Триизмерните отпечатани анатомични модели (3DPAMs) изглеждат 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 да оцени неговия педагогически принос.
Беше извършено електронно търсене в PubMed, използвайки следните термини: образование, училище, обучение, преподаване, обучение, преподаване, образование, триизмерно, 3D, 3-измерно, отпечатване, отпечатване, отпечатване, анатомия, анатомия, анатомия и анатомия ..Констатациите включват характеристики на изследването, дизайн на модела, морфологична оценка, образователни резултати, силни и слаби страни.
Сред 68-те избрани статии най-голям брой изследвания са фокусирани върху черепната област (33 статии);51 статии споменават костен печат.В 47 статии 3DPAM е разработен на базата на компютърна томография.Изброени са пет процеса на печат.Пластмасите и техните производни са използвани в 48 проучвания.Цената на всеки дизайн варира от $1,25 до $2800.Тридесет и седем проучвания сравняват 3DPAM с референтни модели.Тридесет и три статии разглеждат образователните дейности.Основните предимства са визуално и тактилно качество, ефективност на учене, повторяемост, възможност за персонализиране и гъвкавост, спестяване на време, интегриране на функционална анатомия, по-добри способности за умствено въртене, запазване на знанията и удовлетворение на учителя/ученика.Основните недостатъци са свързани с дизайна: последователност, липса на детайли или прозрачност, цветове, които са твърде ярки, дълго време за 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-дълго време за проектиране, което значително ще увеличи общите разходи.Основното е да изберете правилния метод за изобразяване.От педагогическа гледна точка, 3DPAM е ефективен инструмент за преподаване на анатомия, с положително въздействие върху резултатите от обучението и удовлетворението.Обучителният ефект на 3DPAM е най-добър, когато възпроизвежда сложни анатомични области и студентите го използват в началото на своето медицинско обучение.
Дисекцията на животински трупове се извършва още от Древна Гърция и е един от основните методи за обучение по анатомия.Трупните дисекции, извършени по време на практическото обучение, се използват в теоретичната учебна програма на студентите по медицина в университетите и в момента се считат за златен стандарт за изучаване на анатомия [1,2,3,4,5].Съществуват обаче много бариери пред използването на проби от човешки трупове, което подтиква търсенето на нови инструменти за обучение [6, 7].Някои от тези нови инструменти включват добавена 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 принтирането изглежда е един от най-важните ресурси, както по отношение на образователната стойност за учениците, така и по отношение на осъществимостта на внедряването [4,9,10] .
3D принтирането не е нещо ново.Първите патенти, свързани с тази технология, датират от 1984 г.: A Le Méhauté, O De Witte и JC André във Франция, а три седмици по-късно C Hull в САЩ.Оттогава технологията продължи да се развива и използването й се разшири в много области.Например НАСА отпечата първия обект извън Земята през 2014 г. [11].Областта на медицината също възприе този нов инструмент, като по този начин увеличи желанието за разработване 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].Когато се преподава човешка анатомия, са необходими непатологични и анатомично нормални модели.Някои рецензии са изследвали патологични или медицински/хирургични модели на обучение [8, 20, 21].За да разработим хибриден модел за преподаване на човешка анатомия, който включва нови инструменти като 3D принтиране, ние проведохме систематичен преглед, за да опишем и анализираме как се създават 3D отпечатани обекти за преподаване на човешка анатомия и как учениците оценяват ефективността на обучението с помощта на тези 3D обекти.
Този систематичен преглед на литературата беше извършен през юни 2022 г. без ограничения във времето, като се използваха указанията на PRISMA (Предпочитани елементи за докладване за систематични прегледи и мета-анализи) [22].
Критериите за включване бяха всички научни статии, използващи 3DPAM в преподаването/обучението по анатомия.Литературни прегледи, писма или статии, фокусирани върху патологични модели, животински модели, археологически модели и модели за медицинско/хирургично обучение, бяха изключени.Бяха избрани само статии, публикувани на английски език.Статии без налични онлайн резюмета бяха изключени.Бяха включени статии, които включват множество модели, поне един от които е анатомично нормален или има незначителна патология, която не засяга учебната стойност.
