Тривимірні друковані анатомічні моделі (3DPAM) здаються підходящим інструментом завдяки їх навчальній цінності та доцільності. Мета цього огляду - описати та проаналізувати методи, що використовуються для створення 3DPAM для навчання анатомії людини та оцінки її педагогічного внеску.
Електронний пошук був проведений у PubMed, використовуючи наступні терміни: освіта, школа, навчання, викладання, навчання, викладання, освіта, тривимірна, 3D, 3-мірна, друк, друк, друк, анатомія, анатомія, анатомія та анатомія . . Результати включали характеристики дослідження, дизайн моделі, морфологічну оцінку, навчальні показники, сильні та слабкі сторони.
Серед 68 вибраних статей найбільша кількість досліджень, орієнтованих на краніальний регіон (33 статті); 51 Статті згадують кістковий друк. У 47 статтях було розроблено 3DPAM на основі комп'ютерної томографії. Перераховані п'ять процесів друку. Пластмаса та їх похідні використовувались у 48 дослідженнях. Кожен дизайн коливається в ціні від 1,25 до 2800 доларів. Тридцять сім досліджень порівнювали 3DPAM з еталонними моделями. Тридцять три статті вивчали навчальну діяльність. Основними перевагами є візуальна та тактильна якість, ефективність навчання, повторюваність, налаштування та спритність, економія часу, інтеграція функціональної анатомії, кращі можливості психічної ротації, збереження знань та задоволеність учнів/учнів. Основні недоліки пов'язані з дизайном: послідовність, відсутність деталей або прозорості, кольори, які занадто яскраві, тривалий час друку та висока вартість.
Цей систематичний огляд показує, що 3DPAM є економічно вигідним та ефективним для викладання анатомії. Більш реалістичні моделі вимагають використання більш дорогих технологій 3D -друку та більш тривалого часу проектування, що значно збільшить загальну вартість. Ключовим є вибір відповідного методу візуалізації. З педагогічної точки зору, 3DPAM є ефективним інструментом для викладання анатомії з позитивним впливом на результати навчання та задоволення. Навчальний ефект 3DPAM найкращий, коли він відтворює складні анатомічні регіони, а студенти використовують його на початку медичної підготовки.
Розсічення тваринних трупів здійснювалося ще з стародавньої Греції і є одним з головних методів навчання анатомії. Кадаверічні розсічення, проведені під час практичної підготовки, використовуються в теоретичній навчальній програмі студентів університетської медицини і в даний час вважаються золотим стандартом для вивчення анатомії [1,2,3,4,5]. Однак є багато бар'єрів для використання трупних зразків людини, що спонукають до пошуку нових інструментів навчання [6, 7]. Деякі з цих нових інструментів включають розширену реальність, цифрові інструменти та 3D -друк. Згідно з недавнім оглядом літератури Santos et al. [8] З точки зору цінності цих нових технологій викладання анатомії, 3D -друк, здається, є одним з найважливіших ресурсів, як з точки зору освітньої цінності для студентів, так і з точки зору доцільності впровадження [4,9,10] .
3D -друк не новий. Перші патенти, пов’язані з цією технологією, полягають у 1984 році: A Le Méhauté, O De Witte та JC André у Франції, і через три тижні C Hull у США. З тих пір технологія продовжує розвиватися, і її використання розширилося на багато областей. Наприклад, НАСА надрукувала перший об'єкт поза землею у 2014 році [11]. Медична сфера також прийняла цей новий інструмент, тим самим збільшуючи бажання розвивати персоналізовану медицину [12].
Багато авторів продемонстрували переваги використання 3D -друкованих анатомічних моделей (3DPAM) в медичній освіті [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Під час навчання анатомії людини потрібні непатологічні та анатомічно нормальні моделі. Деякі огляди вивчали патологічні або медичні/хірургічні моделі навчання [8, 20, 21]. Щоб розробити гібридну модель для навчання анатомії людини, яка включає нові інструменти, такі як 3D -друк, ми провели систематичний огляд, щоб описати та проаналізувати, як створюються 3D -друковані об'єкти для навчання анатомії людини та як студенти оцінюють ефективність навчання за допомогою цих 3D -об'єктів.
