Kolmemõõtmelised trükitud anatoomilised mudelid (3DPAMS) näivad olevat sobiv vahend nende haridusliku väärtuse ja teostatavuse tõttu. Selle ülevaate eesmärk on kirjeldada ja analüüsida meetodeid, mida kasutatakse 3DPAM -i loomiseks inimese anatoomia õpetamiseks ja selle pedagoogilise panuse hindamiseks.
PubMedis viidi läbi elektrooniline otsing, kasutades järgmisi termineid: haridus, kool, õppimine, õpetamine, koolitus, õpetamine, haridus, kolmemõõtmeline, 3D, 3-mõõtmeline, printimine, printimine, printimine, printimine, anatoomia, anatoomia, anatoomia, anatoomia ja anatoomia . . Leiud hõlmasid õppeomadusi, mudeli kujundamist, morfoloogilist hindamist, hariduslikku tulemusi, tugevusi ja nõrkusi.
68 valitud artikli hulgas keskendus kõige rohkem uuringuid kraniaalpiirkonnale (33 artiklit); 51 artiklis mainitakse luude printimist. 47 artiklis töötati 3DPAM välja arvutatud tomograafia põhjal. Loetletud on viis trükiprotsessi. Plasti ja nende derivaate kasutati 48 uuringus. Iga disaini hind on vahemikus 1,25 kuni 2800 dollarit. Kolmkümmend seitse uuringut võrreldi 3DPAM-i võrdlusmudelitega. Kolmkümmend kolm artiklit uuriti haridustegevusi. Peamised eelised on visuaalne ja kombatav kvaliteet, õppimise tõhusus, korratavus, kohandamine ja paindlikkus, aja kokkuhoid, funktsionaalse anatoomia integreerimine, paremad vaimse pöörlemisvõimalused, teadmiste hoidmine ja õpetaja/õpilaste rahulolu. Peamised puudused on seotud kujundusega: järjepidevus, detailide puudumine või läbipaistvus, liiga heledad värvid, pikad trükiajad ja kõrged kulud.
See süstemaatiline ülevaade näitab, et 3DPAM on anatoomia õpetamiseks kulutõhus ja tõhus. Realistlikumad mudelid nõuavad kallimate 3D -printimistehnoloogiate ja pikemate projekteerimisaegade kasutamist, mis suurendab märkimisväärselt kogukulusid. Võti on valida sobiv pildistamise meetod. Pedagoogilisest vaatepunktist on 3DPAM tõhus vahend anatoomia õpetamiseks, millel on positiivne mõju õpitulemustele ja rahulolule. 3DPAM -i õpetamismõju on parim, kui see reprodutseerib keerulisi anatoomilisi piirkondi ja õpilased kasutavad seda oma meditsiinilise koolituse alguses.
Loomade surnukehade dissektsioon on tehtud alates Vana -Kreekast ja see on üks peamisi anatoomia õpetamise meetodeid. Praktilise väljaõppe käigus teostatud cadaverilisi dissektereid kasutatakse ülikooli meditsiinitudengite teoreetilises õppekavas ja neid peetakse praegu anatoomia uurimise kullastandardiks [1,2,3,4,5]. Inimeste kadaverikaalsete isendite kasutamisel on siiski palju takistusi, mis ajendades otsima uusi treeningriistu [6, 7]. Mõned neist uutest tööriistadest hõlmavad liitreaalsust, digitaalseid tööriistu ja 3D -printimist. Santos jt hiljutise kirjanduse ülevaate kohaselt. [8] Anatoomia õpetamise uute tehnoloogiate väärtuse osas näib 3D -printimine olevat üks olulisemaid ressursse nii õpilaste haridusliku väärtuse kui ka rakendamise teostatavuse osas [4,9,10] .
3D -printimine pole uus. Esimesed selle tehnoloogiaga seotud patendid pärinevad 1984. aastast: Le Méhauté, O de Witte ja JC André Prantsusmaal ja kolm nädalat hiljem C Hull USA -s. Pärast seda on tehnoloogia arenenud ja selle kasutamine on laienenud paljudesse valdkondadesse. Näiteks trindi NASA 2014. aastal esimese objekti Beyond Earth [11]. Meditsiinivaldkond on ka selle uue tööriista kasutusele võtnud, suurendades seeläbi soovi välja töötada isikupärastatud meditsiin [12].
Paljud autorid on demonstreerinud 3D -trükitud anatoomiliste mudelite (3DPAM) kasutamise eeliseid meditsiinilises hariduses [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Inimese anatoomia õpetamisel on vaja mittepatoloogilisi ja anatoomiliselt normaalseid mudeleid. Mõnes arvustuses on uuritud patoloogilisi või meditsiinilisi/kirurgilisi koolitusmudeleid [8, 20, 21]. Inimese anatoomia õpetamiseks hübriidmudeli väljatöötamiseks, mis sisaldab uusi tööriistu, näiteks 3D -printimist, viisime läbi süstemaatilise ülevaate, et kirjeldada ja analüüsida, kuidas 3D -prinditud objektid luuakse inimese anatoomia õpetamiseks ja kuidas õpilased hindavad õppimise tõhusust nende 3D -objektide abil.
