Триизмерните печатни анатомични модели (3DPAM) изглежда са подходящ инструмент поради тяхната образователна стойност и осъществимост. Целта на този преглед е да опише и анализира методите, използвани за създаване на 3DPAM за преподаване на човешка анатомия и за оценка на неговия педагогически принос.
Електронно търсене е проведено в PubMed, използвайки следните термини: образование, училище, обучение, преподаване, обучение, преподаване, образование, триизмерна, 3D, 3-измерена, печат, печат, печат, анатомия, анатомия, анатомия и анатомия . . Констатациите включват характеристики на изследването, дизайн на модела, морфологична оценка, образователни резултати, силни страни и слаби страни.
Сред 68 избрани статии най -големият брой изследвания, фокусирани върху черепния регион (33 статии); 51 Статии споменават костен печат. В 47 статии 3DPAM е разработен въз основа на компютърна томография. Изброени са пет процеса на печат. Пластмасите и техните производни са използвани в 48 проучвания. Всеки дизайн варира в цената от 1,25 до 2800 долара. Тридесет и седем проучвания сравняват 3DPAM с референтни модели. Тридесет и три статии изследваха образователните дейности. Основните предимства са визуалното и тактилното качество, ефективността на обучението, повторяемостта, адаптивността и пъргавината, спестяването на времето, интегрирането на функционалната анатомия, по -добрите способности за психично въртене, задържането на знания и удовлетвореността на учениците/учениците. Основните недостатъци са свързани с дизайна: консистенция, липса на детайли или прозрачност, цветове, които са твърде ярки, дълги времена на печат и висока цена.
Този систематичен преглед показва, че 3DPAM е рентабилен и ефективен за преподаване на анатомия. По -реалистичните модели изискват използването на по -скъпи технологии за 3D печат и по -дълги времена на проектиране, което ще увеличи значително общата цена. Ключът е да изберете подходящия метод за изображения. От педагогическа гледна точка 3DPAM е ефективен инструмент за преподаване на анатомия, с положително въздействие върху резултатите от обучението и удовлетвореността. Учебният ефект на 3DPAM е най -добър, когато възпроизвежда сложни анатомични региони и студентите го използват в началото на своето медицинско обучение.
Дисекция на животински трупове се извършва от древната Гърция и е един от основните методи за преподаване на анатомия. Колумните дисекции, извършени по време на практическо обучение, се използват в теоретичната учебна програма на студентите по медицина на университета и в момента се считат за златен стандарт за изследване на анатомията [1,2,3,4,5]. Въпреки това, има много бариери пред използването на човешки трудни образци, което подтиква търсенето на нови инструменти за обучение [6, 7]. Някои от тези нови инструменти включват разширена реалност, цифрови инструменти и 3D печат. Според скорошен преглед на литературата от Santos et al. [8] По отношение на стойността на тези нови технологии за преподаване на анатомия, 3D печат изглежда е един от най -важните ресурси, както по отношение на образователната стойност за студентите, така и по отношение на осъществимостта на прилагането [4,9,10] .
3D печат не е нов. Първите патенти, свързани с тази технология, датират от 1984 г .: A Le Méhauté, O De Witte и JC André във Франция и три седмици по -късно C Hull в САЩ. Оттогава технологията продължава да се развива и използването му се разширява в много области. Например, НАСА отпечата първия обект отвъд Земята през 2014 г. [11]. Медицинската област също прие този нов инструмент, като по този начин увеличи желанието за развитие на персонализирана медицина [12].
Много автори са демонстрирали ползите от използването на 3D отпечатани анатомични модели (3DPAM) в медицинското образование [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. При преподаване на човешка анатомия са необходими непатологични и анатомично нормални модели. Някои отзиви са изследвали патологични или медицински/хирургични модели за обучение [8, 20, 21]. За да разработим хибриден модел за преподаване на човешка анатомия, който включва нови инструменти като 3D печат, проведохме систематичен преглед, за да опишем и анализираме как се създават 3D печатни обекти за преподаване на човешка анатомия и как учениците оценяват ефективността на ученето, използвайки тези 3D обекти.
