Tredimensionella tryckta anatomiska modeller (3DPAM) verkar vara ett lämpligt verktyg på grund av deras utbildningsvärde och genomförbarhet. Syftet med denna översyn är att beskriva och analysera de metoder som används för att skapa 3DPAM för att undervisa mänsklig anatomi och utvärdera dess pedagogiska bidrag.
En elektronisk sökning genomfördes i PubMed med hjälp av följande termer: utbildning, skola, lärande, undervisning, utbildning, undervisning, utbildning, tredimensionell, 3D, 3-dimensionell, tryckning, tryckning, tryck, anatomi, anatomi, anatomi och anatomi . . Resultaten inkluderade studieegenskaper, modelldesign, morfologisk bedömning, utbildningsprestanda, styrkor och svagheter.
Bland de 68 utvalda artiklarna fokuserade det största antalet studier på kranialregionen (33 artiklar); 51 Artiklar nämner bentryck. I 47 artiklar utvecklades 3DPAM baserat på datortomografi. Fem tryckprocesser listas. Plast och deras derivat användes i 48 studier. Varje design varierar i pris från $ 1,25 till $ 2 800. Trettiosju studier jämförde 3DPAM med referensmodeller. Trettiotre artiklar undersökte utbildningsaktiviteter. De viktigaste fördelarna är visuella och taktila kvalitet, inlärningseffektivitet, repeterbarhet, anpassningsbarhet och smidighet, tidsbesparingar, integration av funktionell anatomi, bättre mental rotationsförmåga, kunskapsretention och lärar/studenttillfredsställelse. De viktigaste nackdelarna är relaterade till designen: konsistens, brist på detaljer eller transparens, färger som är för ljusa, långa trycktider och höga kostnader.
Denna systematiska översyn visar att 3DPAM är kostnadseffektiv och effektiv för att undervisa anatomi. Mer realistiska modeller kräver användning av dyrare 3D -trycktekniker och längre designtider, vilket kommer att öka den totala kostnaden avsevärt. Nyckeln är att välja lämplig avbildningsmetod. Ur en pedagogisk synvinkel är 3DPAM ett effektivt verktyg för att undervisa anatomi, med en positiv inverkan på inlärningsresultat och tillfredsställelse. Lärningseffekten av 3DPAM är bäst när den reproducerar komplexa anatomiska regioner och studenter använder den tidigt i sin medicinska utbildning.
Dissektion av djur lik har utförts sedan forntida Grekland och är en av de viktigaste metoderna för att undervisa anatomi. Kadaveriska dissektioner som utförs under praktisk utbildning används i den teoretiska läroplanen för universitetsmedicinska studenter och anses för närvarande guldstandarden för studien av anatomi [1,2,3,4,5]. Det finns emellertid många hinder för användningen av mänskliga cadaveriska exemplar, vilket uppmanar sökningen efter nya träningsverktyg [6, 7]. Några av dessa nya verktyg inkluderar augmented reality, digitala verktyg och 3D -utskrift. Enligt en ny litteraturöversikt av Santos et al. [8] När det gäller värdet av dessa nya tekniker för att undervisa anatomi verkar 3D -utskrift vara en av de viktigaste resurserna, både vad gäller utbildningsvärde för studenter och när det gäller genomförbarheten av implementering [4,9,10] .
3D -utskrift är inte nytt. De första patenten relaterade till denna teknik går tillbaka till 1984: A Le Méhauté, O de Witte och JC André i Frankrike, och tre veckor senare C Hull i USA. Sedan dess har tekniken fortsatt att utvecklas och dess användning har expanderat till många områden. Till exempel tryckte NASA det första objektet bortom jorden 2014 [11]. Det medicinska området har också antagit detta nya verktyg och därmed ökat önskan att utveckla personlig medicin [12].
Många författare har visat fördelarna med att använda 3D -tryckta anatomiska modeller (3DPAM) inom medicinsk utbildning [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. När man undervisar mänsklig anatomi behövs icke-patologiska och anatomiskt normala modeller. Vissa recensioner har undersökt patologiska eller medicinska/kirurgiska träningsmodeller [8, 20, 21]. För att utveckla en hybridmodell för att undervisa mänsklig anatomi som innehåller nya verktyg som 3D -utskrift, genomförde vi en systematisk översyn för att beskriva och analysera hur 3D -tryckta objekt skapas för att undervisa mänsklig anatomi och hur eleverna utvärderar effektiviteten av lärande med hjälp av dessa 3D -objekt.
