Trīsdimensiju drukātie anatomiskie modeļi (3DPAM) šķiet piemērots rīks to izglītojošās vērtības un iespējamības dēļ.Šī apskata mērķis ir aprakstīt un analizēt metodes, kas izmantotas 3DPAM izveidē cilvēka anatomijas mācīšanai, un novērtēt tā pedagoģisko ieguldījumu.
PubMed tika veikta elektroniskā meklēšana, izmantojot šādus terminus: izglītība, skola, mācīšanās, mācīšana, apmācība, mācīšana, izglītība, trīsdimensiju, 3D, 3-dimensiju, drukāšana, drukāšana, drukāšana, anatomija, anatomija, anatomija un anatomija ..Secinājumi ietvēra pētījuma raksturlielumus, modeļa dizainu, morfoloģisko novērtējumu, izglītības rezultātus, stiprās un vājās puses.
No 68 atlasītajiem rakstiem lielākais skaits pētījumu bija vērsti uz galvaskausa reģionu (33 raksti);51 rakstā minēta kaulu apdruka.47 rakstos 3DPAM tika izstrādāts, pamatojoties uz datortomogrāfiju.Ir uzskaitīti pieci drukāšanas procesi.Plastmasa un to atvasinājumi tika izmantoti 48 pētījumos.Katra dizaina cena svārstās no USD 1,25 līdz USD 2800.Trīsdesmit septiņi pētījumi salīdzināja 3DPAM ar atsauces modeļiem.Trīsdesmit trīs raksti aplūkoja izglītojošus pasākumus.Galvenās priekšrocības ir vizuālā un taustes kvalitāte, mācīšanās efektivitāte, atkārtojamība, pielāgojamība un veiklība, laika ietaupījums, funkcionālās anatomijas integrācija, labākas garīgās rotācijas iespējas, zināšanu saglabāšana un skolotāju/skolēnu apmierinātība.Galvenie trūkumi ir saistīti ar dizainu: konsekvence, detaļu vai caurspīdīguma trūkums, pārāk spilgtas krāsas, ilgs drukas laiks un augstas izmaksas.
Šis sistemātiskais pārskats parāda, ka 3DPAM ir rentabls un efektīvs anatomijas mācīšanai.Reālistiskākiem modeļiem ir jāizmanto dārgākas 3D drukas tehnoloģijas un ilgāks projektēšanas laiks, kas ievērojami palielinās kopējās izmaksas.Galvenais ir izvēlēties piemērotu attēlveidošanas metodi.No pedagoģiskā viedokļa 3DPAM ir efektīvs instruments anatomijas mācīšanai, kas pozitīvi ietekmē mācību rezultātus un apmierinātību.3DPAM mācīšanas efekts ir vislabākais, ja tas atveido sarežģītus anatomiskos reģionus un studenti to izmanto medicīnas apmācības sākumā.
Dzīvnieku līķu preparēšana tiek veikta kopš senās Grieķijas un ir viena no galvenajām anatomijas mācīšanas metodēm.Praktiskās apmācības laikā veiktās līķu preparācijas tiek izmantotas universitātes medicīnas studentu teorētiskajā programmā un šobrīd tiek uzskatītas par anatomijas studiju zelta standartu [1,2,3,4,5].Tomēr cilvēku līķu paraugu izmantošanai ir daudz šķēršļu, kas mudina meklēt jaunus apmācības rīkus [6, 7].Daži no šiem jaunajiem rīkiem ietver paplašināto realitāti, digitālos rīkus un 3D drukāšanu.Saskaņā ar neseno Santos et al.[8] Runājot par šo jauno tehnoloģiju vērtību anatomijas mācīšanai, 3D drukāšana šķiet viens no svarīgākajiem resursiem gan studentu izglītojošās vērtības, gan ieviešanas iespējamības ziņā [4,9,10] .
3D drukāšana nav jaunums.Pirmie ar šo tehnoloģiju saistītie patenti datēti ar 1984. gadu: A Le Méhauté, O De Witte un JC André Francijā un trīs nedēļas vēlāk C Hull ASV.Kopš tā laika tehnoloģija ir turpinājusi attīstīties, un tās izmantošana ir paplašinājusies daudzās jomās.Piemēram, NASA 2014. gadā izdrukāja pirmo objektu ārpus Zemes [11].Arī medicīnas nozare ir pieņēmusi šo jauno rīku, tādējādi palielinot vēlmi izstrādāt personalizētu medicīnu [12].
Daudzi autori ir pierādījuši priekšrocības, ko sniedz 3D drukāto anatomisko modeļu (3DPAM) izmantošana medicīnas izglītībā [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Mācot cilvēka anatomiju, ir nepieciešami nepatoloģiski un anatomiski normāli modeļi.Dažos pārskatos ir apskatīti patoloģiskie vai medicīniskās/ķirurģiskās apmācības modeļi [8, 20, 21].Lai izstrādātu hibrīda modeli cilvēka anatomijas mācīšanai, kas ietver jaunus rīkus, piemēram, 3D drukāšanu, mēs veicām sistemātisku pārskatu, lai aprakstītu un analizētu, kā tiek radīti 3D drukāti objekti cilvēka anatomijas mācīšanai un kā studenti novērtē mācību efektivitāti, izmantojot šos 3D objektus.
