. A műanyagokat és származékait 48 vizsgálatban használták. Mindegyik terv ára 1,25 és 2800 dollár között van. Harminchét vizsgálat összehasonlította a 3DPAM-ot a referenciamodellekkel. Harminchárom cikk vizsgálta az oktatási tevékenységeket. A fő előnyök a vizuális és tapintható minőség, a tanulási hatékonyság, az ismételhetőség, a testreszabhatóság és az agilitás, az időmegtakarítás, a funkcionális anatómia integrációja, a jobb mentális rotációs képességek, a tudásmegtartás és a tanárok/a hallgatók elégedettsége. A fő hátrányok a formatervezéshez kapcsolódnak: konzisztencia, részletek hiánya vagy átláthatóság, a túl fényes, hosszú nyomtatási idő és a magas költségek.
Ez a szisztematikus áttekintés azt mutatja, hogy a 3DPAM költséghatékony és hatékony az anatómia tanításához. A realisztikusabb modellek megkövetelik a drágább 3D nyomtatási technológiák és a hosszabb tervezési idő használatát, amely jelentősen növeli az általános költségeket. A kulcs a megfelelő képalkotó módszer kiválasztása. Pedagógiai szempontból a 3DPAM hatékony eszköz az anatómia tanításához, pozitív hatással a tanulási eredményekre és az elégedettségre. A 3DPAM tanítási hatása a legjobb, ha reprodukálja a komplex anatómiai régiókat, és a hallgatók orvosi képzésük korai szakaszában használják.
Az állati holttestek boncolását az ókori Görögország óta végezték el, és az anatómia oktatásának egyik fő módszere. A gyakorlati képzés során elvégzett cadaverikus boncolást az egyetemi orvostudományi hallgatók elméleti tantervében használják, és jelenleg az anatómia tanulmányozásának aranyszabványának tekintik [1,2,3,4,5]. Az emberi cadaverikus minták használatának azonban számos akadálya van, ami új edzési eszközök keresését ösztönzi [6, 7]. Ezen új eszközök némelyike magában foglalja a kibővített valóságot, a digitális eszközöket és a 3D -s nyomtatást. Santos et al. [8] Az anatómiai tanítás ezen új technológiáinak értéke szempontjából a 3D -s nyomtatás az egyik legfontosabb erőforrás, mind a hallgatók oktatási értéke, mind a megvalósítás megvalósíthatósága szempontjából [4,9,10] -
A 3D nyomtatás nem új. A technológiával kapcsolatos első szabadalmak 1984 -ben nyúlnak vissza: egy Le Méhauté, O de Witte és JC André Franciaországban, és három héttel később az USA -ban. Azóta a technológia tovább fejlődött, és használata számos területre bővült. Például a NASA 2014 -ben kinyomtatta az első tárgyat a Földön túl [11]. Az orvosi terület elfogadta ezt az új eszközt is, ezáltal növelve a személyre szabott orvoslás fejlesztésének vágyát [12].
Számos szerző bebizonyította a 3D nyomtatott anatómiai modellek (3DPAM) alkalmazásának előnyeit az orvosi oktatásban [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Az emberi anatómia tanításakor nem patológiai és anatómiailag normális modellekre van szükség. Néhány áttekintés kóros vagy orvosi/sebészeti képzési modelleket vizsgált [8, 20, 21]. Az új eszközök, például a 3D nyomtatás magában foglaló hibrid modell kidolgozásához szisztematikus áttekintést készítettünk annak leírására és elemzésére, hogy miként hozták létre a 3D nyomtatott objektumokat az emberi anatómia tanításához, és hogyan értékelik a hallgatók a tanulás hatékonyságát ezen 3D objektumok felhasználásával.
Ezt a szisztematikus irodalmi áttekintést 2022 júniusában végezték el PRISMA (preferált jelentési tételek szisztematikus áttekintésekhez és metaanalízisekhez) iránymutatások felhasználásával, időkorlátozások nélkül [22].
A befogadási kritériumok mind kutatási cikkek voltak, amelyek 3DPAM -t használnak az anatómiai oktatásban/tanulásban. Irodalmi áttekintéseket, leveleket vagy cikkeket, amelyek a kóros modellekre, állati modellekre, régészeti modellekre és orvosi/sebészeti képzési modellekre összpontosítanak. Csak az angol nyelven közzétett cikkeket választották ki. A rendelkezésre álló online kivonatok nélküli cikkeket kizárták. A több modellt tartalmazó cikkeket, amelyek közül legalább az egyik anatómiailag normális volt, vagy olyan kisebb patológiák voltak, amelyek nem befolyásolták az oktatási értéket, bevontuk.