Denna systematiska litteraturöversikt genomfördes i juni 2022 med hjälp av PRISMA (föredragna rapporteringsobjekt för systematiska granskningar och metaanalyser) riktlinjer utan tidsbegränsningar [22].
Inkluderingskriterier var alla forskningsdokument som använde 3DPAM i anatomiundervisning/lärande. Litteraturrecensioner, brev eller artiklar som fokuserade på patologiska modeller, djurmodeller, arkeologiska modeller och medicinska/kirurgiska träningsmodeller utesluts. Endast artiklar publicerade på engelska valdes ut. Artiklar utan tillgängliga online -abstrakt utesluts. Artiklar som inkluderade flera modeller, varav minst en var anatomiskt normal eller hade mindre patologi som inte påverkade undervisningsvärdet, inkluderades.
En litteratursökning genomfördes i den elektroniska databasen PubMed (National Library of Medicine, NCBI) för att identifiera relevanta studier publicerade fram till juni 2022. Använd följande söktermer: Utbildning, skola, undervisning, undervisning, undervisning, utbildning, tre- Dimensionell, 3D, 3D, utskrift, tryckning, tryckning, anatomi, anatomi, anatomi och anatomi. En enda fråga genomfördes: (((Utbildning [titel/abstrakt] eller skola [titel/abstrakt] Olearning [titel/abstrakt] eller undervisning [titel/abstrakt] eller utbildning [titel/abstrakt] Oreach [titel/abstrakt] eller Utbildning [titel/abstrakt]) och (tre dimensioner [titel] eller 3D [titel] eller 3D [titel])) och (tryck [titel] eller tryck [titel] eller tryck [titel]) och (anatomi) [titel ]/abstrakt] eller anatomi [titel/abstrakt] eller anatomi [titel/abstrakt] eller anatomi [titel/abstrakt]). Ytterligare artiklar identifierades genom att manuellt söka i PubMed -databasen och granska referenser till andra vetenskapliga artiklar. Inga datumbegränsningar tillämpades, men "person" -filtret användes.
Alla hämtade titlar och sammanfattningar screenades mot inkluderings- och uteslutningskriterier av två författare (EBR och AL), och alla studier som inte uppfyllde alla kriterier för behörighet utesluts. Fulltextpublikationer av de återstående studierna hämtades och granskades av tre författare (EBR, EBE och AL). Vid behov löstes oenigheter i valet av artiklar av en fjärde person (LT). Publikationer som uppfyllde alla inkluderingskriterier inkluderades i denna översyn.
Datautvinning utfördes oberoende av två författare (EBR och AL) under övervakning av en tredje författare (LT).
- Modelldesigndata: Anatomiska regioner, specifika anatomiska delar, initial modell för 3D -utskrift, förvärvsmetod, segmentering och modelleringsprogramvara, 3D -skrivartyp, materialtyp och kvantitet, utskriftsskala, färg, utskriftskostnad.
- Morfologisk bedömning av modeller: modeller som används för jämförelse, medicinsk bedömning av experter/lärare, antal utvärderare, typ av utvärdering.
- Undervisning 3D -modell: Bedömning av studentkunskap, bedömningsmetod, antal studenter, antal jämförelsegrupper, randomisering av studenter, utbildning/typ av student.
418 studier identifierades i Medline och 139 artiklar utesluts av det "mänskliga" filtret. Efter granskning av titlar och sammanfattningar valdes 103 studier för fulltextläsning. 34 Artiklar utesluts eftersom de var antingen patologiska modeller (9 artiklar), medicinska/kirurgiska träningsmodeller (4 artiklar), djurmodeller (4 artiklar), 3D -radiologiska modeller (1 artikel) eller inte var originella vetenskapliga artiklar (16 kapitel). ). Totalt 68 artiklar inkluderades i översynen. Figur 1 visar urvalsprocessen som ett flödesschema.
