Trīsdimensiju drukātie anatomiskie modeļi (3DPAMS), šķiet, ir piemērots rīks to izglītības vērtības un iespējamības dēļ. Šī pārskata mērķis ir aprakstīt un analizēt metodes, ko izmanto, lai izveidotu 3DPAM cilvēka anatomijas mācīšanai un novērtētu tā pedagoģisko ieguldījumu.
PubMed tika veikta elektroniska meklēšana, izmantojot šādus terminus: izglītība, skola, mācīšanās, mācīšana, apmācība, mācīšana, izglītība, trīsdimensiju, 3D, 3-dimensiju, drukāšana, drukāšana, drukāšana, anatomija, anatomija, anatomija un anatomija Apvidū Apvidū Rezultāti ietvēra pētījumu raksturlielumus, modeļa dizainu, morfoloģisko novērtējumu, izglītības sniegumu, stiprās un vājās puses.
Starp 68 atlasītajiem rakstiem lielākais pētījumu skaits, kas vērsts uz galvaskausa reģionu (33 raksti); 51 Rakstos minēta kaulu drukāšana. 47 rakstos 3DPAM tika izstrādāts, pamatojoties uz datortomogrāfiju. Ir uzskaitīti pieci drukāšanas procesi. Plastmasa un to atvasinājumi tika izmantoti 48 pētījumos. Katrs dizains svārstās no USD 1,25 līdz USD 2800. Trīsdesmit septiņi pētījumi salīdzināja 3DPAM ar atsauces modeļiem. Trīsdesmit trīs rakstos tika pārbaudītas izglītības aktivitātes. Galvenie ieguvumi ir vizuālā un taustes kvalitāte, mācīšanās efektivitāte, atkārtojamība, pielāgojamība un veiklība, laika ietaupījums, funkcionālās anatomijas integrācija, labākas garīgās rotācijas iespējas, zināšanu saglabāšana un skolotāju/studentu apmierinātība. Galvenie trūkumi ir saistīti ar dizainu: konsekvence, detaļu trūkums vai caurspīdīgums, pārāk spilgtas krāsas, gari drukas laiki un augstas izmaksas.
Šis sistemātiskais pārskats parāda, ka 3DPAM ir rentabls un efektīvs anatomijas mācīšanai. Reālistiskākiem modeļiem ir jāizmanto dārgākas 3D drukāšanas tehnoloģijas un ilgāks dizaina laiks, kas ievērojami palielinās kopējās izmaksas. Galvenais ir atlasīt atbilstošo attēlveidošanas metodi. No pedagoģiskā viedokļa 3DPAM ir efektīvs instruments anatomijas mācīšanai, pozitīvi ietekmējot mācību rezultātus un gandarījumu. 3DPAM mācīšanas efekts ir vislabākais, ja tas reproducē sarežģītus anatomiskos reģionus, un studenti to izmanto jau medicīniskās apmācības sākumā.
Dzīvnieku līķu sadalīšana ir veikta kopš senās Grieķijas un ir viena no galvenajām anatomijas mācīšanas metodēm. Kadaveriskās dissekcijas, kas veiktas praktiskās apmācības laikā, tiek izmantotas universitāšu medicīnas studentu teorētiskajā mācību programmā un šobrīd tiek uzskatītas par zelta standartu anatomijas izpētei [1,2,3,4,5]. Tomēr cilvēku kadaverisko paraugu izmantošanai ir daudz šķēršļu, pamudinot meklēt jaunus apmācības rīkus [6, 7]. Daži no šiem jaunajiem rīkiem ir papildinātā realitāte, digitālie rīki un 3D drukāšana. Saskaņā ar neseno Santos et al. Literatūras pārskatu. [8] Runājot par šo jauno anatomijas mācīšanas tehnoloģiju vērtību, 3D drukāšana, šķiet, ir viens no vissvarīgākajiem resursiem gan studentu izglītības vērtības ziņā, gan ieviešanas iespējamības ziņā [4,9,10] Apvidū
3D drukāšana nav jauna. Pirmie patenti, kas saistīti ar šo tehnoloģiju, datēti ar 1984. gadu: Le Méhauté, O de Witte un JC André Francijā un trīs nedēļas vēlāk C korpuss ASV. Kopš tā laika šī tehnoloģija turpina attīstīties, un tās izmantošana ir paplašinājusies daudzās jomās. Piemēram, NASA 2014. gadā izdrukāja pirmo objektu ārpus Zemes [11]. Medicīnas joma ir pieņēmusi arī šo jauno rīku, tādējādi palielinot vēlmi attīstīt personalizētu medicīnu [12].
