A háromdimenziós nyomtatott anatómiai modellek (3DPAM) oktatási értékük és megvalósíthatóságuk miatt megfelelő eszköznek tűnnek.Ennek az áttekintésnek az a célja, hogy leírja és elemezze az emberi anatómia tanítására szolgáló 3DPAM létrehozásához használt módszereket, és értékelje pedagógiai hozzájárulását.
A PubMedben elektronikus keresést végeztek a következő kifejezésekkel: oktatás, iskola, tanulás, tanítás, képzés, tanítás, oktatás, háromdimenziós, 3D, 3-dimenziós, nyomtatás, nyomtatás, nyomtatás, anatómia, anatómia, anatómia és anatómia ..Az eredmények között szerepelt a vizsgálat jellemzői, a modelltervezés, a morfológiai értékelés, az oktatási teljesítmény, az erősségek és a gyengeségek.
A 68 kiválasztott cikk közül a legtöbb tanulmány a koponyarégióra irányult (33 cikk);51 cikk említi a csontnyomtatást.47 cikkben a 3DPAM-ot számítógépes tomográfia alapján fejlesztették ki.Öt nyomtatási folyamat van felsorolva.48 tanulmányban használtak műanyagokat és származékaikat.Mindegyik forma ára 1,25 és 2800 dollár között mozog.Harminchét tanulmány hasonlította össze a 3DPAM-ot referenciamodellekkel.Harminchárom cikk az oktatási tevékenységet vizsgálta.A fő előnyök a vizuális és tapintható minőség, a tanulási hatékonyság, az ismételhetőség, a testreszabhatóság és a mozgékonyság, az időmegtakarítás, a funkcionális anatómia integrálása, a jobb mentális rotációs képességek, a tudás megtartása és a tanár/diák elégedettsége.A fő hátrányok a tervezéssel kapcsolatosak: konzisztencia, a részletek vagy az átlátszóság hiánya, túl világos színek, hosszú nyomtatási idő és magas költségek.
Ez a szisztematikus áttekintés azt mutatja, hogy a 3DPAM költséghatékony és hatékony az anatómia oktatásában.A valósághűbb modellekhez drágább 3D nyomtatási technológiák és hosszabb tervezési idő szükséges, ami jelentősen megnöveli az összköltséget.A kulcs a megfelelő képalkotási módszer kiválasztása.Pedagógiai szempontból a 3DPAM hatékony eszköz az anatómia tanítására, pozitív hatással van a tanulási eredményekre és az elégedettségre.A 3DPAM tanítási hatása akkor a legjobb, ha összetett anatómiai régiókat reprodukál, és a hallgatók orvosi képzésük korai szakaszában használják.
Az állati tetemek boncolását az ókori Görögország óta végzik, és ez az anatómia oktatásának egyik fő módszere.A gyakorlati képzés során végzett holttest-boncolást az egyetemi orvostanhallgatók elméleti tantervében használják, és jelenleg az anatómia tanulmányozásának arany standardjának tekintik [1,2,3,4,5].Az emberi tetemek felhasználásának azonban számos akadálya van, ami új képzési eszközök keresését készteti [6, 7].Az új eszközök közé tartozik a kiterjesztett valóság, a digitális eszközök és a 3D nyomtatás.Santos és munkatársai egy közelmúltbeli irodalmi áttekintése szerint.[8] Az új anatómia tanítási technológiák értékét tekintve úgy tűnik, hogy a 3D nyomtatás az egyik legfontosabb erőforrás, mind a diákok oktatási értékét, mind pedig a megvalósítás megvalósíthatóságát tekintve [4,9,10] .
A 3D nyomtatás nem új keletű.Az ehhez a technológiához kapcsolódó első szabadalmak 1984-ből származnak: A Le Méhauté, O De Witte és JC André Franciaországban, három héttel később pedig C Hull az USA-ban.Azóta a technológia tovább fejlődött, és felhasználása számos területre kiterjedt.Például a NASA 2014-ben nyomtatta ki az első objektumot a Földön túl [11].Az orvostudomány is átvette ezt az új eszközt, ezzel is növelve a személyre szabott orvoslás fejlesztésére irányuló vágyat [12].
Számos szerző bizonyította a 3D nyomtatott anatómiai modellek (3DPAM) előnyeit az orvosképzésben [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Az emberi anatómia oktatásánál nem patológiás és anatómiailag normális modellekre van szükség.Egyes áttekintések patológiás vagy orvosi/sebészeti képzési modelleket vizsgáltak [8, 20, 21].Az emberi anatómia tanítására szolgáló hibrid modell kidolgozása érdekében, amely új eszközöket, például 3D nyomtatást is magában foglal, szisztematikus áttekintést végeztünk annak leírására és elemzésére, hogy miként jönnek létre a 3D nyomtatott objektumok az emberi anatómia oktatásához, és hogyan értékelik a tanulók az e 3D objektumok használatával folytatott tanulás hatékonyságát.