See süstemaatiline kirjanduse ülevaade viidi läbi 2022. aasta juunis, kasutades PRISMA (eelistatud aruandlusüksused süstemaatiliste ülevaadete ja metaanalüüside jaoks) juhised ilma ajapiiranguteta [22].
Kaasamise kriteeriumid olid kõik uurimistööd, milles kasutati 3DPAM -i anatoomia õpetamisel/õppimisel. Välja jäeti kirjanduse ülevaated, kirjad või artiklid, mis keskendusid patoloogilistele mudelitele, loommudelitele, arheoloogilistele mudeleid ja meditsiinilisi/kirurgilisi koolitusmudeleid. Valiti ainult inglise keeles avaldatud artiklid. Artiklid ilma saadaolevate veebipõhiste kokkuvõteteta jäeti välja. Kaasa võeti artiklid, mis sisaldasid mitut mudelit, millest vähemalt üks oli anatoomiliselt normaalne või oli väike patoloogia, mis ei mõjutanud õpetamise väärtust.
Elektroonilises andmebaasis PubMed (National raamatukogu, NCBI) viidi läbi kirjanduse otsing, et tuvastada asjakohased uuringud kuni 2022. aastani. Kasutage järgmisi otsingutingimusi: haridus, kool, õpetamine, õpetamine, õpetamine, õppimine, õpetamine, õpetamine, haridus, kolm- kolme- Mõõtmeline, 3D, 3D, printimine, printimine, printimine, anatoomia, anatoomia, anatoomia ja anatoomia. Viidi läbi üksik päring: ((((Haridus [pealkiri/abstrakt] või kool [pealkiri/abstrakt] Orlearning [pealkiri/abstrakt] või õpetamine [pealkiri/abstrakt] või koolitus [pealkiri/abstrakt] OREAACH [pealkiri/Abstrakt]] või Haridus [pealkiri/abstrakt]) ja (kolm dimensiooni [pealkiri] või 3D [pealkiri] või 3D [pealkiri])) ja (printimine [pealkiri] või printimine [pealkiri] või print [pealkiri]) ja (anatoomia) [pealkiri ]/abstraktne] või anatoomia [pealkiri/abstrakt] või anatoomia [pealkiri/abstrakt] või anatoomia [pealkiri/abstrakt]). Täiendavad artiklid tuvastati, otsides käsitsi PubMed andmebaasi ja vaadates üle teiste teaduslike artiklite viided. Kuupäevapiiranguid ei kohaldatud, kuid kasutati “inimese” filtrit.
Kahe autori (EBR ja AL) kaasamise ja välistamise kriteeriumide sõeluuringuid sõelusid kõik väljavõetud pealkirjad ja kokkuvõtted ning kõik uuringud, mis ei vasta kõigile abikõlblikkuse kriteeriumidele, jäeti välja. Ülejäänud uuringute täisteksti väljaanded saadi ja vaatasid läbi kolm autorit (EBR, EBE ja AL). Vajadusel lahendas artiklite valimisel erimeelsused neljas isik (LT). Sellesse ülevaatesse lisati väljaanded, mis vastasid kõigile kaasamiskriteeriumidele.
Andmete ekstraheerimist viisid kaks autorit (EBR ja AL) iseseisvalt läbi kolmanda autori (LT) järelevalve all.
- Mudeli kujundamise andmed: anatoomilised piirkonnad, konkreetsed anatoomilised osad, 3D -printimise algmudel, omandamismeetod, segmenteerimine ja modelleerimistarkvara, 3D -printeri tüüp, materjali tüüp ja kogus, printimisskaala, värv, printimiskulud.
- Mudelite morfoloogiline hindamine: võrdluseks kasutatavad mudelid, ekspertide/õpetajate meditsiiniline hindamine, hindajate arv, hindamise tüüp.
- 3D -mudel õpetamine: õpilaste teadmiste hindamine, hindamismeetod, õpilaste arv, võrdlusrühmade arv, õpilaste randomiseerimine, haridus/õpilaste tüüp.
Medline'is tuvastati 418 uuringut ja 139 artiklit jäeti välja “inimese” filtriga. Pärast pealkirjade ja kokkuvõtete ülevaatamist valiti täisteksti lugemiseks 103 uuringut. 34 Artiklit jäeti välja, kuna need olid kas patoloogilised mudelid (9 artiklit), meditsiinilised/kirurgilised koolitusmudelid (4 artiklit), loommudelid (4 artiklit), 3D -radioloogilised mudelid (1 artikkel) või ei olnud algsed teaduslikud artiklid (16 peatükki). ). Ülevaatesse lisati kokku 68 artiklit. Joonis 1 tutvustab valikuprotsessi voolaskeemina.