Šis sistemātiskais literatūras pārskats tika veikts 2022. gada jūnijā, izmantojot PRISMA (vēlamās atskaites vienības sistemātiskām pārskatiem un metaanalīzēm) vadlīnijas bez laika ierobežojumiem [22].
Iekļaušanas kritēriji bija visi pētnieciskie darbi, izmantojot 3DPAM anatomijas mācīšanā/apmācībā.Tika izslēgti literatūras apskati, vēstules vai raksti, kas koncentrējas uz patoloģiskiem modeļiem, dzīvnieku modeļiem, arheoloģiskiem modeļiem un medicīniskās/ķirurģijas apmācības modeļiem.Tika atlasīti tikai raksti, kas publicēti angļu valodā.Raksti bez tiešsaistes kopsavilkumiem tika izslēgti.Tika iekļauti raksti, kas ietvēra vairākus modeļus, no kuriem vismaz viens bija anatomiski normāls vai ar nelielu patoloģiju, kas neietekmēja mācīšanas vērtību.
Literatūras meklēšana tika veikta elektroniskajā datubāzē PubMed (National Library of Medicine, NCBI), lai identificētu atbilstošos pētījumus, kas publicēti līdz 2022. gada jūnijam. Izmantojiet šādus meklēšanas vienumus: izglītība, skola, mācīšana, mācīšana, mācīšanās, mācīšana, izglītība, trīs dimensiju, 3D, 3D, drukāšana, drukāšana, drukāšana, anatomija, anatomija, anatomija un anatomija.Tika izpildīts viens vaicājums: (((izglītība[Nosaukums/Abstract] VAI skola[Nosaukums/Abstract] VAImācība[Title/Abstract] VAI mācība[Title/Abstract] VAI apmācība[Title/Abstract] OReach[Title/Abstract] ] VAI Izglītība [Title/Abstract]) AND (Trīs dimensijas [Title] VAI 3D [Title] VAI 3D [Title])) AND (Drukāt [Title] VAI Drukāt [Title] VAI Drukāt [Title])) UN (Anatomija) [Title ] ]/abstract] vai anatomija [nosaukums/abstract] vai anatomija [nosaukums/abstract] vai anatomija [nosaukums/abstract]).Papildu raksti tika identificēti, manuāli meklējot PubMed datu bāzē un pārskatot atsauces uz citiem zinātniskiem rakstiem.Datuma ierobežojumi netika piemēroti, bet tika izmantots filtrs “Persona”.
Visus izgūtos nosaukumus un kopsavilkumus pārbaudīja divi autori (EBR un AL), ņemot vērā iekļaušanas un izslēgšanas kritērijus, un visi pētījumi, kas neatbilst visiem atbilstības kritērijiem, tika izslēgti.Atlikušo pētījumu pilna teksta publikācijas tika izgūtas un pārskatītas trīs autori (EBR, EBE un AL).Vajadzības gadījumā domstarpības rakstu atlasē atrisināja ceturtā persona (LT).Šajā pārskatā tika iekļautas publikācijas, kas atbilda visiem iekļaušanas kritērijiem.
Datu ieguvi neatkarīgi veica divi autori (EBR un AL) trešā autora (LT) uzraudzībā.
- Modeļa dizaina dati: anatomiskie reģioni, specifiskas anatomiskās daļas, sākotnējais modelis 3D drukāšanai, iegūšanas metode, segmentācijas un modelēšanas programmatūra, 3D printera tips, materiāla veids un daudzums, drukas mērogs, krāsa, drukas izmaksas.
- Modeļu morfoloģiskais novērtējums: salīdzināšanai izmantotie modeļi, ekspertu/skolotāju medicīniskais novērtējums, vērtētāju skaits, novērtējuma veids.
- Mācību 3D modelis: studentu zināšanu novērtējums, vērtēšanas metode, studentu skaits, salīdzināšanas grupu skaits, skolēnu randomizācija, izglītība/skolēna tips.
MEDLINE tika identificēti 418 pētījumi, un 139 raksti tika izslēgti ar “cilvēka” filtru.Pēc nosaukumu un kopsavilkumu pārskatīšanas pilna teksta lasīšanai tika atlasīti 103 pētījumi.34 raksti tika izslēgti, jo tie bija vai nu patoloģiski modeļi (9 raksti), medicīniskās/ķirurģijas apmācības modeļi (4 raksti), dzīvnieku modeļi (4 raksti), 3D radioloģiskie modeļi (1 raksts), vai arī tie nebija oriģināli zinātniski raksti (16 nodaļas).).Kopā apskatā tika iekļauti 68 raksti.1. attēlā parādīts atlases process kā plūsmas diagramma.
Plūsmas diagramma, kurā apkopota rakstu identificēšana, pārbaude un iekļaušana šajā sistemātiskajā pārskatā
Visi pētījumi tika publicēti laikā no 2014. līdz 2022. gadam, un vidējais publicēšanas gads bija 2019. No 68 iekļautajiem rakstiem 33 (49 %) bija aprakstoši un eksperimentāli pētījumi, 17 (25 %) bija tikai eksperimentāli un 18 (26 %) bija eksperimentāls.Tīri aprakstoši.No 50 (73%) eksperimentālajiem pētījumiem 21 (31%) izmantoja randomizāciju.Tikai 34 pētījumos (50%) bija iekļauta statistiskā analīze.1. tabulā ir apkopotas katra pētījuma raksturojums.