Беше проведено търсене на литература в електронната база данни PubMed (Национална медицинска библиотека, NCBI), за да се идентифицират подходящи проучвания, публикувани до юни 2022 г. Използвайте следните термини за търсене: образование, училище, преподаване, преподаване, обучение, преподаване, образование, три- дименсионален, 3D, 3D, печат, печат, печат, анатомия, анатомия, анатомия и анатомия.Беше изпълнена една заявка: (((education[Заглавие/Резюме] ИЛИ училище[Заглавие/Резюме] ORlearning[Заглавие/Резюме] OR преподаване[Заглавие/Резюме] OR training[Заглавие/Резюме] OReach[Заглавие/Резюме] ] ИЛИ Образование [Заглавие/Резюме]) И (Три измерения [Заглавие] ИЛИ 3D [Заглавие] ИЛИ 3D [Заглавие])) И (Отпечатайте [Заглавие] ИЛИ Отпечатайте [Заглавие] ИЛИ Отпечатайте [Заглавие])) И (Анатомия) [Заглавие ] ]/абстракт] или анатомия [заглавие/абстракт] или анатомия [заглавие/абстракт] или анатомия [заглавие/абстракт]).Допълнителни статии бяха идентифицирани чрез ръчно търсене в базата данни PubMed и преглед на препратки към други научни статии.Не са приложени ограничения за дата, но е използван филтърът „Личност“.
Всички извлечени заглавия и резюмета бяха проверени спрямо критериите за включване и изключване от двама автори (EBR и AL) и всяко изследване, което не отговаря на всички критерии за допустимост, беше изключено.Публикациите с пълен текст на останалите проучвания бяха извлечени и прегледани от трима автори (EBR, EBE и AL).Когато е необходимо, разногласията при избора на артикули се решават от четвърто лице (LT).В този преглед бяха включени публикации, които отговарят на всички критерии за включване.
Извличането на данни беше извършено независимо от двама автори (EBR и AL) под наблюдението на трети автор (LT).
- Данни за дизайна на модела: анатомични региони, специфични анатомични части, първоначален модел за 3D принтиране, метод на придобиване, софтуер за сегментиране и моделиране, тип 3D принтер, вид материал и количество, мащаб на отпечатване, цвят, цена на отпечатване.
- Морфологична оценка на моделите: модели, използвани за сравнение, медицинска оценка на експерти/учители, брой оценители, вид оценка.
- Обучаващ 3D модел: оценка на знанията на учениците, метод на оценяване, брой ученици, брой групи за сравнение, рандомизиране на учениците, образование/тип ученик.
418 проучвания бяха идентифицирани в MEDLINE и 139 статии бяха изключени от „човешкия“ филтър.След преглед на заглавията и резюметата бяха избрани 103 изследвания за четене на пълен текст.34 статии бяха изключени, защото бяха или патологични модели (9 статии), модели за медицинско/хирургическо обучение (4 статии), животински модели (4 статии), 3D радиологични модели (1 статия) или не бяха оригинални научни статии (16 глави).).В прегледа са включени общо 68 статии.Фигура 1 представя процеса на подбор като диаграма.
Диаграма, обобщаваща идентифицирането, скрининга и включването на статии в този систематичен преглед
Всички проучвания са публикувани между 2014 г. и 2022 г. със средна година на публикуване 2019 г. Сред 68-те включени статии 33 (49%) проучвания са описателни и експериментални, 17 (25%) са чисто експериментални и 18 (26%) са експериментален.Чисто описателно.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 областта на главата, 19 статии (28%) изследват гръдната област, 17 статии (25%) изследват коремно-тазовата област и 15 статии (22%) изследват крайниците.Петдесет и една статии (75%) споменават 3D отпечатани кости като анатомични модели или многослойни анатомични модели.
По отношение на изходните модели или файлове, използвани за разработване на 3DPAM, 23 статии (34%) споменават използването на данни за пациенти, 20 статии (29%) споменават използването на данни от трупове и 17 статии (25%) споменават използването на бази данни.са използвани, а 7 проучвания (10%) не разкриват източника на използваните документи.