Този систематичен преглед на литературата е проведен през юни 2022 г. без ограничения във времето, използвайки PRISMA (предпочитани отчетни елементи за систематични прегледи и мета-анализи) насоки [22].
Критериите за включване бяха всички изследователски документи, използващи 3DPAM в преподаването/обучението на анатомия. Прегледите на литературата, писмата или статиите, фокусирани върху патологични модели, животински модели, археологически модели и медицински/хирургични модели за обучение, бяха изключени. Избрани са само статии, публикувани на английски език. Статиите без налични онлайн резюмета бяха изключени. Бяха включени статии, включващи множество модели, поне един от които е анатомично нормално или има незначителна патология, която не влияе върху стойността на преподаването.
Търсене на литература е проведено в електронната база данни PubMed (Национална библиотека по медицина, NCBI), за да се идентифицират съответните проучвания, публикувани до юни 2022 г. Използвайте следните думи за търсене: образование, училище, преподаване, преподаване, обучение, преподаване, образование, три- три- Размер, 3D, 3D, печат, печат, печат, анатомия, анатомия, анатомия и анатомия. Изпълнена е единична заявка: (((Образование [заглавие/Резюме] или училище [Заглавие/Резюме] Orlearning [Заглавие/Резюме] или преподаване [Заглавие/Резюме] или Обучение [Заглавие/Резюме] OREACH [Заглавие/Резюме]] или Образование [Заглавие/Резюме]) и (три измерения [заглавие] или 3D [заглавие] или 3D [заглавие])) и (печат [заглавие] или печат [заглавие] или печат [заглавие])) и (анатомия) [заглавие ]]/Резюме] или анатомия [заглавие/Резюме] или анатомия [заглавие/Резюме] или анатомия [заглавие/Резюме]). Допълнителни статии бяха идентифицирани чрез ръчно търсене на базата данни на PubMed и преглед на референции на други научни статии. Не се прилагат ограничения за дата, но е използван филтър „лице“.
Всички извлечени заглавия и резюмета бяха прегледани срещу критериите за включване и изключване от двама автори (EBR и AL) и всяко проучване, което не отговаря на всички критерии за допустимост, беше изключено. Пълнотестните публикации на останалите проучвания бяха извлечени и прегледани от трима автори (EBR, EBE и AL). Когато е необходимо, разногласията в избора на статии бяха разрешени от четвърто лице (LT). В този преглед бяха включени публикации, които отговарят на всички критерии за включване.
Извличането на данни се извършва независимо от двама автори (EBR и AL) под надзора на трети автор (LT).
- Данни за дизайн на модела: Анатомични региони, специфични анатомични части, първоначален модел за 3D печат, метод на придобиване, сегментиране и софтуер за моделиране, 3D тип принтер, тип материал и количество, скала за печат, цвят, цена на печат.
- Морфологична оценка на моделите: модели, използвани за сравнение, медицинска оценка на експерти/учители, брой оценители, тип оценка.
- Преподаване на 3D модел: Оценка на знанията на учениците, метод за оценка, брой студенти, брой групи за сравнение, рандомизация на студенти, образование/тип студент.
418 проучвания са идентифицирани в Medline, а 139 статии са изключени от „човешкия“ филтър. След преглед на заглавия и резюмета бяха избрани 103 проучвания за четене в пълен текст. 34 статии бяха изключени, тъй като те са били или патологични модели (9 статии), медицински/хирургични модели за обучение (4 статии), животински модели (4 статии), 3D радиологични модели (1 статия) или не са оригинални научни статии (16 глави). ). В прегледа бяха включени общо 68 статии. Фигура 1 представя процеса на подбор като диаграма на потока.
Диаграма на потока, обобщаваща идентификацията, скрининга и включването на статии в този систематичен преглед
Всички проучвания са публикувани между 2014 и 2022 г., като средна публикува година 2019 г. Сред 68 -те включени статии 33 (49%) проучвания са описателни и експериментални, 17 (25%) са чисто експериментални, а 18 (26%) са били Експериментален. Чисто описателен. От 50 (73%) експериментални проучвания 21 (31%) са използвали рандомизация. Само 34 проучвания (50%) включват статистически анализи. Таблица 1 обобщава характеристиките на всяко изследване.