Irodalmi kutatást végeztek a PubMed (Nemzeti Orvostudományi Könyvtár, NCBI) elektronikus adatbázisban, amelynek célja a 2022 júniusáig közzétett releváns tanulmányok azonosítása. Dimenziós, 3D, 3D, nyomtatás, nyomtatás, nyomtatás, anatómia, anatómia, anatómia és anatómia. Egyetlen lekérdezést hajtottak végre: (((oktatás [cím/absztrakt] vagy iskola [cím/absztrakt] orleanning [cím/absztrakt] vagy tanítás [cím/absztrakt] vagy képzés [cím/absztrakt] oreach [cím/absztrakt] vagy Oktatás [cím/absztrakt]) és (három dimenzió [cím] vagy 3d [cím] vagy 3d [cím])) és (print [cím] vagy nyomtatás [cím] vagy nyomtatás [cím])) és (anatómia) [cím) [cím) ]]/absztrakt] vagy anatómia [cím/absztrakt] vagy anatómia [cím/absztrakt] vagy anatómia [cím/absztrakt]). További cikkeket azonosítottak a PubMed adatbázis kézi keresésével és más tudományos cikkek referenciáinak áttekintésével. Nem alkalmaztak dátumkorlátozásokat, de a „személy” szűrőt használták.
Az összes beolvasott címet és kivonatot két szerző (EBR és AL) átvizsgálta a befogadási és kizárási kritériumok alapján, és minden olyan tanulmány, amely nem felel meg az összes jogosultsági kritériumnak, kizárták. A fennmaradó tanulmányok teljes szöveges kiadványait három szerző (EBR, EBE és AL) vette át és vizsgálta felül. Szükség esetén a cikkek kiválasztásának nézeteltéréseit egy negyedik személy (LT) oldotta meg. Az összes befogadási kritériumnak megfelelõ publikációk szerepeltek ebbe a felülvizsgálatba.
Az adatkivonást két szerző (EBR és AL) önállóan hajtotta végre egy harmadik szerző (LT) felügyelete alatt.
- Modelltervezési adatok: Anatómiai régiók, specifikus anatómiai alkatrészek, kezdeti modell 3D nyomtatáshoz, beszerzési módszer, szegmentáló és modellező szoftverek, 3D nyomtató típusa, anyagtípus és mennyiség, nyomtatási skála, szín, nyomtatási költség.
- A modellek morfológiai értékelése: Az összehasonlításhoz használt modellek, a szakértők/tanárok orvosi értékelése, az értékelők száma, az értékelés típusa.
- A 3D -s modell tanítása: a hallgatói ismeretek értékelése, értékelési módszer, a hallgatók száma, az összehasonlító csoportok száma, a hallgatók véletlenszerűsítése, az oktatás/a hallgatók típusa.
418 vizsgálatot azonosítottak a MEDLINE -ben, és 139 cikket kizártak az „emberi” szűrő. A címek és a kivonatok áttekintése után 103 tanulmányt választottak ki a teljes szövegű olvasáshoz. 34 cikket kizártak, mivel ezek kóros modellek (9 cikk), orvosi/sebészeti képzési modellek (4 cikk), állati modellek (4 cikk), 3D radiológiai modellek (1 cikk), vagy nem voltak eredeti tudományos cikkek (16 fejezet). ). Összesen 68 cikk szerepelt a felülvizsgálatban. Az 1. ábra a kiválasztási folyamatot folyamatábránként mutatja be.
Folyamatábrát összefoglalva a cikkek azonosítását, szűrését és beillesztését ebbe a szisztematikus áttekintésbe
Az összes tanulmányt 2014 és 2022 között tették közzé, a 2019 -es átlagos közzétételi évet. kísérleti. Tisztán leíró. Az 50 (73%) kísérleti vizsgálat közül 21 (31%) használt randomizációt. Csak 34 tanulmány (50%) tartalmazott statisztikai elemzéseket. Az 1. táblázat összefoglalja az egyes vizsgálatok jellemzőit.
33 cikk (48%) megvizsgálta a fejrégiót, 19 cikk (28%) megvizsgálta a mellkasi régiót, 17 cikk (25%) megvizsgálta az abdominopelvikus régiót, és 15 cikk (22%) vizsgálta a végtagokat. Ötvenegy cikk (75%) megemlítette a 3D nyomtatott csontokat anatómiai modellként vagy többszörös anatómiai modellként.
A 3DPAM fejlesztéséhez használt forrásmodelleket vagy fájlokat illetően 23 cikk (34%) megemlítette a betegadatok felhasználását, 20 cikk (29%) megemlítette a cadaverikus adatok felhasználását, és 17 cikk (25%) megemlítette az adatbázisok használatát. Használat, és 7 tanulmány (10%) nem tette közzé a felhasznált dokumentumok forrását.