Ezt a szisztematikus szakirodalmi áttekintést 2022 júniusában időkorlátozás nélkül végezték el a PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis) irányelvek [22] alapján.
A felvételi kritériumok mindegyike a 3DPAM-ot az anatómia tanításában/tanulásában használt kutatási cikkek közé sorolta.A kóros modellekre, állatmodellekre, régészeti modellekre és orvosi/sebészeti képzési modellekre összpontosító irodalmi áttekintéseket, leveleket vagy cikkeket kizárták.Csak az angol nyelven megjelent cikkek kerültek kiválasztásra.Az online absztraktok nélküli cikkek kizárásra kerültek.Bekerültek azok a cikkek, amelyek több modellt tartalmaztak, amelyek közül legalább egy anatómiailag normális volt, vagy enyhe patológiás volt, amely nem befolyásolta a tanítási értéket.
A PubMed (National Library of Medicine, NCBI) elektronikus adatbázisban szakirodalmi keresést végeztünk a 2022 júniusáig megjelent releváns tanulmányok azonosítása érdekében. Használja a következő keresőkifejezéseket: oktatás, iskola, tanítás, tanítás, tanulás, tanítás, oktatás, három- dimenziós, 3D, 3D, nyomtatás, nyomtatás, nyomtatás, anatómia, anatómia, anatómia és anatómia.Egyetlen lekérdezés futott le: (((oktatás[cím/kivonat] VAGY iskola[cím/kivonat] ORtanulás[cím/kivonat] VAGY tanítás[cím/kivonat] VAGY képzés[cím/kivonat] OReach[cím/kivonat] ] VAGY Oktatás [Title/Abstract]) ÉS (Három dimenziós [Cím] VAGY 3D [Cím] VAGY 3D [Cím])) AND (Nyomtatás [Cím] VAGY Nyomtatás [Cím] VAGY Nyomtatás [Cím])) ÉS (Anatómia) [Title ] ]/abstract] vagy anatómia [cím/absztrakt] vagy anatómia [cím/absztrakt] vagy anatómia [cím/absztrakt]).További cikkeket azonosítottunk a PubMed adatbázis manuális keresésével és más tudományos cikkek hivatkozásainak áttekintésével.Nem alkalmaztunk dátumkorlátozást, de a „Személy” szűrőt használták.
Minden letöltött címet és absztraktot két szerző (EBR és AL) szűrt a felvételi és kizárási kritériumok alapján, és kizárt minden olyan vizsgálatot, amely nem felelt meg az összes jogosultsági kritériumnak.A fennmaradó tanulmányok teljes szövegű publikációit három szerző (EBR, EBE és AL) gyűjtötte be és ismertette.Szükség esetén a cikkek kiválasztásával kapcsolatos nézeteltéréseket egy negyedik személy (LT) oldotta fel.Azok a publikációk, amelyek minden felvételi kritériumnak megfeleltek, bekerültek ebbe a felülvizsgálatba.
Az adatkinyerést két szerző (EBR és AL) egymástól függetlenül, egy harmadik szerző (LT) felügyelete mellett végezte.
- A modellek morfológiai értékelése: összehasonlításra használt modellek, szakértők/tanárok orvosi értékelése, értékelők száma, értékelés típusa.
- 3D-s modell tanítása: tanulói tudás felmérése, értékelési módszer, tanulólétszám, összehasonlító csoportok száma, tanulók véletlenszerű besorolása, végzettség/tanuló típusa.
418 tanulmányt azonosítottak a MEDLINE-ben, és 139 cikket zárt ki az „emberi” szűrő.A címek és absztraktok áttekintése után 103 tanulmányt választottak ki teljes szöveges olvasásra.34 cikket kizártak, mert vagy patológiai modellek (9 cikk), orvosi/sebészeti képzési modellek (4 cikk), állatmodellek (4 cikk), 3D radiológiai modellek (1 cikk), vagy nem eredeti tudományos cikkek (16 fejezet).).Összesen 68 cikk szerepelt a felülvizsgálatban.Az 1. ábra folyamatábraként mutatja be a kiválasztási folyamatot.