Daudzi autori ir parādījuši ieguvumus no 3D drukātu anatomisko modeļu (3DPAM) izmantošanas medicīniskajā izglītībā [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Mācot cilvēka anatomiju, nepieciešami patoloģiski un anatomiski normāli modeļi. Dažos pārskatos ir pārbaudīti patoloģiski vai medicīniski/ķirurģiski apmācības modeļi [8, 20, 21]. Lai izstrādātu hibrīda modeli cilvēka anatomijas mācīšanai, kas ietver jaunus rīkus, piemēram, 3D drukāšanu, mēs veica sistemātisku pārskatu, lai aprakstītu un analizētu, kā tiek izveidoti 3D drukāti objekti cilvēka anatomijas mācīšanai un kā studenti novērtē mācīšanās efektivitāti, izmantojot šos 3D objektus.
Šis sistemātiskais literatūras pārskats tika veikts 2022. gada jūnijā bez laika ierobežojumiem, izmantojot PRISMA (vēlamās ziņošanas vienības sistemātiskām atsauksmēm un metaanalīzēm) vadlīnijām [22].
Iekļaušanas kritēriji bija visi pētījumu dokumenti, kas izmantoja 3DPAM anatomijas mācībā/mācībās. Tika izslēgti literatūras pārskati, vēstules vai raksti, kas koncentrējas uz patoloģiskiem modeļiem, dzīvnieku modeļiem, arheoloģiskajiem modeļiem un medicīnisko/ķirurģisko apmācības modeļiem. Tika atlasīti tikai raksti, kas publicēti angļu valodā. Tika izslēgti raksti bez pieejamiem tiešsaistes kopsavilkumiem. Tika iekļauti raksti, kas ietvēra vairākus modeļus, no kuriem vismaz viens bija anatomiski normāls vai kuriem bija neliela patoloģija, kas neietekmēja mācību vērtību.
Literatūras meklēšana tika veikta elektroniskajā datu bāzē PubMed (Nacionālā medicīnas bibliotēka, NCBI), lai identificētu attiecīgos pētījumus, kas publicēti līdz 2022. gada jūnijam. Izmantojiet šādus meklēšanas vienumus: izglītība, skola, mācīšana, mācīšana, mācīšana, izglītība, trīs- Dimensiju, 3D, 3D, drukāšana, drukāšana, drukāšana, anatomija, anatomija, anatomija un anatomija. Tika izpildīts viens vaicājums: ((Izglītība [nosaukums/kopsavilkums] vai skola [nosaukums/kopsavilkums] Orlearning [nosaukums/kopsavilkums] vai mācīšana [nosaukums/kopsavilkums] vai apmācība [nosaukums/kopsavilkums] oreach [nosaukums/kopsavilkums]] vai Izglītība [nosaukums/kopsavilkums]) un (trīs dimensijas [nosaukums] vai 3D [nosaukums] vai 3d [nosaukums])) un (drukāt [nosaukums] vai drukāt [nosaukums] vai drukāt [nosaukums])) un (anatomija) [nosaukums ]]/Kopsavilkums] vai anatomija [nosaukums/kopsavilkums] vai anatomija [nosaukums/kopsavilkums] vai anatomija [nosaukums/kopsavilkums]). Papildu raksti tika identificēti, manuāli meklējot PubMed datu bāzē un pārskatot citu zinātnisku rakstu atsauces. Netika piemēroti datuma ierobežojumi, bet tika izmantots filtrs “personai”.
Visi iegūtie nosaukumi un kopsavilkumi tika pārbaudīti pret iekļaušanas un izslēgšanas kritērijiem diviem autoriem (EBR un AL), un visi pētījumi, kas neatbilst visiem atbilstības kritērijiem, tika izslēgti. Atlikušo pētījumu pilna teksta publikācijas ieguva un pārskatīja trīs autori (EBR, EBE un Al). Ja nepieciešams, ceturtā persona (LT) atrisināja domstarpības rakstu izvēlē. Šajā pārskatā tika iekļautas publikācijas, kas atbilda visiem iekļaušanas kritērijiem.
Datu ieguve neatkarīgi veica divi autori (EBR un Al) trešā autora (LT) uzraudzībā.
- Modeļa projektēšanas dati: anatomiski reģioni, specifiskas anatomiskās daļas, sākotnējais 3D drukāšanas modelis, iegūšanas metode, segmentēšana un modelēšanas programmatūra, 3D printera tips, materiāla tips un daudzums, drukāšanas skala, krāsa, drukāšanas izmaksas.
- Modeļu morfoloģiskais novērtējums: modeļi, ko izmanto salīdzināšanai, ekspertu/skolotāju medicīniskajam novērtējumam, vērtētāju skaitam, novērtēšanas veidam.
- 3D modeļa mācīšana: studentu zināšanu novērtēšana, novērtēšanas metode, studentu skaits, salīdzināšanas grupu skaits, studentu nejaušināšana, izglītība/studentu tips.
Medlīnā tika identificēti 418 pētījumi, un “cilvēka” filtrs tika izslēgts 139 rakstus. 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/ķirurģiskās apmācības modeļi (4 raksti), dzīvnieku modeļi (4 raksti), 3D radioloģiskie modeļi (1 raksts), vai arī tie nebija oriģināli zinātniski raksti (16 nodaļas). ). Pārskatā tika iekļauti 68 raksti. 1. attēlā parādīts atlases process kā plūsmas diagramma.
