Atrodo, kad trimačiai spausdinti anatominiai modeliai (3DPAM) yra tinkama priemonė dėl savo edukacinės vertės ir galimybių.Šios apžvalgos tikslas – aprašyti ir išanalizuoti metodus, naudojamus kuriant 3DPAM žmogaus anatomijos mokymui, bei įvertinti jo pedagoginį indėlį.
PubMed buvo atlikta elektroninė paieška naudojant šiuos terminus: švietimas, mokykla, mokymasis, mokymas, mokymas, mokymas, švietimas, trimatis, 3D, 3 dimensijos, spausdinimas, spausdinimas, spausdinimas, anatomija, anatomija, anatomija ir anatomija ..Išvados apėmė tyrimo charakteristikas, modelio dizainą, morfologinį vertinimą, ugdymo rezultatus, stipriąsias ir silpnąsias puses.
Tarp 68 atrinktų straipsnių daugiausiai tyrimų buvo skirta kaukolės sričiai (33 straipsniai);51 straipsnyje minima kaulų marginimas.47 straipsniuose 3DPAM buvo sukurtas remiantis kompiuterine tomografija.Pateikiami penki spausdinimo procesai.Plastikai ir jų dariniai buvo naudojami 48 tyrimuose.Kiekvieno dizaino kaina svyruoja nuo 1,25 USD iki 2800 USD.Trisdešimt septyniuose tyrimuose 3DPAM buvo lyginamas su etaloniniais modeliais.Trisdešimt trijuose straipsniuose buvo nagrinėjama edukacinė veikla.Pagrindiniai privalumai yra vizualinė ir lytėjimo kokybė, mokymosi efektyvumas, pakartojamumas, pritaikomumas ir judrumas, laiko taupymas, funkcinės anatomijos integravimas, geresnės protinio sukimosi galimybės, žinių išsaugojimas ir mokytojo/mokinio pasitenkinimas.Pagrindiniai trūkumai yra susiję su dizainu: nuoseklumas, detalumo ar skaidrumo trūkumas, per ryškios spalvos, ilgas spausdinimo laikas ir didelė kaina.
Ši sisteminė apžvalga rodo, kad 3DPAM yra ekonomiškas ir efektyvus mokant anatomiją.Realesniems modeliams reikia naudoti brangesnes 3D spausdinimo technologijas ir ilgesnį projektavimo laiką, o tai žymiai padidins bendrą kainą.Svarbiausia pasirinkti tinkamą vaizdo gavimo metodą.Pedagoginiu požiūriu 3DPAM yra efektyvi anatomijos mokymo priemonė, teigiamai veikianti mokymosi rezultatus ir pasitenkinimą.3DPAM mokymo efektas yra geriausias, kai jis atkuria sudėtingus anatominius regionus ir studentai naudoja jį medicinos mokymo pradžioje.
Gyvūnų lavonų skrodimas atliekamas nuo senovės Graikijos ir yra vienas pagrindinių anatomijos mokymo metodų.Praktinio mokymo metu atliekamos lavoninės skrodybos naudojamos universitetų medicinos studentų teorinėse programose ir šiuo metu laikomos auksiniu anatomijos studijų standartu [1,2,3,4,5].Tačiau yra daug kliūčių, trukdančių naudoti žmogaus lavoninius egzempliorius, todėl reikia ieškoti naujų mokymo priemonių [6, 7].Kai kurie iš šių naujų įrankių apima papildytąją realybę, skaitmeninius įrankius ir 3D spausdinimą.Remiantis naujausia Santos ir kt. literatūros apžvalga.[8] Kalbant apie šių naujųjų anatomijos mokymo technologijų vertę, 3D spausdinimas yra vienas iš svarbiausių išteklių, tiek kalbant apie mokomąją vertę studentams, tiek dėl įgyvendinimo galimybių [4,9,10] .
3D spausdinimas nėra naujiena.Pirmieji su šia technologija susiję patentai datuojami 1984 m.: A Le Méhauté, O De Witte ir JC André Prancūzijoje, o po trijų savaičių – C Hull JAV.Nuo to laiko technologija toliau vystėsi, o jos naudojimas išsiplėtė daugelyje sričių.Pavyzdžiui, NASA 2014 m. atspausdino pirmąjį objektą už Žemės [11].Medicinos sritis taip pat priėmė šią naują priemonę, taip padidindama norą kurti personalizuotą mediciną [12].
