Tredimensionella tryckta anatomiska modeller (3DPAM) verkar vara ett lämpligt verktyg på grund av deras pedagogiska värde och genomförbarhet.Syftet med denna recension är att beskriva och analysera de metoder som används för att skapa 3DPAM för undervisning i mänsklig anatomi och att utvärdera dess pedagogiska bidrag.
En elektronisk sökning gjordes i PubMed med följande termer: utbildning, skola, lärande, undervisning, träning, undervisning, utbildning, tredimensionell, 3D, 3-dimensionell, utskrift, utskrift, utskrift, anatomi, anatomi, anatomi och anatomi ..Resultaten inkluderade studiens egenskaper, modelldesign, morfologisk bedömning, utbildningsprestanda, styrkor och svagheter.
Bland de 68 utvalda artiklarna fokuserade det största antalet studier på kranialregionen (33 artiklar);51 artiklar nämner bentryckning.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 granskade pedagogisk verksamhet.De främsta fördelarna är visuell och taktil kvalitet, inlärningseffektivitet, repeterbarhet, anpassningsbarhet och smidighet, tidsbesparingar, integrering av funktionell anatomi, bättre mental rotationsförmåga, kunskapsretention och lärare/elevtillfredsställelse.De största nackdelarna är relaterade till designen: konsekvens, brist på detaljer eller transparens, färger som är för ljusa, långa utskriftstider och höga kostnader.
Denna systematiska genomgång visar att 3DPAM är kostnadseffektivt och effektivt för undervisning i anatomi.Mer realistiska modeller kräver användning av dyrare 3D-utskriftsteknologier och längre designtider, vilket kommer att öka den totala kostnaden avsevärt.Nyckeln är att välja lämplig avbildningsmetod.Ur pedagogisk synvinkel är 3DPAM ett effektivt verktyg för att lära ut anatomi, med positiv inverkan på läranderesultat och tillfredsställelse.Undervisningseffekten av 3DPAM är bäst när den reproducerar komplexa anatomiska regioner och studenter använder den tidigt i sin medicinska utbildning.
Dissekering av djurkroppar har utförts sedan antikens Grekland och är en av de viktigaste metoderna för att lära ut anatomi.Kadaverdissektioner utförda under praktisk träning används i den teoretiska läroplanen för universitetsläkarstudenter och anses för närvarande vara guldstandarden för studier av anatomi [1,2,3,4,5].Det finns dock många hinder för användningen av mänskliga kadaveriska exemplar, vilket föranleder sökandet efter nya träningsverktyg [6, 7].Några av dessa nya verktyg inkluderar förstärkt verklighet, digitala verktyg och 3D-utskrift.Enligt en färsk litteraturöversikt av Santos et al.[8] När det gäller värdet av dessa nya teknologier för undervisning i anatomi, verkar 3D-utskrift vara en av de viktigaste resurserna, både när det gäller utbildningsvärde för elever och när det gäller genomförbarheten av implementering [4,9,10] .
3D-utskrift är inte nytt.De första patenten relaterade till denna teknologi 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 skrev NASA ut det första objektet bortom jorden 2014 [11].Det medicinska området har också tagit till sig detta nya verktyg, vilket ökar viljan att utveckla personlig medicin [12].
Många författare har visat fördelarna med att använda 3D-printade anatomiska modeller (3DPAM) i medicinsk utbildning [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].När man lär ut 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 undervisning i mänsklig anatomi som innehåller nya verktyg som 3D-utskrift, genomförde vi en systematisk granskning för att beskriva och analysera hur 3D-utskrivna objekt skapas för undervisning i mänsklig anatomi och hur elever utvärderar effektiviteten av lärande med dessa 3D-objekt.
Denna systematiska litteraturgenomgång genomfördes i juni 2022 utan tidsbegränsningar med hjälp av PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) riktlinjer [22].