47 tanulmány (69%) kidolgozott 3DPAM -ot a számítógépes tomográfia alapján, és 3 vizsgálat (4%) a mikrothasználat alkalmazását jelentette. 7 cikk (10%) 3D -s objektumokat vetített ki optikai szkennerekkel, 4 cikk (6%) MRI -vel és 1 cikk (1%) felhasználásával, kamerákkal és mikroszkópokkal. 14 cikk (21%) nem említette a 3D modell tervezési forrásfájljainak forrását. A 3D fájlokat az átlagos térbeli felbontással kevesebb, mint 0,5 mm. Az optimális felbontás 30 μm [80], a maximális felbontás pedig 1,5 mm [32].
Hatvan különféle szoftveralkalmazást (szegmentálás, modellezés, tervezés vagy nyomtatás) használtunk. A MIMICS -t (Materialize, Leuven, Belgium) leggyakrabban használták (14 vizsgálat, 21%), majd Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 tanulmány, 19%), geomagikus (3D rendszer, MO, NC, Leesville) - (10 tanulmány, 15%), 3D szeletelő (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 tanulmány, 13%), Blender (Blender Alapítvány, Amszterdam, Hollandia) (8 tanulmány, 12%) és CURA (Geldemarsen, Hollandia) (7 vizsgálat, 10%).
Hatvanhét különböző nyomtatómodellt és öt nyomtatási folyamatot említenek. Az FDM (olvasztott lerakódási modellezés) technológiát 26 termékben (38%), az anyag robbantásában (19%) és végül a kötőanyag -robbantásban (11 termék, 16%) használták. A legkevésbé használt technológiák a sztereolitográfia (SLA) (5 cikk, 7%) és a szelektív lézer -szinterelés (SLS) (4 cikk, 6%). A leggyakrabban használt nyomtató (7 cikk, 10%) a Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
A 3DPAM (51 cikk, 75%) előállításához használt anyagok meghatározásakor 48 tanulmány (71%) használt műanyagokat és származékokat. A felhasznált fő anyagok a PLA (polilaktinsav) (n = 20, 29%), a gyanta (n = 9, 13%) és az ABS (akrilonitril -butadién sztirol) (7 típus, 10%). 23 cikk (34%) megvizsgálta a több anyagból készült 3DPAM -ot, 36 cikk (53%) csak egy anyagból készült 3DPAM -ot mutatott be, és 9 cikk (13%) nem határozta meg az anyagot.
A huszonkilenc cikk (43%) jelentett nyomtatási arányokat 0,25: 1-2: 1 között, átlagosan 1: 1. Huszonöt cikk (37%) 1: 1 arányt használt. A 28 3DPAM (41%) több színből állt, és 9 (13%) nyomtatást követően festett [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Harmincnégy cikk (50%) említette a költségeket. 9 cikk (13%) megemlítette a 3D nyomtatók és a nyersanyagok költségeit. A nyomtatók ára 302 és 65 000 dollár között van. Ha megadják, a modellárak 1,25 és 2800 dollár között változnak; Ezek a szélsőségek megfelelnek a csontvázmintáknak [47] és a nagy hűségű retroperitoneális modelleknek [48]. A 2. táblázat összefoglalja az egyes mellékelt tanulmányok modell adatait.
Harminchét vizsgálat (54%) hasonlította össze a 3DAPM-et egy referenciamodelltel. Ezeknek a tanulmányoknak a leggyakoribb összehasonlítója egy anatómiai referenciamodell volt, amelyet 14 cikkben (38%) használtak, 6 cikkben (16%), és 6 cikkben (16%) grafikus előkészületek (16%). A virtuális valóság használata, a számítógépes tomográfia képalkotása egy 3DPAM 5 cikkben (14%), további 3DPAM 3 cikkben (8%), komoly játékok 1 cikkben (3%), röntgenfelvételek 1 cikkben (3%), üzleti modellek in 1 cikk (3%) és kibővített valóság 1 cikkben (3%). Harmincnégy (50%) vizsgálat értékelte a 3DPAM-ot. Tizenöt (48%) tanulmányozza a részletes értékelők tapasztalatait (3. táblázat). A 3DPAM -ot sebészek vagy kezelőorvosok végezték 7 tanulmányban (47%), anatómiai szakemberek 6 tanulmányban (40%), 3 tanulmány hallgatói (20%), a tanárok (fegyelem nem meghatározva) 3 tanulmányban (20%) az értékelés céljából és még egy értékelő a cikkben (7%). Az értékelők átlagos száma 14 (minimum 2, legfeljebb 30). Harminchárom tanulmány (49%) kvalitatív módon értékelte a 3DPAM morfológiáját, 10 tanulmányt (15%) kvantitatív módon értékelte a 3DPAM morfológiáját. A kvalitatív értékeléseket alkalmazó 33 tanulmány közül 16 tisztán leíró értékelést (48%), 9 használt tesztet/besorolást/felmérést (27%) és 8 használt Likert -skálát (24%) használt. A 3. táblázat összefoglalja a modellek morfológiai értékelését az egyes bevont tanulmányokban.