33 rakstos (48%) tika pārbaudīts galvas reģions, 19 rakstos (28%) tika pārbaudīts krūšu kurvja reģions, 17 rakstos (25%) tika pārbaudīts vēdera iegurņa reģions un 15 rakstos (22%) tika pārbaudītas ekstremitātes.Piecdesmit vienā rakstā (75%) tika minēti 3D drukātie kauli kā anatomiskie modeļi vai vairāku slāņu anatomiskie modeļi.
Attiecībā uz avota modeļiem vai failiem, kas izmantoti 3DPAM izstrādei, 23 rakstos (34 %) tika minēta pacientu datu izmantošana, 20 rakstos (29 %) – kadaverisko datu izmantošana, bet 17 rakstos (25 %) – datubāzu izmantošana.izmantošanu, un 7 pētījumos (10%) netika atklāts izmantoto dokumentu avots.
47 pētījumos (69%) tika izstrādāts 3DPAM, pamatojoties uz datortomogrāfiju, un 3 pētījumos (4%) tika ziņots par mikroCT izmantošanu.7 raksti (10%) projicēja 3D objektus, izmantojot optiskos skenerus, 4 raksti (6%), izmantojot MRI, un 1 raksts (1%), izmantojot kameras un mikroskopus.14 rakstos (21%) nebija minēts 3D modeļa dizaina avota failu avots.3D faili tiek izveidoti ar vidējo telpisko izšķirtspēju, kas mazāka par 0,5 mm.Optimālā izšķirtspēja ir 30 μm [80] un maksimālā izšķirtspēja ir 1,5 mm [32].
Tika izmantotas sešdesmit dažādas programmatūras lietojumprogrammas (segmentēšana, modelēšana, dizains vai drukāšana).Visbiežāk (14 pētījumi, 21%) tika izmantoti atdarinājumi (Materialise, Lēvena, Beļģija), kam sekoja MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 pētījumi, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 pētījumi, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 pētījumi, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdama, Nīderlande) (8 pētījumi, 12%) un CURA (Geldemarsen, Nīderlande) (7 pētījumi, 10%).
Tiek minēti sešdesmit septiņi dažādi printeru modeļi un pieci drukāšanas procesi.FDM (Fused Deposition Modeling) tehnoloģija tika izmantota 26 izstrādājumos (38%), materiālu spridzināšana 13 izstrādājumos (19%) un visbeidzot saistvielu spridzināšana (11 produkti, 16%).Vismazāk izmantotās tehnoloģijas ir stereolitogrāfija (SLA) (5 raksti, 7%) un selektīvā lāzera saķepināšana (SLS) (4 raksti, 6%).Visbiežāk izmantotais printeris (7 raksti, 10%) ir Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izraēla) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Precizējot 3DPAM izgatavošanai izmantotos materiālus (51 izstrādājums, 75%), 48 pētījumos (71%) izmantota plastmasa un to atvasinājumi.Galvenie izmantotie materiāli bija PLA (polipienskābe) (n = 20, 29%), sveķi (n = 9, 13%) un ABS (akrilnitrila butadiēna stirols) (7 veidi, 10%).23 rakstos (34%) tika pārbaudīts 3DPAM, kas izgatavots no vairākiem materiāliem, 36 rakstos (53%) bija 3DPAM, kas izgatavots tikai no viena materiāla, un 9 rakstos (13%) nebija norādīts materiāls.
Divdesmit deviņos rakstos (43%) tika ziņots par drukas proporcijām no 0,25:1 līdz 2:1, vidēji 1:1.Divdesmit piecos rakstos (37%) tika izmantota attiecība 1:1.28 3DPAM (41%) sastāvēja no vairākām krāsām, un 9 (13%) tika krāsoti pēc drukāšanas [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trīsdesmit četros rakstos (50 %) minētas izmaksas.9 rakstos (13%) tika minētas 3D printeru un izejvielu izmaksas.Printeru cenas svārstās no 302 līdz 65 000 USD.Ja norādīts, modeļu cenas svārstās no $ 1,25 līdz $ 2800;šīs galējības atbilst skeleta paraugiem [47] un augstas precizitātes retroperitoneālajiem modeļiem [48].2. tabulā ir apkopoti modeļa dati par katru iekļauto pētījumu.