33 статии (48%) изследват Главния регион, 19 статии (28%) изследват гръдния регион, 17 статии (25%) изследват корема на корема, а 15 статии (22%) изследват крайниците. Петдесет и една статии (75%) споменават 3D отпечатани кости като анатомични модели или мулти-солидни анатомични модели.
По отношение на изходните модели или файлове, използвани за разработване на 3DPAM, 23 статии (34%) споменават използването на данни за пациента, 20 статии (29%) споменават използването на трудни данни, а 17 статии (25%) споменават използването на бази данни. са били използвани и 7 проучвания (10%) не разкриват източника на използваните документи.
47 проучвания (69%) развиват 3DPAM въз основа на компютърна томография, а 3 проучвания (4%) съобщават за използването на микрокт. 7 статии (10%) проектирани 3D обекти, използващи оптични скенери, 4 статии (6%), използващи ЯМР и 1 статия (1%), използвайки камери и микроскопи. 14 статии (21%) не споменават източника на изходните файлове за дизайн на 3D модела. 3D файловете се създават със средна пространствена разделителна способност под 0,5 mm. Оптималната разделителна способност е 30 μm [80], а максималната разделителна способност е 1,5 mm [32].
Използвани са шестдесет различни софтуерни приложения (сегментиране, моделиране, проектиране или печат). Мимиките (Materialize, Leuven, Белгия) се използват най -често (14 проучвания, 21%), следван от Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 изследвания, 19%), геомагична (3D система, MO, NC, Leesville)) . (10 проучвания, 15%), 3D Slicer (Обучение за разработчици на Slicer, Boston, MA) (9 проучвания, 13%), Blender (Blender Foundation, Амстердам, Холандия) (8 проучвания, 12%) и CurA (Geldemarsen, Холандия) (8 проучвания, 12%) и CurA (Geldemarsen, Холандия) (7 проучвания, 10%).
Споменават се шестдесет и седем различни модели на принтера и пет процеса на печат. Технологията FDM (моделиране на отлагане) се използва в 26 продукта (38%), материално взривяване в 13 продукта (19%) и накрая взривяване на свързване (11 продукта, 16%). Най -малко използваните технологии са стереолитография (SLA) (5 статии, 7%) и селективно лазерно синтероване (SLS) (4 статии, 6%). Най -често използваният принтер (7 статии, 10%) е Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Израел) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
При определяне на материалите, използвани за направата на 3DPAM (51 статии, 75%), 48 проучвания (71%) използват пластмаси и техните производни. Използваните основни материали са PLA (полилактична киселина) (n = 20, 29%), смола (n = 9, 13%) и ABS (акрилонитрил бутадиен стирен) (7 вида, 10%). 23 статии (34%) изследват 3DPAM, направени от множество материали, 36 статии (53%) представиха 3DPAM, направени само от един материал, и 9 статии (13%) не посочват материал.
Двадесет и девет статии (43%) отчитат съотношения на печат, вариращи от 0,25: 1 до 2: 1, със средно 1: 1. Двадесет и пет статии (37%) използват съотношение 1: 1. 28 3dpams (41%) се състоят от множество цветове, а 9 (13%) са били боядисани след печат [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Тридесет и четири статии (50%) споменати разходи. 9 статии (13%) споменават разходите за 3D принтери и суровини. Принтерите варират в цената от 302 до 65 000 долара. Когато е посочено, цените на модела варират от 1,25 до 2800 долара; Тези крайности съответстват на скелетните образци [47] и ретроперитонеалните модели с висока точност [48]. Таблица 2 обобщава данните от модела за всяко включено проучване.