Harminchárom (48%) cikk megvizsgálta és összehasonlította a 3DPAM tanításának hatékonyságát a hallgatókkal. E tanulmányok közül 23 (70%) cikk értékelte a hallgatói elégedettséget, 17 (51%) használt Likert -skálát, 6 (18%) más módszereket használt. Huszonkét cikk (67%) tudásvizsgálat révén értékelte a hallgatók tanulását, ebből 10 (30%) preteszteket és/vagy utólagos teszteket használt. Tizenegy tanulmány (33%) több választású kérdéseket és teszteket használt a hallgatók ismereteinek felmérésére, és öt tanulmány (15%) képcímkézést/anatómiai azonosítást használt. Az egyes tanulmányokban átlagosan 76 hallgató vett részt (minimum 8, legfeljebb 319). Huszonnégy tanulmány (72%) volt kontrollcsoportja, ebből 20 (60%) véletlenszerűsítést alkalmazott. Ezzel szemben egy tanulmány (3%) véletlenszerűen anatómiai modelleket rendelt el 10 különböző hallgatóhoz. Átlagosan 2,6 csoportot hasonlítottak össze (minimum 2, legfeljebb 10). Huszonhárom tanulmány (70%) részt vett az orvostanhallgatókban, ebből 14 (42%) volt elsőéves orvostanhallgató. Hat (18%) vizsgálatban részt vett a lakosok, 4 (12%) fogászati hallgató és 3 (9%) tudományos hallgató. Hat tanulmány (18%) végrehajtotta és értékelte az autonóm tanulást a 3DPAM használatával. A 4. táblázat összefoglalja a 3DPAM oktatási hatékonyságának értékelésének eredményeit az egyes mellékleteknél.
A 3DPAM oktatóeszközként történő felhasználásának fő előnyei a szerzők által bejelentett normál emberi anatómiai tanításhoz a vizuális és tapintható jellemzők, ideértve a realizmust [55, 67], a pontosság [44, 50, 72, 85] és a következetesség variabilitása [34] - , 45, 48, 64], szín és átláthatóság [28, 45], megbízhatóság [24, 56, 73], oktatási hatás [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], költség [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reprodukálhatóság [80], javulás vagy személyre szabás lehetősége [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], a hallgatók manipulálásának képessége [30, 49], a tanítási idő megtakarításának [61, 80], a tárolás könnyűsége [61], a funkcionális anatómia integrálásának képessége vagy specifikus struktúrák létrehozásának képessége [51, 53], 67], a modellek gyors megtervezése csontváz [81], a házmodellek létrehozásának és használatának képessége [49, 60, 71], javított mentális rotációs képességek [23] és tudásmegtartás [32], valamint a tanárban [[32] 25, 63] és a hallgatói elégedettség [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
A fő hátrányok a tervezéshez kapcsolódnak: merevség [80], konzisztencia [28, 62], részletek vagy átláthatóság hiánya [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], túl fényes színek [45]. és a padló törékenysége [71]. Egyéb hátrányok közé tartozik az információ elvesztése [30, 76], a kép szegmentálásához szükséges hosszú idő [36, 52, 57, 58, 74], nyomtatási idő [57, 63, 66, 67], anatómiai variabilitás hiánya [25], és költség. Magas [48].
Ez a szisztematikus áttekintés összefoglalja a 9 év alatt közzétett 68 cikket, és kiemeli a tudományos közösség érdeklődését a 3DPAM iránt, mint a normál emberi anatómia tanításának eszköze. Mindegyik anatómiai régiót megvizsgálták és 3D nyomtattak. E cikkek közül 37 cikk hasonlította össze a 3DPAM -ot más modellekkel, és 33 cikk értékelte a 3DPAM pedagógiai relevanciáját a hallgatók számára.
Tekintettel az anatómiai 3D nyomtatási vizsgálatok tervezésének különbségeire, nem tartottuk helyénvalónak a metaanalízis elvégzését. A 2020-ban közzétett metaanalízis elsősorban az anatómiai tudásvizsgálatokra összpontosított képzés után, anélkül, hogy elemezte volna a 3DPAM tervezésének és előállításának műszaki és technológiai szempontjait [10].