Inklusionskriterier var alla forskningsartiklar som använde 3DPAM i anatomiundervisning/-inlärning.Litteraturrecensioner, brev eller artiklar med fokus på patologiska modeller, djurmodeller, arkeologiska modeller och medicinska/kirurgiska träningsmodeller exkluderades.Endast artiklar publicerade på engelska valdes ut.Artiklar utan tillgängliga onlineabstrakt exkluderades.Artiklar som inkluderade flera modeller, varav minst en var anatomiskt normal eller hade mindre patologi som inte påverkade undervisningsvärdet, inkluderades.
En litteratursökning gjordes 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, lärande, undervisning, utbildning, tre- dimensionell, 3D, 3D, utskrift, utskrift, utskrift, anatomi, anatomi, anatomi och anatomi.En enda fråga kördes: (((utbildning[Titel/Abstract] ELLER skola[Titel/Abstract] ORlearning[Titel/Abstract] ELLER undervisning[Titel/Abstract] OR utbildning[Titel/Abstract] OReach[Title/Abstract] ] ELLER Utbildning [Titel/Abstract]) OCH (Tre dimensioner [Titel] ELLER 3D [Titel] ELLER 3D [Titel])) OCH (Skriv ut [Titel] ELLER Skriv ut [Titel] ELLER Skriv ut [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 filtret "Person" användes.
Alla hämtade titlar och sammandrag screenades mot inklusions- och exkluderingskriterier av två författare (EBR och AL), och alla studier som inte uppfyllde alla behörighetskriterier exkluderades.Fulltextpublikationer av de återstående studierna hämtades och granskades av tre författare (EBR, EBE och AL).Vid behov löstes meningsskiljaktigheter i urvalet av artiklar av en fjärde person (LT).Publikationer som uppfyllde alla inklusionskriterier inkluderades i denna recension.
Dataextraktion utfördes oberoende av två författare (EBR och AL) under överinseende av en tredje författare (LT).
- Modelldesigndata: anatomiska regioner, specifika anatomiska delar, initial modell för 3D-utskrift, anskaffningsmetod, segmentering och modelleringsprogram, 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 bedömning.
- Undervisning 3D-modell: bedömning av elevkunskaper, bedömningsmetod, antal elever, antal jämförelsegrupper, randomisering av elever, utbildning/typ av elev.
418 studier identifierades i MEDLINE, och 139 artiklar exkluderades av det "mänskliga" filtret.Efter att ha granskat titlar och sammandrag valdes 103 studier ut för fulltextläsning.34 artiklar exkluderades eftersom de antingen var patologiska modeller (9 artiklar), medicinska/kirurgiska träningsmodeller (4 artiklar), djurmodeller (4 artiklar), 3D radiologiska modeller (1 artikel) eller inte var originalvetenskapliga artiklar (16 kapitel).).Totalt ingick 68 artiklar i granskningen.Figur 1 visar urvalsprocessen som ett flödesschema.
Flödesschema som sammanfattar identifiering, screening och inkludering av artiklar i denna systematiska översikt
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 bröstkorgsregionen, 17 artiklar (25%) undersökte magregionen och 15 artiklar (22%) undersökte extremiteterna.Femtioen artiklar (75 %) nämnde 3D-printade ben som anatomiska modeller eller anatomiska modeller med flera skivor.
När det gäller de källmodeller eller filer som används för att utveckla 3DPAM nämnde 23 artiklar (34 %) användningen av patientdata, 20 artiklar (29 %) nämnde användningen av dödsdata och 17 artiklar (25 %) nämnde användningen av databaser.användes och 7 studier (10 %) avslöjade inte källan till de använda dokumenten.
47 studier (69 %) utvecklade 3DPAM baserat på datortomografi, och 3 studier (4 %) rapporterade användning av microCT.7 artiklar (10 %) projicerade 3D-objekt med optiska skannrar, 4 artiklar (6 %) med MRT 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 mjukvaruapplikationer (segmentering, modellering, design eller utskrift) användes.Mimics (Materialise, 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 (Geldemarsen, Nederländerna) (7 studier, 10%).