Тридесет и седем проучвания (54%) сравняват 3DAPM с референтен модел. Сред тези проучвания най -често срещаният сравнител е анатомичен референтен модел, използван в 14 статии (38%), пластинирани препарати в 6 статии (16%), пластинирани препарати в 6 статии (16%). Използване на виртуална реалност, компютърна томография изображения един 3dpam в 5 статии (14%), още 3dpam в 3 статии (8%), сериозни игри в 1 статия (3%), рентгенографии в 1 статия (3%), бизнес модели в 1 статия (3%) и разширената реалност в 1 статия (3%). Тридесет и четири (50%) проучвания оценяват 3DPAM. Петнадесет (48%) проучвания описват подробно преживяванията на Rater (Таблица 3). 3DPAM се извършва от хирурзи или посещаващи лекари в 7 проучвания (47%), анатомични специалисти в 6 проучвания (40%), студенти в 3 проучвания (20%), учители (дисциплина не са посочени) в 3 проучвания (20%) за оценка на оценката за оценка за оценка за оценка за оценка за оценка за оценка (20% и още един оценител в статията (7%). Средният брой оценители е 14 (минимум 2, максимум 30). Тридесет и три проучвания (49%) оценяват качествено 3DPAM морфологията, а 10 проучвания (15%) оценяват морфологията на 3DPAM количествено. От 33 -те проучвания, които използват качествени оценки, 16 са използвали чисто описателни оценки (48%), 9 са използвали теста/оценки/проучвания (27%), а 8 са използвали Likert скали (24%). Таблица 3 обобщава морфологичните оценки на моделите във всяко включено проучване.
Тридесет и три (48%) статии изследваха и сравниха ефективността на преподаването на 3DPAM с студентите. От тези проучвания 23 (70%) статии оценяват удовлетвореността на учениците, 17 (51%) са използвали Likert скали, а 6 (18%) са използвали други методи. Двадесет и две статии (67%) оценяват обучението на учениците чрез тестване на знания, от които 10 (30%) са използвали предварително тестове и/или след тестове. Единадесет проучвания (33%) използваха въпроси и тестове с множество възможности за избор, за да оценят знанията на учениците, а пет проучвания (15%) използваха етикетиране на изображения/анатомична идентификация. В всяко проучване са участвали средно 76 студенти (минимум 8, максимум 319). Двадесет и четири проучвания (72%) са имали контролна група, от които 20 (60%) са използвали рандомизация. За разлика от тях, едно проучване (3%) на случаен принцип е назначило анатомични модели на 10 различни студенти. Средно са сравнени 2,6 групи (минимум 2, максимум 10). Двадесет и три проучвания (70%) са участвали студенти по медицина, от които 14 (42%) са студенти по първи курс. Шест (18%) проучвания включваха жители, 4 (12%) студенти от зъби и 3 (9%) студенти по наука. Шест проучвания (18%) прилагат и оценяват автономно обучение с помощта на 3DPAM. Таблица 4 обобщава резултатите от оценката на ефективността на преподаването на 3DPAM за всяко включено проучване.
Основните предимства, отчетени от авторите за използване на 3DPAM като инструмент за преподаване на нормална човешка анатомия, са визуални и тактилни характеристики, включително реализъм [55, 67], точност [44, 50, 72, 85] и променливост на консистенцията [34, 45 ]. , 48, 64], цвят и прозрачност [28, 45], трайност [24, 56, 73], образователен ефект [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], цена [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], възпроизводимост [80], възможност за подобряване или персонализация [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], способността за манипулиране на студентите [30, 49], спестяване на време на преподаване [61, 80], лекота на съхранение [61], способността за интегриране на функционалната анатомия или създаване на специфични структури [51, 53], 67] , Бърз дизайн на скелетни модели [81], способността да се създават модели и да ги привеждат вкъщи [49, 60, 71], подобряване на способностите за умствена ротация [23] и задържане на знания [32], както и върху учителя [ 25, 63] и удовлетвореност на учениците [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Основните недостатъци са свързани с дизайна: твърдост [80], консистенция [28, 62], липса на детайли или прозрачност [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], цветовете твърде ярки [45]. и крехкостта на пода [71]. Други недостатъци включват загуба на информация [30, 76], дълго време, необходимо за сегментиране на изображението [36, 52, 57, 58, 74], време за печат [57, 63, 66, 67], липса на анатомична променливост [25], и разходи. Високо [48].
Този систематичен преглед обобщава 68 статии, публикувани за 9 години и подчертава интереса на научната общност към 3DPAM като инструмент за преподаване на нормална човешка анатомия. Всеки анатомичен регион е проучен и 3D отпечатан. От тези статии 37 статии сравняват 3DPAM с други модели, а 33 статии оценяват педагогическата значимост на 3DPAM за студентите.