Daugelis autorių įrodė 3D spausdintų anatominių modelių (3DPAM) naudojimo medicinos švietime naudą [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Mokant žmogaus anatomiją reikalingi nepatologiniai ir anatomiškai normalūs modeliai.Kai kuriose apžvalgose buvo nagrinėjami patologinio arba medicininio/chirurginio mokymo modeliai [8, 20, 21].Siekdami sukurti hibridinį žmogaus anatomijos mokymo modelį, apimantį naujas priemones, tokias kaip 3D spausdinimas, atlikome sistemingą apžvalgą, siekdami aprašyti ir analizuoti, kaip kuriami 3D spausdinti objektai, skirti mokyti žmogaus anatomijos ir kaip studentai vertina mokymosi naudojant šiuos 3D objektus efektyvumą.
Ši sisteminė literatūros apžvalga buvo atlikta 2022 m. birželio mėn., naudojant PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis) gaires be laiko apribojimų [22].
Įtraukimo kriterijai buvo visi moksliniai darbai, naudojant 3DPAM anatomijos mokyme / mokymesi.Literatūros apžvalgos, laiškai ar straipsniai, kuriuose pagrindinis dėmesys skiriamas patologiniams modeliams, gyvūnų modeliams, archeologiniams modeliams ir medicininio / chirurginio mokymo modeliams, nebuvo įtraukti.Buvo atrinkti tik straipsniai, publikuoti anglų kalba.Straipsniai, kuriuose nėra internetinių santraukų, buvo neįtraukti.Buvo įtraukti straipsniai, kuriuose buvo keli modeliai, iš kurių bent vienas buvo anatomiškai normalus arba turėjo nedidelę patologiją, neturinčią įtakos mokymo vertei.
Literatūros paieška buvo atlikta elektroninėje duomenų bazėje PubMed (Nacionalinė medicinos biblioteka, NCBI), siekiant nustatyti atitinkamus tyrimus, paskelbtus iki 2022 m. birželio mėn. Naudokite šiuos paieškos terminus: švietimas, mokykla, mokymas, mokymas, mokymasis, mokymas, švietimas, trys. matmenų, 3D, 3D, spausdinimas, spausdinimas, spausdinimas, anatomija, anatomija, anatomija ir anatomija.Buvo įvykdyta viena užklausa: (((išsilavinimas[Pavadinimas/Santrauka] ARBA mokykla[Pavadinimas/Abstract] ORmokymasis[Pavadinimas / Santrauka] ARBA mokymas[Pavadinimas / Santrauka] ARBA mokymas[Pavadinimas / Santrauka] OReach[Pavadinimas / Santrauka] ] ARBA Išsilavinimas [Pavadinimas/Abstract]) AND (Trys dimensijos [Pavadinimas] ARBA 3D [Pavadinimas] ARBA 3D [Pavadinimas])) AND (Spausdinti [Pavadinimas] ARBA Spausdinti [Pavadinimas] ARBA Spausdinti [Pavadinimas])) AND (Anatomija) [Pavadinimas ] ]/abstract] arba anatomija [pavadinimas / santrauka] arba anatomija [pavadinimas / santrauka] arba anatomija [pavadinimas / santrauka]).Papildomi straipsniai buvo nustatyti rankiniu būdu ieškant PubMed duomenų bazėje ir peržiūrint kitų mokslinių straipsnių nuorodas.Nebuvo taikomi jokie datos apribojimai, bet buvo naudojamas filtras „Asmuo“.
Du autoriai (EBR ir AL) patikrino visus gautus pavadinimus ir santraukas pagal įtraukimo ir pašalinimo kriterijus, o bet koks tyrimas, neatitinkantis visų tinkamumo kriterijų, buvo atmestas.Likusių tyrimų viso teksto publikacijas paėmė ir peržiūrėjo trys autoriai (EBR, EBE ir AL).Esant reikalui, nesutarimus straipsnių atrankoje sprendė ketvirtas asmuo (LT).Į šią apžvalgą buvo įtraukti leidiniai, kurie atitiko visus įtraukimo kriterijus.
Duomenų ištraukimą savarankiškai atliko du autoriai (EBR ir AL), prižiūrint trečiajam autoriui (LT).
- Modelio projektavimo duomenys: anatominiai regionai, konkrečios anatominės dalys, pradinis 3D spausdinimo modelis, gavimo būdas, segmentavimo ir modeliavimo programinė įranga, 3D spausdintuvo tipas, medžiagos tipas ir kiekis, spausdinimo skalė, spalva, spausdinimo kaina.