Цей систематичний огляд літератури був проведений у червні 2022 року, використовуючи принципи PRISMA (бажані звітні пункти для систематичних оглядів та метааналізів) без обмежень у часі [22].
Критеріями включення були всі науково -дослідні документи, що використовують 3DPAM в навчанні/навчанні анатомії. Огляди літератури, листи чи статті, орієнтовані на патологічні моделі, моделі тварин, археологічні моделі та моделі медичних/хірургічних тренувань. Були обрані лише статті, опубліковані англійською мовою. Статті без доступних онлайн -рефератів були виключені. Статті, що включали декілька моделей, принаймні одна з яких була анатомічно нормальною або мала незначну патологію, яка не впливала на викладацьку цінність.
Пошук літератури був проведений в електронній базі даних PubMed (Національна бібліотека медицини, NCBI) для виявлення відповідних досліджень, опублікованих до червня 2022 року. Використовуйте наступні пошукові терміни: освіта, школа, викладання, навчання, викладання, освіта, три- розмірний, 3D, 3D, друк, друк, друк, анатомія, анатомія, анатомія та анатомія. Один запит був виконаний: (((освіта [заголовок/абстрактний] або школа [заголовок/абстрактний] Orlearning [Назва/Анотація] або викладання [Назва/Анотація] або Тренування [Назва/Анотація] Оріок [Назва/Анотація]] АБО Освіта [Назва/Анотація]) та (Три виміри [Назва] або 3D [Назва] або 3D [Назва])) та (Друк [Назва] або Друк [Назва] або Друк [Назва])) та (Анатомія) [Назва ]]/Анотація] або Анатомія [Назва/Анотація] або Анатомія [Назва/Анотація] або Анатомія [Назва/Анотація]). Додаткові статті були ідентифіковані за допомогою вручну пошуку в базі даних PubMed та перегляду посилань на інші наукові статті. Не застосовувалося обмеження на дату, але використовувався фільтр "людини".
Усі отримані титули та реферати були обстежені проти критеріїв включення та виключення двома авторами (EBR та AL), і будь -яке дослідження, яке не відповідало всім критеріям придатності, було виключено. Повнотекстові публікації решти досліджень були отримані та переглянуті трьома авторами (EBR, EBE та AL). За необхідності розбіжності у виборі статей були вирішені четвертою особою (LT). Публікації, які відповідали всім критеріям включення, були включені в цей огляд.
Вилучення даних проводили незалежно двома авторами (EBR та AL) під наглядом третього автора (LT).
- Дані проектування моделі: анатомічні регіони, специфічні анатомічні частини, початкова модель для 3D -друку, метод придбання, сегментаційне та моделювання програмного забезпечення, тип 3D -принтера, тип матеріалу та кількість, шкала друку, колір, вартість друку.
- Морфологічна оцінка моделей: моделі, що використовуються для порівняння, медична оцінка експертів/викладачів, кількість оцінювачів, тип оцінки.
- Навчальна модель 3D: оцінка знань учнів, метод оцінювання, кількість студентів, кількість груп порівняння, рандомізація студентів, освіта/тип студентів.
418 досліджень були ідентифіковані в MEDLINE, а 139 статей були виключені фільтром "людини". Після перегляду заголовків та рефератів було обрано 103 дослідження для повного тексту. 34 статті були виключені, оскільки вони були або патологічними моделями (9 статей), моделями медичних/хірургічних тренувань (4 статті), моделями тварин (4 статті), 3D -рентгенологічними моделями (1 стаття) або не були оригінальними науковими статтями (16 глав). .). Всього в огляді було включено 68 статей. На малюнку 1 представлений процес відбору як схему.
Блок -діаграма, що узагальнює ідентифікацію, скринінг та включення статей у цей систематичний огляд
Усі дослідження були опубліковані між 2014 та 2022 роками, із середнім роком публікації 2019 року. Серед 68 включених статей 33 (49%) дослідження були описовими та експериментальними, 17 (25%) були суто експериментальними, а 18 (26%) - 18 (26%) експериментальний. Суто описовий. З 50 (73%) експериментальних досліджень 21 (31%) використовували рандомізацію. Лише 34 дослідження (50%) включали статистичний аналіз. У таблиці 1 узагальнено характеристики кожного дослідження.