Sextiosju olika skrivarmodeller och fem tryckprocesser nämns.FDM-teknik (Fused Deposition Modeling) användes i 26 produkter (38%), materialblästring i 13 produkter (19%) och slutligen bindemedelsblästring (11 produkter, 16%).De minst använda teknikerna är stereolitografi (SLA) (5 artiklar, 7 %) och selektiv lasersintring (SLS) (4 artiklar, 6 %).Den mest använda skrivaren (7 artiklar, 10 %) är Connex 500 (Stratsys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
När man specificerade de material som användes för att tillverka 3DPAM (51 artiklar, 75 %) använde 48 studier (71 %) plast och deras derivat.De huvudsakliga materialen som användes var PLA (polymjölksyra) (n = 20, 29 %), harts (n = 9, 13 %) och ABS (akrylnitril-butadienstyren) (7 typer, 10 %).23 artiklar (34 %) undersökte 3DPAM gjorda av flera material, 36 artiklar (53 %) presenterade 3DPAM gjorda av endast ett material och 9 artiklar (13 %) angav inget material.
Tjugonio artiklar (43 %) rapporterade tryckkvoter från 0,25:1 till 2:1, med ett genomsnitt på 1:1.Tjugofem artiklar (37 %) använde förhållandet 1:1.28 3DPAMs (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 råmaterial.Skrivare varierar i pris från $302 till $65.000.När specificerat varierar modellpriserna från $1,25 till $2 800;dessa ytterligheter motsvarar skelettprover [47] och retroperitoneala modeller med hög trohet [48].Tabell 2 sammanfattar modelldata för varje inkluderad studie.
Trettiosju studier (54%) jämförde 3DAPM med en referensmodell.Bland dessa studier var den vanligaste jämförelsen en anatomisk referensmodell, använd i 14 artiklar (38%), plastinerade preparat i 6 artiklar (16%), plastinerade preparat i 6 artiklar (16%).Användning av virtuell verklighet, datortomografi avbildning av en 3DPAM i 5 artiklar (14 %), en annan 3DPAM i 3 artiklar (8 %), allvarliga spel i 1 artikel (3 %), röntgenbilder i 1 artikel (3 %), affärsmodeller i 1 artikel (3 %) och augmented reality i 1 artikel (3 %).Trettiofyra (50 %) studier utvärderade 3DPAM.Femton (48 %) studier beskrev bedömarnas erfarenheter i detalj (tabell 3).3DPAM utfördes av kirurger eller behandlande läkare i 7 studier (47 %), anatomiska specialister i 6 studier (40 %), studenter i 3 studier (20 %), lärare (disciplin ej specificerad) i 3 studier (20 %) för bedömning och ytterligare en utvärderare i artikeln (7%).Det genomsnittliga antalet utvärderare är 14 (minst 2, max 30).Trettiotre studier (49 %) bedömde 3DPAM-morfologi kvalitativt och 10 studier (15 %) bedömde 3DPAM-morfologi kvantitativt.Av de 33 studier som använde kvalitativa bedömningar använde 16 rent beskrivande bedömningar (48 %), 9 använde test/betyg/enkäter (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 av att undervisa elever i 3DPAM.Av dessa studier bedömde 23 (70 %) artiklar studentnöjdhet, 17 (51 %) använde Likert-skalor och 6 (18 %) använde andra metoder.Tjugotvå artiklar (67 %) bedömde elevernas lärande genom kunskapstestning, varav 10 (30 %) använde för- och/eller efterprov.Elva studier (33 %) använde flervalsfrågor och test för att bedöma elevernas kunskaper, och fem studier (15 %) använde bildmärkning/anatomisk identifiering.I snitt deltog 76 elever i varje studie (minst 8, max 319).Tjugofyra studier (72 %) hade en kontrollgrupp, varav 20 (60 %) använde randomisering.Däremot tilldelade en studie (3%) anatomiska modeller till 10 olika elever.I genomsnitt jämfördes 2,6 grupper (minst 2, max 10).Tjugotre studier (70 %) omfattade läkarstudenter, varav 14 (42 %) var förstaårsläkarstudenter.Sex (18 %) studier involverade invånare, 4 (12 %) tandläkarstudenter och 3 (9 %) vetenskapsstudenter.Sex studier (18%) implementerade och utvärderade autonomt lärande med hjälp av 3DPAM.Tabell 4 sammanfattar resultaten av 3DPAM-studiens effektivitetsbedömning för varje inkluderad studie.