Voodude diagramm, mis võtab kokku artiklite identifitseerimise, sõelumise ja kaasamise sellesse süstemaatilisse ülevaatesse
Kõik uuringud avaldati aastatel 2014–2022, 2019. aasta keskmise väljaandmise aasta. 68 artikli hulgas oli 33 (49%) uuringut kirjeldavad ja eksperimentaalsed, 17 (25%) olid puhtalt eksperimentaalsed ja 18 (26%) olid eksperimentaalne. Puhtalt kirjeldav. 50 (73%) eksperimentaalsest uuringust kasutati 21 (31%) randomiseerimist. Ainult 34 uuringut (50%) sisaldas statistilisi analüüse. Tabelis 1 on kokku võetud iga uuringu omadused.
33 artiklit (48%) uuriti peapiirkonda, 19 artiklit (28%) uuriti rindkere piirkonda, 17 artiklit (25%) uuriti Abdominopelvici piirkonda ja 15 artiklit (22%) uuriti jäsemeid. Viiskümmend üks artiklit (75%) mainisid 3D-prinditud luid anatoomiliste mudelite või mitme libisemise anatoomiliste mudelitena.
3DPAM -i väljatöötamiseks kasutatavate lähtemudelite või failide osas mainis 23 artiklit (34%) patsiendi andmete kasutamist, 20 artiklit (29%) mainisid cadaveriliste andmete kasutamist ja 17 artiklit (25%) mainis andmebaaside kasutamist. Kasutamine ja 7 uuringut (10%) ei avalikustanud kasutatud dokumentide allikat.
47 uuringut (69%) töötas välja 3DPAM -i arvutatud tomograafia põhjal ja 3 uuringut (4%) teatasid mikrokiidi kasutamisest. 7 artiklit (10%) prognoositi 3D -objekti, kasutades optilisi skannerite, 4 artiklit (6%), kasutades MRI -d, ja 1 artiklit (1%), kasutades kaameraid ja mikroskoope. 14 artiklit (21%) ei mainitud 3D -mudeli kujundusllikafailide allikat. 3D -failid luuakse keskmise ruumilise eraldusvõimega alla 0,5 mm. Optimaalne eraldusvõime on 30 μm [80] ja maksimaalne eraldusvõime 1,5 mm [32].
Kasutati kuuskümmend erinevat tarkvararakendust (segmenteerimine, modelleerimine, disain või printimine). Kõige sagedamini kasutati MIMICS (materialiseerimist, Leuven, Belgiat) (14 uuringut, 21%), millele järgnes Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 uuringut, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 uuringut, 15%), 3D -viilutaja (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 uuringut, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holland) (8 uuringut, 12%) ja CURA (Geldemarsen, Holland) (7 uuringut, 10%).
Mainitakse kuuskümmend seitse erinevat printerimudelit ja viit printimisprotsessi. FDM -i (sulatatud sadestamise modelleerimise) tehnoloogiat kasutati 26 tootes (38%), materjali lõhkamine 13 tootes (19%) ja lõpuks sideaine lõhkamine (11 toodet, 16%). Kõige vähem kasutatud tehnoloogiad on stereolitograafia (SLA) (5 artiklit, 7%) ja selektiivne laserpagunemine (SLS) (4 artiklit, 6%). Kõige sagedamini kasutatav printer (7 artiklit, 10%) on Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Iisrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
3DPAM -i valmistamiseks kasutatavate materjalide (51 artiklit, 75%) täpsustamisel kasutasid 48 uuringut (71%) plasti ja nende derivaate. Peamised kasutatud materjalid olid PLA (polüüülaktiinhape) (n = 20, 29%), vaigu (n = 9, 13%) ja ABS (akrüülonitriil butadieen Styreen) (7 tüüpi, 10%). 23 artiklit (34%) uuriti mitmest materjalist valmistatud 3DPAM -i, 36 artiklit (53%) esitatud 3DPAM -ist, mis on valmistatud ainult ühest materjalist, ja 9 artiklit (13%) ei täpsustanud materjali.
Kakskümmend üheksa artiklit (43%) teatas trükisuhtest vahemikus 0,25: 1 kuni 2: 1, keskmiselt 1: 1. Kakskümmend viis artiklit (37%) kasutas suhet 1: 1. 28 3DPAMS (41%) koosnesid mitmest värvist ja 9 (13%) värviti pärast printimist [43, 46, 49, 54, 58, 58, 59, 65, 69, 75].
Kolmkümmend neli artiklit (50%) mainis kulusid. 9 artiklit (13%) mainiti 3D -printerite ja tooraine maksumust. Printerite hind ulatub 302 dollarilt 65 000 dollarini. Kui täpsustatakse, jäävad mudelihinnad vahemikus 1,25 kuni 2800 dollarit; Need äärmused vastavad skeletiproovidele [47] ja ülitäpselt retroperitoneaalsetele mudelitele [48]. Tabelis 2 on kokku võetud iga kaasatud uuringu mudeli andmed.
