Kolmemõõtmelised prinditud anatoomilised mudelid (3DPAM-id) tunduvad oma haridusliku väärtuse ja teostatavuse tõttu sobiva vahendina.Käesoleva ülevaate eesmärk on kirjeldada ja analüüsida 3DPAM-i loomisel kasutatud meetodeid inimese anatoomia õpetamiseks ning hinnata selle pedagoogilist panust.
PubMedis viidi läbi elektrooniline otsing, kasutades järgmisi termineid: haridus, kool, õppimine, õpetamine, koolitus, õpetamine, haridus, kolmemõõtmeline, 3D, 3-dimensioon, printimine, trükkimine, trükkimine, anatoomia, anatoomia, anatoomia ja anatoomia ..Leiud hõlmasid uuringu omadusi, mudeli ülesehitust, morfoloogilist hindamist, hariduslikku tulemuslikkust, tugevaid ja nõrku külgi.
68 valitud artikli hulgas keskendus kõige rohkem uuringuid koljupiirkonnale (33 artiklit);51 artiklis mainitakse luutrükki.47 artiklis töötati 3DPAM välja kompuutertomograafia põhjal.Loetletud on viis printimisprotsessi.Plaste ja nende derivaate kasutati 48 uuringus.Iga disaini hind jääb vahemikku 1,25–2800 dollarit.Kolmkümmend seitse uuringut võrreldi 3DPAM-i võrdlusmudelitega.Kolmkümmend kolm artiklit käsitlesid haridustegevust.Peamised eelised on visuaalne ja kombatav kvaliteet, õppimise tõhusus, korratavus, kohandatavus ja paindlikkus, aja kokkuhoid, funktsionaalse anatoomia integreerimine, parem vaimne pöörlemisvõime, teadmiste säilitamine ja õpetaja/õpilase rahulolu.Peamised puudused on seotud disainiga: järjepidevus, detailide või läbipaistvuse puudumine, liiga heledad värvid, pikad trükiajad ja kõrge hind.
See süstemaatiline ülevaade näitab, et 3DPAM on anatoomia õpetamisel kulutõhus ja tõhus.Realistlikumad mudelid nõuavad kallimate 3D-printimise tehnoloogiate kasutamist ja pikemat projekteerimisaega, mis tõstab oluliselt üldkulusid.Peaasi on valida sobiv pildistamismeetod.Pedagoogilisest vaatenurgast on 3DPAM tõhus anatoomia õpetamise vahend, millel on positiivne mõju õpitulemustele ja rahulolule.3DPAM-i õpetav toime on parim siis, kui see reprodutseerib keerulisi anatoomilisi piirkondi ja õpilased kasutavad seda oma meditsiinikoolituse alguses.
Loomade surnukehade lahkamist on tehtud Vana-Kreekast saadik ja see on üks peamisi anatoomia õpetamise meetodeid.Praktilise koolituse käigus tehtud surnukeha dissektsioonid on kasutusel ülikooli arstitudengite teoreetilises õppekavas ja neid peetakse praegu anatoomiaõppe kullastandardiks [1,2,3,4,5].Inimese surnukehade kasutamisel on aga palju takistusi, mis sunnivad otsima uusi koolitusvahendeid [6, 7].Mõned neist uutest tööriistadest hõlmavad liitreaalsust, digitaalseid tööriistu ja 3D-printimist.Santose jt hiljutise kirjanduse ülevaate kohaselt.[8] Nende uute tehnoloogiate väärtust silmas pidades anatoomia õpetamisel näib 3D-printimine olevat üks olulisemaid ressursse nii õpilaste haridusliku väärtuse kui ka rakendamise teostatavuse seisukohalt [4,9,10] .
3D-printimine pole uus.Esimesed selle tehnoloogiaga seotud patendid pärinevad 1984. aastast: A Le Méhauté, O De Witte ja JC André Prantsusmaal ning kolm nädalat hiljem C Hull USA-s.Sellest ajast alates on tehnoloogia edasi arenenud ja selle kasutamine on laienenud paljudesse valdkondadesse.Näiteks trükkis NASA 2014. aastal esimese objekti Maast väljapoole [11].Ka meditsiinivaldkond on selle uue tööriista kasutusele võtnud, suurendades seeläbi soovi arendada personaliseeritud meditsiini [12].
Paljud autorid on näidanud 3D-prinditud anatoomiliste mudelite (3DPAM) kasutamise eeliseid meditsiinihariduses [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Inimese anatoomia õpetamisel on vaja mittepatoloogilisi ja anatoomiliselt normaalseid mudeleid.Mõnes ülevaates on uuritud patoloogilisi või meditsiinilisi/kirurgilisi koolitusmudeleid [8, 20, 21].Inimese anatoomia õpetamise hübriidmudeli väljatöötamiseks, mis sisaldab uusi tööriistu, nagu 3D-printimine, viisime läbi süstemaatilise ülevaate, et kirjeldada ja analüüsida, kuidas luuakse 3D-prinditud objekte inimese anatoomia õpetamiseks ja kuidas õpilased hindavad nende 3D-objektide abil õppimise tõhusust.