33 статті (48%) досліджували головний область, 19 статей (28%) досліджували грудний регіон, 17 статей (25%) досліджували область живота, а 15 статей (22%) досліджували кінцівки. П'ятдесят одна стаття (75%) згадували 3D-друковані кістки як анатомічні моделі або мультисніжні анатомічні моделі.
Щодо вихідних моделей або файлів, які використовуються для розробки 3DPAM, 23 статті (34%) згадували про використання даних пацієнтів, 20 статей (29%) згадували про використання канальних даних, а 17 статей (25%) згадували про використання баз даних. Використання та 7 досліджень (10%) не розголошували джерело використовуваних документів.
47 досліджень (69%) розробили 3DPAM на основі комп'ютерної томографії, а 3 дослідження (4%) повідомили про використання Microct. 7 статей (10%) прогнозовані 3D -об'єкти за допомогою оптичних сканерів, 4 статті (6%) з використанням МРТ та 1 статті (1%) з використанням камер та мікроскопів. 14 статей (21%) не згадували джерело файлів джерела дизайну 3D -моделі. 3D -файли створюються із середньою просторовою роздільною здатністю менше 0,5 мм. Оптимальна роздільна здатність - 30 мкм [80], а максимальна роздільна здатність - 1,5 мм [32].
Були використані шістдесят різних програмних програм (сегментація, моделювання, дизайн чи друк). Міміка (Materize, Leuven, Belgium) використовували найчастіше (14 досліджень, 21%), а потім Мешміксер (Autodesk, San Rafael, Каліфорнія) (13 досліджень, 19%), геомагічна (3D -система, Mo, NC, Leesville) . (10 досліджень, 15%), 3D Slicer (Training Developer Slicer, Boston, MA) (9 досліджень, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Нідерланди) (8 досліджень, 12%) та кура (Geldemarsen, Нідерланди) (7 досліджень, 10%).
Згадується шістдесят сім різних моделей принтера та п'ять процесів друку. Технологія FDM (плавлене осадження) була використана у 26 продуктах (38%), вибух матеріалів у 13 продуктах (19%) та нарешті підриваючих сполучних (11 продуктів, 16%). Найменш використовувані технології - це стереолітографія (SLA) (5 статей, 7%) та селективне лазерне спікання (SLS) (4 статті, 6%). Найпоширеніший принтер (7 статей, 10%) - Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
При визначенні матеріалів, що використовуються для виготовлення 3DPAM (51 статті, 75%), 48 досліджень (71%) використовували пластмаси та їх похідні. Основними матеріалами були PLA (полілацинова кислота) (n = 20, 29%), смола (n = 9, 13%) та ABS (акрилонітрил бутадієнового стиролу) (7 типів, 10%). 23 статті (34%) вивчали 3DPAM, виготовлені з декількох матеріалів, 36 статей (53%) представлені 3DPAM, виготовлених лише з одного матеріалу, та 9 статей (13%) не вказували матеріалу.
Двадцять дев'ять статей (43%) повідомили про коефіцієнти друку від 0,25: 1 до 2: 1, в середньому 1: 1. Двадцять п’ять статей (37%) використовували співвідношення 1: 1. 28 3DPAM (41%) складалися з декількох кольорів, а 9 (13%) були пофарбовані після друку [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Тридцять чотири статті (50%) згадували про витрати. 9 статей (13%) згадували про вартість 3D -принтерів та сировини. Принтери коливаються в ціні від 302 до 65 000 доларів. Якщо вказано, ціни на модель становлять від 1,25 до 2800 доларів; Ці крайнощі відповідають скелетним зразкам [47] та високоточні заочеревинні моделі [48]. У таблиці 2 узагальнено дані моделі для кожного включеного дослідження.