- Morfologinis modelių vertinimas: palyginimui naudojami modeliai, ekspertų/dėstytojų medicininis įvertinimas, vertintojų skaičius, vertinimo tipas.
- Mokymo 3D modelis: mokinių žinių vertinimas, vertinimo metodas, studentų skaičius, palyginimo grupių skaičius, studentų atsitiktinė atskyrimas, išsilavinimas/mokinio tipas.
MEDLINE buvo nustatyta 418 tyrimų, o 139 straipsniai buvo pašalinti naudojant „žmogaus“ filtrą.Peržiūrėjus pavadinimus ir santraukas, viso teksto skaitymui buvo atrinkti 103 tyrimai.34 straipsniai buvo pašalinti, nes jie buvo patologiniai modeliai (9 straipsniai), medicininio / chirurginio mokymo modeliai (4 straipsniai), gyvūnų modeliai (4 straipsniai), 3D radiologiniai modeliai (1 straipsnis) arba nebuvo originalūs moksliniai straipsniai (16 skyrių).).Iš viso į apžvalgą įtraukti 68 straipsniai.1 paveiksle atrankos procesas pateikiamas kaip srautinė schema.
Struktūrinė diagrama, kurioje apibendrinamas straipsnių nustatymas, patikrinimas ir įtraukimas į šią sisteminę apžvalgą
Visi tyrimai buvo paskelbti 2014–2022 m., o vidutinis paskelbimo metai – 2019. Iš 68 įtrauktų straipsnių 33 (49 %) buvo aprašomieji ir eksperimentiniai tyrimai, 17 (25 %) buvo tik eksperimentiniai, o 18 (26 %) eksperimentinis.Grynai aprašomasis.Iš 50 (73 %) eksperimentinių tyrimų 21 (31 %) taikė atsitiktinės atrankos būdus.Tik 34 tyrimai (50 %) apėmė statistinę analizę.1 lentelėje apibendrinamos kiekvieno tyrimo charakteristikos.
33 dirbiniai (48 proc.) tirti galvos sritis, 19 dirbinių (28 proc.) – krūtinės sritis, 17 straipsnių (25 proc.) – pilvo ir dubens sritis, 15 straipsnių (22 proc.) – galūnės.Penkiasdešimt viename straipsnyje (75%) buvo paminėti 3D spausdinti kaulai kaip anatominiai modeliai arba kelių pjūvių anatominiai modeliai.
Kalbant apie šaltinio modelius ar failus, naudojamus kuriant 3DPAM, 23 straipsniuose (34 %) buvo minimas pacientų duomenų naudojimas, 20 straipsnių (29 %) – lavoninių duomenų naudojimas, o 17 straipsnių (25 %) – duomenų bazių naudojimas.naudojimas, o 7 tyrimai (10 proc.) neatskleidė naudotų dokumentų šaltinio.
47 tyrimai (69 %) sukūrė 3DPAM pagal kompiuterinę tomografiją, o 3 tyrimuose (4 %) buvo pranešta apie mikroCT naudojimą.7 straipsniuose (10 proc.) buvo projektuojami 3D objektai naudojant optinius skenerius, 4 straipsniuose (6 proc.) naudojant MRT ir 1 straipsnyje (1 proc.) naudojant fotoaparatus ir mikroskopus.14 straipsnių (21%) nebuvo paminėtas 3D modelio projektavimo šaltinio failų šaltinis.3D failai sukuriami su mažesne nei 0,5 mm erdvine skiriamąja geba.Optimali skiriamoji geba yra 30 μm [80], o didžiausia – 1,5 mm [32].
Naudota šešiasdešimt skirtingų programinės įrangos programų (segmentavimo, modeliavimo, dizaino ar spausdinimo).Dažniausiai buvo naudojama mimics (Materialise, Leuven, Belgija) (14 tyrimų, 21%), po to sekė MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 tyrimų, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville). .(10 tyrimų, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 tyrimai, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdamas, Nyderlandai) (8 tyrimai, 12%) ir CURA (Geldemarsen, Nyderlandai) (7 tyrimai, 10 proc.).