Folyamatábra, amely összefoglalja a cikkek azonosítását, átvilágítását és ebbe a szisztematikus áttekintésbe való bevonását
Valamennyi tanulmány 2014 és 2022 között jelent meg, átlagos megjelenési éve 2019 volt. A 68 cikk közül 33 (49%) leíró jellegű és kísérleti jellegű, 17 (25%) kizárólag kísérleti jellegű, 18 (26%) pedig kísérleti.Pusztán leíró jellegű.Az 50 (73%) kísérleti vizsgálatból 21 (31%) alkalmazta a randomizációt.Csak 34 tanulmány (50%) tartalmazott statisztikai elemzéseket.Az 1. táblázat az egyes vizsgálatok jellemzőit foglalja össze.
33 cikk (48%) a fej régióját, 19 cikk (28%) a mellkast, 17 cikk (25%) a hasi kismedencei régiót, 15 cikk (22%) pedig a végtagokat vizsgálta.Ötvenegy cikk (75%) említette a 3D nyomtatott csontokat anatómiai modellként vagy többszeletű anatómiai modellként.
A 3DPAM fejlesztéséhez használt forrásmodelleket vagy fájlokat illetően 23 cikk (34%) említette a betegadatok felhasználását, 20 cikk (29%) a holttestek, 17 cikk (25%) pedig az adatbázisok használatát.használtak, és 7 tanulmány (10%) nem fedte fel a felhasznált dokumentumok forrását.
47 tanulmány (69%) fejlesztette ki a 3DPAM-ot számítógépes tomográfia alapján, és 3 tanulmány (4%) számolt be microCT használatáról.7 cikk (10%) vetített ki 3D objektumokat optikai szkennerekkel, 4 cikk (6%) MRI-vel és 1 cikk (1%) kamerával és mikroszkóppal.14 cikk (21%) nem említette a 3D modelltervezési forrásfájlok forrását.A 3D fájlok 0,5 mm-nél kisebb átlagos térbeli felbontással jönnek létre.Az optimális felbontás 30 μm [80], a maximális felbontás pedig 1,5 mm [32].
Hatvan különböző szoftveralkalmazást (szegmentálás, modellezés, tervezés vagy nyomtatás) használtak.Leggyakrabban a mimikát (Materialise, Leuven, Belgium) használták (14 tanulmány, 21%), ezt követte a MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 tanulmány, 19%), a Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 tanulmány, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 tanulmány, 13%), Blender (Blender Foundation, Amszterdam, Hollandia) (8 tanulmány, 12%) és CURA (Geldemarsen, Hollandia) (7 tanulmány, 10%).
Hatvanhét különböző nyomtatómodellt és öt nyomtatási eljárást említenek.FDM (Fused Deposition Modeling) technológiát 26 terméknél (38%), anyagszórást 13 terméknél (19%), végül kötőanyag-szórást (11 termék, 16%) alkalmaztak.A legkevésbé használt technológiák a sztereolitográfia (SLA) (5 cikk, 7%) és a szelektív lézeres szinterezés (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 készítéséhez felhasznált anyagok meghatározásakor (51 cikk, 75%) 48 tanulmány (71%) használt műanyagot és származékait.A főbb felhasznált anyagok a PLA (politejsav) (n = 20, 29%), a gyanta (n = 9, 13%) és az ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) (7 féle, 10%) voltak.23 cikk (34%) több anyagból készült 3DPAM-ot vizsgált, 36 cikk (53%) csak egy anyagból készült 3DPAM-ot mutatott be, és 9 cikk (13%) nem jelölt meg anyagot.
Huszonkilenc cikk (43%) számolt be a 0,25:1 és 2:1 közötti nyomtatási arányokról, átlagosan 1:1.28 3DPAM (41%) több színből állt, és 9-et (13%) festettek ki nyomtatás után [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Harmincnégy cikkben (50%) említették a költségeket.9 cikk (13%) említette a 3D nyomtatók és alapanyagok költségeit.A nyomtatók ára 302 és 65 000 dollár között mozog.Adott esetben a modellárak 1,25 és 2800 dollár között mozognak;ezek a szélsőségek megfelelnek a csontvázmintáknak [47] és a nagy pontosságú retroperitoneális modelleknek [48].A 2. táblázat összefoglalja az egyes tanulmányok modelladatait.