Trīsdesmit septiņos pētījumos (54%) 3DAPM salīdzināja ar atsauces modeli.Šo pētījumu vidū visizplatītākais salīdzinājums bija anatomiskais atsauces modelis, ko izmantoja 14 izstrādājumos (38 %), plastinēti preparāti 6 izstrādājumos (16 %) un plastinēti preparāti 6 izstrādājumos (16 %).Virtuālās realitātes izmantošana, datortomogrāfijas attēlveidošana viens 3DPAM 5 rakstos (14%), cits 3DPAM 3 rakstos (8%), nopietnas spēles 1 rakstā (3%), rentgenogrāfijas 1 rakstā (3%), biznesa modeļi 1 raksts (3%) un paplašinātā realitāte 1 rakstā (3%).Trīsdesmit četros (50%) pētījumos tika novērtēts 3DPAM.Piecpadsmit (48%) pēta detalizētu vērtētāju pieredzi (3. tabula).3DPAM novērtējumam veica ķirurgi vai ārstējošie ārsti 7 pētījumos (47%), anatomijas speciālisti 6 pētījumos (40%), studenti 3 pētījumos (20%), pasniedzēji (disciplīna nav norādīta) 3 pētījumos (20%). un vēl viens vērtētājs rakstā (7%).Vidējais vērtētāju skaits ir 14 (minimums 2, maksimums 30).Trīsdesmit trīs pētījumos (49%) 3DPAM morfoloģija tika novērtēta kvalitatīvi, bet 10 pētījumos (15%) – kvantitatīvi novērtēta 3DPAM morfoloģija.No 33 pētījumiem, kuros tika izmantoti kvalitatīvi novērtējumi, 16 izmantoja tikai aprakstošus vērtējumus (48%), 9 izmantoja testus/vērtējumus/aptaujas (27%) un 8 izmantoja Likerta skalas (24%).3. tabulā ir apkopoti modeļu morfoloģiskie novērtējumi katrā iekļautajā pētījumā.
Trīsdesmit trīs (48%) raksti pārbaudīja un salīdzināja 3DPAM mācīšanas efektivitāti studentiem.No šiem pētījumiem 23 (70%) rakstos tika vērtēta studentu apmierinātība, 17 (51%) izmantoja Likerta skalas, bet 6 (18%) – citas metodes.Divdesmit divos rakstos (67%) tika novērtēta studentu mācīšanās, izmantojot zināšanu pārbaudi, no kuriem 10 (30%) izmantoja priekštestus un/vai pēcpārbaudes.Vienpadsmit pētījumos (33%) tika izmantoti atbilžu variantu jautājumi un testi, lai novērtētu skolēnu zināšanas, un piecos pētījumos (15%) izmantoja attēlu marķēšanu/anatomisko identifikāciju.Vidēji katrā pētījumā piedalījās 76 studenti (vismaz 8, maksimāli 319).Divdesmit četros pētījumos (72%) bija kontroles grupa, no kurām 20 (60%) izmantoja randomizāciju.Turpretim vienā pētījumā (3%) anatomiskie modeļi tika nejauši piešķirti 10 dažādiem studentiem.Vidēji tika salīdzinātas 2,6 grupas (minimums 2, maksimums 10).Divdesmit trīs pētījumos (70%) piedalījās medicīnas studenti, no kuriem 14 (42%) bija pirmā kursa medicīnas studenti.Sešos (18%) pētījumos piedalījās rezidenti, 4 (12%) zobārstniecības studenti un 3 (9%) zinātņu studenti.Sešos pētījumos (18%) tika īstenota un novērtēta autonomā mācīšanās, izmantojot 3DPAM.4. tabulā ir apkopoti 3DPAM mācību efektivitātes novērtējuma rezultāti katram iekļautajam pētījumam.
Galvenās 3DPAM izmantošanas kā mācību līdzekļa izmantošanas rīka normālas cilvēka anatomijas mācīšanai autori ir ziņojuši par to, ka autori ir vizuāli un taustes raksturlielumi, tostarp reālisms [55, 67], precizitāte [44, 50, 72, 85] un konsekvences mainīgums [34]. ., 45, 48, 64], krāsa un caurspīdīgums [28, 45], uzticamība [24, 56, 73], izglītojošs efekts [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], izmaksas [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproducējamība [80], iespēja uzlabot vai personalizēt [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61 , 67, 80], spēja manipulēt ar studentiem [30, 49], ietaupot mācību laiku [61, 80], ērta uzglabāšana [61], spēja integrēt funkcionālo anatomiju vai izveidot specifiskas struktūras [51, 53], 67], ātra modeļu skeleta projektēšana [81], spēja kopīgi veidot un izmantot māju modeļus [49, 60, 71], uzlabotas garīgās rotācijas spējas [23] un zināšanu saglabāšana [32], kā arī skolotāja [ 25, 63] un studentu apmierinātību [25, 63].45., 46., 52., 52., 57., 63., 66., 69., 84.].
Galvenie trūkumi ir saistīti ar dizainu: stingrība [80], konsistence [28, 62], detaļu vai caurspīdīguma trūkums [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], pārāk spilgtas krāsas [45].un grīdas trauslums[71].Citi trūkumi ir informācijas zudums [30, 76], ilgs laiks, kas nepieciešams attēla segmentēšanai [36, 52, 57, 58, 74], drukāšanas laiks [57, 63, 66, 67], anatomiskās mainīguma trūkums [25], un izmaksas.Augsts[48].
Šajā sistemātiskajā pārskatā ir apkopoti 68 raksti, kas publicēti 9 gadu laikā, un uzsvērta zinātnieku kopienas interese par 3DPAM kā līdzekli normālas cilvēka anatomijas mācīšanai.Katrs anatomiskais reģions tika pētīts un izdrukāts 3D formātā.No šiem rakstiem 37 raksti salīdzināja 3DPAM ar citiem modeļiem, un 33 rakstos tika novērtēta 3DPAM pedagoģiskā nozīme studentiem.