Minimi šešiasdešimt septyni skirtingi spausdintuvų modeliai ir penki spausdinimo procesai.FDM (Fused Deposition Modeling) technologija buvo panaudota 26 gaminiuose (38%), medžiagų pūtimas 13 gaminių (19%) ir galiausiai rišiklio pūtimas (11 gaminių, 16%).Mažiausiai naudojamos technologijos – stereolitografija (SLA) (5 straipsniai, 7 proc.) ir selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS) (4 straipsniai, 6 proc.).Dažniausiai naudojamas spausdintuvas (7 straipsniai, 10 proc.) yra „Connex 500“ („Stratasys“, „Rehovot“, Izraelis) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Tikslinant 3DPAM gamybai naudojamas medžiagas (51 gaminys, 75 proc.), 48 tyrimuose (71 proc.) panaudoti plastikai ir jų dariniai.Pagrindinės medžiagos buvo PLA (polipieno rūgštis) (n = 20, 29%), derva (n = 9, 13%) ir ABS (akrilonitrilo butadieno stirenas) (7 rūšys, 10%).23 straipsniai (34 proc.) nagrinėjo 3DPAM, pagamintą iš kelių medžiagų, 36 straipsniuose (53 proc.) pristatė tik iš vienos medžiagos pagamintą 3DPAM, o 9 straipsniuose (13 proc.) nebuvo nurodyta medžiaga.
Dvidešimt devyni straipsniai (43 %) pranešė, kad spausdinimo santykis svyruoja nuo 0,25:1 iki 2:1, o vidurkis yra 1:1.Dvidešimt penkiuose straipsniuose (37 %) buvo naudojamas santykis 1:1.28 3DPAM (41 %) buvo sudaryti iš kelių spalvų, o 9 (13 %) buvo nudažyti po spausdinimo [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trisdešimt keturiuose straipsniuose (50 %) buvo nurodytos išlaidos.9 straipsniuose (13 proc.) buvo paminėta 3D spausdintuvų ir žaliavų kaina.Spausdintuvų kaina svyruoja nuo 302 USD iki 65 000 USD.Kai nurodyta, modelių kainos svyruoja nuo 1,25 USD iki 2 800 USD;šie kraštutinumai atitinka skeleto pavyzdžius [47] ir didelio tikslumo retroperitoninius modelius [48].2 lentelėje apibendrinami kiekvieno įtraukto tyrimo modelio duomenys.
Trisdešimt septyniuose tyrimuose (54 %) 3DAPM buvo lyginamas su etaloniniu modeliu.Tarp šių tyrimų dažniausiai buvo naudojamas anatominis etaloninis modelis, naudojamas 14 gaminių (38 %), plastinuoti preparatai 6 gaminiuose (16 %) ir plastinuoti preparatai 6 gaminiuose (16 %).Virtualios realybės naudojimas, kompiuterinės tomografijos vaizdavimas vienas 3DPAM 5 straipsniuose (14%), kitas 3DPAM 3 straipsniuose (8%), rimti žaidimai 1 straipsnyje (3%), rentgenogramos 1 straipsnyje (3%), verslo modeliai 1 straipsnis (3 %) ir papildyta realybė 1 straipsnyje (3 %).Trisdešimt keturiuose (50 %) tyrimuose buvo įvertintas 3DPAM.Penkiolika (48%) tiria išsamią vertintojų patirtį (3 lentelė).3DPAM vertinimui atliko chirurgai arba gydantys gydytojai 7 studijose (47 proc.), anatomijos specialistai 6 studijose (40 proc.), studentai 3 studijose (20 proc.), dėstytojai (disciplina nenurodyta) 3 studijose (20 proc.). ir dar vienas vertintojas straipsnyje (7 proc.).Vidutinis vertintojų skaičius – 14 (mažiausiai 2, daugiausiai 30).Trisdešimt trijuose tyrimuose (49 proc.) 3DPAM morfologija buvo įvertinta kokybiškai, o 10 tyrimų (15 proc.) – kiekybiškai.Iš 33 tyrimų, kuriuose buvo taikytas kokybinis vertinimas, 16 buvo naudojami vien aprašomieji vertinimai (48 %), 9 – testai/vertinimai/apklausos (27 proc.), o 8 – Likerto skalės (24 proc.).3 lentelėje apibendrinami kiekvieno įtraukto tyrimo modelių morfologiniai vertinimai.