A leginkább vizsgált a fejrégió, valószínűleg azért, mert anatómiájának összetettsége megnehezíti a hallgatók számára ezt az anatómiai régió ábrázolását háromdimenziós térben a végtagokhoz vagy a törzshez képest. A CT messze a leggyakrabban használt képalkotó módszer. Ezt a technikát széles körben használják, különösen orvosi környezetben, de korlátozott térbeli felbontással és alacsony lágyszöveti kontrasztú. Ezek a korlátozások miatt a CT szkennelések alkalmatlanok az idegrendszer szegmentálására és modellezésére. Másrészt a számítógépes tomográfia jobban megfelel a csontszövet szegmentálásához/modellezéséhez; A csontok/lágy szövetek kontrasztja segíti ezeket a lépéseket a 3D -s anatómiai modellek nyomtatása előtt. Másrészt a MicroCT -t a referenciatechnológiának tekintik a csontok képalkotásának térbeli felbontása szempontjából [70]. Optikai szkennerek vagy MRI is használhatók a képek előállításához. A magasabb felbontás megakadályozza a csontfelületek simítását és megőrzi az anatómiai struktúrák finomságát [59]. A modell megválasztása szintén befolyásolja a térbeli felbontást: például a lágyítási modellek alacsonyabb felbontásúak [45]. A grafikus tervezőknek egyedi 3D -s modelleket kell létrehozniuk, amelyek növelik a költségeket (25–150 dollár óránként) [43]. A kiváló minőségű .STL fájlok beszerzése nem elegendő a kiváló minőségű anatómiai modellek létrehozásához. Meg kell határozni a nyomtatási paramétereket, például az anatómiai modell orientációját a nyomtatólapon [29]. Egyes szerzők azt sugallják, hogy a fejlett nyomtatási technológiákat, például az SLS -t, ahol csak lehetséges, javítják a 3DPAM pontosságát [38]. A 3DPAM előállítása szakmai segítséget igényel; A legkeresettebb szakemberek a mérnökök [72], a radiológusok, a [75], a grafikusok [43] és az anatómiák [25, 28, 51, 57, 76, 77].
A szegmentálási és modellező szoftver fontos tényezők a pontos anatómiai modellek beszerzésében, ám ezeknek a szoftvercsomagoknak a költségei és összetettségük akadályozzák azok használatát. Számos tanulmány hasonlította össze a különféle szoftvercsomagok és nyomtatási technológiák használatát, kiemelve az egyes technológiák előnyeit és hátrányait [68]. A modellező szoftver mellett a kiválasztott nyomtatóval kompatibilis szoftverek nyomtatására is szükség van; Egyes szerzők inkább az online 3D -s nyomtatást használják [75]. Ha elegendő 3D objektumot nyomtatnak, a beruházás pénzügyi megtérülést eredményezhet [72].
A műanyag messze a leggyakrabban használt anyag. Széles textúrák és színei miatt a 3DPAM választott anyagává teszi. Egyes szerzők dicsérték nagy szilárdságát a hagyományos cadaverikus vagy bevont modellekhez képest [24, 56, 73]. Néhány műanyagnak még hajlító vagy nyújtó tulajdonságai vannak. Például a FILAFLEX az FDM technológiával akár 700%-ot is nyújthat. Egyes szerzők ezt az izom-, ín- és ligamentum replikációjának választott anyagának tartják [63]. Másrészt két tanulmány kérdéseket vet fel a szál tájolásáról a nyomtatás során. Valójában az izomrostok orientációja, beillesztése, beidegződése és működése kritikus jelentőségű az izommodellezésben [33].
Meglepő módon néhány tanulmány megemlíti a nyomtatás mértékét. Mivel sok ember az 1: 1 arányt szabványosnak tartja, a szerző valószínűleg nem is beszélve. Noha a felemelkedés hasznos az irányított tanuláshoz nagy csoportokban, a méretezés megvalósíthatóságát még nem fedezték fel jól, különösen a növekvő osztályméretekkel, és a modell fizikai mérete fontos tényező. Természetesen a teljes méretű skálák megkönnyítik a különféle anatómiai elemek megtalálását és kommunikálását a beteggel, ami megmagyarázhatja, hogy miért gyakran használják őket.
A piacon elérhető sok nyomtatók közül azok, amelyek Polyjet (anyag tintasugaras vagy kötőanyag-tintasugaras) technológiát használnak, hogy nagyfelbontású színt és multi-anyagi (és ezért több textúra) nyomtatási költségeket biztosítsanak 20 000 USD és 250 000 USD között (HTTPS:/ HTTPS:/ HTTPS:/ /www.aniwaa.com/). Ez a magas költség korlátozhatja a 3DPAM promócióját az orvosi iskolákban. A nyomtató költségén kívül a tintasugaras nyomtatáshoz szükséges anyagok költsége magasabb, mint az SLA vagy az FDM nyomtatók esetében [68]. Az SLA vagy az FDM nyomtatók árai szintén megfizethetőbbek, 576 euró és 4999 euró között az ebben a felülvizsgálatban felsorolt cikkekben. Tripodi és munkatársai szerint minden csontváz rész 1,25 USD -ra nyomtatható [47]. Tizenegy tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a 3D nyomtatás olcsóbb, mint a lágyítás vagy a kereskedelmi modellek [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Ezenkívül ezeket a kereskedelmi modelleket úgy tervezték, hogy a beteginformációkat elegendő részlet nélkül biztosítsák az anatómiai oktatáshoz [80]. Ezeket a kereskedelmi modelleket alacsonyabbrendűnek tekintik, mint a 3DPAM [44]. Érdemes megjegyezni, hogy a használt nyomtatási technológián kívül a végső költség arányos a skálával és ezért a 3DPAM végső méretével [48]. Ezen okok miatt a teljes méretű skálát részesítik előnyben [37].