See süstemaatiline kirjanduse ülevaade viidi läbi 2022. aasta juunis ilma ajapiiranguteta, kasutades PRISMA (süstemaatilise ülevaate ja metaanalüüsi eelistatud aruandlusüksused) juhiseid [22].
Kaasamise kriteeriumid olid kõik uurimistööd, milles kasutati anatoomia õpetamisel/õppimisel 3DPAM-i.Välja jäeti kirjanduse ülevaated, kirjad või artiklid, mis keskenduvad patoloogilistele mudelitele, loommudelitele, arheoloogilistele mudelitele ja meditsiinilise/kirurgilise väljaõppe mudelitele.Valituks osutusid ainult inglise keeles avaldatud artiklid.Artiklid, millel puuduvad veebipõhised kokkuvõtted, jäeti välja.Kaasati artiklid, mis sisaldasid mitut mudelit, millest vähemalt üks oli anatoomiliselt normaalne või millel oli väike patoloogia, mis ei mõjutanud õpetamise väärtust.
Kirjanduse otsing viidi läbi elektroonilises andmebaasis PubMed (National Library of Medicine, NCBI), et tuvastada asjakohased uuringud, mis on avaldatud kuni juunini 2022. Kasutage järgmisi otsingutermineid: haridus, kool, õpetamine, õpetamine, õppimine, õpetamine, haridus, kolm- dimensiooniline, 3D, 3D, printimine, printimine, printimine, anatoomia, anatoomia, anatoomia ja anatoomia.Täideti üks päring: (((haridus[Pealkiri/Abstract] VÕI kool[Pealkiri/Abstract] VÕpe[Pealkiri/Abstract] VÕI õpetamine[Pealkiri/Abstract] VÕI koolitus[Pealkiri/Abstract] OReach[Title/Abstract] ] VÕI Haridus [Pealkiri/Abstract]) JA (Kolmemõõtmeline [pealkiri] VÕI 3D [pealkiri] VÕI 3D [pealkiri])) AND (prindi [pealkiri] VÕI print [pealkiri] VÕI print [pealkiri])) AND (Anatoomia) [pealkiri ] ]/abstract] või anatoomia [pealkiri/referaat] või anatoomia [pealkiri/referaat] või anatoomia [pealkiri/konspekt]).Täiendavad artiklid tuvastati PubMedi andmebaasist käsitsi otsides ja teiste teadusartiklite viiteid vaadates.Kuupäevapiiranguid ei rakendatud, kuid kasutati filtrit „Isik”.
Kaks autorit (EBR ja AL) kontrollisid kõiki otsitud pealkirju ja kokkuvõtteid kaasamis- ja välistamiskriteeriumide suhtes ning kõik uuringud, mis ei vastanud kõigile abikõlblikkuse kriteeriumidele, jäeti välja.Ülejäänud uuringute täistekstiväljaanded otsisid ja vaatasid läbi kolm autorit (EBR, EBE ja AL).Vajadusel lahendas erimeelsused artiklite valikul neljas isik (LT).Sellesse ülevaatesse lisati väljaanded, mis vastasid kõigile kaasamiskriteeriumidele.
Kaks autorit (EBR ja AL) teostasid andmete eraldamise sõltumatult kolmanda autori (LT) järelevalve all.
- Mudeli projekteerimisandmed: anatoomilised piirkonnad, spetsiifilised anatoomilised osad, 3D-printimise esialgne mudel, hankimismeetod, segmenteerimis- ja modelleerimistarkvara, 3D-printeri tüüp, materjali tüüp ja kogus, trükiskaala, värv, trükimaksumus.
- Mudelite morfoloogiline hindamine: võrdlemiseks kasutatavad mudelid, ekspertide/õpetajate meditsiiniline hinnang, hindajate arv, hindamise liik.
- 3D mudeli õpetamine: õpilaste teadmiste hindamine, hindamismeetod, õpilaste arv, võrdlusrühmade arv, õpilaste randomiseerimine, haridus/õpilase tüüp.
MEDLINE'is tuvastati 418 uuringut ja 139 artiklit jäeti välja „inimese” filtriga.Pärast pealkirjade ja kokkuvõtete läbivaatamist valiti täisteksti lugemiseks välja 103 uurimust.34 artiklit jäeti välja, kuna need olid kas patoloogilised mudelid (9 artiklit), meditsiinilise/kirurgilise koolituse mudelid (4 artiklit), loomamudelid (4 artiklit), 3D-radioloogilised mudelid (1 artikkel) või ei olnud originaalsed teaduslikud artiklid (16 peatükki).).Kokku kaasati ülevaatesse 68 artiklit.Joonisel 1 on esitatud valikuprotsess vooskeemina.