Trisdešimt trijuose (48 proc.) straipsniuose buvo nagrinėjamas ir lyginamas 3DPAM mokymo studentams efektyvumas.Iš šių tyrimų 23 (70 %) straipsniuose buvo vertinamas studentų pasitenkinimas, 17 (51 %) naudotos Likerto skalės, 6 (18 %) – kiti metodai.Dvidešimt dviejuose straipsniuose (67%) buvo vertinamas studentų mokymasis žinių patikrinimo būdu, iš kurių 10 (30%) naudojo išankstinius ir (arba) posttestus.Vienuolikoje tyrimų (33 proc.) studentų žinioms įvertinti buvo naudojami klausimai ir testai su atsakymų variantais, o penkiuose tyrimuose (15 proc.) – vaizdo žymėjimas/anatominis identifikavimas.Kiekviename tyrime dalyvavo vidutiniškai 76 studentai (mažiausiai 8, daugiausiai 319).Dvidešimt keturiuose tyrimuose (72 %) buvo kontrolinė grupė, iš kurių 20 (60 %) taikė atsitiktinės atrankos būdus.Priešingai, viename tyrime (3 %) anatominiai modeliai buvo atsitiktinai priskirti 10 skirtingų studentų.Vidutiniškai palygintos 2,6 grupės (mažiausiai 2, daugiausiai 10).Dvidešimt trijose studijose (70 proc.) dalyvavo medicinos studentai, iš jų 14 (42 proc.) buvo pirmo kurso medicinos studentai.Šešiose (18 proc.) studijose dalyvavo rezidentai, 4 (12 proc.) odontologijos studentai ir 3 (9 proc.) gamtos mokslų studentai.Šešiose studijose (18 proc.) įgyvendintas ir įvertintas savarankiškas mokymasis naudojant 3DPAM.4 lentelėje apibendrinti kiekvieno įtraukto tyrimo 3DPAM mokymo efektyvumo vertinimo rezultatai.
Pagrindiniai 3DPAM naudojimo, kaip mokymo įrankio, skirto mokyti normalios žmogaus anatomijos, pranašumai, apie kuriuos pranešė autoriai, yra vizualinės ir lytėjimo savybės, įskaitant tikroviškumą [55, 67], tikslumą [44, 50, 72, 85] ir nuoseklumo kintamumą [34]. ., 45, 48, 64], spalva ir skaidrumas [28, 45], patikimumas [24, 56, 73], edukacinis efektas [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], kaina [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], atkuriamumas [80], galimybė tobulinti arba individualizuoti [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], galimybė manipuliuoti mokiniais [30, 49], taupyti mokymosi laiką [61, 80], patogus saugojimas [61], gebėjimas integruoti funkcinę anatomiją ar kurti specifines struktūras [51, 53], 67], greitas modelių skeleto projektavimas [81], gebėjimas bendrai kurti ir naudoti namų modelius [49, 60, 71], patobulinti protinės rotacijos gebėjimai [23] ir žinių išsaugojimas [32], taip pat mokytojo [ 25, 63] ir studentų pasitenkinimą [25, 63].45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Pagrindiniai trūkumai susiję su dizainu: standumas [80], nuoseklumas [28, 62], detalumo ar skaidrumo trūkumas [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], per ryškios spalvos [45].ir grindų trapumas[71].Kiti trūkumai yra informacijos praradimas [30, 76], ilgas vaizdo segmentavimo laikas [36, 52, 57, 58, 74], spausdinimo laikas [57, 63, 66, 67], anatominio kintamumo trūkumas [25], ir kaina.Aukštas[48].
Šioje sisteminėje apžvalgoje apibendrinami 68 straipsniai, paskelbti per 9 metus, ir pabrėžiamas mokslo bendruomenės susidomėjimas 3DPAM kaip normalios žmogaus anatomijos mokymo priemone.Kiekvienas anatominis regionas buvo ištirtas ir atspausdintas 3D.Iš šių straipsnių 37 straipsniuose 3DPAM buvo lyginamas su kitais modeliais, o 33 straipsniuose buvo vertinamas pedagoginis 3DPAM aktualumas studentams.
Atsižvelgdami į anatominio 3D spausdinimo tyrimų dizaino skirtumus, nemanėme, kad būtų tikslinga atlikti metaanalizę.2020 m. paskelbtoje metaanalizėje daugiausia dėmesio buvo skirta anatominių žinių patikrinimams po mokymo, neanalizuojant techninių ir technologinių 3DPAM projektavimo ir gamybos aspektų [10].