Plūsmas diagramma, kas apkopo rakstu identificēšanu, skrīningu un iekļaušanu šajā sistemātiskajā pārskatā
Visi pētījumi tika publicēti laikā no 2014. līdz 2022. gadam ar vidējo publikācijas gadu 2019. gadā. Starp 68 iekļautajiem rakstiem 33 (49%) pētījumi bija aprakstoši un eksperimentāli, 17 (25%) bija tīri eksperimentāli, un 18 (26%) bija eksperimentāls. Tīri aprakstošs. No 50 (73%) eksperimentālajiem pētījumiem 21 (31%) izmantoja randomizāciju. Tikai 34 pētījumos (50%) ietilpa statistiskā analīze. 1. tabulā ir apkopotas katra pētījuma īpašības.
33 rakstos (48%) tika pārbaudīts galvas reģions, 19 rakstos (28%) tika pārbaudīts krūšu kurvja reģions, 17 rakstos (25%) pārbaudīja abdominopelvic reģionu un 15 raksti (22%) pārbaudīja ekstremitātes. Piecdesmit viens raksts (75%) minēja 3D drukātus kaulus kā anatomiskus modeļus vai daudzlīmeņu anatomiskos modeļus.
Attiecībā uz avotu modeļiem vai failiem, ko izmanto 3DPAM izstrādei, 23 raksti (34%) minēja pacienta datu izmantošanu, 20 raksti (29%) minēja kadaverisko datu izmantošanu, un 17 raksti (25%) minēja datu bāzu izmantošanu. tika izmantoti, un 7 pētījumi (10%) neatklāja izmantoto dokumentu avotu.
47 pētījumi (69%) izstrādāja 3DPAM, pamatojoties uz datortomogrāfiju, un 3 pētījumi (4%) ziņoja par Microct izmantošanu. 7 raksti (10%) projicēja 3D objektus, izmantojot optiskos skenerus, 4 rakstus (6%), izmantojot MRI, un 1 rakstu (1%), izmantojot kameras un mikroskopus. 14 raksti (21%) neminēja 3D modeļa dizaina avota failu avotu. 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 tika izmantota imitācija (materializējas, Lēvens, Beļģija) (14 pētījumi, 21%), kam sekoja Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 pētījumi, 19%), ģeomāģiskā (3D sistēma, MO, NC, Leesville) Apvidū (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 printera modeļi un pieci drukāšanas procesi. FDM (kausēta nogulsnēšanās modelēšanas) tehnoloģija tika izmantota 26 produktos (38%), materiālu spridzināšana 13 produktos (19%) un visbeidzot saistvielu spridzināšana (11 produkti, 16%). Vismazāk izmantotās tehnoloģijas ir stereolitogrāfija (SLA) (5 raksti, 7%) un selektīva 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].
Norādot materiālus, kas izmantoti 3DPAM izgatavošanai (51 raksts, 75%), 48 pētījumi (71%) izmantoja plastmasu un to atvasinājumus. Galvenie izmantotie materiāli bija PLA (polilaktīnskābe) (n = 20, 29%), sveķi (n = 9, 13%) un ABS (akrilonitrila butadiēna stirols) (7 tipi, 10%). 23 rakstos (34%) tika pārbaudīti 3DPAM, kas izgatavoti no vairākiem materiāliem, 36 raksti (53%) uzrādīja 3DPAM, kas izgatavots tikai no viena materiāla, un 9 raksti (13%) nenorādīja materiālu.
Divdesmit deviņi raksti (43%) ziņoja par drukas koeficientu, sākot no 0,25: 1 līdz 2: 1, ar vidēji 1: 1. Divdesmit pieci raksti (37%) izmantoja attiecību 1: 1. 28 3DPAMS (41%) sastāvēja no vairākām krāsām, un 9 (13%) tika krāsoti pēc drukāšanas [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trīsdesmit četri raksti (50%) minēja izmaksas. 9 raksti (13%) minēja 3D printeru un izejvielu izmaksas. Printeru cena ir no USD 302 līdz 65 000 USD. Kad modeļa cenas ir norādītas, modeļa cenas svārstās no USD 1,25 līdz USD 2800; Šīs galējības atbilst skeleta paraugiem [47] un augstas precizitātes retroperitoneālajiem modeļiem [48]. 2. tabulā ir apkopoti katra iekļautā pētījuma modeļa dati.