Csak egy tanulmány hasonlította össze a 3DPAM -ot a kereskedelemben kapható anatómiai modellekkel [72]. A cadaverikus minták a leggyakrabban használt komparátorok a 3DPAM -hoz. Korlátozásaik ellenére a Cadaveric modellek továbbra is értékes eszköz az anatómia tanításához. Különbséget kell tenni a boncolás, a boncolás és a száraz csont között. Képzési tesztek alapján két tanulmány kimutatta, hogy a 3DPAM szignifikánsan hatékonyabb, mint a plazált boncolás [16, 27]. Egy tanulmány egy órás edzést hasonlított össze a 3DPAM (alsó végtag) alkalmazásával, ugyanazon anatómiai régió egy órás boncolásával [78]. A két tanítási módszer között nem volt szignifikáns különbség. Valószínű, hogy kevés kutatás folyik a témáról, mivel ezeket az összehasonlításokat nehéz elvégezni. A boncolás időigényes felkészülés a hallgatók számára. Időnként tucat órát kell elkészíteni, attól függően, hogy mi készül. A harmadik összehasonlítás száraz csontokkal végezhető. A Tsai és Smith tanulmánya szerint a teszteredmények szignifikánsan jobbak a csoportban a 3DPAM alkalmazásával [51, 63]. Chen és munkatársai megjegyezték, hogy a 3D modelleket használó hallgatók jobban teljesítettek a struktúrák (koponyák) azonosításához, de az MCQ pontszámokban nem volt különbség [69]. Végül Tanner és munkatársai jobb teszt utáni eredményeket mutattak ebben a csoportban a pterygopalatine fossa 3DPAM-jával [46]. Más új oktatási eszközöket azonosítottak ebben az irodalmi áttekintésben. Közülük a leggyakoribb a kibővített valóság, a virtuális valóság és a komoly játékok [43]. Mahrous és munkatársai szerint az anatómiai modellek preferenciája attól függ, hogy a hallgatók hány órát játsszanak videojátékokat [31]. Másrészt az új anatómiai oktatási eszközök egyik fő hátránya a haptikus visszacsatolás, különösen a tisztán virtuális eszközök esetében [48].
Az új 3DPAM -ot értékelő tanulmányok többsége a tudás preksztesteit használták. Ezek az előzetesek segítenek elkerülni az értékelés torzulását. Egyes szerzők, mielőtt kísérleti tanulmányokat végeztek, kizárják az összes hallgatót, akik az előzetes teszt során az átlag feletti pontszámot mutatják [40]. Garas és kollégák elfogultságai között szerepelt a modell színe és az önkéntesek kiválasztása a hallgatói osztályban [61]. A festés megkönnyíti az anatómiai struktúrák azonosítását. Chen és munkatársai szigorú kísérleti körülményeket alakítottak ki, a csoportok kezdeti különbségei nélkül, és a vizsgálatot a lehető legnagyobb mértékben vakították [69]. Lim és munkatársai azt javasolják, hogy a teszt utáni értékelést harmadik fél végezze el az értékelésben bekövetkező elfogultság elkerülése érdekében [16]. Egyes tanulmányok Likert skálákat használtak a 3DPAM megvalósíthatóságának felmérésére. Ez az eszköz alkalmas az elégedettség értékelésére, de még mindig vannak fontos torzítások, amelyek tisztában vannak [86].
A 3DPAM oktatási relevanciáját elsősorban az orvostudományi hallgatók körében, köztük az elsőéves orvostanhallgatókban, a 33 tanulmány közül 14-ben értékelték. Kísérleti tanulmányukban Wilk és munkatársai beszámoltak arról, hogy az orvostanhallgatók úgy gondolták, hogy a 3D -s nyomtatást be kell vonni az anatómiai tanulásba [87]. A Cercenelli -tanulmányban megkérdezett hallgatók 87% -a úgy vélte, hogy a második év második éve volt a legjobb alkalom a 3DPAM használatára [84]. Tanner és kollégák eredményei azt is kimutatták, hogy a hallgatók jobban teljesítettek, ha soha nem vizsgálták meg a mezőt [46]. Ezek az adatok azt sugallják, hogy az orvosi iskola első éve az optimális idő a 3DPAM beépítésére az anatómiai oktatásba. Ye metaanalízise támogatta ezt az ötletet [18]. A tanulmányban szereplő 27 cikkben szignifikáns különbségek mutatkoztak a 3DPAM teljesítményében, összehasonlítva az orvostanhallgatók hagyományos modelljeivel, de a lakosokban nem.