Kolmkümmend seitse uuringut (54%) võrdles 3DAPM võrdlusmudeliga. Nende uuringute hulgas oli kõige tavalisem võrdlus anatoomiline võrdlusmudel, mida kasutati 14 artiklis (38%), plastitud ettevalmistusi 6 artiklis (16%) ja plastitud ettevalmistusi 6 artiklis (16%). Virtuaalse reaalsuse kasutamine, arvutatud tomograafia pildistamine üks 3DPAM 5 artiklis (14%), teine 3DPAM 3 artiklis (8%), tõsised mängud ühes artiklis (3%), radiograafiad ühes artiklis (3%), ärimudelid 1 artikkel (3%) ja liitreaalsus 1 artiklis (3%). Kolmkümmend neli (50%) uuringut hinnati 3DPAM-i. Viisteist (48%) uuringut üksikasjalikult hindajate kogemusi (tabel 3). 3DPAMi viisid läbi kirurgid või osalenud arstid 7 uuringus (47%), anatoomilised spetsialistid 6 uuringus (40%), 3 uuringu õpilased (20%), õpetajad (distsipliin pole täpsustatud) kolmes uuringus (20%) hindamiseks (20%) ja veel üks hindaja artiklis (7%). Hindajate keskmine arv on 14 (minimaalselt 2, maksimaalselt 30). Kolmkümmend kolm uuringut (49%) hindasid 3DPAM morfoloogiat kvalitatiivselt ja 10 uuringut (15%) hindasid 3DPAM morfoloogiat kvantitatiivselt. 33 -st kvalitatiivse hinnangu kasutanud uuringust 16 kasutas puhtalt kirjeldavaid hinnanguid (48%), 9 kasutatud testi/reitingut/uuringut (27%) ja 8 kasutatud Likerti skaalat (24%). Tabelis 3 on kokku võetud iga kaasatud uuringus olevate mudelite morfoloogilised hinnangud.
Kolmkümmend kolm (48%) artiklit uuriti ja võrdles 3DPAM-i õpetamise tõhusust õpilastega. Nendest uuringutest hinnati 23 (70%) artiklit õpilaste rahulolu, 17 (51%) kasutas Likerti skaalasid ja 6 (18%) muid meetodeid. Kakskümmend kaks artiklit (67%) hindasid õpilaste õppimist teadmiste testimise kaudu, millest 10 (30%) kasutasid eeltestimist ja/või järeltesti. Üksteist uuringus (33%) kasutasid õpilaste teadmiste hindamiseks valikvastustega küsimusi ja teste ning viis uuringut (15%) kasutasid pildi märgistamist/anatoomilist identifitseerimist. Igas uuringus osales keskmiselt 76 õpilast (vähemalt 8, maksimaalselt 319). Kakskümmend neli uuringut (72%) oli kontrollrühm, millest 20 (60%) kasutas randomiseerimist. Seevastu üks uuring (3%) määras juhuslikult anatoomilistele mudeleid 10 erinevale õpilasele. Keskmiselt võrreldi 2,6 rühma (minimaalselt 2, maksimaalselt 10). Kakskümmend kolm uuringut (70%) osales meditsiinitudengitest, millest 14 (42%) olid esimese kursuse meditsiinitudengid. Kuus (18%) uuringut hõlmasid elanikke, 4 (12%) hambaarsti ja 3 (9%) teadusüliõpilast. Kuus uuringut (18%) rakendasid ja hindasid autonoomset õppimist 3DPAM abil. Tabelis 4 on kokku võetud 3DPAM -i õpetamise tõhususe hindamise tulemused iga kaasatud uuringu kohta.
3DPAM -i kasutamise peamised eelised autorite teatatud inimese normaalse anatoomia õpetamiseks on visuaalsed ja kombatavad omadused, sealhulgas realism [55, 67], täpsus [44, 50, 72, 85] ja järjepidevuse varieeruvus [34] . , 45, 48, 64], värv ja läbipaistvus [28, 45], usaldusväärsus [24, 56, 73], hariduslik mõju [16, 32, 35, 39, 52, 52, 57, 63, 69, 79], kulud [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reprodutseeritavus [80], paranemise või isikupärastamise võimalus [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 59, 61, 67, 80], võime manipuleerida õpilastega [30, 49], säästes õpetamisaega [61, 80], ladustamise lihtsus [61], võime integreerida funktsionaalse anatoomia või luua konkreetseid struktuure [51, 53], 67], Mudelite kiire kujundamine skelett [81], võime majade mudeleid ühiselt luua ja kasutada [49, 60, 71], paranenud vaimse pöörlemisoskuste [23] ja teadmiste säilitamine [32], aga ka õpetajas [32]. 25, 63] ja õpilaste rahulolu [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Peamised puudused on seotud disainiga: jäikus [80], järjepidevus [28, 62], detailide puudumine või läbipaistvus [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], värvid on liiga heledad [45]. ja põranda haprus [71]. Muud puudused hõlmavad teabe kadumist [30, 76], pikka aega pildisegmenteerimiseks [36, 52, 57, 58, 74], trükiaeg [57, 63, 66, 67], anatoomilise varieeruvuse puudumine [25], [25], ja maksumus. Kõrge [48].
See süstemaatiline ülevaade võtab kokku 68 artiklit, mis on avaldatud 9 aasta jooksul ja toob välja teadusringkondade huvi 3DPAMi kui tööriistana inimese normaalse anatoomia õpetamiseks. Iga anatoomilist piirkonda uuriti ja 3D -trükiti. Nendest artiklitest võrreldi 37 artiklit 3DPAM -i teiste mudelitega ja 33 artiklit hinnati 3DPAM -i pedagoogilist olulisust õpilaste jaoks.