Trīsdesmit septiņi pētījumi (54%) salīdzināja 3DAPM ar atsauces modeli. Starp šiem pētījumiem visizplatītākais salīdzinātājs bija anatomisks atsauces modelis, ko izmantoja 14 rakstos (38%), plastinēti preparāti 6 rakstos (16%), plastinēti preparāti 6 rakstos (16%). Virtuālās realitātes izmantošana, datortomogrāfijas attēlveidošana Viena 3DPAM 5 rakstos (14%), vēl 3DPAM 3 rakstos (8%), nopietnas spēles 1 rakstā (3%), rentgenogrāfijas 1 rakstā (3%), biznesa modeļi ieslēgti 1 raksts (3%) un paplašinātā realitāte 1 rakstā (3%). Trīsdesmit četri (50%) pētījumi novērtēja 3DPAM. Piecpadsmit (48%) pētījumos sīki aprakstīta vērtētāju pieredze (3. tabula). 3DPAM veica ķirurgi vai apmeklējošie ārsti 7 pētījumos (47%), anatomiskie speciālisti 6 pētījumos (40%), 3 pētījumu studenti (20%), skolotāji (disciplīna nav norādīta) 3 pētījumos (20%) novērtēšanai un vēl viens vērtētājs rakstā (7%). Vidējais vērtētāju skaits ir 14 (vismaz 2, ne vairāk kā 30). Trīsdesmit trīs pētījumi (49%) kvalitatīvi novērtēja 3DPAM morfoloģiju, un 10 pētījumi (15%) kvantitatīvi novērtēja 3DPAM morfoloģiju. No 33 pētījumiem, kuros tika izmantoti kvalitatīvi novērtējumi, 16 izmantoja tīri aprakstošus novērtējumus (48%), 9 izmantotos testus/vērtējumus/apsekojumus (27%) un 8 izmantotās Likerta skalas (24%). 3. tabulā ir apkopoti modeļu morfoloģiskie novērtējumi katrā iekļautajā pētījumā.
Trīsdesmit trīs (48%) raksti pārbaudīja un salīdzināja 3DPAM mācīšanas efektivitāti ar studentiem. No šiem pētījumiem 23 (70%) rakstos tika novērtēta studentu apmierinātība, 17 (51%) izmantoja Likerta skalas un 6 (18%) izmantoja citas metodes. Divdesmit divi raksti (67%) novērtēja studentu mācīšanos, veicot zināšanu pārbaudi, no kuriem 10 (30%) izmantoja iepriekšējus un/vai pēcpārbaudes. Vienpadsmit pētījumi (33%) izmantoja jautājumus un testus, lai novērtētu studentu zināšanas, un pieci pētījumi (15%) izmantoja attēlu marķēšanu/anatomisko identifikāciju. Katrā pētījumā piedalījās vidēji 76 studenti (vismaz 8, maksimālais 319). Divdesmit četriem pētījumiem (72%) bija kontroles grupa, no kurām 20 (60%) izmantoja randomizāciju. Turpretī viens pētījums (3%) pēc nejaušības principa anatomiskos modeļus piešķīra 10 dažādiem studentiem. Vidēji tika salīdzinātas 2,6 grupas (vismaz 2, ne vairāk kā 10). Divdesmit trīs pētījumi (70%) bija saistīti ar medicīnas studentiem, no kuriem 14 (42%) bija pirmā kursa medicīnas studenti. Seši (18%) pētījumi ietvēra iedzīvotājus, 4 (12%) zobārstniecības studentus un 3 (9%) zinātnes studentus. Seši pētījumi (18%) ieviesa un novērtēja autonomu mācīšanos, izmantojot 3DPAM. 4. tabulā ir apkopoti 3DPAM mācību efektivitātes novērtējuma rezultāti katram iekļautajam pētījumam.
Galvenās priekšrocības, par kurām autori ziņo par 3DPAM kā normālas anatomijas mācību līdzekli, ir vizuālas un taustes īpašības, ieskaitot reālismu [55, 67], precizitāti [44, 50, 72, 85] un konsekvences mainīgumu [34, 45 ]. , 48, 64], krāsa un caurspīdīgums [28, 45], izturība [24, 56, 73], izglītības efekts [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], izmaksas [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproducējamība [80], uzlabošanas vai personalizācijas iespēja [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80]. , Ātrs skeleta modeļu dizains [81], spēja kopīgi veidot modeļus un ņemt tos mājās [49, 60, 71], uzlabot garīgās rotācijas spējas [23] un zināšanu saglabāšanu [32], kā arī skolotāju [ 25, 63] un studentu apmierinātība [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Galvenie trūkumi ir saistīti ar dizainu: stingrība [80], konsekvence [28, 62], detaļu vai caurspīdīguma trūkums [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], krāsas ir pārāk spilgtas [45]. un grīdas trauslums [71]. Pie citiem trūkumiem pieder informācijas zaudēšana [30, 76], ilgs laiks, kas nepieciešams attēlu segmentēšanai [36, 52, 57, 58, 74], tipogrāfijas laiks [57, 63, 66, 67], anatomiskās mainības trūkums [25], un izmaksas. Augsts [48].
Šajā sistemātiskajā pārskatā ir apkopoti 68 raksti, kas publicēti 9 gadu laikā, un tā izceļ zinātniskās kopienas interesi par 3DPAM kā instrumentu normālas cilvēka anatomijas mācīšanai. Katrs anatomiskais reģions tika pētīts un 3D drukāts. No šiem rakstiem 37 rakstos tika salīdzināts 3DPAM ar citiem modeļiem, un 33 rakstos tika novērtēta 3DPAM pedagoģiskā nozīme studentiem.