Flödesschema som sammanfattar identifiering, screening och inkludering av artiklar i denna systematiska översyn
Alla studier publicerades mellan 2014 och 2022, med ett genomsnittligt publiceringsår 2019. Bland de 68 inkluderade artiklarna var 33 (49%) studier beskrivande och experimentella, 17 (25%) var rent experimentella och 18 (26%) var experimentell. Rent beskrivande. Av de 50 (73%) experimentella studierna använde 21 (31%) randomisering. Endast 34 studier (50%) inkluderade statistiska analyser. Tabell 1 sammanfattar egenskaperna för varje studie.
33 Artiklar (48%) undersökte huvudregionen, 19 artiklar (28%) undersökte thoraxregionen, 17 artiklar (25%) undersökte bukenopelvicregionen och 15 artiklar (22%) undersökte extremiteterna. Femtiotvå artiklar (75%) nämnde 3D-tryckta ben som anatomiska modeller eller anatomiska modeller med flera skivor.
När det gäller källmodeller eller filer som användes för att utveckla 3DPAM nämnde 23 artiklar (34%) användningen av patientdata, 20 artiklar (29%) nämnde användningen av cadaveriska data och 17 artiklar (25%) nämnde användningen av databaser. Användning och 7 studier (10%) avslöjade inte källan till de använda dokumenten.
47 studier (69%) utvecklade 3DPAM baserat på datortomografi, och 3 studier (4%) rapporterade användningen av mikrokt. 7 Artiklar (10%) projicerade 3D -objekt med hjälp av optiska skannrar, 4 artiklar (6%) med hjälp av MRI och 1 artikel (1%) med hjälp av kameror och mikroskop. 14 artiklar (21%) nämnde inte källan till källfilerna för 3D -modelldesign. 3D -filer skapas med en genomsnittlig rumslig upplösning på mindre än 0,5 mm. Den optimala upplösningen är 30 μm [80] och den maximala upplösningen är 1,5 mm [32].
Sextio olika programvaruapplikationer (segmentering, modellering, design eller utskrift) användes. Mimics (Materialize, Leuven, Belgien) användes oftast (14 studier, 21%), följt av Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studier, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 studier, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studier, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nederländerna) (8 studier, 12%) och Cura (Geldemarssen, Nederländerna) (7 studier, 10%).
Sextiosju olika skrivarmodeller och fem tryckprocesser nämns. FDM (fused deponeringsmodellering) teknik användes i 26 produkter (38%), materialblastning i 13 produkter (19%) och slutligen bindemedel (11 produkter, 16%). Den minst använda tekniken är stereolitografi (SLA) (5 artiklar, 7%) och selektiv lasersintring (SLS) (4 artiklar, 6%). Den mest använda skrivaren (7 artiklar, 10%) är Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
När man specificerade materialen som användes för att göra 3DPAM (51 artiklar, 75%), använde 48 studier (71%) plast och deras derivat. Huvudmaterialet som användes var PLA (polylaktinsyra) (n = 20, 29%), harts (n = 9, 13%) och ABS (akrylonitril butadienstyren) (7 typer, 10%). 23 Artiklar (34%) undersökte 3DPAM tillverkade av flera material, 36 artiklar (53%) presenterade 3DPAM tillverkade av endast ett material, och 9 artiklar (13%) specificerade inte ett material.
Tjugo-nio artiklar (43%) rapporterade utskriftsförhållanden från 0,25: 1 till 2: 1, med i genomsnitt 1: 1. Tjugofem artiklar (37%) använde ett förhållande på 1: 1. 28 3DPAM (41%) bestod av flera färger, och 9 (13%) färgades efter tryckning [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trettiofyra artiklar (50%) nämnde kostnader. 9 artiklar (13%) nämnde kostnaden för 3D -skrivare och råvaror. Skrivare varierar i pris från $ 302 till $ 65 000. När de anges varierar modellpriserna från $ 1,25 till $ 2 800; Dessa ytterligheter motsvarar skelettprover [47] och högkantens retroperitoneala modeller [48]. Tabell 2 sammanfattar modelldata för varje inkluderad studie.