Arvestades erinevusi anatoomiliste 3D-printimise uuringute kujundamisel, ei pidanud me metaanalüüsi läbiviimist asjakohaseks. 2020. aastal avaldatud metaanalüüs keskendus peamiselt anatoomilistele teadmiste testidele pärast koolitust, analüüsimata 3DPAM-i projekteerimise ja tootmise tehnilisi ja tehnoloogilisi aspekte [10].
Peapiirkond on kõige rohkem uuritud, ilmselt seetõttu, et selle anatoomia keerukus muudab õpilastel seda anatoomilist piirkonda kolmemõõtmelises ruumis keerukamaks võrreldes jäsemete või torsoga. CT on vaieldamatult kõige sagedamini kasutatav kujutise modaalsus. Seda tehnikat kasutatakse laialdaselt, eriti meditsiinilistes oludes, kuid sellel on piiratud ruumilise eraldusvõime ja madala pehmete kudede kontrastsus. Need piirangud muudavad CT -skaneeringud närvisüsteemi segmenteerimiseks ja modelleerimiseks. Teisest küljest sobib kompuutertomograafia paremini luukoe segmenteerimiseks/modelleerimiseks; Luu/pehmete kudede kontrast aitab neid samme enne 3D -anatoomiliste mudelite printimist lõpule viia. Teisest küljest peetakse Microcti võrdlusitehnoloogiaks ruumilise eraldusvõime osas luude kuvamisel [70]. Piltide saamiseks saab kasutada ka optilisi skannereid või MRI. Kõrgem eraldusvõime hoiab ära luupindade silumise ja säilitab anatoomiliste struktuuride peensuse [59]. Mudeli valik mõjutab ka ruumilist eraldusvõimet: näiteks on plastifitseerimismudelite eraldusvõime madalam [45]. Graafilised disainerid peavad looma kohandatud 3D -mudeleid, mis suurendab kulusid (25–150 dollarit tunnis) [43]. Kvaliteetsete failide hankimisest ei piisa kvaliteetsete anatoomiliste mudelite loomiseks. On vaja kindlaks teha trükikodade, näiteks anatoomilise mudeli orientatsioon trükitud plaadil [29]. Mõned autorid väidavad, et 3DPAM -i täpsuse parandamiseks tuleks võimaluse korral kasutada täiustatud trükitehnoloogiaid, näiteks SLS -i [38]. 3DPAM -i tootmine nõuab professionaalset abi; Kõige ihaldatumad spetsialistid on insenerid [72], radioloogid, [75], graafilised disainerid [43] ja anatomistid [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmenteerimine ja modelleerimistarkvara on täpsete anatoomiliste mudelite hankimisel olulised tegurid, kuid nende tarkvarapakettide kulud ja nende keerukus takistavad nende kasutamist. Mitmetes uuringutes on võrreldud erinevate tarkvarapakettide ja trükitehnoloogiate kasutamist, tuues välja iga tehnoloogia eelised ja puudused [68]. Lisaks modelleerimistarkvarale on vaja ka valitud printeriga ühilduvat tarkvara; Mõned autorid eelistavad kasutada veebis 3D -printimist [75]. Kui trükitakse piisavalt 3D -objekte, võib investeering põhjustada rahalist tulu [72].
Plastik on vaieldamatult kõige sagedamini kasutatav materjal. Selle lai tekstuuride ja värvivalik muudab selle 3DPAM -i jaoks valitud materjaliks. Mõned autorid on selle suurt tugevust kiitnud võrreldes traditsiooniliste cadaveriliste või plaaditud mudelitega [24, 56, 73]. Mõnedel plastidel on isegi painutamine või venitusomadused. Näiteks FDM -tehnoloogiaga Filaflex võib ulatuda kuni 700%. Mõned autorid peavad seda lihaste, kõõluse ja ligamendi replikatsiooni valitud materjaliks [63]. Teisest küljest on kaks uuringut tõstatanud küsimusi kiu orienteerumise kohta printimise ajal. Tegelikult on lihaste kiudude orientatsioon, sisestamine, innervatsioon ja funktsioon lihaste modelleerimisel kriitilised [33].
Üllataval kombel mainivad vähestes uuringutes printimise ulatust. Kuna paljud inimesed peavad suhet 1: 1 standardiks, võis autor otsustada sellest rääkimata. Ehkki skaleerimine oleks kasulik suurtes rühmades suunatud õppimiseks, pole skaleerimise teostatavust veel uuritud, eriti kui klasside arv kasvab ja mudeli füüsiline suurus on oluline tegur. Muidugi muudavad täissuuruses skaalad patsiendile mitmesuguste anatoomiliste elementide leidmise ja edastamise lihtsamaks, mis võib selgitada, miks neid sageli kasutatakse.