47 проучвания (69%) разработват 3DPAM въз основа на компютърна томография, а 3 проучвания (4%) съобщават за използването на microCT.7 статии (10%) проектират 3D обекти с помощта на оптични скенери, 4 статии (6%) с помощта на MRI и 1 статия (1%) с помощта на камери и микроскопи.14 статии (21%) не споменават източника на изходните файлове за дизайн на 3D модел.3D файловете се създават със средна пространствена разделителна способност по-малка от 0,5 mm.Оптималната разделителна способност е 30 μm [80], а максималната разделителна способност е 1,5 mm [32].
Бяха използвани шестдесет различни софтуерни приложения (сегментиране, моделиране, дизайн или печат).Mimics (Materialise, Leuven, Белгия) се използва най-често (14 проучвания, 21%), следван от MeshMixer (Autodesk, Сан Рафаел, Калифорния) (13 проучвания, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 проучвания, 15%), 3D Slicer (Обучение за разработчици на Slicer, Бостън, Масачузетс) (9 проучвания, 13%), Blender (Blender Foundation, Амстердам, Холандия) (8 проучвания, 12%) и CURA (Geldemarsen, Холандия) (7 проучвания, 10%).
Споменават се шестдесет и седем различни модела принтери и пет процеса на печат.Технологията FDM (Fused Deposition Modeling) е използвана в 26 продукта (38%), взривяване на материали в 13 продукта (19%) и накрая взривяване на свързващо вещество (11 продукта, 16%).Най-малко използваните технологии са стереолитографията (SLA) (5 статии, 7%) и селективното 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 уточняване на материалите, използвани за направата на 3DPAM (51 статии, 75%), 48 проучвания (71%) са използвали пластмаси и техните производни.Основните използвани материали са PLA (полимлечна киселина) (n = 20, 29%), смола (n = 9, 13%) и ABS (акрилонитрил бутадиен стирен) (7 вида, 10%).23 статии (34%) изследваха 3DPAM, направени от множество материали, 36 статии (53%) представиха 3DPAM, направени само от един материал, а 9 статии (13%) не посочиха материал.
Двадесет и девет статии (43%) съобщават за съотношения на печат, вариращи от 0,25:1 до 2:1, със средна стойност 1:1.Двадесет и пет статии (37%) използват съотношение 1:1.28 3DPAM (41%) се състоят от множество цветове, а 9 (13%) са боядисани след отпечатване [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Тридесет и четири статии (50%) споменават разходи.9 статии (13%) споменават цената на 3D принтери и суровини.Цените на принтерите варират от $302 до $65 000.Когато са посочени, цените на модела варират от $1,25 до $2800;тези крайности съответстват на скелетни проби [47] и ретроперитонеални 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 сравнителен модел 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, изображения с компютърна томография един 3DPAM в 5 статии (14%), друг 3DPAM в 3 статии (8%), сериозни игри в 1 статия (3%), радиографии в 1 статия (3%), бизнес модели в 1 статия (3%) и добавена реалност в 1 статия (3%).Тридесет и четири (50%) проучвания оценяват 3DPAM.Петнадесет (48%) проучвания описват подробно опита на оценяващите (Таблица 3).3DPAM е извършено от хирурзи или лекуващи лекари в 7 проучвания (47%), анатомични специалисти в 6 проучвания (40%), студенти в 3 проучвания (20%), учители (дисциплина не е посочена) в 3 проучвания (20%) за оценка и още един оценител в статията (7%).Средният брой оценители е 14 (минимум 2, максимум 30).Тридесет и три проучвания (49%) оценяват качествено морфологията на 3DPAM, а 10 проучвания (15%) оценяват количествено морфологията на 3DPAM.От 33 проучвания, които са използвали качествени оценки, 16 са използвали чисто описателни оценки (48%), 9 са използвали тестове/оценки/проучвания (27%) и 8 са използвали скали на Likert (24%).Таблица 3 обобщава морфологичните оценки на моделите във всяко включено проучване.