A 3DPAM mint tanulási eszköz javítja az akadémiai eredményeket [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], hosszú távú tudásmegtartás [32] és a hallgatók elégedettsége [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. A szakértői panelek ezeket a modelleket is hasznosnak találták [37, 42, 49, 81, 82], és két tanulmány a tanár elégedettségét találta a 3DPAM -mal [25, 63]. Az összes forrás közül a Backhouse és a kollégák a 3D -s nyomtatást a hagyományos anatómiai modellek legjobb alternatívájának tekintik [49]. Az első metaanalízisük során Ye és munkatársai megerősítették, hogy a 3DPAM utasításokat kapó hallgatók jobb teszt utáni pontszámot kaptak, mint a 2D vagy a Cadaver utasításokat kapó hallgatók [10]. A 3DPAM -ot azonban nem bonyolult, hanem egyszerűen a szív, az idegrendszer és a hasi üreg alapján differenciálták. Hét tanulmányban a 3DPAM nem haladta meg a többi modellt a hallgatók számára alkalmazott tudásvizsgálatok alapján [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Metaanalízisükben Salazar és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a 3DPAM használata kifejezetten javítja a komplex anatómia megértését [17]. Ez a koncepció összhangban áll Hitas szerkesztőnek küldött levelével [88]. Egyes anatómiai területek, amelyek kevésbé összetettek, nem igényelnek 3DPAM használatát, míg a bonyolultabb anatómiai területek (például a nyak vagy az idegrendszer) logikus választás lenne a 3DPAM számára. Ez a koncepció megmagyarázhatja, hogy néhány 3DPAM -ot nem tekintik jobbnak a hagyományos modelleknél, különösen akkor, ha a hallgatóknak nincs ismerete azon a területen, ahol a modell teljesítménye jobbnak bizonyul. Így egy egyszerű modell bemutatása azoknak a hallgatóknak, akiknek már van valamilyen ismerete a témáról (orvostanhallgatók vagy lakosok), nem hasznos a hallgatói teljesítmény javításában.
Az összes felsorolt oktatási előny közül 11 tanulmány hangsúlyozta a modellek vizuális vagy tapintható tulajdonságait [27,34,445,48,55,55,63,67,72,85], és 3 vizsgálat javította az erőt és a tartósságot (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). További előnyök az, hogy a hallgatók manipulálhatják a struktúrákat, a tanárok időt takaríthatnak meg, könnyebben megőrizhetők, mint a rokonok, a projekt 24 órán belül befejezhető, otthoni iskolázási eszközként használható, és felhasználható nagy mennyiségek tanítására. információ. Csoportok [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Az ismételt 3D-s nyomtatás a nagy volumenű anatómiai oktatáshoz a 3D nyomtatási modelleket költséghatékonyabbá teszi [26]. A 3DPAM használata javíthatja a mentális rotációs képességeket [23] és javíthatja a keresztmetszeti képek értelmezését [23, 32]. Két tanulmány kimutatta, hogy a 3DPAM -nak kitett hallgatók nagyobb valószínűséggel műtéten mennek keresztül [40, 74]. A fémcsatlakozók beágyazhatók a funkcionális anatómia tanulmányozásához szükséges mozgás létrehozásához [51, 53], vagy a modellek nyomtathatók trigger -tervek segítségével [67].