Turul saadaolevatest paljudest printeritest kasutavad Polyjet (materiaalsed tindiprindi või siduja tindiprindi) tehnoloogiat, et pakkuda kõrglahutusega värvi- ja mitme materjali (ja seega ka mitmeteksti) trükikogusid vahemikus 20 000–250 000 USA dollarit (HTTP:/ 250 000 USA dollarit (/ 250 000 USA dollarit (/ 250 000 dollarit /www.aniwaa.com/). See kõrge hind võib piirata 3DPAMi edutamist meditsiinikoolides. Lisaks printeri maksumusele on tindiprindimiseks vajalike materjalide maksumus kõrgem kui SLA või FDM -i printerite puhul [68]. Samuti on SLA või FDM -printerite hinnad taskukohasemad, ulatudes 576 eurost kuni 499 eurot käesolevas ülevaates loetletud artiklites. Tripodi ja tema kolleegide sõnul saab iga skeleti osa printida 1,25 USA dollari eest [47]. Üksteist uuringut jõuti järeldusele, et 3D -printimine on odavam kui plastifitseerimine või ärimudelid [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Lisaks on need kommertsmudelid loodud patsiendi teabe saamiseks anatoomia õpetamiseks piisavate üksikasjadeta [80]. Neid kommertsmudeleid peetakse 3DPAM -i madalamaks [44]. Väärib märkimist, et lisaks kasutatavale trükitehnoloogiale on lõplik maksumus võrdeline ka 3DPAM -i skaala ja seega ka lõpliku suurusega [48]. Nendel põhjustel eelistatakse täissuuruses skaalat [37].
Ainult ühes uuringus võrreldi 3DPAM -i kaubanduslikult saadaolevate anatoomiliste mudelitega [72]. 3DPAM -i jaoks on kõige sagedamini kasutatav cadaveri proovid. Vaatamata nende piirangutele on Cadaveric mudelid anatoomia õpetamiseks väärtuslikuks vahendiks. Lahkamise, dissektsiooni ja kuiva luu vahel tuleb eristada. Treeningkatsete põhjal näitasid kaks uuringut, et 3DPAM oli oluliselt tõhusam kui plastitud dissektsioon [16, 27]. Ühes uuringus võrreldi ühe tunni treenimist, kasutades 3DPAM -i (alajäseme) sama anatoomilise piirkonna ühe tunni lahkamise [78]. Kahe õpetamismeetodi vahel ei olnud olulisi erinevusi. On tõenäoline, et sellel teemal on vähe uuringuid, kuna selliseid võrdlusi on keeruline teha. Dissektsioon on õpilastele aeganõudev ettevalmistus. Mõnikord on vaja kümneid tundidepikkuseid ettevalmistusi, sõltuvalt sellest, mida valmistatakse. Kolmanda võrdluse saab teha kuivade luudega. TSAI ja Smithi uuringus leiti, et testide hinded olid rühmas oluliselt paremad, kasutades 3DPAM -i [51, 63]. Chen ja tema kolleegid märkisid, et 3D -mudeleid kasutavad õpilased toimisid struktuuride (kolju) tuvastamisel paremini, kuid MCQ skoorides ei olnud erinevusi [69]. Lõpuks näitasid Tanner ja tema kolleegid selles rühmas paremaid testijärgseid tulemusi, kasutades pterygopalatiini fossa 3DPAM [46]. Selles kirjanduse ülevaates tuvastati muud uued õpetamisvahendid. Nende seas on kõige tavalisem liitreaalsus, virtuaalne reaalsus ja tõsised mängud [43]. Mahrous ja tema kolleegide sõnul sõltub anatoomiliste mudelite eelistamine videomänge mängivate tundide arvust [31]. Teisest küljest on uute anatoomia õpetamisriistade peamine puudus haptiline tagasiside, eriti puhtalt virtuaalsete tööriistade puhul [48].
Enamik uue 3DPAM -i hindavate uuringute abil on kasutatud teadmiste eeltesti. Need eeltestid aitavad hindamisel vältida eelarvamusi. Mõned autorid välistavad enne eksperimentaalsete uuringute läbiviimist kõik õpilased, kes lõid esialgse testi keskmisest kõrgemale [40]. Mainitud eelarvamuste ja kolleegide hulgas olid mudeli värv ja vabatahtlike valik õpilasklassis [61]. Värvimine hõlbustab anatoomiliste struktuuride tuvastamist. Chen ja tema kolleegid kehtestasid ranged eksperimentaalsed tingimused, ilma et rühmade vahel esialgsed erinevused ei olnud, ja maksimaalselt pimestati võimalikult palju [69]. Lim ja tema kolleegid soovitavad, et hindamise eelarvamuste vältimiseks oleks kolmas isik, et testijärgne hindamine lõpetaks [16]. Mõnedes uuringutes on 3DPAM teostatavuse hindamiseks kasutatud Likerti skaalasid. See instrument sobib rahulolu hindamiseks, kuid on endiselt olulisi eelarvamusi, mida teadvustada [86].