Тридцять сім досліджень (54%) порівняли 3DAPM з еталонною моделлю. Серед цих досліджень найпоширенішим компаратором була анатомічна довідкова модель, яка використовувалася у 14 статтях (38%), пластінованих препаратів у 6 статтях (16%) та пластінованих препаратів у 6 статтях (16%). Використання віртуальної реальності, комп'ютерна томографія, що зображає один 3dpam у 5 статтях (14%), ще 3dpam у 3 статтях (8%), серйозні ігри в 1 статті (3%), рентгенограми в 1 статті (3%), бізнес -моделі в 1 стаття (3%) та розширена реальність у 1 статті (3%). Тридцять чотири (50%) дослідження оцінили 3DPAM. П'ятнадцять (48%) вивчають детальний досвід рейтингів (табл. 3). 3DPAM проводили хірургами або відвідували лікарів у 7 дослідженнях (47%), анатомічні фахівці у 6 досліджень (40%), студенти в 3 дослідженнях (20%), вчителі (дисципліна не визначена) у 3 дослідженнях (20%) для оцінки для оцінки для оцінки та ще один оцінювач у статті (7%). Середня кількість оцінювачів становить 14 (мінімум 2, максимум 30). Тридцять три дослідження (49%) якісно оцінили морфологію 3DPAM, а 10 досліджень (15%) оцінювали морфологію 3DPAM кількісно. З 33 досліджень, які використовували якісні оцінки, 16 використовували суто описові оцінки (48%), 9 використовуваних тестів/оцінок/опитувань (27%) та 8 використовуваних шкал Лікерта (24%). У таблиці 3 узагальнено морфологічні оцінки моделей у кожному включеному дослідженні.
Тридцять три (48%) статті вивчали та порівняли ефективність викладання 3DPAM зі студентами. З цих досліджень 23 (70%) статті оцінювали задоволення студентів, 17 (51%) використовували шкалу Лікерта, а 6 (18%) використовували інші методи. Двадцять дві статті (67%) оцінювали навчання студентів за допомогою тестування знань, з яких 10 (30%) використовували попередні тестування та/або посттести. Одинадцять досліджень (33%) використовували питання та тести з множинним вибором для оцінки знань учнів, а п’ять досліджень (15%) використовували маркування зображень/анатомічну ідентифікацію. В середньому 76 студентів брали участь у кожному дослідженні (мінімум 8, максимум 319). Двадцять чотири дослідження (72%) мали контрольну групу, з яких 20 (60%) використовували рандомізацію. На відміну від цього, одне дослідження (3%) випадковим чином призначило анатомічні моделі 10 різним учням. В середньому порівнювали 2,6 груп (мінімум 2, максимум 10). Двадцять три дослідження (70%) брали участь студентів-медиків, з яких 14 (42%) були студентами-медиками першого курсу. Шість (18%) досліджень включали мешканців, 4 (12%) студентів -стоматологів та 3 (9%) студентів науки. Шість досліджень (18%) реалізували та оцінювали автономне навчання за допомогою 3DPAM. У таблиці 4 узагальнено результати оцінки ефективності навчання 3DPAM для кожного включеного дослідження.
Основні переваги використання 3DPAM як навчального інструменту для викладання нормальної анатомії людини, про які повідомляли автори, є візуальними та тактильними характеристиками, включаючи реалізм [55, 67], точність [44, 50, 72, 85] та мінливість послідовності [34] . , 45, 48, 64], Колір та прозорість [28, 45], Надійність [24, 56, 73], Освітній ефект [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], Вартість [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], відтворюваність [80], можливість вдосконалення або персоналізації [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], здатність маніпулювати студентами [30, 49], економити час викладання [61, 80], легкість зберігання [61], здатність інтегрувати функціональну анатомію або створювати конкретні структури [51, 53], 67], Швидка конструкція моделей скелета [81], здатність спільно створювати та використовувати домашні моделі [49, 60, 71], вдосконалені здібності психічної ротації [23] та утримання знань [32], а також у вчителя [ 25, 63] та задоволення студентів [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Основні недоліки пов'язані з дизайном: жорсткість [80], послідовність [28, 62], відсутність деталей або прозорості [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], кольори занадто яскраві [45]. і крихкість підлоги [71]. Інші недоліки включають втрату інформації [30, 76], тривалий час, необхідний для сегментації зображень [36, 52, 57, 58, 74], час друку [57, 63, 66, 67], відсутність анатомічної мінливості [25], і вартість. Високий [48].
Цей систематичний огляд узагальнює 68 статей, опублікованих протягом 9 років, та підкреслює інтерес наукової спільноти в 3DPAM як інструмент для навчання нормальної анатомії людини. Кожен анатомічний регіон був вивчений та надруковано 3D. З цих статей 37 статей порівнювали 3DPAM з іншими моделями, а 33 статті оцінювали педагогічну актуальність 3DPAM для студентів.