Като се имат предвид разликите в дизайна на анатомични 3D печат изследвания, ние не считахме за подходящо за провеждане на мета-анализ. Мета-анализ, публикуван през 2020 г., се фокусира главно върху анатомични тестове за знания след обучение, без да се анализира техническите и технологичните аспекти на проектирането и производството на 3DPAM [10].
Главният регион е най-проучен, вероятно защото сложността на неговата анатомия затруднява студентите да изобразяват този анатомичен регион в триизмерно пространство в сравнение с крайниците или торса. CT е най -често използваната модалност за изображения. Тази техника се използва широко, особено в медицински условия, но има ограничена пространствена разделителна способност и нисък контраст на меките тъкани. Тези ограничения правят CT сканиране неподходящи за сегментиране и моделиране на нервната система. От друга страна, компютърната томография е по -подходяща за сегментиране/моделиране на костната тъкан; Контрастът на костите/меките тъкани помага да се изпълнят тези стъпки преди 3D печат на анатомични модели. От друга страна, MicroCT се счита за референтната технология по отношение на пространствената разделителна способност в костно изображение [70]. Оптичните скенери или ЯМР също могат да се използват за получаване на изображения. По -високата разделителна способност предотвратява изглаждането на костните повърхности и запазва тънкостта на анатомичните структури [59]. Изборът на модел също влияе върху пространствената разделителна способност: например, модели на пластификация имат по -ниска разделителна способност [45]. Графичните дизайнери трябва да създават персонализирани 3D модели, което увеличава разходите (25 до 150 долара на час) [43]. Получаването на висококачествени .stl файлове не е достатъчно, за да създаде висококачествени анатомични модели. Необходимо е да се определят параметрите на печат, като ориентация на анатомичния модел на печатната плоча [29]. Някои автори предполагат, че модерните технологии за печат като SLS трябва да се използват, когато е възможно, за да се подобри точността на 3DPAM [38]. Производството на 3DPAM изисква професионална помощ; Най-търсените специалисти са инженери [72], рентгенолози, [75], графични дизайнери [43] и анатоми [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Софтуерът за сегментиране и моделиране са важни фактори за получаване на точни анатомични модели, но цената на тези софтуерни пакети и тяхната сложност възпрепятстват използването им. Няколко проучвания сравняват използването на различни софтуерни пакети и печатни технологии, като подчертаха предимствата и недостатъците на всяка технология [68]. В допълнение към софтуера за моделиране се изисква и софтуер за отпечатване, съвместим с избрания принтер; Някои автори предпочитат да използват онлайн 3D печат [75]. Ако са отпечатани достатъчно 3D обекти, инвестицията може да доведе до финансова възвръщаемост [72].
Пластмасата е далеч най -често използваният материал. Широката му гама от текстури и цветове го прави материал за избор за 3DPAM. Някои автори са похвалили високата му сила в сравнение с традиционните трупни или пластинирани модели [24, 56, 73]. Някои пластмаси дори имат свойства на огъване или разтягане. Например, Filaflex с FDM технология може да се простира до 700%. Някои автори го смятат за материал за избор на репликация на мускули, сухожилие и лигамент [63]. От друга страна, две проучвания са повдигнали въпроси относно ориентацията на влакната по време на печат. Всъщност ориентацията на мускулните влакна, вмъкването, инервацията и функцията са от решаващо значение при моделирането на мускулите [33].
Изненадващо, малко проучвания споменават мащаба на печат. Тъй като много хора смятат съотношението 1: 1 за стандарт, авторът може да е избрал да не го споменава. Въпреки че мащабирането би било полезно за насочено обучение в големи групи, осъществимостта на мащабирането все още не е проучена, особено с нарастващите размери на класа и физическият размер на модела е важен фактор. Разбира се, везните в пълен размер улесняват намирането и предаването на различни анатомични елементи на пациента, което може да обясни защо те често се използват.