De främsta fördelarna som rapporterats av författarna med att använda 3DPAM som ett läromedel för normal mänsklig anatomi 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], hållbarhet [24, 56, 73], pedagogisk effekt [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 elever [30, 49], spara undervisningstid [61, 80], enkel lagring [61], förmågan att integrera funktionell anatomi eller skapa specifika strukturer [51, 53], 67] , snabb design av skelettmodeller [81], förmågan att samskapa modeller och ta dem hem [49, 60, 71], förbättra mentala rotationsförmåga [23] och kunskapsbevarande [32], samt på läraren [ 25, 63] och elevnöjdhet [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De största 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 golvets bräcklighet[71].Andra nackdelar inkluderar förlust av information [30, 76], lång tid som krävs för bildsegmentering [36, 52, 57, 58, 74], utskriftstid [57, 63, 66, 67], brist på anatomisk variabilitet [25], och kostnad.Hög[48].
Denna systematiska översikt sammanfattar 68 artiklar publicerade under 9 år och lyfter fram vetenskapssamfundets intresse för 3DPAM som ett verktyg för att lära ut normal mänsklig anatomi.Varje anatomisk region studerades och 3D-printades.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-utskriftsstudier ansåg vi det inte lämpligt att genomföra en metaanalys.En metaanalys som publicerades 2020 fokuserade främst på anatomiska kunskapstester efter utbildning 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 avbilda denna anatomiska region i tredimensionellt utrymme jämfört med armar och ben eller bål.CT är den överlägset vanligaste bildbehandlingsmetoden.Denna teknik används ofta, 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 segmentering/modellering av benvävnad;Kontrast mellan ben och mjukvävnad hjälper till att slutföra dessa steg innan 3D-utskrift av anatomiska modeller.Å andra sidan anses microCT vara referensteknologin när det gäller rumslig upplösning vid benavbildning [70].Optiska skannrar eller MRI kan också användas för att få bilder.Högre upplösning förhindrar utjämning av benytor och bevarar subtiliteten hos anatomiska strukturer [59].Valet av modell påverkar också den rumsliga upplösningen: till exempel har plasticeringsmodeller en lägre upplösning [45].Grafiska designers måste skapa anpassade 3D-modeller, vilket ökar kostnaderna ($25 till $150 per timme) [43].Att skaffa .STL-filer av hög kvalitet räcker inte för att skapa anatomiska modeller av hög kvalitet.Det är nödvändigt att bestämma utskriftsparametrar, såsom orienteringen av den anatomiska modellen på tryckplåten [29].Vissa författare föreslår att avancerad utskriftsteknik som SLS bör användas när det är möjligt för att förbättra noggrannheten hos 3DPAM [38].Produktionen av 3DPAM kräver professionell hjälp;de mest eftertraktade specialisterna är ingenjörer [72], radiologer, [75], grafiska formgivare [43] och anatomer [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmenterings- och modelleringsprogram är viktiga faktorer för att erhålla korrekta anatomiska modeller, men kostnaden för dessa programvarupaket och deras komplexitet hindrar användningen av dem.Flera studier har jämfört användningen av olika mjukvarupaket och utskriftstekniker, och lyft fram fördelarna och nackdelarna med varje teknik [68].Förutom modelleringsprogram, krävs även utskriftsprogram som är kompatibel med den valda skrivaren;vissa författare föredrar att använda 3D-utskrift online [75].Om tillräckligt många 3D-objekt skrivs ut kan investeringen leda till ekonomisk avkastning [72].