Harminchét tanulmány (54%) hasonlította össze a 3DAPM-et egy referenciamodellhez.E vizsgálatok között a leggyakoribb összehasonlító anatómiai referenciamodell volt, amelyet 14 cikkben (38%), plasztinált készítményeket 6 cikkben (16%), plasztinált készítményeket 6 cikkben (16%) használtak.Virtuális valóság használata, számítógépes tomográfia egy 3DPAM 5 cikkben (14%), másik 3DPAM 3 cikkben (8%), komoly játékok 1 cikkben (3%), röntgenfelvétel 1 cikkben (3%), üzleti modellek 1 cikk (3%) és kiterjesztett valóság 1 cikkben (3%).Harmincnégy (50%) tanulmány értékelte a 3DPAM-ot.A 3DPAM-ot 7 tanulmányban sebészek vagy kezelőorvosok (47%), anatómiai szakorvosok 6 vizsgálatban (40%), hallgatók 3 vizsgálatban (20%), tanárok (nem meghatározott tudományág) 3 vizsgálatban (20%) végezték el értékelés céljából. és még egy értékelő a cikkben (7%).Az értékelők átlagos száma 14 (minimum 2, maximum 30).Harminchárom tanulmány (49%) értékelte minőségileg a 3DPAM morfológiáját, és 10 tanulmány (15%) értékelte kvantitatívan a 3DPAM morfológiát.A kvalitatív értékelést alkalmazó 33 tanulmányból 16 tisztán leíró értékelést (48%), 9 tesztet/értékelést/felmérést (27%), 8 pedig Likert-skálát (24%).A 3. táblázat összefoglalja az egyes tanulmányokban szereplő modellek morfológiai értékelését.
Harminchárom (48%) cikk vizsgálta és hasonlította össze a 3DPAM tanításának hatékonyságát a diákokkal.E vizsgálatok közül 23 (70%) cikk értékelte a hallgatói elégedettséget, 17 (51%) Likert-skálát, 6 (18%) pedig egyéb módszereket.Huszonkét cikk (67%) értékelte a tanulók tanulását tudásteszten keresztül, ebből 10 (30%) használt elő- és/vagy utóteszteket.Tizenegy tanulmány (33%) feleletválasztós kérdéseket és teszteket használt a hallgatók tudásának felmérésére, öt tanulmány (15%) pedig képcímkézést/anatómiai azonosítást.Egy-egy vizsgálatban átlagosan 76 hallgató vett részt (minimum 8, maximum 319).Huszonnégy vizsgálatban (72%) volt kontrollcsoport, amelyből 20 (60%) randomizációt alkalmazott.Ezzel szemben egy tanulmány (3%) véletlenszerűen rendelt anatómiai modelleket 10 különböző diákhoz.Átlagosan 2,6 csoportot hasonlítottak össze (minimum 2, maximum 10).Huszonhárom tanulmányban (70%) orvostanhallgatók vettek részt, ebből 14 (42%) elsőéves orvostanhallgató volt.Hat (18%) tanulmányban rezidensek, 4 (12%) fogorvoshallgató és 3 (9%) természettudományos hallgató vett részt.Hat tanulmány (18%) valósította meg és értékelte az autonóm tanulást 3DPAM segítségével.A 4. táblázat összefoglalja a 3DPAM tanítási hatékonyság értékelésének eredményeit minden egyes bevont tanulmány esetében.
A szerzők szerint a 3DPAM normál emberi anatómia oktatási eszközeként való használatának fő előnyei a vizuális és tapintható jellemzők, beleértve a realizmust [55, 67], a pontosságot [44, 50, 72, 85] és a konzisztencia változékonyságát [34, 45]. ]., 48, 64], szín és átlátszóság [28, 45], tartósság [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], tökéletesítés vagy személyre szabás lehetősége [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], a tanulók manipulálásának képessége [30, 49], tanítási idő megtakarítása [61, 80], könnyű tárolás [61], a funkcionális anatómia integrálásának képessége vagy specifikus struktúrák létrehozása [51, 53], 67]. , a csontváz modellek gyors tervezése [81], a modellek közös létrehozásának és hazavitelének képessége [49, 60, 71], a mentális rotációs képességek [23] és a tudásmegtartás [32] fejlesztése, valamint a tanár [32] 25, 63] és a hallgatói elégedettség [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
A fő hátrányok a tervezéssel kapcsolatosak: merevség [80], konzisztencia [28, 62], részletezés vagy átlátszóság hiánya [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], túl világos színek [45].és a padló törékenysége[71].További hátrányok közé tartozik az információvesztés [30, 76], a képszegmentáláshoz szükséges hosszú idő [36, 52, 57, 58, 74], a nyomtatási idő [57, 63, 66, 67], az anatómiai változatosság hiánya [25], és költség .Magas[48].
Ez a szisztematikus áttekintés 68, 9 év alatt megjelent cikket foglal össze, és rávilágít a tudományos közösség érdeklődésére a 3DPAM mint a normál emberi anatómia tanításának eszköze iránt.Mindegyik anatómiai régiót tanulmányozták és 3D-s nyomtatást végeztek.E cikkek közül 37 cikk hasonlította össze a 3DPAM-ot más modellekkel, és 33 cikk értékelte a 3DPAM pedagógiai relevanciáját a diákok számára.