Враховуючи відмінності в розробці анатомічних досліджень 3D-друку, ми не вважали доцільним провести метааналіз. Метааналіз, опублікований у 2020 році, в основному зосереджений на анатомічних тестах знань після навчання без аналізу технічних та технологічних аспектів проектування та виробництва 3DPAM [10].
Головна область є найбільш вивченою, ймовірно, тому, що складність її анатомії ускладнює студентам змістити цю анатомічну область у тривимірному просторі порівняно з кінцівками або тулубом. КТ - це, безумовно, найбільш часто використовувана модальність візуалізації. Ця методика широко застосовується, особливо в медичних умовах, але має обмежену просторову роздільну здатність та низький контраст м'яких тканин. Ці обмеження роблять КТ непридатними для сегментації та моделювання нервової системи. З іншого боку, комп'ютерна томографія краще підходить для сегментації/моделювання кісткової тканини; Контраст кісток/м'яких тканин допомагає виконати ці кроки перед 3D -друками анатомічних моделей. З іншого боку, Microct вважається еталонною технологією з точки зору просторової роздільної здатності при зображенні кісток [70]. Оптичні сканери або МРТ також можуть бути використані для отримання зображень. Більш висока роздільна здатність запобігає згладжуванню кісткових поверхонь і зберігає тонкість анатомічних структур [59]. Вибір моделі також впливає на просторову роздільну здатність: наприклад, моделі пластифікації мають меншу роздільну здатність [45]. Графічні дизайнери повинні створювати власні 3D -моделі, що збільшує витрати (від 25 до 150 доларів на годину) [43]. Отримати якісні .stl файли недостатньо для створення високоякісних анатомічних моделей. Необхідно визначити параметри друку, такі як орієнтація анатомічної моделі на друкарській табличці [29]. Деякі автори припускають, що вдосконалені технології друку, такі як SLS, слід використовувати, де це можливо, щоб підвищити точність 3DPAM [38]. Виробництво 3DPAM вимагає професійної допомоги; Найбільш затребуваними фахівцями є інженери [72], рентгенологи, [75], графічні дизайнери [43] та анатоміки [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Програмне забезпечення для сегментації та моделювання є важливими факторами для отримання точних анатомічних моделей, але вартість цих програмних пакетів та їх складність перешкоджає їх використанню. Кілька досліджень порівнювали використання різних програмних пакетів та технологій друку, підкреслюючи переваги та недоліки кожної технології [68]. Окрім програмного забезпечення для моделювання, також потрібно друкувати програмне забезпечення, сумісне з вибраним принтером; Деякі автори вважають за краще використовувати онлайн -3D -друк [75]. Якщо надруковано достатньо 3D -об'єктів, інвестиція може призвести до фінансової віддачі [72].
Пластик - це найчастіше використовуваний матеріал. Широкий спектр текстур та кольорів робить його матеріалом вибору для 3DPAM. Деякі автори високо оцінили свою високу міцність порівняно з традиційними трупними або пошкодженими моделями [24, 56, 73]. Деякі пластмаси навіть мають згинання або розтягування властивостей. Наприклад, Filaflex за допомогою технології FDM може розтягуватися до 700%. Деякі автори вважають це матеріалом вибору для реплікації м’язів, сухожиль та зв’язок [63]. З іншого боку, два дослідження викликали питання щодо орієнтації волокна під час друку. Насправді орієнтація м’язових волокон, введення, іннервація та функція є критичними для моделювання м’язів [33].
Дивно, але в кількох дослідженнях згадується масштаб друку. Оскільки багато людей вважають співвідношення 1: 1 стандартним, автор, можливо, вирішив не згадувати про це. Незважаючи на те, що збільшення масштабу корисне для спрямованого навчання у великих групах, доцільність масштабування ще не була добре досліджена, особливо при зростаючому розмірі класу та фізичного розміру моделі є важливим фактором. Звичайно, повнорозмірні ваги полегшують пошук та передачу різних анатомічних елементів пацієнту, що може пояснити, чому вони часто використовуються.