Plast är det i särklass mest använda materialet.Dess breda utbud av texturer och färger gör det till det valda materialet för 3DPAM.Vissa författare har berömt dess höga hållfasthet jämfört med traditionella kadaveriska eller plastinerade modeller [24, 56, 73].Vissa plaster har till och med böj- eller sträckegenskaper.Till exempel kan Filaflex med FDM-teknik sträcka sig upp till 700 %.Vissa författare anser att det är det valda materialet för replikering av muskler, senor och ligament [63].Å andra sidan har två studier väckt frågor om fiberorientering under tryckning.Faktum är att muskelfiberorientering, insättning, innervering och funktion är avgörande vid muskelmodellering [33].
Överraskande nog är det få studier som nämner omfattningen av tryckning.Eftersom många anser att förhållandet 1:1 är standard, kan författaren ha valt att inte nämna det.Även om uppskalning skulle vara användbart för riktat lärande i stora grupper, har genomförbarheten av skalning ännu inte undersökts, särskilt med växande klassstorlekar och den fysiska storleken på modellen är en viktig faktor.Självklart gör skalor i full storlek det lättare att lokalisera och kommunicera olika anatomiska element till patienten, vilket kan förklara varför de ofta används.
Av de många skrivare som finns tillgängliga på marknaden kostar de som använder PolyJet (material eller bindemedel bläckstråle)-teknik för att tillhandahålla färg och flerskikts (och därför multi-textur) högupplöst utskrift mellan 20 000 USD och 250 000 USD (https: //www .aniwaa.com/).Denna höga kostnad kan begränsa marknadsföringen av 3DPAM i medicinska skolor.Utöver kostnaden för skrivaren är kostnaden för material som krävs för bläckstråleutskrift högre än för SLA- eller FDM-skrivare [68].Priserna för SLA- eller FDM-skrivare är också mer överkomliga, från 576 € till 4 999 € i artiklarna som listas i denna recension.Enligt Tripodi och kollegor kan varje skelettdel skrivas ut för 1,25 USD [47].Elva studier drog slutsatsen att 3D-utskrift är billigare än mjukning eller kommersiella modeller [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Dessutom är dessa kommersiella modeller utformade för att ge patientinformation utan tillräckliga detaljer för anatomiundervisning [80].Dessa kommersiella modeller anses vara underlägsna 3DPAM [44].Det är värt att notera att den slutliga kostnaden, förutom den använda trycktekniken, är proportionell mot skalan och därmed den slutliga storleken på 3DPAM [48].Av dessa skäl är skalan i full storlek att föredra [37].
Endast en studie jämförde 3DPAM med kommersiellt tillgängliga anatomiska modeller [72].Kadaveriska prover är den vanligaste komparatorn för 3DPAM.Trots sina begränsningar förblir kadavermodeller ett värdefullt verktyg för att lära ut anatomi.Man måste skilja på obduktion, dissektion och torrt ben.Baserat på träningstester visade två studier att 3DPAM var signifikant effektivare 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 förberedelse, beroende på vad som förbereds.En tredje jämförelse kan göras med torra ben.En studie av Tsai och Smith fann att testresultaten var signifikant bättre i gruppen som använde 3DPAM [51, 63].Chen och kollegor noterade att elever som använde 3D-modeller presterade bättre på att identifiera strukturer (skallar), men det fanns ingen skillnad i MCQ-poäng [69].Slutligen visade Tanner och kollegor bättre resultat efter test 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 seriösa spel [43].Enligt Mahrous och kollegor beror preferensen för anatomiska modeller på hur många timmar elever spelar tv-spel [31].Å andra sidan är en stor nackdel med nya anatomiundervisningsverktyg haptisk feedback, speciellt för rent virtuella verktyg [48].