Vooskeem, mis võtab kokku artiklite tuvastamise, sõelumise ja sellesse süstemaatilisesse ülevaatesse kaasamise
Kõik uuringud avaldati aastatel 2014–2022, keskmine avaldamisaasta oli 2019. 68 hõlmatud artiklist 33 (49%) olid kirjeldavad ja eksperimentaalsed, 17 (25%) olid puhtalt eksperimentaalsed ja 18 (26%) olid eksperimentaalne.Puhtalt kirjeldav.50 (73%) eksperimentaalsest uuringust kasutas randomiseerimist 21 (31%).Ainult 34 uuringut (50%) sisaldasid statistilisi analüüse.Tabelis 1 on kokku võetud iga uuringu omadused.
33 artiklis (48%) uuriti pea piirkonda, 19 artiklit (28%) uurisid rindkere piirkonda, 17 artiklit (25%) uurisid kõhupiirkonda ja 15 artiklit (22%) uurisid jäsemeid.Viiskümmend ühes artiklis (75%) mainiti 3D-prinditud luid anatoomiliste mudelitena või mitmeosaliste anatoomiliste mudelitena.
3DPAM-i arendamiseks kasutatud allikamudelite või failide osas mainiti patsiendiandmete kasutamist 23 artiklis (34%), surnukehaandmete kasutamist 20 artiklis (29%) ja andmebaaside kasutamist 17 artiklis (25%).kasutati ja 7 uuringus (10%) ei avalikustatud kasutatud dokumentide allikat.
47 uuringus (69%) töötati välja 3DPAM kompuutertomograafia põhjal ja 3 uuringus (4%) teatati mikroCT kasutamisest.7 artiklit (10%) projitseerisid 3D-objekte optiliste skannerite abil, 4 artiklit (6%) MRI abil ja 1 artiklit (1%) kaamerate ja mikroskoopide abil.14 artiklis (21%) ei mainitud 3D-mudeli disaini lähtefailide allikat.3D-failid luuakse keskmise ruumilise eraldusvõimega alla 0,5 mm.Optimaalne eraldusvõime on 30 μm [80] ja maksimaalne eraldusvõime on 1,5 mm [32].
Kasutati 60 erinevat tarkvararakendust (segmenteerimine, modelleerimine, kujundamine või printimine).Kõige sagedamini kasutati mimicsit (Materialise, Leuven, Belgia) (14 uuringut, 21%), millele järgnesid MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 uuringut, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 uuringut, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 uuringut, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holland) (8 uuringut, 12%) ja CURA (Geldemarsen, Holland) (7 uuringut, 10%).
Nimetatakse kuuskümmend seitset erinevat printerimudelit ja viit printimisprotsessi.FDM (Fused Deposition Modeling) tehnoloogiat kasutati 26 tootel (38%), materjali lõhkamist 13 tootel (19%) ja lõpuks sideaine lõhkamist (11 toodet, 16%).Kõige vähem kasutatud tehnoloogiad on stereolitograafia (SLA) (5 artiklit, 7%) ja selektiivne laserpaagutamine (SLS) (4 artiklit, 6%).Kõige sagedamini kasutatav printer (7 artiklit, 10%) on Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
3DPAM-i valmistamiseks kasutatud materjalide täpsustamisel (51 artiklit, 75%) kasutati 48 uuringus (71%) plastikut ja nende derivaate.Peamisteks kasutatud materjalideks olid PLA (polüimhape) (n = 20, 29%), vaiku (n = 9, 13%) ja ABS (akrüülnitriilbutadieenstüreen) (7 tüüpi, 10%).23 artiklis (34%) uuriti mitmest materjalist valmistatud 3DPAM-i, 36 artiklis (53%) esitati ainult ühest materjalist valmistatud 3DPAM ja 9 artiklis (13%) ei olnud materjali täpsustatud.
Kakskümmend üheksa artiklit (43%) teatasid, et trükisuhted on vahemikus 0,25:1 kuni 2:1, keskmiselt 1:1.Kahekümne viies artiklis (37%) kasutati suhet 1:1.28 3DPAM-i (41%) koosnes mitmest värvist ja 9 (13%) värviti pärast printimist [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Kulusid mainiti 34 artiklis (50%).9 artiklis (13%) mainiti 3D-printerite ja tooraine maksumust.Printerite hind jääb vahemikku 302–65 000 dollarit.Kui täpsustatud, jäävad mudelite hinnad vahemikku 1,25–2800 dollarit;need äärmused vastavad skeletiproovidele [47] ja ülitäpsetele retroperitoneaalsetele mudelitele [48].Tabelis 2 on kokku võetud iga kaasatud uuringu mudeliandmed.