Trettiosju studier (54%) jämförde 3DAPM med en referensmodell. Bland dessa studier var den vanligaste komparatorn en anatomisk referensmodell, som användes i 14 artiklar (38%), plastinerade preparat i 6 artiklar (16%) och plastinerade preparat i 6 artiklar (16%). Användning av virtuell verklighet, datortomografiavbildning en 3DPAM i 5 artiklar (14%), ytterligare en 3DPAM i 3 artiklar (8%), allvarliga spel i 1 artikel (3%), röntgenbilder i 1 artikel (3%), affärsmodeller i 1 artikel (3%) och den förstärkta verkligheten i 1 artikel (3%). Trettiofyra (50%) studier bedömde 3DPAM. Femton (48%) studier detaljerade raters upplevelser (tabell 3). 3DPAM utfördes av kirurger eller deltog i läkare i 7 studier (47%), anatomiska specialister i 6 studier (40%), studenter i 3 studier (20%), lärare (disciplin inte specificerade) i 3 studier (20%) för bedömning och ytterligare en utvärderare i artikeln (7%). Det genomsnittliga antalet utvärderare är 14 (minst 2, högst 30). Trettiotre studier (49%) bedömde 3DPAM-morfologi kvalitativt och 10 studier (15%) bedömde 3DPAM-morfologi kvantitativt. Av de 33 studierna som använde kvalitativa bedömningar använde 16 rent beskrivande bedömningar (48%), 9 använde tester/betyg/undersökningar (27%) och 8 använde Likert -skalor (24%). Tabell 3 sammanfattar de morfologiska bedömningarna av modellerna i varje inkluderad studie.
Trettiotre (48%) artiklar undersökte och jämförde effektiviteten i att undervisa 3DPAM med studenter. Av dessa studier bedömde 23 (70%) artiklar studenttillfredsställelse, 17 (51%) använde Likert -skalor och 6 (18%) använde andra metoder. Tjugotvå artiklar (67%) bedömde studentinlärning genom kunskapstestning, varav 10 (30%) använde förprövningar och/eller posttester. Elva studier (33%) använde flervalsfrågor och tester för att bedöma elevernas kunskap, och fem studier (15%) använde bildmärkning/anatomisk identifiering. I genomsnitt 76 studenter deltog i varje studie (minst 8, maximalt 319). Tjugofyra studier (72%) hade en kontrollgrupp, varav 20 (60%) använde randomisering. Däremot tilldelade en studie (3%) slumpmässigt anatomiska modeller till 10 olika studenter. I genomsnitt jämfördes 2,6 grupper (minst 2, maximalt 10). Tjugotre studier (70%) involverade medicinska studenter, varav 14 (42%) var förstaårsstudenter. Sex (18%) studier involverade invånare, 4 (12%) tandläkare och 3 (9%) vetenskapsstudenter. Sex studier (18%) implementerade och utvärderade autonomt lärande med 3DPAM. Tabell 4 sammanfattar resultaten från 3DPAM -undervisningseffektivitetsbedömningen för varje inkluderad studie.
De viktigaste fördelarna med att använda 3DPAM som ett undervisningsverktyg för att undervisa normal mänsklig anatomi som rapporterats av författarna är visuella och taktila egenskaper, inklusive realism [55, 67], noggrannhet [44, 50, 72, 85] och konsistensvariabilitet [34] . , 45, 48, 64], färg och transparens [28, 45], tillförlitlighet [24, 56, 73], utbildningseffekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], kostnad [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproducerbarhet [80], möjlighet till förbättring eller personalisering [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], förmågan att manipulera eleverna [30, 49], vilket sparar undervisningstid [61, 80], enkel lagring [61], förmågan att integrera funktionell anatomi eller skapa specifika strukturer [51, 53], 67], snabb design av modeller skelett [81], förmågan att samarbeta skapa och använda husmodeller [49, 60, 71], förbättrade mentala rotationsförmågor [23] och kunskapsbehållning [32], liksom i läraren [ 25, 63] och studenttillfredsställelse [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De viktigaste nackdelarna är relaterade till design: styvhet [80], konsistens [28, 62], brist på detaljer eller transparens [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], färger för ljusa [45]. och bräckligheten på golvet [71]. Andra nackdelar inkluderar informationsförlust [30, 76], lång tid som krävs för bildsegmentering [36, 52, 57, 58, 74], trycktid [57, 63, 66, 67], brist på anatomisk variation [25], och kostnad. Hög [48].
Denna systematiska granskning sammanfattar 68 artiklar publicerade under 9 år och belyser det vetenskapliga samhällets intresse för 3DPAM som ett verktyg för att undervisa normal mänsklig anatomi. Varje anatomisk region studerades och 3D -tryckt. Av dessa artiklar jämförde 37 artiklar 3DPAM med andra modeller, och 33 artiklar bedömde den pedagogiska relevansen av 3DPAM för studenter.