Galvos sritis yra labiausiai ištirta, tikriausiai todėl, kad dėl jos anatomijos sudėtingumo studentams sunkiau pavaizduoti šią anatominę sritį trimatėje erdvėje, palyginti su galūnėmis ar liemeniu.CT yra pats dažniausiai naudojamas vaizdo gavimo būdas.Šis metodas plačiai naudojamas, ypač medicinos aplinkoje, tačiau turi ribotą erdvinę skiriamąją gebą ir mažą minkštųjų audinių kontrastą.Dėl šių apribojimų KT skenavimas netinkamas nervų sistemos segmentavimui ir modeliavimui.Kita vertus, kompiuterinė tomografija geriau tinka kaulinio audinio segmentavimui/modeliavimui;Kaulų / minkštųjų audinių kontrastas padeda atlikti šiuos veiksmus prieš spausdinant 3D anatominius modelius.Kita vertus, mikroCT yra laikoma etalonine technologija kaulų vaizdavimo erdvinės skiriamosios gebos požiūriu [70].Vaizdams gauti taip pat gali būti naudojami optiniai skaitytuvai arba MRT.Didesnė skiriamoji geba neleidžia išlyginti kaulų paviršių ir išsaugo anatominių struktūrų subtilumą [59].Modelio pasirinkimas taip pat turi įtakos erdvinei raiškai: pavyzdžiui, plastifikaciniai modeliai turi mažesnę skiriamąją gebą [45].Grafikos dizaineriai turi kurti pasirinktinius 3D modelius, o tai padidina išlaidas (25–150 USD per valandą) [43].Norint sukurti aukštos kokybės anatominius modelius, neužtenka gauti aukštos kokybės .STL failus.Būtina nustatyti spausdinimo parametrus, pvz., anatominio modelio orientaciją spausdinimo plokštelėje [29].Kai kurie autoriai siūlo, kad kur įmanoma, siekiant pagerinti 3DPAM tikslumą, reikėtų naudoti pažangias spausdinimo technologijas, tokias kaip SLS [38].3DPAM gamybai reikalinga profesionali pagalba;geidžiamiausi specialistai yra inžinieriai [72], radiologai [75], grafikos dizaineriai [43] ir anatomai [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentavimo ir modeliavimo programinė įranga yra svarbūs veiksniai norint gauti tikslius anatominius modelius, tačiau šių programinės įrangos paketų kaina ir sudėtingumas trukdo juos naudoti.Keli tyrimai palygino skirtingų programinės įrangos paketų ir spausdinimo technologijų naudojimą, išryškindami kiekvienos technologijos privalumus ir trūkumus [68].Be modeliavimo programinės įrangos, reikalinga ir su pasirinktu spausdintuvu suderinama spausdinimo programinė įranga;kai kurie autoriai renkasi internetinį 3D spausdinimą [75].Jei atspausdinama pakankamai 3D objektų, investicijos gali atnešti finansinės grąžos [72].
Plastikas yra pati dažniausiai naudojama medžiaga.Dėl plataus tekstūrų ir spalvų asortimento tai yra tinkamiausia 3DPAM medžiaga.Kai kurie autoriai gyrė jo aukštą stiprumą, palyginti su tradiciniais lavoniniais arba padengtais modeliais [24, 56, 73].Kai kurie plastikai netgi turi lenkimo ar tempimo savybių.Pavyzdžiui, Filaflex su FDM technologija gali ištempti iki 700 proc.Kai kurie autoriai mano, kad tai yra tinkamiausia medžiaga raumenų, sausgyslių ir raiščių replikacijai [63].Kita vertus, du tyrimai iškėlė klausimų apie pluošto orientaciją spausdinant.Tiesą sakant, raumenų skaidulų orientacija, įterpimas, inervacija ir funkcija yra labai svarbūs raumenų modeliavimui [33].
Keista, tačiau keliuose tyrimuose minimas spausdinimo mastas.Kadangi daugelis žmonių 1:1 santykį laiko standartiniu, autorius galbūt nusprendė to nepaminėti.Nors didinimas yra naudingas kryptingam mokymuisi didelėse grupėse, mastelio keitimo galimybės dar nėra gerai ištirtos, ypač didėjant klasių dydžiams ir fiziniam modelio dydžiui yra svarbus veiksnys.Žinoma, pilno dydžio svarstyklės palengvina įvairių anatominių elementų buvimo vietą ir perteikimą pacientui, o tai gali paaiškinti, kodėl jos dažnai naudojamos.