Ņemot vērā atšķirības anatomisko 3D drukas pētījumu plānošanā, mēs neuzskatījām par piemērotu veikt metaanalīzi. Metaanalīze, kas publicēta 2020. gadā, galvenokārt bija vērsta uz anatomiskām zināšanu testiem pēc apmācības, neanalizējot 3DPAM projektēšanas un ražošanas tehniskos un tehnoloģiskos aspektus [10].
Galvas reģions ir visvairāk izpētītais, iespējams, tāpēc, ka tā anatomijas sarežģītība apgrūtina studentiem grūtāku attēlot šo anatomisko reģionu trīsdimensiju telpā, salīdzinot ar ekstremitātēm vai rumpi. CT ir līdz šim visbiežāk izmantotā attēlveidošanas modalitāte. Šis paņēmiens tiek plaši izmantots, īpaši medicīniskos apstākļos, bet tam ir ierobežota telpiskā izšķirtspēja un zems mīksto audu kontrasts. Šie ierobežojumi padara CT skenēšanu nepiemērotu nervu sistēmas segmentēšanai un modelēšanai. No otras puses, datortomogrāfija ir labāk piemērota kaulu audu segmentēšanai/modelēšanai; Kaulu/mīksto audu kontrasts palīdz veikt šīs darbības pirms 3D drukāšanas anatomiskajiem modeļiem. No otras puses, Microct tiek uzskatīts par atsauces tehnoloģiju attiecībā uz telpisko izšķirtspēju 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]. Augstas kvalitātes .STL failu iegūšana nav pietiekama, lai izveidotu augstas kvalitātes anatomiskus modeļus. Ir jānosaka drukāšanas parametri, piemēram, anatomiskā modeļa orientācija uz drukas plāksnes [29]. Daži autori norāda, ka, lai uzlabotu 3DPAM precizitāti, jāizmanto tādas uzlabotas drukāšanas tehnoloģijas kā SLS [38]. 3DPAM ražošanai nepieciešama profesionāla palīdzība; Vispieprasītākie speciālisti ir inženieri [72], radiologi, [75], grafiskie dizaineri [43] un anatomisti [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentēšana un modelēšanas programmatūra ir svarīgi faktori, lai iegūtu precīzus anatomiskos modeļus, taču šo programmatūras pakešu izmaksas un to sarežģītība kavē to izmantošanu. Vairākos pētījumos ir salīdzināta dažādu programmatūras pakešu un drukāšanas tehnoloģiju izmantošana, izceļot katras tehnoloģijas priekšrocības un trūkumus [68]. Papildus programmatūras modelēšanai ir nepieciešama arī drukas programmatūra, kas saderīga ar izvēlēto printeri; Daži autori dod priekšroku izmantot tiešsaistes 3D drukāšanu [75]. Ja tiek drukāti pietiekami daudz 3D objektu, ieguldījums var radīt finansiālu atdevi [72].
Plastmasa ir līdz šim visbiežāk izmantotais materiāls. Tā plašais faktūru un krāsu klāsts padara to par izvēlēto 3DPAM materiālu. Daži autori ir uzslavējuši tā augsto spēku, salīdzinot ar tradicionālajiem kadaveriskajiem vai plastinētajiem modeļiem [24, 56, 73]. Dažām plastmasām ir pat lieces vai stiepšanās īpašības. Piemēram, Filaflex ar FDM tehnoloģiju var stiepties līdz 700%. Daži autori to uzskata par izvēlēto materiālu muskuļiem, cīpslu un saišu replikācijai [63]. No otras puses, divos pētījumos drukāšanas laikā ir izvirzīti jautājumi par šķiedru orientāciju. Faktiski muskuļu modelēšanā ir kritiska nozīme muskuļu šķiedru orientācija, ievietošana, inervācija un funkcija [33].
Pārsteidzoši, ka maz pētījumu piemin drukāšanas mērogu. Tā kā daudzi cilvēki uzskata, ka attiecība 1: 1 ir standarta, autors, iespējams, ir izvēlējies to nemaz nerunāt. Lai arī palielināšana būtu noderīga virzītai mācībai lielās grupās, mērogošanas iespējamība vēl nav izpētīta, jo īpaši ar pieaugošo klases lielumu un modeļa fizisko lielumu ir svarīgs faktors. Protams, pilna izmēra skalas atvieglo pacientam atrašanu un komunikāciju dažādu anatomiskos elementus, kas var izskaidrot, kāpēc tos bieži izmanto.