Ņemot vērā atšķirības anatomiskās 3D drukāšanas pētījumu dizainā, mēs neuzskatījām par piemērotu veikt metaanalīzi.2020. gadā publicētā metaanalīze galvenokārt koncentrējās uz anatomisko zināšanu pārbaudēm pēc apmācības, neanalizējot 3DPAM projektēšanas un ražošanas tehniskos un tehnoloģiskos aspektus [10].
Galvas apgabals ir visvairāk pētīts, iespējams, tāpēc, ka tā anatomijas sarežģītības dēļ studentiem ir grūtāk attēlot šo anatomisko reģionu trīsdimensiju telpā, salīdzinot ar ekstremitātēm vai rumpi.CT ir visizplatītākā attēlveidošanas metode.Šo paņēmienu plaši izmanto, jo īpaši medicīnas iestādēs, taču tai ir ierobežota telpiskā izšķirtspēja un zems mīksto audu kontrasts.Šie ierobežojumi padara CT skenējumus nepiemērotus nervu sistēmas segmentēšanai un modelēšanai.No otras puses, datortomogrāfija ir labāk piemērota kaulu audu segmentēšanai/modelēšanai;Kaulu/mīksto audu kontrasts palīdz pabeigt šīs darbības pirms anatomisko modeļu 3D drukāšanas.No otras puses, mikroCT tiek uzskatīta par atsauces tehnoloģiju telpiskās izšķirtspējas ziņā kaulu attēlveidošanā [70].Attēlu iegūšanai var izmantot arī optiskos skenerus vai MRI.Augstāka izšķirtspēja novērš kaulu virsmu izlīdzināšanu un saglabā anatomisko struktūru smalkumu [59].Modeļa izvēle ietekmē arī telpisko izšķirtspēju: piemēram, plastifikācijas modeļiem ir zemāka izšķirtspēja [45].Grafiskajiem dizaineriem ir jāizveido pielāgoti 3D modeļi, kas palielina izmaksas (no 25 līdz 150 USD stundā) [43].Lai izveidotu augstas kvalitātes anatomiskos modeļus, nepietiek ar augstas kvalitātes .STL failu iegūšanu.Nepieciešams noteikt drukas parametrus, piemēram, anatomiskā modeļa orientāciju uz drukas plāksnes [29].Daži autori ierosina, ka, lai uzlabotu 3DPAM precizitāti, kur vien iespējams ir jāizmanto progresīvas drukas tehnoloģijas, piemēram, SLS [38].3DPAM izgatavošanai nepieciešama profesionāla palīdzība;vispieprasītākie speciālisti ir inženieri [72], radiologi, [75], grafiskie dizaineri [43] un anatomi [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentēšanas un modelēšanas programmatūra ir svarīgi faktori precīzu anatomisko modeļu iegūšanā, taču šo programmatūras pakotņu izmaksas un sarežģītība kavē to izmantošanu.Vairākos pētījumos ir salīdzināta dažādu programmatūras pakotņu un drukas tehnoloģiju izmantošana, izceļot katras tehnoloģijas priekšrocības un trūkumus [68].Papildus modelēšanas programmatūrai ir nepieciešama arī ar izvēlēto printeri saderīga drukāšanas programmatūra;daži autori dod priekšroku tiešsaistes 3D drukāšanai [75].Ja tiek izdrukāts pietiekami daudz 3D objektu, ieguldījums var dot finansiālu atdevi [72].
Plastmasa līdz šim ir visizplatītākais materiāls.Plašais faktūru un krāsu klāsts padara to par 3DPAM izvēlēto materiālu.Daži autori ir atzinīgi novērtējuši tā augsto izturību, salīdzinot ar tradicionālajiem kadaveriem vai pārklājuma modeļiem [24, 56, 73].Dažām plastmasām ir pat lieces vai stiepšanās īpašības.Piemēram, Filaflex ar FDM tehnoloģiju var izstiepties līdz 700%.Daži autori to uzskata par izvēlēto materiālu muskuļu, cīpslu un saišu replikācijai [63].No otras puses, divi pētījumi ir radījuši jautājumus par šķiedru orientāciju drukāšanas laikā.Faktiski muskuļu šķiedru orientācija, ievietošana, inervācija un funkcija ir būtiska muskuļu modelēšanā [33].
Pārsteidzoši, dažos pētījumos ir minēts drukāšanas mērogs.Tā kā daudzi uzskata, ka attiecība 1:1 ir standarta, autors, iespējams, izvēlējies to nepieminēt.Lai gan mērogošanas palielināšana būtu noderīga virzītai mācībām lielās grupās, mērogošanas iespējamība vēl nav izpētīta, jo īpaši ņemot vērā pieaugošo klašu lielumu un modeļa fizisko izmēru, kas ir svarīgs faktors.Protams, pilna izmēra svari atvieglo dažādu anatomisko elementu atrašanu un nodošanu pacientam, kas var izskaidrot, kāpēc tie bieži tiek izmantoti.