От многото принтери, налични на пазара, тези, които използват технология Polyjet (материал или свързващо вещество), за да осигурят цвят на цветовете и многослойните (и следователно многотекстурни) разходи за печат между 20 000 щатски долара и 250 000 щатски долара (https: // www .aniwaa.com/). Тази висока цена може да ограничи промоцията на 3DPAM в медицинските училища. В допълнение към цената на принтера, цената на материалите, необходими за мастиленоструен печат, е по -висока, отколкото за SLA или FDM принтери [68]. Цените за SLA или FDM принтери също са по -достъпни, вариращи от 576 до 4 999 евро в статиите, изброени в този преглед. Според Tripodi и колегите, всяка скелетна част може да бъде отпечатана за 1,25 щатски долара [47]. Единадесет проучвания заключават, че 3D печат е по -евтин от пластизацията или търговските модели [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Освен това тези търговски модели са проектирани да предоставят информация за пациента без достатъчно подробности за преподаването на анатомия [80]. Тези търговски модели се считат за по -ниски от 3DPAM [44]. Заслужава да се отбележи, че в допълнение към използваната технология за печат, крайната цена е пропорционална на скалата и следователно крайният размер на 3DPAM [48]. Поради тези причини се предпочита скалата в пълен размер [37].
Само едно проучване сравнява 3DPAM с наличните в търговската мрежа анатомични модели [72]. Колумните проби са най -често използваният сравнител за 3DPAM. Въпреки техните ограничения, трупните модели остават ценен инструмент за преподаване на анатомия. Трябва да се направи разлика между аутопсия, дисекция и суха кост. Въз основа на тренировъчните тестове, две проучвания показват, че 3DPAM е значително по -ефективен от пластираната дисекция [16, 27]. Едно проучване сравнява един час тренировки, използвайки 3DPAM (долен край) с един час дисекция на същия анатомичен регион [78]. Няма значителни разлики между двата метода на преподаване. Вероятно има малко изследвания по тази тема, тъй като подобни сравнения са трудни за извършване. Дисекцията е отнемаща време подготовка за студенти. Понякога се изискват десетки часове подготовка, в зависимост от това какво се подготвя. Трето сравнение може да се направи със сухи кости. Проучване на Цай и Смит установи, че тестовите резултати са значително по -добри в групата, използвайки 3DPAM [51, 63]. Чен и колегите му отбелязват, че студентите, използващи 3D модели, се представят по -добре при идентифициране на структури (черепи), но няма разлика в резултатите от MCQ [69]. И накрая, Tanner и колегите му демонстрираха по-добри резултати след теста в тази група, използвайки 3DPAM на Pterygopalatine fossa [46]. В този преглед на литературата бяха идентифицирани и други нови инструменти за преподаване. Най -често срещаните сред тях са разширената реалност, виртуалната реалност и сериозните игри [43]. Според Mahrous и колегите, предпочитанието към анатомичните модели зависи от броя часове, които студентите играят видео игри [31]. От друга страна, основен недостатък на новите инструменти за преподаване на анатомия е хаптичната обратна връзка, особено за чисто виртуални инструменти [48].
Повечето проучвания, оценяващи новия 3DPAM, са използвали предварително тестове на знания. Тези предварително тестване помагат да се избегнат пристрастия в оценката. Някои автори, преди да проведат експериментални проучвания, изключват всички студенти, които са оценили над средното ниво на предварителния тест [40]. Сред споменатите пристрастия, които Гарус и колегите му бяха цветът на модела и избора на доброволци в учебната класа [61]. Оцветяването улеснява идентифицирането на анатомичните структури. Чен и колегите му установяват строги експериментални условия без първоначални разлики между групите и изследването са заслепени в максимална възможна степен [69]. LIM и колегите му препоръчват оценката след теста да бъде завършена от трета страна, за да се избегнат пристрастия при оценката [16]. Някои проучвания са използвали Likert скали за оценка на осъществимостта на 3DPAM. Този инструмент е подходящ за оценка на удовлетвореността, но все още има важни пристрастия, които трябва да се запознаят [86].