Kolmkümmend seitse uuringut (54%) võrreldi 3DAPM-i võrdlusmudeliga.Nende uuringute hulgas oli kõige levinum võrdlusmudel anatoomiline võrdlusmudel, mida kasutati 14 artiklis (38%), plastineeritud preparaate 6 artiklis (16%), plastineeritud preparaate 6 artiklis (16%).Virtuaalreaalsuse kasutamine, kompuutertomograafia üks 3DPAM 5 artiklis (14%), teine 3DPAM 3 artiklis (8%), tõsised mängud 1 artiklis (3%), röntgenpildid 1 artiklis (3%), ärimudelid 1 artikkel (3%) ja liitreaalsus 1 artiklis (3%).Kolmekümne neljas (50%) uuringus hinnati 3DPAM-i.Viisteist (48%) uuringut kirjeldasid üksikasjalikult hindajate kogemusi (tabel 3).3DPAM-i viisid hindamiseks läbi kirurgid või raviarstid 7 uuringus (47%), anatoomiaspetsialistid 6 uuringus (40%), üliõpilased 3 uuringus (20%), õpetajad (distsipliin täpsustamata) 3 uuringus (20%). ja artiklis veel üks hindaja (7%).Hindajaid on keskmiselt 14 (minimaalselt 2, maksimaalselt 30).Kolmkümmend kolm uuringut (49%) hindasid 3DPAM-i morfoloogiat kvalitatiivselt ja 10 uuringut (15%) hindasid 3DPAM-i morfoloogiat kvantitatiivselt.33-st kvalitatiivset hinnangut kasutanud uuringust kasutati 16-s puhtalt kirjeldavaid hinnanguid (48%), 9-s teste/hinnanguid/küsitlusi (27%) ja 8-s Likerti skaalat (24%).Tabelis 3 on kokkuvõte iga kaasatud uuringu mudelite morfoloogilised hinnangud.
Kolmekümne kolmes (48%) artiklis uuriti ja võrreldi õpilastele 3DPAM-i õpetamise tõhusust.Nendest uuringutest hinnati õpilaste rahulolu 23 (70%) artiklis, 17 (51%) Likerti skaalat ja 6 (18%) muid meetodeid.Kahekümne kahes artiklis (67%) hinnati õpilaste õppimist teadmiste testimise teel, millest 10 (30%) kasutas eel- ja/või järelteste.Üheteistkümnes uuringus (33%) kasutati õpilaste teadmiste hindamiseks valikvastustega küsimusi ja teste ning viies uuringus (15%) kasutati kujutise märgistamist/anatoomilist tuvastamist.Igas uuringus osales keskmiselt 76 õpilast (minimaalselt 8, maksimaalselt 319).Kahekümne neljas uuringus (72%) oli kontrollrühm, millest 20 (60%) kasutas randomiseerimist.Seevastu ühes uuringus (3%) määrati anatoomilised mudelid juhuslikult 10 erinevale õpilasele.Keskmiselt võrreldi 2,6 rühma (minimaalselt 2, maksimaalselt 10).Kahekümne kolmes uuringus (70%) osalesid arstitudengid, neist 14 (42%) olid arstiteaduse esmakursuslased.Kuus (18%) uuringus osales residendid, 4 (12%) hambaarstiüliõpilast ja 3 (9%) reaalteaduste üliõpilast.Kuues uuringus (18%) rakendati ja hinnati autonoomset õppimist 3DPAM-i abil.Tabel 4 võtab kokku 3DPAM-i õpetamise tõhususe hindamise tulemused iga kaasatud uuringu kohta.
Peamised eelised, mida autorid 3DPAM-i kasutamisel inimese normaalse anatoomia õpetamise vahendina kirjeldasid, on visuaalsed ja kombatavad omadused, sealhulgas realistlikkus [55, 67], täpsus [44, 50, 72, 85] ja järjepidevuse varieeruvus [34, 45]. ]., 48, 64], värv ja läbipaistvus [28, 45], vastupidavus [24, 56, 73], hariv efekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], maksumus [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reprodutseeritavus [80], täiustamise või isikupärastamise võimalus [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], õpilastega manipuleerimise võimalus [30, 49], õpetamisaja kokkuhoid [61, 80], ladustamise lihtsus [61], funktsionaalse anatoomia integreerimise või spetsiifiliste struktuuride loomise võimalus [51, 53], 67]. , skeletimudelite kiire kujundamine [81], võimalus mudeleid koos luua ja koju kaasa võtta [49, 60, 71], parandada vaimset rotatsioonivõimet [23] ja teadmiste säilitamist [32], samuti õpetaja [49, 60, 71]. 25, 63] ja õpilaste rahulolu [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Peamised puudused on seotud disainiga: jäikus [80], konsistents [28, 62], detaili või läbipaistvuse puudumine [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], liiga heledad värvid [45].ja põranda haprus[71].Muud puudused on teabe kadu [30, 76], piltide segmenteerimiseks kuluv pikk aeg [36, 52, 57, 58, 74], printimisaeg [57, 63, 66, 67], anatoomilise varieeruvuse puudumine [25], ja maksumus.Kõrge[48].