No daudzajiem tirgū pieejamajiem printeriem tie, kas izmanto PolyJet (materiāla tintes vai saistvielu tintes) tehnoloģiju, lai nodrošinātu augstas izšķirtspējas krāsu un vairāku materiālu (un līdz ar to arī vairāku tekstūru) drukāšanu, maksā no 20 000 līdz 250 000 ASV dolāru ( https:/ /www.aniwaa.com/).Šīs augstās izmaksas var ierobežot 3DPAM popularizēšanu medicīnas skolās.Papildus printera izmaksām tintes drukāšanai nepieciešamo materiālu izmaksas ir augstākas nekā SLA vai FDM printeriem [68].SLA vai FDM printeru cenas ir arī pieejamākas, šajā apskatā norādītajos rakstos svārstās no 576 līdz 4999 eiro.Pēc Tripodi un kolēģu domām, katru skeleta daļu var izdrukāt par USD 1,25 [47].Vienpadsmit pētījumos tika secināts, ka 3D drukāšana ir lētāka nekā plastifikācija vai komerciālie modeļi [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Turklāt šie komerciālie modeļi ir paredzēti, lai sniegtu pacienta informāciju bez pietiekami detalizētas anatomijas mācīšanas [80].Šie komerciālie modeļi tiek uzskatīti par zemākiem par 3DPAM [44].Ir vērts atzīmēt, ka papildus izmantotajai drukas tehnoloģijai galīgās izmaksas ir proporcionālas 3DPAM mērogam un līdz ar to arī galīgajam izmēram [48].Šo iemeslu dēļ priekšroka tiek dota pilna izmēra skalai [37].
Tikai vienā pētījumā 3DPAM salīdzināja ar komerciāli pieejamiem anatomiskiem modeļiem [72].Cadaveric paraugi ir visbiežāk izmantotais 3DPAM salīdzinājums.Neskatoties uz to ierobežojumiem, līķu modeļi joprojām ir vērtīgs instruments anatomijas mācīšanai.Ir jānošķir autopsija, sadalīšana un sausa kaula.Pamatojoties uz treniņu testiem, divi pētījumi parādīja, ka 3DPAM bija ievērojami efektīvāka nekā plastinēta sadalīšana [16, 27].Vienā pētījumā tika salīdzināta viena apmācības stunda, izmantojot 3DPAM (apakšējo ekstremitāšu) ar vienu stundu tā paša anatomiskā reģiona sadalīšanu [78].Starp abām mācību metodēm nebija būtisku atšķirību.Visticamāk, ka par šo tēmu ir maz pētījumu, jo šādus salīdzinājumus ir grūti izdarīt.Preparēšana ir laikietilpīga sagatavošanās studentiem.Dažkārt ir nepieciešamas desmitiem stundu sagatavošanas, atkarībā no tā, kas tiek gatavots.Trešo salīdzinājumu var veikt ar sausiem kauliem.Tsai un Smith veiktais pētījums atklāja, ka testa rezultāti bija ievērojami labāki grupā, kas izmantoja 3DPAM [51, 63].Čens un kolēģi atzīmēja, ka studenti, kuri izmantoja 3D modeļus, veica labākus rezultātus struktūru (galvaskausu) identificēšanā, taču MCQ rādītāji neatšķīrās [69].Visbeidzot, Tanners un kolēģi uzrādīja labākus pēctesta rezultātus šajā grupā, izmantojot pterigopalatīna fossa 3DPAM [46].Šajā literatūras apskatā tika identificēti arī citi jauni mācību līdzekļi.Visizplatītākās no tām ir paplašinātā realitāte, virtuālā realitāte un nopietnas spēles [43].Pēc Mahrousa un kolēģu domām, priekšroka anatomiskajiem modeļiem ir atkarīga no stundu skaita, ko skolēni spēlē videospēles [31].No otras puses, būtisks jauno anatomijas mācību rīku trūkums ir haptiskā atgriezeniskā saite, īpaši tīri virtuāliem rīkiem [48].
Lielākajā daļā pētījumu, kuros novērtēts jaunais 3DPAM, ir izmantoti zināšanu priekštesti.Šīs pārbaudes palīdz izvairīties no neobjektivitātes novērtējumā.Daži autori pirms eksperimentālo pētījumu veikšanas izslēdz visus studentus, kuri iepriekšējā testā ieguvuši augstākus rezultātus [40].Starp aizspriedumiem Garas un kolēģi minēja modeļa krāsu un brīvprātīgo atlasi studentu klasē [61].Krāsošana atvieglo anatomisko struktūru identificēšanu.Čens un kolēģi izveidoja stingrus eksperimentālos nosacījumus bez sākotnējām atšķirībām starp grupām, un pētījums tika maksimāli akls [69].Lims un kolēģi iesaka, lai pēctesta novērtējumu veiktu trešā puse, lai izvairītos no neobjektivitātes novērtējumā [16].Dažos pētījumos ir izmantotas Likerta skalas, lai novērtētu 3DPAM iespējamību.Šis instruments ir piemērots apmierinātības novērtēšanai, taču joprojām ir svarīgas novirzes, kas jāapzinās [86].