De flesta studier som utvärderar den nya 3DPAM har använt förtester av kunskap.Dessa förtester hjälper till att undvika partiskhet i bedömningen.Vissa författare, innan de genomför experimentella studier, utesluter alla elever som fick poäng över genomsnittet på det preliminära provet [40].Bland de fördomar som Garas och kollegor nämnde var modellens färg och urvalet av volontärer i elevklassen [61].Färgning underlättar identifiering av anatomiska strukturer.Chen och kollegor etablerade strikta experimentella villkor utan några initiala skillnader mellan grupperna och studien blindades i största möjliga utsträckning [69].Lim och kollegor rekommenderar att bedömningen efter testet slutförs 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 att vara medveten om [86].
Utbildningsrelevansen av 3DPAM bedömdes i första hand bland läkarstudenter, inklusive förstaårsläkarstudenter, i 14 av 33 studier.I sin pilotstudie rapporterade Wilk och kollegor att läkarstudenter ansåg att 3D-utskrift borde inkluderas i deras anatomiinlärning [87].87 % av eleverna som tillfrågades i Cercenelli-studien ansåg att det andra studieåret var den bästa tiden att använda 3DPAM [84].Tanner och kollegors resultat visade också att elever presterade bättre om de aldrig hade studerat området [46].Dessa data tyder på att det första året på läkarutbildningen är den optimala tiden för att införliva 3DPAM i anatomiundervisningen.Yes metaanalys stödde denna idé [18].I de 27 artiklar som ingick i studien fanns det signifikanta skillnader i testresultat mellan 3DPAM och traditionella modeller för läkarstudenter, men inte för boende.
3DPAM som ett läromedel förbättrar akademiska prestationer [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], långsiktig kunskapsretention [32] och elevernas tillfredsställelse [25, 45, 46, 52, 57, 63 66].69, 84].Paneler av experter fann också dessa modeller användbara [37, 42, 49, 81, 82], och två studier fann att lärare var nöjda 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 Ye och kollegor att elever som fick 3DPAM-instruktioner hade bättre resultat efter testet än elever som fick 2D- eller kadaverinstruktioner [10].Men de särskiljde 3DPAM inte genom komplexitet, utan helt enkelt genom hjärta, nervsystem och bukhåla.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 av 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.Det här konceptet kan förklara varför vissa 3DPAM:er inte anses vara överlägsna traditionella modeller, särskilt när eleverna saknar kunskap inom det område där modellprestanda anses vara överlägsen.Att presentera en enkel modell för elever som redan har viss kunskap om ämnet (läkarstudenter eller invånare) är alltså inte till hjälp för att förbättra elevernas prestationer.
Av alla uppräknade utbildningsfördelar betonade 11 studier modellernas visuella eller taktila egenskaper [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], och 3 studier förbättrade styrka och hållbarhet (33 50-52, 63, 79, 85, 86).Andra fördelar är att eleverna kan manipulera strukturerna, lärare kan spara tid, de är lättare att bevara än kadaver, projektet kan slutföras inom 24 timmar, det kan användas som ett hemundervisningsverktyg och det kan användas för att lära ut stora mängder av information.grupper [30, 49, 60, 61, 80, 81].Upprepad 3D-utskrift för anatomiundervisning i hög volym gör 3D-utskriftsmodeller mer kostnadseffektiva [26].Användningen av 3DPAM kan förbättra mental rotationsförmåga [23] och förbättra tolkningen av tvärsnittsbilder [23, 32].Två studier visade att studenter som exponerats för 3DPAM var mer benägna att genomgå operation [40, 74].Metallkontakter kan bäddas in för att skapa den rörelse som behövs för att studera funktionell anatomi [51, 53], eller modeller kan skrivas ut med triggerdesigner [67].