Tekintettel az anatómiai 3D nyomtatási vizsgálatok tervezési különbségeire, nem tartottuk célszerűnek metaanalízist.Egy 2020-ban közzétett metaanalízis főként a képzés utáni anatómiai tudástesztekre összpontosított, a 3DPAM tervezés és gyártás műszaki és technológiai szempontjainak elemzése nélkül [10].
A fejrégió a leginkább tanulmányozott, valószínűleg azért, mert anatómiájának összetettsége megnehezíti a hallgatók számára, hogy ezt az anatómiai régiót háromdimenziós térben ábrázolják, mint a végtagokat vagy a törzset.A CT messze a leggyakrabban használt képalkotó módszer.Ezt a technikát széles körben használják, különösen orvosi környezetben, de korlátozott a térbeli felbontása és alacsony a lágyszöveti kontrasztja.Ezek a korlátozások a CT-vizsgálatokat alkalmatlanná teszik az idegrendszer szegmentálására és modellezésére.Másrészt a számítógépes tomográfia alkalmasabb a csontszövet szegmentálására/modellezésére;A csont/lágyszövet kontraszt segít ezeknek a lépéseknek az elvégzésében az anatómiai modellek 3D nyomtatása előtt.Másrészt a microCT-t tekintik referenciatechnológiának a csontképalkotásban a térbeli felbontás szempontjából [70].Optikai szkennerek vagy MRI is használhatók képek készítésére.A nagyobb felbontás megakadályozza a csontfelszínek simítását és megőrzi az anatómiai struktúrák finomságát [59].A modellválasztás a térbeli felbontást is befolyásolja: például a lágyító modellek kisebb felbontásúak [45].A grafikusoknak egyedi 3D-s modelleket kell készíteniük, ami növeli a költségeket (óránként 25–150 USD) [43].A jó minőségű .STL fájlok beszerzése nem elegendő a jó minőségű anatómiai modellek létrehozásához.Meg kell határozni a nyomtatási paramétereket, például az anatómiai modell orientációját a nyomólemezen [29].Egyes szerzők azt javasolják, hogy ahol csak lehetséges, fejlett nyomtatási technológiákat, például SLS-t kell alkalmazni a 3DPAM pontosságának javítására [38].A 3DPAM gyártása szakmai segítséget igényel;a legkeresettebb szakemberek a mérnökök [72], a radiológusok [75], a grafikusok [43] és az anatómusok [25, 28, 51, 57, 76, 77].
A szegmentáló és modellező szoftverek fontos tényezői a pontos anatómiai modellek előállításának, de ezeknek a szoftvercsomagoknak a költsége és összetettsége akadályozza használatukat.Számos tanulmány hasonlította össze a különböző szoftvercsomagok és nyomtatási technológiák használatát, kiemelve az egyes technológiák előnyeit és hátrányait [68].A modellező szoftveren kívül a kiválasztott nyomtatóval kompatibilis nyomtatószoftverre is szükség van;egyes szerzők szívesebben használják az online 3D nyomtatást [75].Ha elegendő 3D objektum kerül kinyomtatásra, a befektetés pénzügyi megtérülést eredményezhet [72].
A műanyag messze a leggyakrabban használt anyag.A textúrák és színek széles választéka miatt a 3DPAM választott anyaga.Egyes szerzők dicsérték a hagyományos holttestű vagy plasztinozott modellekhez képest nagy szilárdságát [24, 56, 73].Egyes műanyagok még hajlító vagy nyújtó tulajdonságokkal is rendelkeznek.Például az FDM technológiával ellátott Filaflex akár 700%-ig nyújtható.Egyes szerzők ezt tartják a választott anyagnak az izom-, inak- és ínszalag-replikációhoz [63].Másrészt két tanulmány is kérdéseket vetett fel a szálak nyomtatás közbeni orientációjával kapcsolatban.Valójában az izomrostok orientációja, beillesztése, beidegzése és funkciója kritikus az izommodellezésben [33].
Meglepő módon kevés tanulmány említi a nyomtatás mértékét.Mivel sokan az 1:1 arányt tartják szabványosnak, a szerző úgy döntött, hogy nem említi.Bár a méretnövelés hasznos lenne a nagy csoportok irányított tanulásához, a skálázás megvalósíthatóságát még nem vizsgálták, különösen az egyre növekvő osztálylétszám és a modell fizikai mérete miatt.Természetesen a teljes méretű mérlegek megkönnyítik a különböző anatómiai elemek lokalizálását és közlését a pácienssel, ami magyarázatot adhat arra, hogy miért használják őket gyakran.