3DPAM-i hariduslikku olulisust hinnati peamiselt meditsiinitudengite seas, sealhulgas esimese kursuse meditsiinitudengite seas 33-st uuringust. Wilk ja tema kolleegid teatasid oma pilootuuringus, et meditsiinitudengid arvasid, et 3D -printimine tuleks kaasata nende anatoomiaõppesse [87]. 87% Cercenelli uuringus küsitletud õpilastest arvas, et teine õppeaasta oli parim aeg 3DPAM -i kasutamiseks [84]. Tanner ja tema kolleegide tulemused näitasid ka, et õpilased esinesid paremini, kui nad pole kunagi valdkonda uurinud [46]. Need andmed viitavad sellele, et meditsiinikooli esimene aasta on optimaalne aeg 3DPAM -i lisamiseks anatoomiaõpetusesse. Ye metaanalüüs toetas seda ideed [18]. Uuringus sisalduvate 27 artikli puhul oli 3DPAM -i jõudluses olulisi erinevusi võrreldes meditsiinitudengite traditsiooniliste mudelitega, kuid mitte elanike puhul.
3DPAM kui õppevahend parandab akadeemilisi saavutusi [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], pikaajaline teadmiste säilitamine [32] ja õpilaste rahulolu [25, 45, 46, 52, 57, 63, 63, 63, 63 , 66]. , 69, 84]. Ekspertide paneelid leidsid ka, et need mudelid on kasulikud [37, 42, 49, 81, 82] ja kaks uuringut leidsid õpetaja rahulolu 3DPAM -iga [25, 63]. Kõigist allikatest peavad Backhouse ja kolleegid 3D -printimist parimaks alternatiiviks traditsioonilistele anatoomilistele mudelitele [49]. Oma esimeses metaanalüüsis kinnitasid Ye ja tema kolleegid, et 3DPAM-i juhiseid saanud õpilastel oli parem testijärgne hindeid kui 2D- või kadrijuhiste saanud õpilastel [10]. Kuid nad eristasid 3DPAM -i mitte keerukuse, vaid lihtsalt südame, närvisüsteemi ja kõhuõõnde abil. Seitsmes uuringus ei edestanud 3DPAM muid õpilastele manustatud teadmistestidel põhinevaid mudeleid [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Salazar ja tema kolleegid jõudsid oma metaanalüüsis järeldusele, et 3DPAM-i kasutamine parandab spetsiaalselt keeruka anatoomia mõistmist [17]. See kontseptsioon on kooskõlas Hitase kirjaga toimetajale [88]. Mõned vähem keerukateks peetavate anatoomiliste piirkondade kasutamist ei vaja 3DPAM -i kasutamist, samas kui keerukamad anatoomilised alad (näiteks kaela või närvisüsteem) oleks 3DPAM -i loogiline valik. See kontseptsioon võib selgitada, miks ei peeta mõnda 3DPAM -i traditsioonilistest mudelitest paremaks, eriti kui õpilastel puuduvad teadmised valdkonnas, kus mudeli jõudlus on parem. Seega ei ole õpilastele (meditsiinitudeng või elanikud) juba teatavaid teadmisi õpilastele, lihtsa mudeli tutvustamisest õpilaste tulemuste parandamisel abi.
Kõigist loetletud hariduslikest eelistest rõhutasid 11 uuringut mudelite visuaalseid või kombatavaid omadusi [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] ja 3 uuringut parandasid tugevust ja vastupidavust (33) (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Muud eelised on see, et õpilased saavad struktuuridega manipuleerida, õpetajad saavad aega kokku hoida, neid on lihtsam säilitada kui koobas, projekti saab lõpule viia 24 tunni jooksul, seda saab kasutada koduõppe tööriistana ja seda saab kasutada suurte koguste õpetamiseks teabe kohta. Rühmad [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Korduv 3D-printimine suure mahuga anatoomiaõpetuse jaoks muudab 3D-printimise mudelid kulutõhusamaks [26]. 3DPAM-i kasutamine võib parandada vaimse pöörlemisvõimalusi [23] ja parandada ristlõikepiltide tõlgendamist [23, 32]. Kahes uuringus leiti, et 3DPAM -iga kokku puutunud õpilased tegid tõenäolisemalt operatsiooni [40, 74]. Metallist pistikuid saab manustada, et luua funktsionaalse anatoomia uurimiseks vajalik liikumine [51, 53], või mudeleid saab printida päästiku kujunduse abil [67].