No daudzajiem tirgū pieejamajiem printeriem tie, kas izmanto PolyJet (materiālu vai saistvielu tintes) tehnoloģiju, lai nodrošinātu krāsu un daudzslāņu (un līdz ar to vairāku tekstu) augstas izšķirtspējas drukas izmaksas no USD 20 000 līdz USD 250 000 (https: // www .aniwaa.com/). Šīs augstās izmaksas var ierobežot 3DPAM veicināšanu medicīnas skolās. Papildus printera izmaksām tintes drukāšanai nepieciešamās materiālu izmaksas ir augstākas nekā SLA vai FDM printeriem [68]. Arī SLA vai FDM printeru cenas ir pieejamākas, sākot no 576 līdz 4 999 eiro šajā pārskatā uzskaitītajos rakstos. Pēc Stipodi un kolēģu teiktā, katru skeleta daļu var izdrukāt par USD 1,25 [47]. Vienpadsmit pētījumos secināts, ka 3D drukāšana ir lētāka nekā plastifizācijas vai komerciālie modeļi [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Turklāt šie komerciālie modeļi ir izstrādāti, lai sniegtu informāciju par pacientu bez pietiekamas detaļas anatomijas mācīšanai [80]. Šie komerciālie modeļi tiek uzskatīti par zemākiem par 3DPAM [44]. Ir vērts atzīmēt, ka papildus izmantotajai drukas tehnoloģijai galīgās izmaksas ir proporcionālas 3DPAM skalai un līdz ar to galīgo lielumu [48]. Šo iemeslu dēļ priekšroka tiek dota pilna izmēra skalai [37].
Tikai vienā pētījumā tika salīdzināts 3DPAM ar komerciāli pieejamiem anatomiskiem modeļiem [72]. Kadaveriskie paraugi ir 3DPAM visbiežāk izmantotais salīdzinātājs. Neskatoties uz to ierobežojumiem, kadaveriskie modeļi joprojām ir vērtīgs instruments anatomijas mācīšanai. Jānošķir starp autopsiju, sadalīšanu un sausu kaulu. Balstoties uz apmācības testiem, divi pētījumi parādīja, ka 3DPAM bija ievērojami efektīvāka nekā plastinēta sadalīšana [16, 27]. Vienā pētījumā tika salīdzināta viena stunda apmācība, izmantojot 3DPAM (apakšējās ekstremitātes) ar viena un tā paša anatomiskā reģiona sadalīšanas stundu [78]. Starp abām mācību metodēm nebija būtiskas atšķirības. Visticamāk, ka par šo tēmu ir maz pētījumu, jo šādus salīdzinājumus ir grūti veikt. Discepcija ir laikietilpīga sagatavošanās studentiem. Dažreiz ir nepieciešami desmitiem stundu sagatavošanās, atkarībā no tā, kas tiek gatavots. Trešo salīdzinājumu var veikt ar sausiem kauliem. Tsai un Smita pētījumā tika atklāts, ka testa rādītāji bija ievērojami labāki grupā, izmantojot 3DPAM [51, 63]. Čens un kolēģi atzīmēja, ka studenti, kas izmanto 3D modeļus, labāk veica struktūru identificēšanu (galvaskausus), taču MCQ rādītāji nebija atšķirīgi [69]. Visbeidzot, Tanners un kolēģi parādīja labākus rezultātus pēc testa šajā grupā, izmantojot 3DPAM pterygopalatine fossa [46]. Šajā literatūras pārskatā tika identificēti citi jauni mācību rīki. Visizplatītākie starp tiem ir paplašinātā realitāte, virtuālā realitāte un nopietnas spēles [43]. Pēc Mahrous un kolēģu domām, priekšroka anatomiskajiem modeļiem ir atkarīga no stundu skaita, ko studenti spēlē videospēles [31]. No otras puses, būtisks jaunu anatomijas mācību rīku trūkums ir haptiskas atsauksmes, īpaši tikai tikai virtuāliem rīkiem [48].
Lielākajā daļā pētījumu, kas novērtēti jaunajā 3DPAM, ir izmantoti zināšanu pirmstestēšana. Šie iepriekšējie pārbaudījumi palīdz izvairīties no neobjektivitātes novērtējumā. Daži autori pirms eksperimentālo studiju veikšanas izslēdz visus studentus, kuri provizoriskajā testā guva virs vidējā līmeņa [40]. Starp minētajiem gariem un kolēģiem bija modeļa krāsa un brīvprātīgo izvēle studentu klasē [61]. Krāsošana atvieglo anatomisko struktūru identificēšanu. Čens un kolēģi izveidoja stingrus eksperimentālus apstākļus bez sākotnējām atšķirībām starp grupām, un pētījums bija akls, cik maksimāli iespējami [69]. Lim un kolēģi iesaka pēctesta novērtējumu pabeigt trešā persona, 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 svarīgi aizspriedumi, kas jāapzinās [86].