See süstemaatiline ülevaade võtab kokku 68 9 aasta jooksul avaldatud artiklit ja tõstab esile teadusringkondade huvi 3DPAM-i kui inimese normaalse anatoomia õpetamise vahendi vastu.Iga anatoomilist piirkonda uuriti ja 3D prinditi.Nendest artiklitest 37 artiklis võrreldi 3DPAM-i teiste mudelitega ja 33 artiklis hinnati 3DPAM-i pedagoogilist asjakohasust õpilaste jaoks.
Arvestades erinevusi anatoomiliste 3D-printimise uuringute ülesehituses, ei pidanud me metaanalüüsi läbiviimist sobivaks.2020. aastal avaldatud metaanalüüs keskendus peamiselt anatoomiliste teadmiste testidele pärast koolitust, analüüsimata 3DPAM-i disaini ja tootmise tehnilisi ja tehnoloogilisi aspekte [10].
Peapiirkond on enim uuritud, ilmselt seetõttu, et selle anatoomia keerukus muudab õpilastel selle anatoomilise piirkonna kujutamise kolmemõõtmelises ruumis võrreldes jäsemete või torsoga keerulisemaks.CT on vaieldamatult kõige sagedamini kasutatav pildistamisviis.Seda tehnikat kasutatakse laialdaselt, eriti meditsiiniasutustes, kuid sellel on piiratud ruumiline eraldusvõime ja madal pehmete kudede kontrastsus.Need piirangud muudavad CT-skaneeringud närvisüsteemi segmenteerimiseks ja modelleerimiseks sobimatuks.Teisest küljest sobib kompuutertomograafia paremini luukoe segmenteerimiseks/modelleerimiseks;Luu/pehmete kudede kontrastsus aitab need sammud lõpule viia enne anatoomiliste mudelite 3D-printimist.Teisest küljest peetakse mikroCT-d luukuvamise ruumilise eraldusvõime osas võrdlustehnoloogiaks [70].Piltide saamiseks võib kasutada ka optilisi skannereid või MRI-d.Kõrgem eraldusvõime takistab luupindade silumist ja säilitab anatoomiliste struktuuride peensuse [59].Mudeli valik mõjutab ka ruumilist eraldusvõimet: näiteks plastifikatsioonimudelid on madalama eraldusvõimega [45].Graafilised disainerid peavad looma kohandatud 3D-mudeleid, mis suurendab kulusid (25–150 dollarit tunnis) [43].Kvaliteetsete anatoomiliste mudelite loomiseks ei piisa kvaliteetsete .STL-failide hankimisest.Vajalik on määrata trükiparameetrid, näiteks anatoomilise mudeli orientatsioon trükiplaadil [29].Mõned autorid soovitavad, et 3DPAM-i täpsuse parandamiseks tuleks võimalusel kasutada täiustatud printimistehnoloogiaid, nagu SLS [38].3DPAM-i tootmine nõuab professionaalset abi;nõutuimad spetsialistid on insenerid [72], radioloogid, [75], graafilised disainerid [43] ja anatoomid [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmenteerimis- ja modelleerimistarkvara on olulised tegurid täpsete anatoomiliste mudelite saamisel, kuid nende tarkvarapakettide maksumus ja keerukus takistavad nende kasutamist.Mitmetes uuringutes on võrreldud erinevate tarkvarapakettide ja printimistehnoloogiate kasutamist, tuues välja iga tehnoloogia eelised ja puudused [68].Lisaks modelleerimistarkvarale on vajalik ka valitud printeriga ühilduv printimistarkvara;mõned autorid eelistavad kasutada veebipõhist 3D-printimist [75].Kui prinditakse piisavalt 3D-objekte, võib investeering tuua rahalist tulu [72].
Plast on ülekaalukalt kõige sagedamini kasutatav materjal.Selle lai tekstuuri- ja värvivalik teeb sellest 3DPAM-i jaoks valitud materjali.Mõned autorid on kiitnud selle suurt tugevust võrreldes traditsiooniliste kadaver- või plastineeritud mudelitega [24, 56, 73].Mõnel plastil on isegi painutus- või venitusomadused.Näiteks FDM-tehnoloogiaga Filaflex võib venitada kuni 700%.Mõned autorid peavad seda lihaste, kõõluste ja sidemete replikatsiooni materjaliks [63].Teisest küljest on kaks uuringut tõstatanud küsimusi kiudude orientatsiooni kohta printimise ajal.Tegelikult on lihaskiudude orientatsioon, sisestamine, innervatsioon ja funktsioon lihaste modelleerimisel kriitilise tähtsusega [33].
Üllataval kombel mainivad vähesed uuringud trükkimise ulatust.Kuna paljud peavad 1:1 suhet standardseks, võis autor seda mitte mainida.Kuigi suurendamine oleks kasulik suunatud õppimiseks suurtes rühmades, ei ole skaleerimise teostatavust veel uuritud, eriti kuna klasside suurus ja mudeli füüsiline suurus on oluline tegur.Loomulikult hõlbustavad täissuuruses kaalud erinevate anatoomiliste elementide asukoha määramist ja patsiendile edastamist, mis võib selgitada, miks neid sageli kasutatakse.