Образователната значимост на 3DPAM беше оценена предимно сред студентите по медицина, включително студенти по първокурсник, в 14 от 33 проучвания. В своето пилотно проучване Уилк и колегите му съобщават, че студентите по медицина смятат, че 3D печат трябва да бъде включен в тяхното обучение за анатомия [87]. 87% от изследваните студенти в проучването на Cercenelli смятат, че втората година на проучване е най -доброто време за използване на 3DPAM [84]. Резултатите на Tanner и колегите също показаха, че студентите се представят по -добре, ако никога не са изучавали полето [46]. Тези данни предполагат, че първата година на медицинското училище е оптималното време за включване на 3DPAM в преподаването на анатомия. Мета-анализът на Ye подкрепи тази идея [18]. В 27 -те статии, включени в проучването, има значителни разлики в тестовите резултати между 3DPAM и традиционните модели за студенти по медицина, но не и за жителите.
3DPAM като инструмент за обучение подобрява академичните постижения [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], дългосрочно задържане на знания [32] и удовлетвореност на учениците [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Панелите на експерти също откриха тези модели за полезни [37, 42, 49, 81, 82], а две проучвания установяват удовлетвореност на учителите с 3DPAM [25, 63]. От всички източници задните къщи и колегите му смятат, че 3D печат е най -добрата алтернатива на традиционните анатомични модели [49]. В първия си мета-анализ YE и колегите му потвърдиха, че студентите, които са получили 3DPAM инструкции, имат по-добри резултати след теста от студентите, които са получили 2D или труп инструкции [10]. Те обаче диференцираха 3DPAM не по сложност, а просто от сърце, нервна система и коремна кухина. В седем проучвания 3DPAM не превъзхожда други модели въз основа на тестове за знания, прилагани на студенти [32, 66, 69, 77, 78, 84]. В своя мета-анализ Салазар и колегите му стигат до заключението, че използването на 3DPAM конкретно подобрява разбирането на сложната анатомия [17]. Тази концепция е в съответствие с писмото на Хитас до редактора [88]. Някои анатомични области, считани за по -малко сложни, не изискват използването на 3DPAM, докато по -сложните анатомични области (като шията или нервната система) биха били логичен избор за 3DPAM. Тази концепция може да обясни защо някои 3DPAM не се считат за по -добри от традиционните модели, особено когато студентите нямат знания в домейна, където се установява, че производителността на модела е по -добра. По този начин представянето на прост модел на студенти, които вече имат известни познания по темата (студенти по медицина или жители), не е полезно за подобряване на представянето на студентите.
От всички изброени образователни ползи 11 проучвания подчертават визуалните или тактилните качества на моделите [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], а 3 проучвания подобряват силата и трайността (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Други предимства са, че студентите могат да манипулират структурите, учителите могат да спестят време, те са по -лесни за запазване от труповете, проектът може да бъде завършен в рамките на 24 часа, той може да се използва като инструмент за домашно обучение и може да се използва за преподаване на големи количества на информация. групи [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Многократният 3D печат за преподаване на анатомия с голям обем прави 3D модели за печат по-рентабилен [26]. Използването на 3DPAM може да подобри способностите на умственото въртене [23] и да подобри интерпретацията на изображения на напречно сечение [23, 32]. Две проучвания установяват, че студентите, изложени на 3DPAM, са по -склонни да претърпят операция [40, 74]. Металните конектори могат да бъдат вградени, за да се създаде движението, необходимо за изследване на функционалната анатомия [51, 53], или модели могат да бъдат отпечатани с помощта на задействащи дизайни [67].