3D-utskrift möjliggör skapandet av justerbara anatomiska modeller genom att förbättra vissa aspekter under modelleringsstadiet, [48, 80] skapa en lämplig bas, [59] kombinera flera modeller, [36] använda transparens, (49) färg, [45] eller göra vissa inre strukturer synliga [30].Tripodi och kollegor använde skulpturlera för att komplettera sina 3D-printade benmodeller, och betonade värdet av samskapade modeller som läromedel [47].I 9 studier applicerades färg efter tryckning [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], men eleverna använde det bara en gång [49].Tyvärr utvärderade studien inte kvaliteten på modellträning eller träningssekvensen.Detta bör övervägas i samband med anatomiutbildning, eftersom fördelarna med blandat lärande och samskapande är väletablerade [89].För att klara av den växande reklamaktiviteten har självlärande 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 ömtålig[71] och två andra studier indikerade brist på anatomisk variation i designen av individuella modeller[25, 45 ]..Sju studier drog slutsatsen att de anatomiska detaljerna i 3DPAM är otillräckliga [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
För mer detaljerade anatomiska modeller av stora och komplexa regioner, såsom retroperitoneum eller cervikal ryggrad, anses segmenterings- och modelleringstiden vara mycket lång och kostnaden är mycket hög (ca 2000 USD) [27, 48].Hojo och kollegor uppgav i sin studie att det tog 40 timmar att skapa den anatomiska modellen av bäckenet [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 ansågs segmentering och utskriftstid vara nackdelar [36, 42, 57, 58, 74].Men 12 studier kritiserade de fysiska egenskaperna hos deras modeller, särskilt deras konsistens, [28, 62] brist på transparens, [30] bräcklighet och monokromaticitet, [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 för tre team [30, 74, 77].Enligt patientrapporter gav jodhaltiga kontrastmedel inte optimal vaskulär synlighet på grund av dosbegränsningar [74].Injektion av en kadavermodell verkar vara en idealisk metod som går bort från principen om "så lite som möjligt" och begränsningarna för dosen av kontrastmedel som injiceras.
Tyvärr nämner många artiklar inte några viktiga funktioner i 3DPAM.Mindre än hälften av artiklarna angav uttryckligen om deras 3DPAM var tonad.Täckningen av tryckets omfattning var inkonsekvent (43 % av artiklarna), och endast 34 % nämnde användningen av flera medier.Dessa utskriftsparametrar är kritiska eftersom de påverkar inlärningsegenskaperna hos 3DPAM.De flesta artiklar ger inte tillräcklig information om komplexiteten i att erhålla 3DPAM (designtid, personalkvalifikationer, programvarukostnader, utskriftskostnader, etc.).Denna information är kritisk och bör övervägas innan man överväger att starta ett projekt för att utveckla en ny 3DPAM.
Denna systematiska genomgång visar att design och 3D-utskrift av normala anatomiska modeller är genomförbart till låg kostnad, särskilt när man använder FDM- eller SLA-skrivare och billiga enfärgade plastmaterial.Dessa grundläggande mönster kan dock förbättras genom att lägga till färg eller lägga till mönster i olika material.Mer realistiska modeller (utskrivna med flera material i olika färger och texturer för att nära replikera de taktila egenskaperna hos en kadaverreferensmodell) kräver dyrare 3D-utskriftsteknik och längre designtider.Detta kommer att öka den totala kostnaden avsevärt.Oavsett vilken utskriftsprocess som väljs är valet av lämplig bildbehandlingsmetod nyckeln till 3DPAM:s framgång.Ju högre rumslig upplösning, desto mer realistisk blir modellen och kan användas för avancerad forskning.Ur pedagogisk synvinkel är 3DPAM ett effektivt verktyg för att lära ut anatomi, vilket framgår av de kunskapstester som genomförs för eleverna och deras tillfredsställelse.Undervisningseffekten av 3DPAM är bäst när den reproducerar komplexa anatomiska regioner och studenter använder den tidigt i sin medicinska utbildning.
Datauppsättningarna som genereras och/eller analyseras i den aktuella studien är inte allmänt tillgängliga på grund av språkbarriärer men är tillgängliga från motsvarande författare på rimlig begäran.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.En genomgång av kurser i grov anatomi, mikroanatomi, neurobiologi och embryologi i kursplaner för amerikanska medicinska skolor.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverdissektion som ett pedagogiskt verktyg för anatomisk vetenskap på 2000-talet: Dissektion som ett pedagogiskt verktyg.Analys av naturvetenskaplig utbildning.2017;10(3):286–99.
Posttid: 2024-09-09