Paljudest turul saadaolevatest printeritest maksavad need, mis kasutavad värvilise ja mitmekihilise (ja seega ka mitme tekstuuriga) kõrglahutusega printimiseks PolyJeti (materjali või sideaine tindiprinteri) tehnoloogiat, 20 000 kuni 250 000 USA dollarit (https: //www. .aniwaa.com/).See kõrge hind võib piirata 3DPAM-i reklaamimist meditsiinikoolides.Lisaks printeri maksumusele on tindiprinteri jaoks vajalike materjalide maksumus kõrgem kui SLA- või FDM-printeritel [68].Soodsamad on ka SLA- või FDM-printerite hinnad, mis jäävad käesolevas ülevaates loetletud artiklites vahemikku 576–4999 eurot.Tripodi ja kolleegide sõnul saab iga luustikuosa printida 1,25 USA dollari eest [47].Üksteist uuringut jõudsid järeldusele, et 3D-printimine on odavam kui plastifikatsioon või kaubanduslikud mudelid [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Peale selle on need kaubanduslikud mudelid loodud pakkuma patsientidele teavet ilma anatoomia õpetamiseks piisava üksikasjadeta [80].Neid kaubanduslikke mudeleid peetakse 3DPAM-ist halvemaks [44].Väärib märkimist, et lisaks kasutatavale trükitehnoloogiale on lõplik maksumus proportsionaalne 3DPAM-i mastaabiga ja seega ka lõpliku suurusega [48].Nendel põhjustel eelistatakse täissuuruses skaalat [37].
Ainult ühes uuringus võrreldi 3DPAM-i kaubanduslikult saadavate anatoomiliste mudelitega [72].Cadaveric proovid on 3DPAM-i jaoks kõige sagedamini kasutatav võrdlus.Vaatamata oma piirangutele jäävad surnukehamudelid anatoomia õpetamisel väärtuslikuks vahendiks.Eristada tuleb lahkamist, dissektsiooni ja luukuivust.Treeningtestide põhjal näitasid kaks uuringut, et 3DPAM oli oluliselt efektiivsem kui plastineeritud dissektsioon [16, 27].Ühes uuringus võrreldi ühte tundi treeningut 3DPAM-i (alajäseme) abil ühe tunni sama anatoomilise piirkonna dissektsiooniga [78].Olulisi erinevusi kahe õppemeetodi vahel ei olnud.Tõenäoliselt on sellel teemal vähe uuritud, sest selliseid võrdlusi on raske teha.Dissektsioon on õpilastele aeganõudev ettevalmistus.Mõnikord on ettevalmistustööd vaja kümneid tunde, olenevalt sellest, mida valmistatakse.Kolmanda võrdluse võib teha kuivade luudega.Tsai ja Smithi uuring näitas, et testi tulemused olid 3DPAM-i kasutanud rühmas oluliselt paremad [51, 63].Chen ja tema kolleegid märkisid, et 3D-mudeleid kasutavatel õpilastel õnnestus struktuure (kolju) tuvastada paremini, kuid MCQ skoorides ei olnud erinevusi [69].Lõpuks näitasid Tanner ja tema kolleegid selles rühmas paremaid testijärgseid tulemusi, kasutades pterygopalatine fossa 3DPAM-i [46].Selles kirjanduse ülevaates leiti ka teisi uusi õppevahendeid.Kõige levinumad neist on liitreaalsus, virtuaalreaalsus ja tõsised mängud [43].Mahrousi ja kolleegide sõnul sõltub anatoomiliste mudelite eelistamine õpilaste videomängude mängimise tundide arvust [31].Teisest küljest on uute anatoomiaõppevahendite suur puudus haptiline tagasiside, eriti puhtvirtuaalsete tööriistade puhul [48].
Enamik uuringuid, milles hinnatakse uut 3DPAM-i, on kasutanud teadmiste eeltesti.Need eeltestid aitavad vältida hindamisel kallutatust.Mõned autorid jätavad enne eksperimentaalsete uuringute läbiviimist välja kõik õpilased, kes said eeltestis keskmisest kõrgemad tulemused [40].Eelarvamuste hulgas mainisid Garas ja tema kolleegid modelli värvi ja vabatahtlike valikut õpilasklassis [61].Värvimine hõlbustab anatoomiliste struktuuride tuvastamist.Chen ja tema kolleegid kehtestasid ranged katsetingimused, ilma esialgsete erinevusteta rühmade vahel ja uuring pimestati maksimaalselt [69].Lim ja tema kolleegid soovitavad, et testijärgse hinnangu viiks läbi kolmas osapool, et vältida hinnangute erapoolikust [16].Mõned uuringud on 3DPAM-i teostatavuse hindamiseks kasutanud Likerti skaalasid.See vahend sobib rahulolu hindamiseks, kuid siiski on olulisi kõrvalekaldeid, millest tuleb teadlik olla [86].