3D печат позволява създаването на регулируеми анатомични модели чрез подобряване на определени аспекти по време на етапа на моделиране, [48, 80], създавайки подходяща основа, [59], комбиниране на множество модели, [36], използвайки прозрачност, (49) цвят, [45] или Осъществяване на определени вътрешни структури [30]. Tripodi и колегите му използваха скулптурна глина, за да допълнят своите 3D отпечатани костни модели, като подчертаха стойността на съвместните създадени модели като инструменти за преподаване [47]. В 9 проучвания се прилага цвят след печат [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], но студентите го прилагат само веднъж [49]. За съжаление, проучването не оценява качеството на обучението на модела или последователността на обучението. Това трябва да се разглежда в контекста на образованието за анатомия, тъй като ползите от смесеното обучение и съвместно създаване са добре установени [89]. За да се справи с нарастващата рекламна дейност, самостоятелното обучение се използва много пъти за оценка на моделите [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Едно проучване стигна до заключението, че цветът на пластмасовия материал е твърде ярък [45], друго проучване заключава, че моделът е твърде крехък [71], а две други проучвания показват липса на анатомична променливост в дизайна на отделните модели [25, 45 ]. . Седем проучвания стигат до заключението, че анатомичният детайл на 3DPAM е недостатъчен [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
За по -подробни анатомични модели на големи и сложни региони, като ретроперитонеума или шийния гръбначен стълб, времето за сегментиране и моделиране се счита за много дълго и цената е много висока (около 2000 долара) [27, 48]. Ходжо и колегите му заявиха, че са били необходими 40 часа, за да се създаде анатомичен модел на таза [42]. Най -дългото време за сегментиране беше 380 часа в проучване на Weatherall и колеги, при което множество модели бяха комбинирани, за да се създаде пълен модел на педиатрични дихателни пътища [36]. В девет проучвания времето за сегментиране и печат се считат за недостатъци [36, 42, 57, 58, 74]. Въпреки това, 12 проучвания критикуват физическите свойства на техните модели, по -специално тяхната последователност, [28, 62] липса на прозрачност, [30] нестабилност и монохроматичност, [71] липса на мека тъкан, [66] или липса на детайли [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Тези недостатъци могат да бъдат преодолени чрез увеличаване на времето за сегментиране или симулация. Загубата и извличането на съответната информация беше проблем, с който се сблъскват три екипа [30, 74, 77]. Според докладите на пациентите, йодираните контрастни агенти не осигуряват оптимална съдова видимост поради ограниченията на дозата [74]. Инжектирането на труп модел изглежда е идеален метод, който се отдалечава от принципа на „възможно най -малко“ и ограниченията на дозата на контрастния агент.
За съжаление, много статии не споменават някои ключови характеристики на 3DPAM. По -малко от половината от статиите изрично посочиха дали 3DPAM е оцветена. Покритието на обхвата на печат е непоследователно (43% от статиите) и само 34% споменават използването на множество носители. Тези параметри на печат са критични, тъй като влияят на свойствата на обучение на 3DPAM. Повечето статии не предоставят достатъчно информация за сложността на получаването на 3DPAM (време за проектиране, квалификация на персонала, разходи за софтуер, разходи за печат и т.н.). Тази информация е критична и трябва да бъде разгледана, преди да се обмисли да започне проект за разработване на нов 3DPAM.
Този систематичен преглед показва, че проектирането и 3D печат нормалните анатомични модели са осъществими при ниска цена, особено при използване на FDM или SLA принтери и евтини едноцветни пластмасови материали. Тези основни дизайни обаче могат да бъдат подобрени чрез добавяне на цвят или добавяне на дизайни в различни материали. По -реалистичните модели (отпечатани с помощта на множество материали с различни цветове и текстури, за да повторят внимателно тактилните качества на референтен модел на трупа) изискват по -скъпи технологии за 3D печат и по -дълги времена на проектиране. Това ще увеличи значително общата цена. Без значение кой процес на печат е избран, изборът на подходящ метод за изображения е от ключово значение за успеха на 3DPAM. Колкото по -висока е пространствената разделителна способност, толкова по -реалистичен става моделът и може да се използва за напреднали изследвания. От педагогическа гледна точка 3DPAM е ефективен инструмент за преподаване на анатомия, както се доказва от тестовете за знания, администрирани на студентите и тяхното удовлетворение. Учебният ефект на 3DPAM е най -добър, когато възпроизвежда сложни анатомични региони и студентите го използват в началото на своето медицинско обучение.
Наборите от данни, генерирани и/или анализирани в настоящото проучване, не са публично достъпни поради езикови бариери, но са достъпни от съответния автор по разумна заявка.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Преглед на грубата анатомия, микроанатомия, невробиология и курсове по ембриология в учебните програми за медицинско училище в САЩ. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK CADAVERIC DISCECTION като образователен инструмент за анатомична наука през 21 век: дисекция като образователен инструмент. Анализ на научното образование. 2017; 10 (3): 286–99.
Време за публикация: APR-09-2024