Med tanke på skillnaderna i utformningen av anatomiska 3D-tryckstudier ansåg vi inte att det var lämpligt att genomföra en metaanalys. En metaanalys publicerad 2020 fokuserade huvudsakligen på anatomiska kunskapstester efter träning utan att analysera de tekniska och tekniska aspekterna av 3DPAM-design och produktion [10].
Huvudregionen är den mest studerade, förmodligen för att komplexiteten i dess anatomi gör det svårare för eleverna att skildra denna anatomiska region i tredimensionellt utrymme jämfört med lemmarna eller överkroppen. CT är den överlägset vanligaste avbildningsmodaliteten. Denna teknik används allmänt, särskilt i medicinska miljöer, men har begränsad rumslig upplösning och låg mjukvävnadskontrast. Dessa begränsningar gör CT -skanningar olämpliga för segmentering och modellering av nervsystemet. Å andra sidan är datortomografi bättre lämpad för benvävnadssegmentering/modellering; Ben/mjukvävnadskontrast hjälper till att slutföra dessa steg innan 3D -utskrift av anatomiska modeller. Å andra sidan betraktas MICROCT som referenstekniken i termer av rumslig upplösning i benavbildning [70]. Optiska skannrar eller MRT kan också användas för att få bilder. Högre upplösning förhindrar utjämning av benytor och bevarar subtiliteten i anatomiska strukturer [59]. Valet av modell påverkar också den rumsliga upplösningen: till exempel har mjukgöringsmodeller en lägre upplösning [45]. Grafiska formgivare måste skapa anpassade 3D -modeller, vilket ökar kostnaderna ($ 25 till $ 150 per timme) [43]. Att få högkvalitativa .Stl-filer räcker inte för att skapa anatomiska modeller av hög kvalitet. Det är nödvändigt att bestämma tryckparametrar, såsom orienteringen av den anatomiska modellen på tryckplattan [29]. Vissa författare föreslår att avancerad tryckteknik som SLS bör användas där det är möjligt för att förbättra 3DPAM: s noggrannhet [38]. Produktionen av 3DPAM kräver professionell hjälp; De mest eftertraktade specialisterna är ingenjörer [72], radiologer, [75], grafiska formgivare [43] och anatomister [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmenterings- och modelleringsprogramvara är viktiga faktorer för att erhålla exakta anatomiska modeller, men kostnaden för dessa programvarupaket och deras komplexitet hindrar deras användning. Flera studier har jämfört användningen av olika programvarupaket och tryckteknologier, vilket framhäver fördelarna och nackdelarna med varje teknik [68]. Förutom modelleringsprogramvara krävs också utskriftsprogramvara som är kompatibel med den valda skrivaren; Vissa författare föredrar att använda 3D -utskrift online [75]. Om tillräckligt med 3D -objekt skrivs ut kan investeringen leda till ekonomisk avkastning [72].
Plast är överlägset det mest använda materialet. Dess breda utbud av strukturer och färger gör det till det material som valts för 3DPAM. Vissa författare har berömt sin höga styrka jämfört med traditionella cadaveriska eller pläterade modeller [24, 56, 73]. Vissa plast har till och med böjnings- eller sträckningsegenskaper. Till exempel kan FILAFLEX med FDM -teknik sträcka upp till 700%. Vissa författare anser det det material som valts för muskler, senor och ligamentreplikation [63]. Å andra sidan har två studier tagit upp frågor om fiberorientering under utskrift. I själva verket är muskelfiberorientering, införande, innervation och funktion kritiska vid muskelmodellering [33].
Överraskande nämner få studier utskriftsskalan. Eftersom många anser att 1: 1 -förhållandet är standard kan författaren ha valt att inte nämna det. Även om uppskalning är användbar för riktat lärande i stora grupper, har skalningens genomförbarhet ännu inte undersökts väl, särskilt med växande klassstorlekar och den fysiska storleken på modellen är en viktig faktor. Naturligtvis gör det lättare att hitta och kommunicera olika anatomiska element i fullstorlek till patienten, vilket kan förklara varför de ofta används.