3DPAM izglītības nozīme galvenokārt tika novērtēta starp medicīnas studentiem, tostarp pirmā kursa medicīnas studentiem, 14 no 33 pētījumiem.Savā izmēģinājuma pētījumā Vilks un kolēģi ziņoja, ka medicīnas studenti uzskatīja, ka 3D drukāšana ir jāiekļauj viņu anatomijas apguvē [87].87% Cercenelli pētījumā aptaujāto studentu uzskatīja, ka otrais studiju gads ir labākais laiks 3DPAM lietošanai [84].Tannera un kolēģu rezultāti arī parādīja, ka studenti veica labākus rezultātus, ja viņi nekad nav apguvuši šo jomu [46].Šie dati liecina, ka pirmais medicīnas skolas gads ir optimālais laiks, lai iekļautu 3DPAM anatomijas mācībā.Ye metaanalīze atbalstīja šo ideju [18].Pētījumā iekļautajos 27 rakstos bija būtiskas atšķirības 3DPAM veiktspējā salīdzinājumā ar tradicionālajiem modeļiem medicīnas studentiem, bet ne rezidentiem.
3DPAM kā mācību līdzeklis uzlabo akadēmiskos sasniegumus [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], ilgtermiņa zināšanu saglabāšanu [32] un studentu apmierinātību [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69 , 84].Ekspertu grupas arī uzskatīja, ka šie modeļi ir noderīgi [37, 42, 49, 81, 82], un divi pētījumi atklāja skolotāju apmierinātību ar 3DPAM [25, 63].No visiem avotiem Backhouse un kolēģi uzskata, ka 3D drukāšana ir labākā alternatīva tradicionālajiem anatomiskajiem modeļiem [49].Savā pirmajā metaanalīzē Ye un kolēģi apstiprināja, ka studentiem, kuri saņēma 3DPAM norādījumus, pēcpārbaudes rezultāti bija labāki nekā studentiem, kuri saņēma 2D vai līķu instrukcijas [10].Tomēr viņi atšķīra 3DPAM nevis pēc sarežģītības, bet vienkārši pēc sirds, nervu sistēmas un vēdera dobuma.Septiņos pētījumos 3DPAM nepārspēja citus modeļus, kas balstīti uz studentiem ievadītajiem zināšanu testiem [32, 66, 69, 77, 78, 84].Savā metaanalīzē Salazars un kolēģi secināja, ka 3DPAM izmantošana īpaši uzlabo izpratni par sarežģīto anatomiju [17].Šī koncepcija atbilst Hitas vēstulei redaktoram [88].Dažām anatomiskām zonām, kas tiek uzskatītas par mazāk sarežģītām, 3DPAM nav jāizmanto, savukārt sarežģītākas anatomiskās zonas (piemēram, kakls vai nervu sistēma) būtu loģiska 3DPAM izvēle.Šī koncepcija var izskaidrot, kāpēc daži 3DPAM netiek uzskatīti par labākiem par tradicionālajiem modeļiem, it īpaši, ja studentiem trūkst zināšanu jomā, kurā modeļa veiktspēja ir atzīta par labāku.Tādējādi vienkārša modeļa prezentēšana studentiem, kuriem jau ir zināmas zināšanas par mācību priekšmetu (medicīnas studentiem vai rezidentiem), nav lietderīga studentu snieguma uzlabošanā.
No visiem uzskaitītajiem izglītības ieguvumiem 11 pētījumos tika uzsvērtas modeļu vizuālās vai taustes īpašības [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], bet 3 pētījumos tika uzlabota izturība un izturība (33). , 50-52, 63, 79, 85, 86).Citas priekšrocības ir tādas, ka skolēni var manipulēt ar konstrukcijām, skolotāji var ietaupīt laiku, tās ir vieglāk saglabāt nekā līķus, projektu var pabeigt 24 stundu laikā, to var izmantot kā mājmācības rīku, kā arī to var izmantot, lai mācītu lielu daudzumu informāciju.grupām [30, 49, 60, 61, 80, 81].Atkārtota 3D drukāšana liela apjoma anatomijas mācībām padara 3D drukāšanas modeļus rentablākus [26].3DPAM izmantošana var uzlabot garīgās rotācijas iespējas [23] un uzlabot šķērsgriezuma attēlu interpretāciju [23, 32].Divos pētījumos atklājās, ka studentiem, kas pakļauti 3DPAM iedarbībai, biežāk tika veikta operācija [40, 74].Metāla savienotājus var iegult, lai izveidotu kustību, kas nepieciešama funkcionālās anatomijas izpētei [51, 53], vai modeļus var izdrukāt, izmantojot sprūda dizainu [67].