З багатьох принтерів, наявних на ринку, ті, що використовують технологію поліжети (матеріальна струменева або сполучна струменева), щоб забезпечити кольоровий колір високої чіткості та багатоматеріальні (і, отже, багато тексту) вартість друку між 20 000 та 250 000 доларів США (HTTPS:// HTTPS:/ /www.aniwaa.com/). Ця висока вартість може обмежити просування 3DPAM в медичних школах. Окрім вартості принтера, вартість матеріалів, необхідних для струменевого друку, вище, ніж для принтерів SLA або FDM [68]. Ціни на принтери SLA або FDM також є більш доступними, коливаються від 576 до 4 999 євро у статтях, перелічених у цьому огляді. За даними Tripodi та його колег, кожна скелетна частина може бути надрукована за 1,25 долара США [47]. Одинадцять досліджень дійшли висновку, що 3D -друк дешевший, ніж пластифікація або комерційні моделі [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Більше того, ці комерційні моделі розроблені для надання інформації про пацієнтів без достатньої деталі для викладання анатомії [80]. Ці комерційні моделі вважаються нижчими до 3DPAM [44]. Варто зазначити, що, крім використовуваної технології друку, кінцева вартість пропорційна шкалою, а отже, і кінцевого розміру 3DPAM [48]. З цих причин переважна шкала повнорозмірного [37].
Лише одне дослідження порівнювало 3DPAM з наявними у продажу анатомічними моделями [72]. Кадаверичні зразки - це найбільш часто використовуваний порівняльник для 3DPAM. Незважаючи на свої обмеження, трупні моделі залишаються цінним інструментом для викладання анатомії. Необхідно розрізнити між аутопсією, розсіченням та сухою кісткою. На основі тренувальних тестів, два дослідження показали, що 3DPAM був значно ефективнішим, ніж пластінована розсічення [16, 27]. Одне дослідження порівняло одну годину тренувань, використовуючи 3DPAM (нижня кінцівка) з однією годиною розсічення тієї ж анатомічної області [78]. Не було суттєвих відмінностей між двома методами навчання. Цілком ймовірно, що дослідження на цю тему мало, оскільки такі порівняння важко зробити. Розсічення-це трудомістка підготовка до студентів. Іноді потрібні десятки годин підготовки, залежно від того, що готується. Третє порівняння може бути проведено із сухими кістками. Дослідження Цай та Сміта виявило, що тестові бали значно кращі в групі за допомогою 3DPAM [51, 63]. Чен та його колеги відзначили, що студенти, які використовують 3D -моделі, краще працювали на ідентифікаційних структурах (черепах), але різниці в показниках MCQ не було [69]. Нарешті, Таннер та його колеги продемонстрували кращі результати після тесту в цій групі, використовуючи 3DPAM птеригопалатину ямки [46]. У цьому огляді літератури були визначені інші нові інструменти навчання. Найпоширенішими з них є розширена реальність, віртуальна реальність та серйозні ігри [43]. За словами Махруса та його колег, перевага до анатомічних моделей залежить від кількості годин, які студенти грають у відеоігри [31]. З іншого боку, головним недоліком нових інструментів викладання анатомії є гаптичний зворотний зв'язок, особливо для суто віртуальних інструментів [48].
Більшість досліджень, що оцінюють новий 3DPAM, використовували попередні тестування знань. Ці попередні тестування допомагають уникнути упередженості в оцінці. Деякі автори, перш ніж проводити експериментальні дослідження, виключають усіх студентів, які набрали вище середнього за попереднім тестом [40]. Серед упереджень, які згадували, Гарас та його колеги були кольором моделі та вибором волонтерів у студентському класі [61]. Фарбування полегшує ідентифікацію анатомічних структур. Чен та його колеги встановили суворі експериментальні умови без початкових відмінностей між групами та дослідженням, було засліплено максимально можливою [69]. Лім та його колеги рекомендують провести оцінку після тесту третьою стороною, щоб уникнути упередженості в оцінці [16]. Деякі дослідження використовували шкали Лікерта для оцінки доцільності 3DPAM. Цей інструмент підходить для оцінки задоволеності, але все ще є важливі упередження, про які можна знати [86].