Тридесет и три (48%) статии изследваха и сравняваха ефективността на преподаването на 3DPAM на учениците.От тези проучвания 23 (70%) статии оценяват удовлетвореността на учениците, 17 (51%) използват скали на Likert, а 6 (18%) използват други методи.Двадесет и две статии (67%) оценяват ученето на учениците чрез проверка на знанията, от които 10 (30%) използват предварителни тестове и/или посттестове.Единадесет проучвания (33%) са използвали въпроси и тестове с множествен избор за оценка на знанията на учениците, а пет проучвания (15%) са използвали етикетиране на изображения/анатомична идентификация.Средно 76 студенти са участвали във всяко проучване (минимум 8, максимум 319).Двадесет и четири проучвания (72%) имат контролна група, от които 20 (60%) използват рандомизация.За разлика от това, едно проучване (3%) разпределя на случаен принцип анатомични модели на 10 различни ученици.Сравнени са средно 2,6 групи (минимум 2, максимум 10).Двадесет и три проучвания (70%) включват студенти по медицина, от които 14 (42%) са студенти по медицина първа година.Шест (18%) проучвания включват резиденти, 4 (12%) студенти по дентална медицина и 3 (9%) студенти по природни науки.Шест проучвания (18%) прилагат и оценяват автономното обучение с помощта на 3DPAM.Таблица 4 обобщава резултатите от оценката на ефективността на преподаване на 3DPAM за всяко включено проучване.
Основните предимства, докладвани от авторите за използването на 3DPAM като учебен инструмент за нормална човешка анатомия, са визуални и тактилни характеристики, включително реализъм [55, 67], точност [44, 50, 72, 85] и променливост на последователност [34, 45 ]., 48, 64], цвят и прозрачност [28, 45], издръжливост [24, 56, 73], възпитателен 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 подобрение или персонализиране [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], способността за манипулиране на ученици [30, 49], спестяване на време за преподаване [61, 80], лекота на съхранение [61], способността за интегриране на функционална анатомия или създаване на специфични структури [51, 53], 67] , бързо проектиране на скелетни модели [81], способността за съвместно създаване на модели и вземането им вкъщи [49, 60, 71], подобряване на умствените способности за ротация [23] и запазване на знания [32], както и върху учителя [ 25, 63] и удовлетвореността на учениците [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Основните недостатъци са свързани с дизайна: твърдост [80], последователност [28, 62], липса на детайли или прозрачност [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], твърде ярки цветове [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 цена.Висока [48].
Този систематичен преглед обобщава 68 статии, публикувани в продължение на 9 години, и подчертава интереса на научната общност към 3DPAM като инструмент за преподаване на нормална човешка анатомия.Всяка анатомична област беше изследвана и 3D отпечатана.От тези статии 37 статии сравняват 3DPAM с други модели, а 33 статии оценяват педагогическото значение на 3DPAM за учениците.
Като се имат предвид разликите в дизайна на анатомичните 3D изследвания за печат, ние не сметнахме за подходящо да проведем мета-анализ.Мета-анализ, публикуван през 2020 г., се фокусира основно върху тестове за анатомични знания след обучение, без да анализира техническите и технологичните аспекти на дизайна и производството на 3DPAM [10].
Областта на главата е най-проучваната, вероятно защото сложността на нейната анатомия прави по-трудно за учениците да изобразят тази анатомична област в триизмерно пространство в сравнение с крайниците или торса.CT е най-често използваният образен метод.Тази техника се използва широко, особено в медицинските среди, но има ограничена пространствена разделителна способност и нисък контраст на меките тъкани.Тези ограничения правят компютърната томография неподходяща за сегментиране и моделиране на нервната система.От друга страна, компютърната томография е по-подходяща за сегментиране/моделиране на костна тъкан;Контрастът кост/мека тъкан помага да завършите тези стъпки преди 3D отпечатване на анатомични модели.От друга страна, microCT се счита за референтна технология по отношение на пространствената разделителна способност при изображения на кости [70].Оптични скенери или MRI също могат да се използват за получаване на изображения.По-високата разделителна способност предотвратява изглаждането на костните повърхности и запазва фиността на анатомичните структури [59].Изборът на модел също влияе върху пространствената разделителна способност: например моделите на пластификация имат по-ниска разделителна способност [45].Графичните дизайнери трябва да създават персонализирани 3D модели, което увеличава разходите ($25 до $150 на час) [43].Получаването на висококачествени .STL файлове не е достатъчно за създаване на висококачествени анатомични модели.Необходимо е да се определят параметрите за печат, като ориентацията на анатомичния модел върху печатната форма [29].Някои автори предполагат, че усъвършенстваните 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 технологии за печат, подчертавайки предимствата и недостатъците на всяка технология [68].Освен софтуер за моделиране е необходим и софтуер за печат, съвместим с избрания принтер;някои автори предпочитат да използват онлайн 3D печат [75].Ако се отпечатат достатъчно 3D обекти, инвестицията може да доведе до финансова възвръщаемост [72].