3D druka ļauj izveidot regulējamus anatomiskus modeļus, uzlabojot noteiktus aspektus modelēšanas stadijā, [48, 80] izveidojot piemērotu bāzi, [59] apvienojot vairākus modeļus, [36] izmantojot caurspīdīgumu, (49) krāsu, [45] vai padarot redzamas noteiktas iekšējās struktūras [30].Tripodi un kolēģi izmantoja skulptūru mālu, lai papildinātu savus 3D drukātos kaulu modeļus, uzsverot kopīgi izveidoto modeļu kā mācību līdzekļu vērtību [47].9 pētījumos krāsa tika uzklāta pēc drukas [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], bet studenti to izmantoja tikai vienu reizi [49].Diemžēl pētījumā netika novērtēta modeļu apmācības kvalitāte vai apmācības secība.Tas jāņem vērā anatomijas izglītības kontekstā, jo jauktās mācīšanās un kopradīšanas priekšrocības ir labi zināmas [89].Lai tiktu galā ar pieaugošo reklāmas aktivitāti, modeļu novērtēšanai daudzkārt izmantota pašmācība [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Vienā pētījumā tika secināts, ka plastmasas materiāla krāsa ir pārāk spilgta[45], citā pētījumā tika secināts, ka modelis ir pārāk trausls[71], un divi citi pētījumi norādīja uz anatomisku mainīgumu trūkumu atsevišķu modeļu dizainā[25, 45]. ]..Septiņos pētījumos tika secināts, ka 3DPAM anatomiskā detaļa ir nepietiekama [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Detalizētākiem lielu un sarežģītu reģionu, piemēram, retroperitoneuma vai dzemdes kakla reģiona anatomiskajiem modeļiem, segmentācijas un modelēšanas laiks tiek uzskatīts par ļoti ilgu, un izmaksas ir ļoti augstas (apmēram 2000 USD) [27, 48].Hojo un kolēģi savā pētījumā ziņoja, ka iegurņa anatomiskā modeļa izveide aizņēma 40 stundas [42].Ilgākais segmentācijas laiks bija 380 stundas Weatherall un kolēģu pētījumā, kurā tika apvienoti vairāki modeļi, lai izveidotu pilnīgu bērnu elpceļu modeli [36].Deviņos pētījumos segmentācija un drukāšanas laiks tika uzskatīti par trūkumiem [36, 42, 57, 58, 74].Tomēr 12 pētījumos tika kritizētas to modeļu fizikālās īpašības, jo īpaši to konsekvence, [28, 62] caurspīdīguma trūkums, [30] trauslums un vienkrāsainība, [71] mīksto audu trūkums [66] vai detaļu trūkums [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Šos trūkumus var novērst, palielinot segmentācijas vai simulācijas laiku.Attiecīgās informācijas pazaudēšana un izgūšana bija problēma, ar ko saskārās trīs komandas [30, 74, 77].Saskaņā ar pacientu ziņojumiem jodu saturošās kontrastvielas devas ierobežojumu dēļ nenodrošināja optimālu asinsvadu redzamību [74].Šķiet, ka kadaveriskā modeļa injekcija ir ideāla metode, kas attālinās no principa “pēc iespējas mazāk” un injicētās kontrastvielas devas ierobežojumiem.
Diemžēl daudzos rakstos nav minētas dažas galvenās 3DPAM funkcijas.Mazāk nekā puse rakstu skaidri norādīja, vai to 3DPAM ir tonēts.Drukāšanas apjoms bija nekonsekvents (43% rakstu), un tikai 34% minēja vairāku datu nesēju izmantošanu.Šie drukāšanas parametri ir būtiski, jo tie ietekmē 3DPAM mācīšanās īpašības.Lielākā daļa rakstu nesniedz pietiekamu informāciju par 3DPAM iegūšanas sarežģītību (projektēšanas laiks, personāla kvalifikācija, programmatūras izmaksas, drukāšanas izmaksas utt.).Šī informācija ir ļoti svarīga, un tā ir jāņem vērā, pirms apsverat jauna 3DPAM izstrādes projekta uzsākšanu.
Šis sistemātiskais pārskats parāda, ka parasto anatomisko modeļu projektēšana un 3D drukāšana ir iespējama ar zemām izmaksām, īpaši, ja tiek izmantoti FDM vai SLA printeri un lēti vienkrāsaini plastmasas materiāli.Tomēr šos pamata dizainus var uzlabot, pievienojot krāsu vai pievienojot dažādu materiālu dizainus.Reālistiskākiem modeļiem (drukāti, izmantojot dažādus dažādu krāsu un faktūru materiālus, lai precīzi atkārtotu līķa atsauces modeļa taustes īpašības) ir vajadzīgas dārgākas 3D drukāšanas tehnoloģijas un ilgāks projektēšanas laiks.Tas ievērojami palielinās kopējās izmaksas.Neatkarīgi no tā, kurš drukāšanas process tiek izvēlēts, 3DPAM panākumu atslēga ir piemērotas attēlveidošanas metodes izvēle.Jo augstāka ir telpiskā izšķirtspēja, jo reālāks modelis kļūst un to var izmantot progresīviem pētījumiem.No pedagoģiskā viedokļa 3DPAM ir efektīvs instruments anatomijas mācīšanai, par ko liecina studentiem veiktās zināšanu pārbaudes un viņu apmierinātība.3DPAM mācīšanas efekts ir vislabākais, ja tas atveido sarežģītus anatomiskos reģionus un studenti to izmanto medicīnas apmācības sākumā.
Šajā pētījumā ģenerētās un/vai analizētās datu kopas nav publiski pieejamas valodas barjeru dēļ, taču tās ir pieejamas no attiecīgā autora pēc pamatota pieprasījuma.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Pārskats par rupjās anatomijas, mikroanatomijas, neirobioloģijas un embrioloģijas kursiem ASV medicīnas skolu mācību programmās.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Cadaveric preparēšana kā izglītojošs līdzeklis anatomijas zinātnei 21. gadsimtā: Preparēšana kā izglītības līdzeklis.Zinātnes izglītības analīze.2017; 10(3): 286–99.
Izlikšanas laiks: 13. nov. 2023