3DPAM izglītības nozīme galvenokārt tika novērtēta medicīnas studentiem, ieskaitot pirmā kursa medicīnas studentus, 14 no 33 pētījumiem. Pilotpētījumā Vilks un kolēģi ziņoja, ka medicīnas studenti uzskata, ka 3D drukāšana jāiekļauj viņu anatomijas mācībās [87]. 87% studentu, kas aptaujāti Cercenelli pētījumā, uzskatīja, ka otrais studiju gads ir labākais laiks 3DPAM izmantošanai [84]. Tannera un kolēģu rezultāti arī parādīja, ka studenti uzstājās labāk, ja viņi nekad nebūtu izpētījuši lauku [46]. Šie dati liecina, ka pirmais medicīnas skolas gads ir optimālais laiks 3DPAM iekļaut anatomijas mācīšanā. Ye metaanalīze atbalstīja šo ideju [18]. Pētījumā iekļautajos 27 rakstos bija būtiskas atšķirības pārbaudes punktos starp 3DPAM un tradicionālajiem medicīnas studentu modeļiem, bet ne iedzīvotājiem.
3DPAM kā mācību rīks uzlabo akadēmisko sasniegumu [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], ilgtermiņa zināšanu saglabāšana [32] un studentu apmierinātība [25, 45, 46, 52, 57, 63] , 66]. , 69, 84]. Ekspertu paneļi arī uzskatīja, ka šie modeļi ir noderīgi [37, 42, 49, 81, 82], un divos pētījumos tika atklāts skolotāju apmierinātība ar 3DPAM [25, 63]. No visiem avotiem backhouse un kolēģi uzskata, ka 3D drukāšana ir labākā alternatīva tradicionālajiem anatomiskajiem modeļiem [49]. Savā pirmajā metaanalīzē jūs un kolēģi apstiprināja, ka studentiem, kuri saņēma 3DPAM norādījumus, ir labāki rezultāti pēc testa nekā studentiem, kuri saņēma 2D vai līča norādījumus [10]. Tomēr viņi diferencēja 3DPAM nevis pēc sarežģītības, bet vienkārši pēc sirds, nervu sistēmas un vēdera dobuma. Septiņos pētījumos 3DPAM nepārspēja citus modeļus, kuru pamatā bija studentiem administrētie zināšanu testi [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Viņu metaanalīzē Salazars un kolēģi secināja, ka 3DPAM izmantošana īpaši uzlabo izpratni par sarežģītu anatomiju [17]. Šī koncepcija saskan ar Hitas vēstuli redaktoram [88]. Dažiem anatomiskiem apgabaliem, kas tiek uzskatīti par mazāk sarežģītiem, nav nepieciešams izmantot 3DPAM, turpretī sarežģītāki anatomiskie apgabali (piemēram, kakls vai nervu sistēma) būtu loģiska izvēle 3DPAM. Šī koncepcija var izskaidrot, kāpēc dažas 3DPAM netiek uzskatītas par pārākām tradicionālajiem modeļiem, it īpaši, ja studentiem trūkst zināšanu jomā, kur modeļa veiktspēja ir atzīta par labāku. Tādējādi vienkārša modeļa iesniegšana studentiem, kuriem jau ir zināmas zināšanas par priekšmetu (medicīnas studentiem vai iedzīvotājiem), nav noderīga, lai uzlabotu studentu sniegumu.
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], un 3 pētījumi uzlaboja stiprību un izturību (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Citas priekšrocības ir tādas, ka studenti var manipulēt ar struktūrām, skolotāji var ietaupīt laiku, tos ir vieglāk saglabāt nekā līķus, projektu var pabeigt 24 stundu laikā, to var izmantot kā mājas izglītības rīku, un to var izmantot, lai iemācītu lielus daudzumus informācijas. Grupas [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Atkārtota 3D drukāšana liela apjoma anatomijas mācīšanai 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, visticamāk, tika veikta operācija [40, 74]. Metāla savienotājus var iestrādāt, lai izveidotu kustību, kas nepieciešama, lai izpētītu funkcionālo anatomiju [51, 53], vai arī modeļus var izdrukāt, izmantojot sprūda dizainus [67].