3DPAM-i hariduslikku tähtsust hinnati peamiselt arstitudengite, sealhulgas esimese aasta arstitudengite seas, 14 uuringus 33-st.Oma pilootuuringus teatasid Wilk ja tema kolleegid, et arstitudengid uskusid, et 3D-printimine tuleks kaasata nende anatoomiaõppesse [87].87% Cercenelli uuringus küsitletud õpilastest arvas, et teine õppeaasta on parim aeg 3DPAM-i kasutamiseks [84].Tanneri ja kolleegide tulemused näitasid ka, et õpilastel läks paremini, kui nad poleks seda valdkonda kunagi õppinud [46].Need andmed viitavad sellele, et meditsiinikooli esimene aasta on optimaalne aeg 3DPAM-i kaasamiseks anatoomiaõppesse.Ye metaanalüüs toetas seda ideed [18].Uuringusse kaasatud 27 artiklis olid 3DPAM-i ja traditsiooniliste mudelite testitulemustes olulised erinevused arstitudengite, kuid mitte residentide puhul.
3DPAM kui õppevahend parandab õppeedukust [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], teadmiste pikaajalist säilitamist [32] ja õpilaste rahulolu [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69, 84].Ka ekspertide paneelid leidsid, et need mudelid on kasulikud [37, 42, 49, 81, 82] ja kahes uuringus leiti, et õpetajad on 3DPAM-iga rahul [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 õpilastel, kes said 3DPAM-i juhiseid, olid testijärgsed tulemused paremad kui õpilastel, kes said 2D- või surnukehajuhiseid [10].Kuid nad eristasid 3DPAM-i mitte keerukuse, vaid lihtsalt südame, närvisüsteemi ja kõhuõõne järgi.Seitsmes uuringus ei ületanud 3DPAM teisi õpilastele tehtud teadmiste testide põhjal tehtud mudeleid [32, 66, 69, 77, 78, 84].Salazar ja tema kolleegid jõudsid oma metaanalüüsis järeldusele, et 3DPAM-i kasutamine parandab konkreetselt keeruka anatoomia mõistmist [17].See kontseptsioon on kooskõlas Hitase kirjaga toimetusele [88].Mõned anatoomilised piirkonnad, mida peetakse vähem keerukaks, ei nõua 3DPAM-i kasutamist, samas kui keerukamad anatoomilised piirkonnad (nagu kael või närvisüsteem) oleks 3DPAM-i jaoks loogiline valik.See kontseptsioon võib selgitada, miks mõnda 3DPAM-i ei peeta traditsioonilistest mudelitest paremaks, eriti kui õpilastel puuduvad teadmised valdkonnas, kus mudeli jõudlus on parem.Seega ei aita lihtsa mudeli esitamine õpilastele, kellel on ainest juba mõningaid teadmisi (meditsiinitudengid või residendid), õpilaste sooritusvõime 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] ning 3 uuringut parandasid tugevust ja vastupidavust (33). , 50-52, 63, 79, 85, 86).Muud eelised on see, et õpilased saavad struktuuridega manipuleerida, õpetajad saavad säästa aega, neid on lihtsam säilitada kui surnukehasid, projekti saab lõpetada 24 tunni jooksul, seda saab kasutada koduõppe vahendina ja seda saab kasutada suurte koguste õpetamiseks. teabest.rühmad [30, 49, 60, 61, 80, 81].Korduv 3D-printimine mahukaks anatoomiaõppeks muudab 3D-printimise mudelid kuluefektiivsemaks [26].3DPAM-i kasutamine võib parandada vaimset pöörlemisvõimet [23] ja parandada ristlõike kujutiste tõlgendamist [23, 32].Kahes uuringus leiti, et 3DPAM-iga kokku puutunud õpilased läbisid suurema tõenäosusega operatsiooni [40, 74].Funktsionaalse anatoomia [51, 53] uurimiseks vajaliku liikumise loomiseks saab manustada metallühendusi või printida mudeleid, kasutades päästikkujundusi [67].