3D -printimine võimaldab luua reguleeritavaid anatoomilisi mudeleid, parandades modelleerimisetapis teatavaid aspekte, [48, 80], luues sobiva aluse, [59], ühendades mitu mudelit, [36], kasutades läbipaistvust, (49) värvi, [45] või [45] või [45] või [45] või [45] või teatud sisekonstruktsioonide nähtavaks muutmine [30]. Tripodi ja tema kolleegid kasutasid skulptuuride savi oma 3D-trükitud luumudelite täiendamiseks, rõhutades koos loodud mudelite väärtust õpetamisvahenditena [47]. 9 uuringus rakendati värvi pärast printimist [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], kuid õpilased rakendasid seda ainult üks kord [49]. Kahjuks ei hinnanud uuring mudelitreeningu kvaliteeti ega koolituse jada. Seda tuleks arvestada anatoomiahariduse kontekstis, kuna segaõppe ja kaasloome eelised on hästi välja kujunenud [89]. Kasvava reklaamitegevusega toimetulemiseks on mudelite hindamiseks mitu korda kasutatud iseõppimist [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Ühes uuringus jõuti järeldusele, et plastmaterjali värv oli liiga hele [45], teine uuring jõudis järeldusele, et mudel oli liiga habras [71] ja kaks muud uuringut näitasid anatoomilise varieeruvuse puudumist üksikute mudelite kujundamisel [25, 45 ]. . Seitsmes uuringus jõuti järeldusele, et 3DPAM -i anatoomiline detail on ebapiisav [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Suuremate ja keerukate piirkondade, näiteks retroperitoneumi või emakakaela piirkonna üksikasjalikumate anatoomiliste mudelite jaoks, segmenteerimist ja modelleerimisaega peetakse väga pikaks ja maksumus on väga kõrge (umbes 2000 USA dollarit) [27, 48]. Hojo ja tema kolleegid teatasid oma uuringus, et vaagna anatoomilise mudeli loomine võttis 40 tundi [42]. Pikim segmenteerimisaeg oli 380 tundi Weatheralli ja tema kolleegide uuringus, milles ühendati mitu mudelit, et luua täielik laste hingamisteede mudel [36]. Üheksas uuringus peeti segmenteerimise ja trükiaega puudusteks [36, 42, 57, 58, 74]. Kuid 12 uuringut kritiseerisid nende mudelite füüsikalisi omadusi, eriti nende järjepidevust, [28, 62] läbipaistvuse puudumist, [30] haprus ja ühevärviline, [71] pehmete kudede puudumine, [66] või detailide puudumine [28, 28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Nendest puudustest saab ületada segmenteerimise või simulatsiooni aja suurendamisel. Asjakohase teabe kaotamine ja hankimine oli probleem, millega kolm meeskonda silmitsi seisavad [30, 74, 77]. Patsientide teadete kohaselt ei andnud joudinitud kontrastained annusepiirangute tõttu optimaalset veresoonkonna nähtavust [74]. Kadericilise mudeli süstimine näib olevat ideaalne meetod, mis eemaldub põhimõttest „nii vähe kui võimalik" ja süstitud kontrastaine annuse piirangutest.
Kahjuks ei maini paljudes artiklites mõnda 3DPAM -i peamist funktsiooni. Vähem kui pooled artiklitest väitsid selgesõnaliselt, kas nende 3DPAM oli toonitud. Trüki ulatuse katvus oli ebajärjekindel (43% artiklitest) ja ainult 34% mainis mitme meediumi kasutamist. Need printimisparameetrid on kriitilised, kuna need mõjutavad 3DPAMi õppimisomadusi. Enamik artikleid ei anna piisavalt teavet 3DPAM -i hankimise keerukuse kohta (projekteerimisaeg, personali kvalifikatsioon, tarkvarakulud, printimiskulud jne). See teave on kriitiline ja seda tuleks kaaluda enne uue 3DPAM -i väljatöötamise projekti alustamist.
See süstemaatiline ülevaade näitab, et normaalsete anatoomiliste mudelite kujundamine ja 3D-printimine on otstarbekas, eriti FDM- või SLA printerite ja odavate ühevärviliste plastmaterjalide kasutamisel. Neid põhilisi kujundusi saab siiski täiustada, lisades värvi või lisades disainilahendusi erinevates materjalides. Realistlikumad mudelid (trükitud erineva värvi ja tekstuuride mitme materjali abil, et tihedalt korrata kadri mudeli mudelit) nõuavad kallimat 3D -printimistehnoloogiaid ja pikemat kujundusaega. See suurendab märkimisväärselt kogukulusid. Pole tähtis, milline printimisprotsess valitakse, on 3DPAM -i edu võti sobiva pildistamise meetodi valimine. Mida kõrgem on ruumiline eraldusvõime, seda realistlikumaks mudeli saab ja seda saab kasutada edasijõudnute uurimiseks. Pedagoogilisest vaatepunktist on 3DPAM tõhus anatoomia õpetamiseks, mida tõendavad õpilastele hallatud teadmiste testid ja nende rahulolu. 3DPAM -i õpetamismõju on parim, kui see reprodutseerib keerulisi anatoomilisi piirkondi ja õpilased kasutavad seda oma meditsiinilise koolituse alguses.
Käesolevas uuringus genereeritud ja/või analüüsitud andmekogumid ei ole keelebarjääride tõttu avalikult kättesaadavad, kuid on mõistliku taotluse alusel kättesaadavad vastava autori käest.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Ülevaade USA meditsiinikooli õppekavades asuva kogu anatoomia, mikroanatoomia, neurobioloogia ja embrüoloogia kursuste kohta. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK cadaveriline dissektsioon kui 21. sajandi anatoomilise teaduse haridusvahend: dissektsioon kui haridusvahend. Teadushariduse analüüs. 2017; 10 (3): 286–99.
Postiaeg: 13. november 20123