Пластмасата е най-често използваният материал.Широката му гама от текстури и цветове го прави предпочитаният материал за 3DPAM.Някои автори похвалиха неговата висока якост 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 разтегне до 700%.Някои автори го смятат за материал на избор за репликация на мускули, сухожилия и връзки [63].От друга страна, две проучвания повдигнаха въпроси относно ориентацията на влакната по време на печат.Всъщност ориентацията, вмъкването, инервацията и функцията на мускулните влакна са критични при мускулното моделиране [33].
Изненадващо, малко проучвания споменават мащаба на печата.Тъй като много хора смятат съотношението 1:1 за стандартно, авторът може да е избрал да не го споменава.Въпреки че увеличаването на мащаба би било полезно за насочено обучение в големи групи, осъществимостта на мащабирането все още не е проучена, особено с нарастващия размер на класа и физическият размер на модела е важен фактор.Разбира се, везните в пълен размер улесняват локализирането и съобщаването на различни анатомични елементи на пациента, което може да обясни защо често се използват.
От многото принтери, предлагани на пазара, тези, които използват технологията PolyJet (мастиленоструен материал или свързващо вещество), за да осигурят цветен и многослоен (и следователно многотекстурен) печат с висока разделителна способност, струват между 20 000 и 250 000 щатски долара (https: //www .aniwaa.com/).Тази висока цена може да ограничи популяризирането на 3DPAM в медицинските училища.В допълнение към цената на принтера, цената на материалите, необходими за мастиленоструен печат, е по-висока от тази за SLA или FDM принтерите [68].Цените за SLA или FDM принтери също са по-достъпни, вариращи от €576 до €4999 в статиите, изброени в този преглед.Според Триподи и колеги, всяка скелетна част може да бъде отпечатана за 1,25 щатски долара [47].Единадесет проучвания стигат до заключението, че 3D принтирането е по-евтино от пластифицирането или търговските модели [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Освен това, тези търговски модели са предназначени да предоставят информация за пациента без достатъчно подробности за преподаване 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 мащаба и следователно на крайния размер на 3DPAM [48].Поради тези причини се предпочита мащабът в пълен размер [37].