Iš daugelio rinkoje esančių spausdintuvų, kurie naudoja PolyJet (medžiagos rašalinio arba rišiklio rašalinio spausdintuvo) technologiją aukštos raiškos spalvotam ir kelių medžiagų (taigi ir kelių tekstūrų) spausdinimui, kainuoja nuo 20 000 iki 250 000 JAV dolerių ( https:/ /www.aniwaa.com/).Ši didelė kaina gali apriboti 3DPAM reklamavimą medicinos mokyklose.Be spausdintuvo kainos, rašaliniam spausdinimui reikalingų medžiagų kaina yra didesnė nei SLA ar FDM spausdintuvų [68].SLA arba FDM spausdintuvų kainos taip pat yra prieinamesnės – šioje apžvalgoje išvardytuose straipsniuose jos svyruoja nuo 576 iki 4999 eurų.Tripodi ir kolegų teigimu, kiekvieną skeleto dalį galima atspausdinti už 1,25 USD [47].Vienuolika tyrimų padarė išvadą, kad 3D spausdinimas yra pigesnis nei plastifikavimas ar komerciniai modeliai [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Be to, šie komerciniai modeliai skirti teikti informaciją pacientui be pakankamai išsamios anatomijos mokymo [80].Šie komerciniai modeliai laikomi prastesniais už 3DPAM [44].Verta paminėti, kad, be naudojamos spausdinimo technologijos, galutinė kaina yra proporcinga mastui, taigi ir galutiniam 3DPAM dydžiui [48].Dėl šių priežasčių pirmenybė teikiama viso dydžio skalei [37].
Tik viename tyrime 3DPAM buvo lyginamas su komerciniais anatominiais modeliais [72].Cadaveric pavyzdžiai yra dažniausiai naudojamas 3DPAM palyginimas.Nepaisant jų apribojimų, lavoniniai modeliai išlieka vertinga anatomijos mokymo priemone.Reikia atskirti skrodimą, skrodimą ir sausą kaulą.Remiantis treniruočių testais, du tyrimai parodė, kad 3DPAM buvo žymiai veiksmingesnis už plastinuotą disekciją [16, 27].Viename tyrime buvo lyginama viena valanda treniruotės naudojant 3DPAM (apatines galūnes) su viena valanda tos pačios anatominės srities skrodimo [78].Didelių skirtumų tarp dviejų mokymo metodų nebuvo.Tikėtina, kad šia tema mažai tyrinėta, nes tokius palyginimus sunku atlikti.Disekcija yra daug laiko reikalaujantis studentų pasiruošimas.Kartais, priklausomai nuo to, kas ruošiama, reikia pasiruošti keliasdešimt valandų.Trečiasis palyginimas gali būti atliktas su sausais kaulais.Tsai ir Smitho atliktas tyrimas parodė, kad testų rezultatai buvo žymiai geresni grupėje, kurioje buvo naudojamas 3DPAM [51, 63].Chen ir kolegos pažymėjo, kad studentai, naudojantys 3D modelius, geriau identifikavo struktūras (kaukoles), tačiau MCQ balai nesiskyrė [69].Galiausiai Tanneris ir kolegos parodė geresnius rezultatus po bandymo šioje grupėje, naudodami pterygopalatine duobės 3DPAM [46].Šioje literatūros apžvalgoje buvo nustatytos kitos naujos mokymo priemonės.Labiausiai paplitę iš jų yra papildyta realybė, virtuali realybė ir rimti žaidimai [43].Pasak Mahrouso ir kolegų, pirmenybė anatominiams modeliams priklauso nuo valandų, kurias studentai žaidžia vaizdo žaidimus, skaičiaus [31].Kita vertus, didelis naujų anatomijos mokymo priemonių trūkumas yra haptinis grįžtamasis ryšys, ypač grynai virtualių įrankių [48].
Daugumoje tyrimų, kuriuose vertinamas naujasis 3DPAM, buvo naudojami žinių bandymai.Šie išankstiniai testai padeda išvengti šališkumo vertinant.Kai kurie autoriai, prieš atlikdami eksperimentinius tyrimus, atmeta visus studentus, kurie preliminariajame teste surinko daugiau nei vidurkis [40].Garas ir jo kolegos paminėjo modelio spalvą ir savanorių atranką mokinių klasėje [61].Dažymas palengvina anatominių struktūrų identifikavimą.Chen ir jo kolegos nustatė griežtas eksperimentines sąlygas be pradinių skirtumų tarp grupių ir tyrimas buvo maksimaliai aklas [69].Limas ir kolegos rekomenduoja, kad įvertinimą po bandymo atliktų trečioji šalis, kad būtų išvengta vertinimo šališkumo [16].Kai kurie tyrimai naudojo Likerto skales, kad įvertintų 3DPAM pagrįstumą.Ši priemonė tinka pasitenkinimui įvertinti, tačiau vis dar yra svarbių paklaidų, kurias reikia žinoti [86].