Av de många skrivare som finns tillgängliga på marknaden är de som använder polyjet (material bläckstråle eller bindemedel) teknik för att tillhandahålla högupplösta färg och flermaterial (och därför flertekstur) tryckning mellan 20 000 US $ och USD 250 000 (https:// /www.aniwaa.com/). Denna höga kostnad kan begränsa främjandet av 3DPAM i medicinska skolor. Förutom kostnaden för skrivaren är kostnaden för material som krävs för bläckstråleskrivning högre än för SLA- eller FDM -skrivare [68]. Priserna för SLA- eller FDM -skrivare är också mer prisvärda, allt från 576 € till 4 999 € i artiklarna som anges i denna översyn. Enligt Tripodi och kollegor kan varje skelettdel skrivas ut för 1,25 US $ [47]. Elva studier drog slutsatsen att 3D -utskrift är billigare än mjukgörings- eller kommersiella modeller [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Dessutom är dessa kommersiella modeller utformade för att tillhandahålla patientinformation utan tillräcklig detalj för anatomiundervisning [80]. Dessa kommersiella modeller betraktas som underlägsen 3DPAM [44]. Det är värt att notera att den slutliga kostnaden är proportionell mot skalan och därför den slutliga storleken på 3DPAM [48]. Av dessa skäl föredras skalan i full storlek [37].
Endast en studie jämförde 3DPAM med kommersiellt tillgängliga anatomiska modeller [72]. Kadaveriska prover är den mest använda komparatorn för 3DPAM. Trots deras begränsningar förblir cadaveriska modeller ett värdefullt verktyg för att undervisa anatomi. En åtskillnad måste göras mellan obduktion, dissektion och torrt ben. Baserat på träningstester visade två studier att 3DPAM var signifikant mer effektiv än plastinerad dissektion [16, 27]. En studie jämförde en timmes träning med 3DPAM (nedre extremitet) med en timmes dissektion av samma anatomiska region [78]. Det fanns inga signifikanta skillnader mellan de två undervisningsmetoderna. Det är troligt att det finns lite forskning om detta ämne eftersom sådana jämförelser är svåra att göra. Dissektion är en tidskrävande förberedelse för studenter. Ibland krävs dussintals timmars förberedelser, beroende på vad som förbereds. En tredje jämförelse kan göras med torra ben. En studie av Tsai och Smith fann att testresultaten var betydligt bättre i gruppen med 3DPAM [51, 63]. Chen och kollegor noterade att elever som använde 3D -modeller presterade bättre på att identifiera strukturer (skallar), men det var ingen skillnad i MCQ -poäng [69]. Slutligen visade Tanner och kollegor bättre resultat efter testet i denna grupp med 3DPAM av Pterygopalatine fossa [46]. Andra nya undervisningsverktyg identifierades i denna litteraturöversikt. De vanligaste bland dem är förstärkt verklighet, virtuell verklighet och allvarliga spel [43]. Enligt Mahrous och kollegor beror preferensen för anatomiska modeller på antalet timmar som eleverna spelar videospel [31]. Å andra sidan är en stor nackdel med nya anatomiundervisningsverktyg haptisk feedback, särskilt för rent virtuella verktyg [48].
De flesta studier som utvärderar den nya 3DPAM har använt förprövningar av kunskap. Dessa prövningar hjälper till att undvika förspänning i bedömningen. Vissa författare, innan de genomförde experimentella studier, utesluter alla studenter som gjorde över genomsnittet på det preliminära testet [40]. Bland de fördomar som Garas och kollegor nämnde var färgen på modellen och valet av frivilliga i studentklassen [61]. Färgning underlättar identifiering av anatomiska strukturer. Chen och kollegor etablerade strikta experimentella förhållanden utan initiala skillnader mellan grupper och studien var blinda till maximal utsträckning [69]. Lim och kollegor rekommenderar att bedömningen efter testet genomförs av en tredje part för att undvika partiskhet i bedömningen [16]. Vissa studier har använt Likert -skalor för att bedöma genomförbarheten av 3DPAM. Detta instrument är lämpligt för att bedöma tillfredsställelse, men det finns fortfarande viktiga fördomar för att vara medvetna om [86].