Освітня актуальність 3DPAM була оцінена в першу чергу серед студентів-медиків, у тому числі студентів-медиків, у 14 з 33 досліджень. У своєму пілотному дослідженні Вілк та колеги повідомили, що студенти -медики вважають, що 3D -друк повинен бути включений у їхнє навчання з анатомії [87]. 87% студентів, опитаних у дослідженні Cercenelli, вважали, що другий рік навчання - найкращий час для використання 3DPAM [84]. Результати Таннера та колег також показали, що студенти працювали краще, якщо вони ніколи не вивчали поле [46]. Ці дані говорять про те, що перший рік медичного училища - це оптимальний час включення 3DPAM у викладання анатомії. Метааналіз Ye підтримав цю ідею [18]. У 27 статтях, що містяться в дослідженні, існували суттєві відмінності у виконанні 3DPAM порівняно з традиційними моделями студентів -медиків, але не у мешканців.
3DPAM як інструмент навчання покращує навчальні досягнення [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], тривале збереження знань [32] та задоволеність студентів [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Панелі експертів також визнали ці моделі корисними [37, 42, 49, 81, 82], а два дослідження виявили задоволеність вчителя 3DPAM [25, 63]. З усіх джерел, блука та його колеги вважають 3D -друк найкращим альтернативою традиційним анатомічним моделям [49]. У своєму першому метааналізі YE та колеги підтвердили, що студенти, які отримали інструкції з 3DPAM, мали кращі показники після тестування, ніж студенти, які отримали 2D або трупні інструкції [10]. Однак вони диференціювали 3DPAM не за складністю, а просто серцем, нервовою системою та черевною порожниною. У семи дослідженнях 3DPAM не перевершив інші моделі на основі тестів знань, що проводяться студентам [32, 66, 69, 77, 78, 84]. У своєму метааналізі Салазар та його колеги дійшли висновку, що використання 3DPAM спеціально покращує розуміння складної анатомії [17]. Ця концепція узгоджується з листом Хітас до редактора [88]. Деякі анатомічні області, що вважаються менш складними, не потребують використання 3DPAM, тоді як більш складні анатомічні області (такі як шия або нервова система) були б логічним вибором для 3DPAM. Ця концепція може пояснити, чому деякі 3DPAM не вважаються найкращими для традиційних моделей, особливо коли учням не вистачає знань у домені, де продуктивність моделі виявляється вищою. Таким чином, представлення простої моделі студентам, які вже мають певні знання з цього питання (студентів -медиків чи мешканців), не корисно в підвищенні ефективності роботи учнів.
З усіх перелічених навчальних переваг 11 досліджень наголосили на візуальних або тактильних якостях моделей [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], а 3 дослідження покращили силу та довговічність (33 (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Інші переваги полягають у тому, що студенти можуть маніпулювати структурами, вчителі можуть заощадити час, їх легше зберегти, ніж трупники інформації. Групи [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Неодноразовий 3D-друк для викладання анатомії з великим обсягом робить моделі 3D-друку більш економічними [26]. Використання 3DPAM може покращити можливості розумової обертання [23] та покращити інтерпретацію зображень поперечного перерізу [23, 32]. Два дослідження показали, що студенти, які потрапляють до 3DPAM, швидше пройшли операцію [40, 74]. Металеві роз'єми можуть бути вбудовані для створення руху, необхідного для вивчення функціональної анатомії [51, 53], або моделі можна надрукувати за допомогою проектів тригера [67].