A piacon elérhető számos nyomtató közül azok, amelyek PolyJet (anyag- vagy kötőanyag-tintasugaras) technológiát használnak színes és többrétegű (és így több textúrájú) nagyfelbontású nagy felbontású nyomtatáshoz, 20 000 és 250 000 USD között vannak (https: //www. .aniwaa.com/).Ez a magas költség korlátozhatja a 3DPAM népszerűsítését az orvosi egyetemeken.A nyomtató költségén kívül a tintasugaras nyomtatáshoz szükséges anyagok költsége is magasabb, mint az SLA vagy FDM nyomtatóké [68].Az SLA vagy FDM nyomtatók árai is kedvezőbbek, 576 és 4999 euró között mozognak a jelen áttekintésben felsorolt cikkekben.Tripodi és munkatársai szerint minden vázrész 1,25 USD-ért 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].Ezen túlmenően ezeket a kereskedelmi modelleket úgy tervezték, hogy az anatómiaoktatáshoz kellő részletezés nélkül nyújtsák a betegek tájékoztatását [80].Ezeket a kereskedelmi modelleket a 3DPAM-nál rosszabbnak tekintik [44].Érdemes megjegyezni, hogy az alkalmazott nyomtatási technológia mellett a végső költség arányos a 3DPAM méretével és így a végső méretével [48].Ezen okok miatt a teljes méretű skálát részesítjük előnyben [37].
Csak egy tanulmány hasonlította össze a 3DPAM-ot a kereskedelemben kapható anatómiai modellekkel [72].A cadaveric minták a 3DPAM leggyakrabban használt összehasonlító eszközei.Korlátaik ellenére a holttestű modellek értékes eszközei maradnak az anatómia tanításának.Különbséget kell tenni a boncolás, a boncolás és a száraz csont között.Tanítási tesztek alapján két tanulmány kimutatta, hogy a 3DPAM szignifikánsan hatékonyabb, mint a plasztinált disszekció [16, 27].Egy tanulmány egy óra edzést 3DPAM-mal (alsó végtag) hasonlított össze ugyanazon anatómiai régió egy órás disszekciójával [78].Nem volt jelentős különbség a két tanítási módszer között.Valószínűleg kevés kutatás folyik ebben a témában, mert nehéz ilyen összehasonlításokat végezni.A boncolás időigényes felkészülés a hallgatók számára.Néha több tucat órás előkészületre van szükség, attól függően, hogy mi készül.A harmadik összehasonlítást a száraz csontokkal lehet elvégezni.Tsai és Smith tanulmánya szerint a teszteredmények szignifikánsan jobbak voltak a 3DPAM-ot használó csoportban [51, 63].Chen és munkatársai megjegyezték, hogy a 3D modelleket használó diákok jobban teljesítettek a struktúrák (koponyák) azonosításában, de nem volt különbség az MCQ pontszámokban [69].Végül Tanner és munkatársai jobb utóvizsgálati eredményeket mutattak ebben a csoportban a pterygopalatine fossa 3DPAM-jával [46].Ebben az irodalmi áttekintésben más új oktatási eszközöket is azonosítottunk.Ezek közül a legelterjedtebbek a kiterjesztett valóság, a virtuális valóság és a komoly játékok [43].Mahrous és munkatársai szerint az anatómiai modellek preferálása attól függ, hogy a tanulók hány órát játszanak videojátékokkal [31].Másrészt az új anatómiaoktató eszközök nagy hátránya a haptikus visszacsatolás, különösen a tisztán virtuális eszközök esetében [48].
Az új 3DPAM-ot értékelő legtöbb tanulmány a tudás előpróbáját alkalmazta.Ezek az előtesztek segítenek elkerülni a torzítást az értékelésben.Egyes szerzők a kísérleti vizsgálatok elvégzése előtt kizárják az összes olyan hallgatót, aki az előzetes teszten átlag feletti eredményt ért el [40].A torzítások között Garas és munkatársai a modell színét és a tanulói osztály önkénteseinek kiválasztását említették [61].A festés megkönnyíti az anatómiai struktúrák azonosítását.Chen és munkatársai szigorú kísérleti feltételeket állítottak fel, kezdeti különbségek nélkül a csoportok között, és a vizsgálatot a lehető legnagyobb mértékben vakították [69].Egyes tanulmányok Likert skálákat használtak a 3DPAM megvalósíthatóságának felmérésére.Ez az eszköz alkalmas az elégedettség felmérésére, de még mindig vannak fontos torzítások, amelyekkel tisztában kell lenni [86].