3D-printimine võimaldab luua reguleeritavaid anatoomilisi mudeleid, täiustades teatud aspekte modelleerimisetapis, [48, 80] luues sobiva aluse, [59] kombineerides mitut mudelit, [36] kasutades läbipaistvust, (49) värvi, [45] või teatud sisestruktuuride nähtavaks tegemine [30].Tripodi ja kolleegid kasutasid oma 3D-prinditud luumudelite täiendamiseks voolitavat savi, rõhutades ühiselt loodud mudelite väärtust õppevahenditena [47].9 uuringus rakendati värvi peale trükkimist [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], kuid õpilased rakendasid seda ainult ühe korra [49].Kahjuks ei hinnatud uuringus mudelitreeningu kvaliteeti ega treeningute järjestust.Seda tuleks kaaluda anatoomiahariduse kontekstis, kuna segaõppe ja koosloome eelised on hästi teada [89].Kasvava reklaamitegevusega toimetulekuks on mudelite hindamisel korduvalt kasutatud iseõppimist [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Ühes uuringus jõuti järeldusele, et plastmaterjali värvus oli liiga hele[45], teises uuringus jõuti järeldusele, et mudel oli liiga habras[71], ja veel kaks uuringut näitasid, et üksikute mudelite kujunduses ei esine anatoomilist varieeruvust[25, 45] ]..Seitsmes uuringus jõuti järeldusele, et 3DPAM-i anatoomilised üksikasjad on ebapiisavad [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Suurte ja keerukate piirkondade, nagu retroperitoneum või lülisamba kaelaosa, üksikasjalikumate anatoomiliste mudelite puhul peetakse segmenteerimis- ja modelleerimisaega väga pikaks ja hind on väga kõrge (umbes 2000 USA dollarit) [27, 48].Hojo ja kolleegid väitsid oma uuringus, et vaagna anatoomilise mudeli loomiseks kulus 40 tundi [42].Pikim segmenteerimisaeg oli 380 tundi Weatheralli ja kolleegide uuringus, milles kombineeriti mitu mudelit, et luua täielik laste hingamisteede mudel [36].Üheksa uuringus peeti segmenteerimist ja printimisaega puudusteks [36, 42, 57, 58, 74].12 uuringut kritiseerisid aga nende mudelite füüsilisi omadusi, eriti nende järjepidevust, [28, 62] läbipaistvuse puudumist, [30] haprust ja monokromaatilisust, [71] pehmete kudede puudumist [66] või detailide puudumist [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Neid puudusi saab ületada segmenteerimis- või simulatsiooniaja pikendamisega.Asjakohase teabe kaotamine ja hankimine oli probleem, millega seisid silmitsi kolm meeskonda [30, 74, 77].Patsientide aruannete kohaselt ei taganud jodeeritud kontrastained doosipiirangute tõttu veresoonte optimaalset nähtavust [74].Kadavermudeli süstimine näib olevat ideaalne meetod, mis eemaldub põhimõttest “võimalikult vähe” ja kontrastaine süstitava annuse piirangutest.
Kahjuks ei maini paljud artiklid mõnda 3DPAM-i põhifunktsiooni.Vähem kui pooltes artiklites oli selgesõnaliselt öeldud, kas nende 3DPAM oli toonitud.Trüki ulatuse katvus oli ebaühtlane (43% artiklitest) ja ainult 34% mainis mitme kandja kasutamist.Need printimisparameetrid on kriitilised, kuna need mõjutavad 3DPAM-i õppimisomadusi.Enamik artikleid ei anna piisavalt teavet 3DPAM-i hankimise keerukuse kohta (projekteerimisaeg, personali kvalifikatsioon, tarkvarakulud, trükikulud jne).See teave on kriitiline ja seda tuleks kaaluda enne uue 3DPAM-i väljatöötamise projekti alustamist.
See süstemaatiline ülevaade näitab, et tavaliste anatoomiliste mudelite kujundamine ja 3D-printimine on madalate kuludega teostatav, eriti kui kasutatakse FDM- või SLA-printereid ja odavaid ühevärvilisi plastmaterjale.Neid põhikujundusi saab aga täiustada värvi lisamisega või erinevatest materjalidest kujunduste lisamisega.Realistlikumad mudelid (prinditud mitmest erineva värvi ja tekstuuriga materjalist, et jäljendada surnukeha võrdlusmudeli puutetundlikke omadusi) nõuavad kallimaid 3D-printimistehnoloogiaid ja pikemat disainiaega.See suurendab oluliselt üldkulusid.Olenemata sellest, milline printimisprotsess on valitud, on sobiva pildistamismeetodi valimine 3DPAM-i edu võti.Mida suurem on ruumiline eraldusvõime, seda realistlikumaks muutub mudel ja seda saab kasutada edasijõudnute uuringute jaoks.Pedagoogilisest vaatenurgast on 3DPAM tõhus vahend anatoomia õpetamisel, millest annavad tunnistust õpilastele korraldatavad teadmiste testid ja nende rahulolu.3DPAM-i õpetav toime on parim siis, kui see reprodutseerib keerulisi anatoomilisi piirkondi ja õpilased kasutavad seda oma meditsiinikoolituse alguses.
Käesolevas uuringus loodud ja/või analüüsitud andmestikud ei ole keelebarjääri tõttu avalikult kättesaadavad, kuid on mõistliku taotluse korral kättesaadavad vastavalt autorilt.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Ülevaade USA meditsiinikoolide õppekavade anatoomia, mikroanatoomia, neurobioloogia ja embrüoloogia kursustest.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Cadaveric dissection kui anatoomiateaduse õppevahend 21. sajandil: Dissektsioon kui õppevahend.Loodusteadusliku hariduse analüüs.2017;10(3):286–99.
Postitusaeg: aprill-09-2024