Само едно проучване сравнява 3DPAM с налични в търговската мрежа анатомични модели [72].Трупните проби са най-често използваното средство за сравнение за 3DPAM.Въпреки ограниченията си, трупните модели остават ценен инструмент за преподаване на анатомия.Трябва да се прави разлика между аутопсия, дисекция и суха кост.Въз основа на тестове за обучение, две проучвания показват, че 3DPAM е значително по-ефективен от пластинираната дисекция [16, 27].Едно проучване сравнява един час тренировка с използване на 3DPAM (долен крайник) с един час дисекция на същата анатомична област [78].Няма съществени разлики между двата метода на обучение.Вероятно има малко изследвания по тази тема, тъй като подобни сравнения са трудни за правене.Дисекцията е времеемка подготовка за учениците.Понякога се изискват десетки часове подготовка в зависимост от това какво се приготвя.Трето сравнение може да се направи със сухи кости.Проучване на Tsai и Smith установи, че резултатите от тестовете са значително по-добри в групата, използваща 3DPAM [51, 63].Чен и колеги отбелязаха, че учениците, използващи 3D модели, се представят по-добре при идентифициране на структури (черепи), но няма разлика в резултатите от MCQ [69].И накрая, Танер и колегите демонстрираха по-добри резултати след теста в тази група, използвайки 3DPAM на крилопалатиновата ямка [46].Други нови инструменти за обучение бяха идентифицирани в този преглед на литературата.Най-често срещаните сред тях са добавената реалност, виртуалната реалност и сериозните игри [43].Според Mahrous и колеги, предпочитанията към анатомичните модели зависят от броя на часовете, в които учениците играят видеоигри [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 предварителни тестове на знания.Тези предварителни тестове помагат да се избегнат пристрастия в оценката.Някои автори, преди да проведат експериментални проучвания, изключват всички студенти, които са постигнали над средния резултат на предварителния тест [40].Сред пристрастията, споменати от Garas и колегите, са цветът на модела и подборът на доброволци в студентския клас [61].Оцветяването улеснява идентифицирането на анатомичните структури.Чен и колегите му установиха стриктни експериментални условия без първоначални разлики между групите и изследването беше заслепено до максималната възможна степен [69].Лим и колеги препоръчват оценката след теста да бъде извършена от трета страна, за да се избегне пристрастие в оценката [16].Някои проучвания са използвали скалите на Likert за оценка на осъществимостта на 3DPAM.Този инструмент е подходящ за оценка на удовлетвореността, но все още има важни отклонения, които трябва да знаете [86].
Образователното значение на 3DPAM беше оценено предимно сред студенти по медицина, включително студенти първа година по медицина, в 14 от 33 проучвания.В своето пилотно проучване Уилк и колеги съобщават, че студентите по медицина вярват, че 3D принтирането трябва да бъде включено в тяхното обучение по анатомия [87].87% от студентите, анкетирани в проучването на Cercenelli, смятат, че втората година от обучението е най-доброто време за използване на 3DPAM [84].Резултатите на Tanner и колегите също показват, че учениците се представят по-добре, ако никога не са изучавали областта [46].Тези данни предполагат, че първата година от 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 резултатите от тестовете между 3DPAM и традиционните модели за студенти по медицина, но не и за резиденти.
3DPAM като инструмент за обучение подобрява академичните постижения [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], дългосрочното запазване на знанията [32] и удовлетвореността на учениците [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69 , 84].Панели от експерти също намират тези модели за полезни [37, 42, 49, 81, 82], а две проучвания установяват, че учителите са удовлетворени от 3DPAM [25, 63].От всички източници, Backhouse и колегите смятат, че 3D принтирането е най-добрата алтернатива на традиционните анатомични модели [49].В първия си мета-анализ Ye и колеги потвърдиха, че учениците, които са получили 3DPAM инструкции, имат по-добри резултати след теста от учениците, които са получили 2D или трупни инструкции [10].Въпреки това, те диференцират 3DPAM не по сложност, а просто по сърце, нервна система и коремна кухина.В седем проучвания 3DPAM не превъзхожда други модели, базирани на тестове за знания, прилагани на ученици [32, 66, 69, 77, 78, 84].В техния мета-анализ Салазар и колеги заключиха, че използването на 3DPAM специално подобрява разбирането на сложната анатомия [17].Тази концепция е в съответствие с писмото на Hitas 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 3DPAMs не се считат за по-добри от традиционните модели, особено когато учениците нямат познания в областта, където е установено, 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 резиденти), не е полезно за подобряване на представянето на студентите.
От всички изброени образователни предимства, 11 проучвания подчертават визуалните или тактилни качества на моделите [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], а 3 проучвания подобряват здравината и издръжливостта (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86).Други предимства са, че учениците могат да манипулират структурите, учителите могат да спестят време, те са по-лесни за запазване от трупове, проектът може да бъде завършен в рамките на 24 часа, 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].Повтарящото се 3D отпечатване за обучение по анатомия в голям обем прави моделите за 3D отпечатване по-рентабилни [26].Използването на 3DPAM може да подобри умствените способности за въртене [23] и да подобри интерпретацията на изображения в напречно сечение [23, 32].Две проучвания установяват, че учениците, изложени на 3DPAM, са по-склонни да се подложат на операция [40, 74].Могат да бъдат вградени метални съединители, за да се създаде движението, необходимо за изучаване на функционалната анатомия [51, 53], или моделите могат да бъдат отпечатани с помощта на дизайни на тригери [67].