A 3DPAM oktatási relevanciáját elsősorban az orvostanhallgatók körében értékelték, beleértve az elsőéves orvostanhallgatókat is, 33 tanulmányból 14-ben.Wilk és munkatársai kísérleti tanulmányukban arról számoltak be, hogy az orvostanhallgatók úgy gondolták, hogy a 3D nyomtatást bele kell foglalni az anatómia tanulásába [87].A Cercenelli-tanulmányban megkérdezett hallgatók 87%-a úgy gondolta, hogy a második tanulmányi év a legjobb időszak a 3DPAM használatára [84].Tanner és munkatársai eredményei azt is mutatták, hogy a tanulók jobban teljesítettek, ha soha nem tanulták a területet [46].Ezek az adatok arra utalnak, hogy az orvosi egyetem első éve az optimális időszak a 3DPAM beépítésére az anatómia oktatásba.Y metaanalízise alátámasztotta ezt az elképzelést [18].A tanulmányba bevont 27 cikkben szignifikáns különbségek voltak a teszteredményekben a 3DPAM és a hagyományos modellek között az orvostanhallgatók esetében, de a rezidensek esetében nem.
A 3DPAM mint tanulási eszköz javítja a tanulmányi eredményeket [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], a hosszú távú tudásmegtartást [32] és a tanulók elégedettségét [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69, 84].A szakértői testületek szintén hasznosnak találták ezeket a modelleket [37, 42, 49, 81, 82], két tanulmány pedig a tanárok elégedettségét találta a 3DPAM-mel [25, 63].Backhouse és munkatársai az összes forrás közül a 3D nyomtatást tartják a legjobb alternatívának a hagyományos anatómiai modellekkel szemben [49].Első metaanalízisükben Ye és munkatársai megerősítették, hogy azok a diákok, akik 3DPAM utasításokat kaptak, jobb utótesztet értek el, mint azok, akik 2D vagy cadaver utasításokat kaptak [10].Salazar és munkatársai metaanalízisükben arra a következtetésre jutottak, hogy a 3DPAM használata kifejezetten javítja a komplex anatómia megértését [17].Ez a koncepció összhangban van Hitas szerkesztői levelével [88].Egyes, kevésbé összetettnek tartott anatómiai területeken nincs szükség 3DPAM használatára, míg az összetettebb anatómiai területek (például a nyak vagy az idegrendszer) logikus választás lenne a 3DPAM számára.Ez a koncepció magyarázatot adhat arra, hogy egyes 3DPAM-ok miért nem tekinthetők jobbnak a hagyományos modelleknél, különösen akkor, ha a tanulók nem rendelkeznek ismeretekkel azon a területen, ahol a modell teljesítménye jobb.Így egy egyszerű modell bemutatása a témában már bizonyos ismeretekkel rendelkező hallgatóknak (orvostanhallgatók vagy rezidensek) nem segíti a hallgatói teljesítmény javítását.
A felsorolt oktatási előnyök közül 11 tanulmány hangsúlyozta a modellek vizuális vagy tapintható tulajdonságait [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], és 3 tanulmány javította a szilárdságot és a tartósságot (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86).További előnye, hogy a tanulók manipulálhatják a szerkezeteket, a tanárok időt takaríthatnak meg, könnyebben konzerválhatók, mint a holttestek, a projekt 24 órán belül befejezhető, otthoni oktatási eszközként használható, és nagy mennyiségű tanításra is használható. információ.A nagy volumenű anatómiaoktatáshoz ismételt 3D nyomtatás költséghatékonyabbá teszi a 3D nyomtatási modelleket [26].A 3DPAM használata javíthatja a mentális forgatási képességeket [23] és javíthatja a keresztmetszeti képek értelmezését [23, 32].Két tanulmány kimutatta, hogy a 3DPAM-nak kitett diákok nagyobb valószínűséggel esnek műtéten [40, 74].Fém csatlakozók beágyazhatók a funkcionális anatómia tanulmányozásához szükséges mozgás létrehozásához [51, 53], vagy modellek nyomtathatók trigger minták segítségével [67].