3D drukāšana ļauj izveidot pielāgojamus anatomiskos modeļus, modelēšanas posmā uzlabojot noteiktus aspektus [48, 80], izveidojot piemērotu bāzi [59], apvienojot vairākus modeļus [36], izmantojot caurspīdīgumu, (49) krāsu, [45] vai Padarot noteiktas iekšējās struktūras [30]. Stipodi un kolēģi izmantoja veidošanas māla, lai papildinātu to 3D drukātos kaulu modeļus, uzsverot līdzprogrammēto modeļu vērtību kā mācību instrumentus [47]. 9 pētījumos krāsa tika piemērota pēc drukāšanas [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], bet studenti to pielietoja tikai vienu reizi [49]. Diemžēl pētījumā netika novērtēta modeļa apmācības kvalitāte vai apmācības secība. Tas jāapsver anatomijas izglītības kontekstā, jo jauktās mācīšanās un līdzprojektēšanas priekšrocības ir labi noteiktas [89]. Lai tiktu galā ar pieaugošo reklāmas aktivitāti, pašmācība ir daudzkārt izmantota modeļu novērtēšanai [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Vienā pētījumā secināts, ka plastmasas materiāla krāsa ir pārāk spilgta [45], cits pētījums secināja, ka modelis ir pārāk trausls [71], un vēl divi pētījumi liecināja par anatomiskas mainības trūkumu atsevišķu modeļu projektēšanā [25, 45 ]. Apvidū Septiņos pētījumos secināts, ka 3DPAM anatomiskā detaļa nav pietiekama [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Lai iegūtu sīkākus lielo un sarežģīto reģionu anatomiskos modeļus, piemēram, retroperitoneum vai mugurkaula kakla daļas, segmentēšana un modelēšanas laiks tiek uzskatīts par ļoti ilgu un izmaksas ir ļoti augstas (apmēram USD 2000) [27, 48]. Hojo un kolēģi savā pētījumā paziņoja, ka iegurņa anatomiskā modeļa izveidošanai bija vajadzīgas 40 stundas [42]. Garākais segmentēšanas laiks bija 380 stundas Weatherall un kolēģu pētījumā, kurā tika apvienoti vairāki modeļi, lai izveidotu pilnīgu bērnu elpceļu modeli [36]. Deviņos pētījumos segmentēšana un tipogrāfija tika uzskatīti par trūkumiem [36, 42, 57, 58, 74]. Tomēr 12 pētījumi kritizēja to modeļu fiziskās īpašības, jo īpaši to konsekvenci, [28, 62] caurspīdīguma trūkumu, [30] trauslumu un monohromatiskumu, [71] mīksto audu trūkumu [66] vai detaļu trūkums [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Šos trūkumus var pārvarēt, palielinot segmentācijas vai simulācijas laiku. Attiecīgas informācijas zaudēšana un iegūšana bija problēma, ar kuru saskārās trīs komandas [30, 74, 77]. Saskaņā ar pacientu ziņojumiem jodētie kontrastvielas devas ierobežojumu dēļ nesniedza optimālu asinsvadu redzamību [74]. Kadaveriskā modeļa injekcija, šķiet, ir ideāla metode, kas attālinās no “pēc iespējas mazāk” principa un ievadītā kontrastvielas devas ierobežojumiem.
Diemžēl daudzos rakstos nav pieminētas dažas 3DPAM galvenās iezīmes. Mazāk nekā puse rakstu skaidri norādīja, vai viņu 3DPAM ir tonēta. Drukāšanas jomas pārklājums bija nekonsekvents (43% rakstu), un tikai 34% minēja vairāku plašsaziņas līdzekļu izmantošanu. Šie drukāšanas parametri ir kritiski svarīgi, jo tie ietekmē 3DPAM mācību īpašības. Lielākā daļa rakstu nesniedz pietiekamu informāciju par 3DPAM iegūšanas sarežģītību (projektēšanas laiks, personāla kvalifikācija, programmatūras izmaksas, drukāšanas izmaksas utt.). Šī informācija ir kritiska, un tā būtu jāapsver, pirms apsverot projekta uzsākšanu, lai izstrādātu jaunu 3DPAM.
Šis sistemātiskais pārskats parāda, ka parasto anatomisko modeļu projektēšana un 3D drukāšana ir iespējama par zemām izmaksām, it īpaši, ja tiek izmantoti FDM vai SLA printeri un lēti vienkrāsas plastmasas materiāli. Tomēr šos pamata dizainus var uzlabot, pievienojot krāsu vai pievienojot dizainus dažādos materiālos. Reālistiskākiem modeļiem (drukāti, izmantojot vairākus dažādu krāsu un faktūru materiālus, lai cadaver atsauces modeļa cieši atkārtotu taustes īpašības) ir vajadzīgas dārgākas 3D drukāšanas tehnoloģijas un ilgāks dizaina laiks. Tas ievērojami palielinās kopējās izmaksas. Neatkarīgi no tā, kurš drukāšanas process tiek izvēlēts, 3DPAM panākumu atslēga ir atbilstošas attēlveidošanas metodes izvēle. Jo augstāka ir telpiskā izšķirtspēja, jo reālistiskāks modelis kļūst un var izmantot progresīvu pētījumu veikšanai. No pedagoģiskā viedokļa 3DPAM ir efektīvs instruments anatomijas mācīšanai, par ko liecina studentiem ievadītie zināšanu testi un viņu apmierinātība. 3DPAM mācīšanas efekts ir vislabākais, ja tas reproducē sarežģītus anatomiskos reģionus, un studenti to izmanto jau medicīniskās apmācības sākumā.
Pašreizējā pētījumā izveidotās un/vai analizētās datu kopas nav publiski pieejamas valodas barjeru dēļ, bet ir pieejamas no attiecīgā autora pēc saprātīga pieprasījuma.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Pārskats par bruto anatomiju, mikroanatomiju, neirobioloģiju un embrioloģijas kursiem ASV medicīnas skolas mācību programmās. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Cadaveric sadalīšana kā anatomiskās zinātnes izglītības līdzeklis 21. gadsimtā: sadalīšana kā izglītības rīks. Zinātnes izglītības analīze. 2017; 10 (3): 286–99.
Pasta laiks: Apr-09-2024