Den utbildningsrelevansen för 3DPAM bedömdes främst bland medicinska studenter, inklusive förstaårsmedicinska studenter, i 14 av 33 studier. I sin pilotstudie rapporterade Wilk och kollegor att medicinska studenter trodde att 3D -utskrift skulle inkluderas i deras anatomiinlärning [87]. 87% av de undersökta studenterna i Cercenelli -studien trodde att det andra studieåret var den bästa tiden att använda 3DPAM [84]. Tanner och kollegors resultat visade också att studenter presterade bättre om de aldrig hade studerat fältet [46]. Dessa uppgifter tyder på att det första året på medicinskolan är den optimala tiden att integrera 3DPAM i anatomiundervisning. Yes metaanalys stödde denna idé [18]. Över de 27 artiklarna som ingick i studien fanns det betydande skillnader i prestanda för 3DPAM jämfört med traditionella modeller hos medicinska studenter, men inte hos invånare.
3DPAM som ett inlärningsverktyg förbättrar akademisk prestation [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], långsiktig kunskapsbehållning [32] och studenttillfredsställelse [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Expertpaneler tyckte också att dessa modeller användbara [37, 42, 49, 81, 82], och två studier fann lärarnas tillfredsställelse med 3DPAM [25, 63]. Av alla källor anser backhouse och kollegor att 3D -utskrift är det bästa alternativet till traditionella anatomiska modeller [49]. I sin första metaanalys bekräftade ni och kollegor att studenter som fick 3DPAM-instruktioner hade bättre poäng efter testet än studenter som fick 2D- eller Cadaver-instruktioner [10]. De differentierade emellertid 3DPAM inte av komplexitet, utan helt enkelt av hjärta, nervsystem och bukhålrum. I sju studier överträffade 3DPAM inte andra modeller baserade på kunskapstester som administrerades till studenter [32, 66, 69, 77, 78, 84]. I sin metaanalys drog Salazar och kollegor slutsatsen att användningen av 3DPAM specifikt förbättrar förståelsen för komplex anatomi [17]. Detta koncept överensstämmer med HITAS 'brev till redaktören [88]. Vissa anatomiska områden som anses vara mindre komplexa kräver inte användning av 3DPAM, medan mer komplexa anatomiska områden (som nacken eller nervsystemet) skulle vara ett logiskt val för 3DPAM. Detta koncept kan förklara varför vissa 3DPAM inte anses vara överlägsna traditionella modeller, särskilt när eleverna saknar kunskap inom domänen där modellprestanda visar sig vara överlägsen. Att presentera en enkel modell för studenter som redan har viss kunskap om ämnet (medicinska studenter eller invånare) är således inte till hjälp för att förbättra studenternas prestanda.
Av alla utbildningsförmåner betonade 11 studier de visuella eller taktila egenskaperna hos modeller [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] och 3 studier förbättrade styrka och hållbarhet (33 (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Andra fördelar är att elever kan manipulera strukturerna, lärarna kan spara tid, de är lättare att bevara än kadavrar, projektet kan slutföras inom 24 timmar, det kan användas som ett hemundervisningsverktyg och det kan användas för att undervisa i stora mängder av information. grupper [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Upprepad 3D-utskrift för undervisning med hög volym anatomi gör 3D-tryckmodeller mer kostnadseffektiva [26]. Användningen av 3DPAM kan förbättra mental rotationsförmåga [23] och förbättra tolkningen av tvärsnittsbilder [23, 32]. Två studier fann att studenter som utsattes för 3DPAM var mer benägna att genomgå operation [40, 74]. Metallanslutningar kan inbäddas för att skapa rörelsen som behövs för att studera funktionell anatomi [51, 53], eller modeller kan skrivas ut med hjälp av triggerkonstruktioner [67].