A 3D nyomtatás lehetővé teszi állítható anatómiai modellek létrehozását bizonyos szempontok javításával a modellezési szakaszban, [48, 80] megfelelő alap létrehozásával, [59] több modell kombinálásával, [36] transzparencia, (49) szín, [45] ill. making certain internal structures visible [30].Tripodi és munkatársai agyagot használtak a 3D-s nyomtatott csontmodellek kiegészítésére, hangsúlyozva a közösen létrehozott modellek oktatási eszközként való értékét [47].9 tanulmányban a színt nyomtatás után alkalmazták [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 a képzés sorrendjét.Ezt az anatómiaoktatás összefüggésében kell figyelembe venni, mivel a blended learning és a co-creation előnyei jól megalapozottak [89].A növekvő reklámtevékenység megbirkózása érdekében az önálló tanulást sokszor alkalmazták a modellek értékelésére [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Egy tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a műanyag színe túl világos[45], egy másik tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a modell túl sérülékeny[71], két másik tanulmány pedig az anatómiai változatosság hiányát jelezte az egyes modellek tervezésében[25, 45] ]..Hét tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a 3DPAM anatómiai részletessége nem elegendő [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
A nagy és összetett régiók részletesebb anatómiai modelljeinél, mint például a retroperitoneum vagy a nyaki gerinc, a szegmentálási és modellezési idő nagyon hosszúnak tekinthető, és a költségek nagyon magasak (kb. 2000 USD) [27, 48].Hojo és munkatársai tanulmányukban kijelentették, hogy 40 órát vett igénybe a medence anatómiai modelljének elkészítése [42].A leghosszabb szegmentációs idő 380 óra volt Weatherall és munkatársai tanulmányában, amelyben több modellt kombináltak egy teljes gyermekgyógyászati légúti modell létrehozásához [36].Kilenc tanulmányban a szegmentálást és a nyomtatási időt hátránynak tekintették [36, 42, 57, 58, 74].Mindazonáltal 12 tanulmány kritizálta modelljeik fizikai tulajdonságait, különösen azok konzisztenciáját, [28, 62] az átlátszóság hiányát, [30] a törékenységet és a monokromatikusságot, [71] a lágyszövetek hiányát [66] vagy a részletek hiányát [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Ezeket a hátrányokat a szegmentálási vagy szimulációs idő növelésével lehet kiküszöbölni.A releváns információk elvesztése és visszakeresése három csapat számára jelentett problémát [30, 74, 77].A betegek beszámolói szerint a jódozott kontrasztanyagok a dóziskorlátozások miatt nem biztosították az optimális vaszkuláris láthatóságot [74].A cadaverikus modell injektálása ideális módszernek tűnik, amely eltávolodik a „lehető legkevesebb” elvtől és az injektált kontrasztanyag dózisának korlátaitól.
Sajnos sok cikk nem említi a 3DPAM néhány kulcsfontosságú funkcióját.A cikkek kevesebb mint fele jelezte kifejezetten, hogy 3DPAM-ja színezett-e.A nyomtatási terjedelem lefedettsége nem volt egységes (a cikkek 43%-a), és csak 34% említette több adathordozó használatát.Ezek a nyomtatási paraméterek kritikusak, mivel befolyásolják a 3DPAM tanulási tulajdonságait.A legtöbb cikk nem ad elegendő információt a 3DPAM megszerzésének bonyolultságáról (tervezési idő, személyzeti végzettség, szoftverköltségek, nyomtatási költségek stb.).Ez az információ kritikus fontosságú, és figyelembe kell venni, mielőtt egy új 3DPAM fejlesztésére irányuló projektet elkezdene.
Ez a szisztematikus áttekintés azt mutatja, hogy a normál anatómiai modellek tervezése és 3D nyomtatása alacsony költséggel megvalósítható, különösen FDM vagy SLA nyomtatók és olcsó egyszínű műanyagok használata esetén.Ezek az alapvető tervek azonban javíthatók szín hozzáadásával vagy különböző anyagokból készült minták hozzáadásával.A valósághűbb modellek (amelyeket több, különböző színű és textúrájú anyag felhasználásával nyomtattak, hogy szorosan lemásolják a holttestek referenciamodelljének tapintható tulajdonságait) drágább 3D nyomtatási technológiákat és hosszabb tervezési időt igényelnek.Ez jelentősen növeli a teljes költséget.Függetlenül attól, hogy melyik nyomtatási eljárást választjuk, a megfelelő képalkotási módszer kiválasztása kulcsfontosságú a 3DPAM sikeréhez.Minél nagyobb a térbeli felbontás, annál valósághűbbé válik a modell, és annál magasabb szintű kutatásra használható.Pedagógiai szempontból a 3DPAM az anatómia oktatásának hatékony eszköze, ezt bizonyítják a hallgatókkal végzett tudástesztek és elégedettségük.A 3DPAM tanítási hatása akkor a legjobb, ha összetett anatómiai régiókat reprodukál, és a hallgatók orvosi képzésük korai szakaszában használják.
A jelen tanulmányban generált és/vagy elemzett adatkészletek nyelvi akadályok miatt nem nyilvánosak, de ésszerű kérésre elérhetők a megfelelő szerzőtől.
Áttekintés a durva anatómiai, mikroanatómiai, neurobiológiai és embriológiai kurzusokról az amerikai orvosi egyetemek tantervében.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK A Cadaveric boncolás mint oktatási eszköz az anatómiai tudomány számára a 21. században: A boncolás mint oktatási eszköz.A természettudományos oktatás elemzése.2017;10(3):286–99.
Feladás időpontja: 2024.09.09