3D печатът позволява създаването на регулируеми анатомични модели чрез подобряване на определени аспекти по време на етапа на моделиране, [48, 80] създаване на подходяща основа, [59] комбиниране на множество модели, [36] използване на прозрачност, (49) цвят, [45] или правейки видими определени вътрешни структури [30].Триподи и колегите му използваха скулптурна глина, за да допълнят своите 3D отпечатани модели на кости, подчертавайки стойността на съвместно създадените модели като инструменти за обучение [47].В 9 проучвания цветът е нанесен след отпечатване [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], но учениците са го нанесли само веднъж [49].За съжаление, проучването не оценява качеството на моделното обучение или последователността на обучението.Това трябва да се разглежда в контекста на обучението по анатомия, тъй като ползите от смесеното обучение и съвместното създаване са добре установени [89].За да се справи с нарастващата рекламна активност, самообучението е използвано многократно за оценка на модели [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Едно проучване заключава, че цветът на пластмасовия материал е твърде ярък [45], друго проучване заключава, че моделът е твърде крехък [71], а други две проучвания показват липса на анатомична променливост в дизайна на отделните модели [25, 45]. ]..Седем проучвания стигат до заключението, че анатомичните детайли на 3DPAM са недостатъчни [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
За по-подробни анатомични модели на големи и сложни региони, като ретроперитонеума или цервикалния гръбнак, времето за сегментиране и моделиране се счита за много дълго и цената е много висока (около 2000 щатски долара) [27, 48].Hojo и колеги заявяват в своето проучване, че са били необходими 40 часа, за да се създаде анатомичният модел на таза [42].Най-дългото време за сегментиране е 380 часа в проучване на Weatherall и колеги, в което множество модели са комбинирани, за да се създаде пълен педиатричен модел на дихателните пътища [36].В девет проучвания сегментирането и времето за печат се считат за недостатъци [36, 42, 57, 58, 74].Въпреки това, 12 проучвания критикуват физическите свойства на техните модели, особено тяхната последователност, [28, 62] липса на прозрачност, [30] крехкост 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 подходяща информация беше проблем, пред който са изправени три екипа [30, 74, 77].Според докладите на пациенти, йодираните контрастни вещества не осигуряват оптимална съдова видимост поради ограниченията на дозата [74].Инжектирането на трупен модел изглежда идеален метод, който се отдалечава от принципа „възможно най-малко“ и ограниченията на дозата на инжектирания контрастен агент.
За съжаление много статии не споменават някои ключови характеристики на 3DPAM.По-малко от половината от статиите изрично посочват дали техният 3DPAM е оцветен.Покриването на обхвата на печатните издания е непоследователно (43% от статиите), а само 34% споменават използването на множество медии.Тези параметри на печат са критични, защото влияят върху 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 се вземе предвид, преди да се обмисли започване на проект за разработване на нов 3DPAM.
Този систематичен преглед показва, че проектирането и 3D отпечатването на нормални анатомични модели е осъществимо на ниска цена, особено при използване на FDM или SLA принтери и евтини едноцветни пластмасови материали.Въпреки това, тези основни дизайни 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 възпроизведат точно тактилните качества на референтен модел на труп) изискват по-скъпи технологии за 3D печат и по-дълго време за проектиране.Това значително ще увеличи общите разходи.Без значение кой печатен процес е избран, изборът на подходящ метод за изображения е ключът към 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 вижда от проведените тестове за знания на учениците и тяхната удовлетвореност.Обучителният ефект на 3DPAM е най-добър, когато възпроизвежда сложни анатомични области 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 при разумно искане.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Преглед на курсовете по груба анатомия, микроанатомия, невробиология и ембриология в учебните програми на медицинските училища в САЩ.Anat Rec.2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Кадаверична дисекция като образователен инструмент за анатомичната наука през 21 век: Дисекцията като образователен инструмент.Анализ на научното образование.2017; 10 (3): 286–99.
Време на публикуване: 9 април 2024 г