A 3D -s nyomtatás lehetővé teszi az állítható anatómiai modellek létrehozását azáltal, hogy a modellezési szakaszban bizonyos szempontok javításával, [48, 80] megfelelő bázis létrehozása, [59] több modellt kombinálva, [36] az átlátszóság, (49) szín, [45] vagy vagy vagy vagy, vagy Bizonyos belső struktúrák láthatóvá tétele [30]. A Tripodi és a kollégák szobrászatot használtak a 3D-s nyomtatott csontmodellek kiegészítésére, hangsúlyozva a társalkotott modellek értékét oktatási eszközként [47]. 9 vizsgálatban a nyomtatás után színt alkalmaztak [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], de a hallgatók csak egyszer alkalmazták [49]. Sajnos a tanulmány nem értékelte a modellképzés minőségét vagy az edzés sorrendjét. Ezt az anatómiai oktatás összefüggésében kell figyelembe venni, mivel a kevert tanulás és a társteremtés előnyei jól megalapozottak [89]. A növekvő hirdetési tevékenységek kezelése érdekében az öntanulást sokszor használták a modellek értékelésére [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Az egyik tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a műanyag anyag színe túl fényes volt [45], egy másik tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a modell túl törékeny volt [71], és két másik vizsgálat azt mutatta, hogy az egyes modellek kialakításában az anatómiai variabilitás hiánya [25, 45 ]. - Hét tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a 3DPAM anatómiai részlete nem elegendő [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
A nagy és összetett régiók, például a retroperitoneum vagy a méhnyak régió részletesebb anatómiai modelljeihez a szegmentálási és modellezési időt nagyon hosszúnak tekintik, és a költségek nagyon magas (kb. 2000 USD) [27, 48]. Hojo és munkatársai tanulmányaikban beszámoltak arról, hogy a medence anatómiai modelljének létrehozása 40 órát vett igénybe [42]. A leghosszabb szegmentálási idő 380 óra volt a Weatherall és a kollégák tanulmányában, amelyben több modellt kombináltak egy teljes gyermekgyógyászati modell létrehozására [36]. Kilenc tanulmányban a szegmentálási és nyomtatási időt hátrányosnak tekintették [36, 42, 57, 58, 74]. 12 tanulmány azonban kritizálta modelleik fizikai tulajdonságait, különös tekintettel azok következetességére, [28, 62] az átláthatóság hiánya, [30] törékenység és monokrómitás, [71] A lágyszövek hiánya, [66] vagy a részletek hiánya [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Ezeket a hátrányokat a szegmentálási vagy szimulációs idő növelésével lehet legyőzni. A releváns információk elvesztése és visszakeresése három csapat problémája volt [30, 74, 77]. A betegjelentések szerint a jódolt kontrasztanyagok nem adtak optimális érrendszeri láthatóságot a dóziskorlátozások miatt [74]. A cadaverikus modell befecskendezése ideális módszernek tűnik, amely elmozdul a „minél kevésbé kevés” elvtől és a beinjektált kontrasztanyag -adag korlátozásaitól.
Sajnos sok cikk nem említi a 3DPAM néhány kulcsfontosságú jellemzőjét. A cikkek kevesebb mint fele kifejezetten kijelentette, hogy 3DPAM -ot színeznek -e. A nyomtatási kör lefedettsége következetlen volt (a cikkek 43% -a), és csak 34% -uk említette a többszörös média használatát. Ezek a nyomtatási paraméterek kritikusak, mivel befolyásolják a 3DPAM tanulási tulajdonságait. A legtöbb cikk nem nyújt elegendő információt a 3DPAM (tervezési idő, személyi képesítések, szoftverköltségek, nyomtatási költségek stb.) Komplexitásáról. Ez az információ kritikus fontosságú, és figyelembe kell venni, mielőtt fontolóra veszi az új 3DPAM kidolgozására szolgáló projekt elindítását.
Ez a szisztematikus áttekintés azt mutatja, hogy a normál anatómiai modellek megtervezése és 3D nyomtatása olcsó, különösen FDM vagy SLA nyomtatók és olcsó egyszínű műanyag anyagok használatakor. Ezeket az alapvető mintákat azonban javíthatjuk színes hozzáadással vagy különböző anyagokba történő minták hozzáadásával. A realisztikusabb modellek (többféle színű és textúrájú anyag felhasználásával nyomtatva, hogy szorosan megismételjék a Cadaver referenciamodell tapintható tulajdonságait) drágább 3D nyomtatási technológiákat és hosszabb tervezési időt igényelnek. Ez jelentősen növeli az általános költségeket. Nem számít, melyik nyomtatási folyamatot választják, a megfelelő képalkotó módszer kiválasztása kulcsfontosságú a 3DPAM sikeréhez. Minél magasabb a térbeli felbontás, annál reálisabbá válik a modell és felhasználható fejlett kutatáshoz. Pedagógiai szempontból a 3DPAM hatékony eszköz az anatómia tanításához, amint azt a hallgatók számára alkalmazott tudásvizsgálatok és azok elégedettsége is bizonyítja. A 3DPAM tanítási hatása a legjobb, ha reprodukálja a komplex anatómiai régiókat, és a hallgatók orvosi képzésük korai szakaszában használják.
A jelenlegi tanulmányban előállított és/vagy elemzett adatkészletek nem nyilvánosan elérhetők a nyelvi akadályok miatt, de ésszerű kéréssel a megfelelő szerzőtől érhetők el.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. A bruttó anatómia, a mikroanatómia, a neurobiológia és az embriológiai kurzusok áttekintése az amerikai orvosi iskolai tantervekben. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK -cadaveric boncolás mint az anatómiai tudomány oktatási eszköze a 21. században: boncolás mint oktatási eszköz. A tudományos oktatás elemzése. 2017; 10 (3): 286–99.
A postai idő: november 01-2023