3D -utskrift tillåter skapandet av justerbara anatomiska modeller genom att förbättra vissa aspekter under modelleringsstadiet, [48, 80] som skapar en lämplig bas, [59] som kombinerar flera modeller, [36] med hjälp av transparens, (49) färg, [45] eller gör vissa interna strukturer synliga [30]. Tripodi och kollegor använde skulpturlera för att komplettera sina 3D-tryckta benmodeller, och betonade värdet av samskapade modeller som undervisningsverktyg [47]. I 9 studier applicerades färg efter tryckning [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], men eleverna använde den bara en gång [49]. Tyvärr utvärderade studien inte kvaliteten på modellträning eller träningssekvens. Detta bör övervägas i samband med anatomiutbildning, eftersom fördelarna med blandat lärande och samskapande är väl etablerade [89]. För att hantera den växande reklamaktiviteten har självinlärning använts många gånger för att utvärdera modeller [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
En studie drog slutsatsen att färgen på plastmaterialet var för ljus [45], en annan studie drog slutsatsen att modellen var för bräcklig [71], och två andra studier indikerade en brist på anatomisk variation i utformningen av enskilda modeller [25, 45 ]. . Sju studier drog slutsatsen att den anatomiska detaljen av 3DPAM är otillräcklig [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
För mer detaljerade anatomiska modeller av stora och komplexa regioner, såsom retroperitoneum eller cervikalregion, anses segmenterings- och modelleringstiden vara mycket lång och kostnaden är mycket hög (cirka 2000 US $) [27, 48]. Hojo och kollegor rapporterade i sin studie att skapandet av en anatomisk modell av bäckenet tog 40 timmar [42]. Den längsta segmenteringstiden var 380 timmar i en studie av Weatherall och kollegor, där flera modeller kombinerades för att skapa en komplett pediatrisk luftvägsmodell [36]. I nio studier betraktades segmentering och trycktid som nackdelar [36, 42, 57, 58, 74]. Emellertid kritiserade 12 studier de fysiska egenskaperna hos deras modeller, särskilt deras konsistens, [28, 62] brist på transparens, [30] bräcklighet och monokromatiskhet, [71] brist på mjuk vävnad, [66] eller brist på detaljer [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Dessa nackdelar kan övervinnas genom att öka segmenterings- eller simuleringstiden. Att förlora och hämta relevant information var ett problem som tre lag möter [30, 74, 77]. Enligt patientrapporterna gav jodinerade kontrastmedel inte optimal vaskulär synlighet på grund av dosbegränsningar [74]. Injektion av en cadaverisk modell verkar vara en idealisk metod som rör sig bort från principen om "så lite som möjligt" och begränsningarna i dosen av kontrastmedel som injiceras.
Tyvärr nämner många artiklar inte några viktiga funktioner i 3DPAM. Mindre än hälften av artiklarna uppgav uttryckligen om deras 3DPAM var tonad. Täckningen av omfattningen av tryck var inkonsekvent (43% av artiklarna), och endast 34% nämnde användningen av flera medier. Dessa utskriftsparametrar är kritiska eftersom de påverkar inlärningsegenskaperna för 3DPAM. De flesta artiklar ger inte tillräcklig information om komplexiteten i att erhålla 3DPAM (designtid, personalkvalifikationer, mjukvarokostnader, utskriftskostnader etc.). Denna information är kritisk och bör övervägas innan man överväger att starta ett projekt för att utveckla en ny 3DPAM.
Denna systematiska granskning visar att design och 3D-utskrift av normala anatomiska modeller är genomförbar till låg kostnad, särskilt när man använder FDM- eller SLA-skrivare och billiga enfärgade plastmaterial. Dessa grundläggande mönster kan emellertid förbättras genom att lägga till färg eller lägga till mönster i olika material. Mer realistiska modeller (tryckta med flera material i olika färger och strukturer för att noggrant replikera de taktila egenskaperna hos en kadaverreferensmodell) kräver dyrare 3D -trycktekniker och längre designtider. Detta kommer att öka den totala kostnaden avsevärt. Oavsett vilken utskriftsprocess som väljs, är att välja lämplig avbildningsmetod nyckeln till 3DPAM: s framgång. Ju högre den rumsliga upplösningen, desto mer realistisk blir modellen och kan användas för avancerad forskning. Ur en pedagogisk synvinkel är 3DPAM ett effektivt verktyg för att undervisa anatomi, vilket framgår av de kunskapstester som administreras till studenter och deras tillfredsställelse. Lärningseffekten av 3DPAM är bäst när den reproducerar komplexa anatomiska regioner och studenter använder den tidigt i sin medicinska utbildning.
Datasätten som genererats och/eller analyseras i den aktuella studien är inte offentligt tillgängliga på grund av språkbarriärer utan är tillgängliga från motsvarande författare på rimlig begäran.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. En översyn av brutto anatomi, mikroanatomi, neurobiologi och embryologikurser i USA: s medicinska skolplan. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Cadaveric Dissection som ett utbildningsverktyg för anatomisk vetenskap under 2000 -talet: Dissektion som utbildningsverktyg. Analys av vetenskaplig utbildning. 2017; 10 (3): 286–99.
Post Time: Nov-01-2023