3D -друк дозволяє створювати регульовані анатомічні моделі, вдосконалюючи певні аспекти під час етапу моделювання [48, 80], створюючи відповідну основу, [59], поєднуючи кілька моделей, [36] за допомогою прозорості, (49) кольору, [45] або Зробити певні внутрішні структури видимими [30]. Tripodi та його колеги використовували скульптуруючу глину для доповнення своїх 3D-друкованих кісткових моделей, підкреслюючи значення спільно створених моделей як інструментів викладання [47]. У 9 дослідженнях колір застосовували після друку [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], але студенти застосовували його лише один раз [49]. На жаль, дослідження не оцінило якість модельних тренувань чи послідовності навчання. Це слід враховувати в контексті анатомічної освіти, оскільки переваги змішаного навчання та спільного створення добре встановлені [89]. Щоб впоратися зі зростаючою рекламною діяльністю, для оцінки моделей багато разів використовувались для оцінки моделей [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Одне дослідження дійшло висновку, що колір пластичного матеріалу був занадто яскравим [45], інше дослідження дійшло висновку, що модель була занадто крихкою [71], а два інші дослідження показали відсутність анатомічної мінливості в проектуванні окремих моделей [25, 45 ]. . Сім досліджень дійшли висновку, що анатомічна деталь 3DPAM недостатня [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Для більш детальних анатомічних моделей великих та складних регіонів, таких як заочеремонтнеум або шийний регіон, час сегментації та моделювання вважається дуже довгим, а вартість дуже висока (близько 2000 доларів США) [27, 48]. Ходжо та його колеги повідомили у своєму дослідженні, що створення анатомічної моделі таза зайняло 40 годин [42]. Найдовший час сегментації становив 380 годин у дослідженні Weatherall та колег, в яких було поєднано кілька моделей для створення повної педіатричної моделі дихальних шляхів [36]. У дев'яти дослідженнях сегментація та час друку вважалися недоліками [36, 42, 57, 58, 74]. Однак 12 досліджень критикували фізичні властивості їх моделей, зокрема, їх узгодженість [28, 62] відсутність прозорості, [30] крихкості та монохроматичності [71] відсутність м'яких тканин [66] або відсутність деталей [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Ці недоліки можна подолати за рахунок збільшення сегментації або часу моделювання. Втрата та отримання відповідної інформації була проблемою, з якою стикаються три команди [30, 74, 77]. Згідно з повідомленнями пацієнтів, йодиновані контрастні засоби не забезпечували оптимальної видимості судин через обмеження дози [74]. Введення трупної моделі, здається, є ідеальним методом, який відходить від принципу «якомога менше» та обмеження дози контрастного агента, що вводиться.
На жаль, багато статей не згадують деякі ключові особливості 3DPAM. Менше половини статей чітко зазначалося, чи був їхній 3DPAM тонований. Покриття обсягу друку було непослідовним (43% статей), і лише 34% згадували про використання декількох засобів масової інформації. Ці параметри друку є критичними, оскільки вони впливають на властивості навчання 3DPAM. Більшість статей не надають достатньої інформації про складності отримання 3DPAM (час проектування, кваліфікацію персоналу, витрати на програмне забезпечення, витрати на друк тощо). Ця інформація є критичною і її слід розглядати, перш ніж розглянути питання про створення проекту з розробки нового 3DPAM.
Цей систематичний огляд показує, що проектування та 3D-друк звичайних анатомічних моделей є можливими за низькою вартістю, особливо при використанні принтерів FDM або SLA та недорогих одноколірних пластикових матеріалів. Однак ці основні конструкції можна вдосконалити, додаючи кольоровий або додавши конструкції в різні матеріали. Більш реалістичні моделі (надруковані з використанням декількох матеріалів різних кольорів та текстур, щоб тісно повторювати тактильні якості довідкової моделі трупів) потребують більш дорогих технологій 3D -друку та більш тривалого часу проектування. Це значно збільшить загальну вартість. Незалежно від того, який процес друку обраний, вибір відповідного методу візуалізації є ключовим для успіху 3DPAM. Чим вище просторова роздільна здатність, тим реалістичніша модель стає і може бути використана для розширених досліджень. З педагогічної точки зору, 3DPAM є ефективним інструментом для викладання анатомії, про що свідчать тести знань, проведені студентам та їх задоволення. Навчальний ефект 3DPAM найкращий, коли він відтворює складні анатомічні регіони, а студенти використовують його на початку медичної підготовки.
Набори даних, створені та/або проаналізовані в поточному дослідженні, не є загальнодоступними через мовні бар'єри, але доступні у відповідного автора за розумним запитом.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Огляд грубої анатомії, мікроанатомії, нейробіології та ембріології в навчальних програмах медичних шкіл США. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Гадаверічна розсічення Ghosh SK як навчальний інструмент для анатомічної науки в 21 столітті: розсічення як навчальний інструмент. Аналіз наукової освіти. 2017; 10 (3): 286–99.
Час посади: листопад-01-2023