3DPAM švietimo svarba pirmiausia buvo vertinama tarp medicinos studentų, įskaitant pirmo kurso medicinos studentus, 14 iš 33 tyrimų.Savo bandomajame tyrime Wilk ir jo kolegos pranešė, kad medicinos studentai manė, kad 3D spausdinimas turėtų būti įtrauktas į jų anatomijos mokymąsi [87].87% Cercenelli tyrime apklaustų studentų manė, kad antrieji studijų metai buvo geriausias laikas naudoti 3DPAM [84].Tannerio ir kolegų rezultatai taip pat parodė, kad studentai pasirodė geriau, jei niekada nebuvo studijavę šios srities [46].Šie duomenys rodo, kad pirmieji medicinos mokyklos metai yra optimalus laikas įtraukti 3DPAM į anatomijos mokymą.Y metaanalizė palaikė šią mintį [18].Visuose 27 straipsniuose, įtrauktuose į tyrimą, buvo reikšmingų 3DPAM našumo skirtumų, palyginti su tradiciniais medicinos studentų modeliais, bet ne rezidentų.
3DPAM kaip mokymosi priemonė gerina akademinius pasiekimus [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], ilgalaikį žinių išsaugojimą [32] ir mokinių pasitenkinimą [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69, 84].Ekspertų grupės taip pat nustatė, kad šie modeliai buvo naudingi [37, 42, 49, 81, 82], o dviejuose tyrimuose nustatyta, kad mokytojai yra patenkinti 3DPAM [25, 63].Iš visų šaltinių Backhouse ir jo kolegos mano, kad 3D spausdinimas yra geriausia alternatyva tradiciniams anatominiams modeliams [49].Savo pirmoje metaanalizėje Ye ir kolegos patvirtino, kad studentai, gavę 3DPAM instrukcijas, turėjo geresnius rezultatus po testo nei studentai, gavę 2D arba lavono nurodymus [10].Tačiau jie išskyrė 3DPAM ne pagal sudėtingumą, o tiesiog pagal širdį, nervų sistemą ir pilvo ertmę.Septyniuose tyrimuose 3DPAM nepralenkė kitų modelių, pagrįstų studentams skirtais žinių testais [32, 66, 69, 77, 78, 84].Savo metaanalizėje Salazaras ir kolegos padarė išvadą, kad 3DPAM naudojimas ypač pagerina sudėtingos anatomijos supratimą [17].Ši koncepcija atitinka Hito laišką redaktoriui [88].Kai kurioms anatominėms sritims, kurios laikomos mažiau sudėtingomis, 3DPAM naudoti nereikia, tuo tarpu sudėtingesnės anatominės sritys (pvz., kaklas ar nervų sistema) būtų logiškas 3DPAM pasirinkimas.Ši koncepcija gali paaiškinti, kodėl kai kurie 3DPAM nėra laikomi pranašesniais už tradicinius modelius, ypač kai studentams trūksta žinių toje srityje, kurioje modelio veikimas yra geresnis.Taigi paprasto modelio pateikimas studentams, jau turintiems šio dalyko žinių (medicinos studentams ar rezidentams), nepadeda gerinti studentų rezultatų.
Iš visų išvardintų edukacinių privalumų 11 tyrimų akcentavo modelių vizualines ar lytėjimo savybes [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], o 3 tyrimai pagerino stiprumą ir ilgaamžiškumą (33). , 50 -52, 63, 79, 85, 86).Kiti privalumai yra tai, kad mokiniai gali manipuliuoti konstrukcijomis, mokytojai gali sutaupyti laiko, jas lengviau išsaugoti nei lavonus, projektą galima užbaigti per 24 valandas, jis gali būti naudojamas kaip namų mokymo priemonė, taip pat gali būti naudojamas mokant didelius kiekius. informacijos.grupės [30, 49, 60, 61, 80, 81].Pakartotinis 3D spausdinimas didelės apimties anatomijos mokymui daro 3D spausdinimo modelius ekonomiškesnius [26].3DPAM naudojimas gali pagerinti protinio sukimosi galimybes [23] ir pagerinti skerspjūvio vaizdų interpretaciją [23, 32].Dviejuose tyrimuose nustatyta, kad studentams, patyrusiems 3DPAM, buvo didesnė tikimybė atlikti operaciją [40, 74].Metalinės jungtys gali būti įdėtos, kad būtų sukurtas judesys, reikalingas funkcinei anatomijai ištirti [51, 53], arba modelius galima atspausdinti naudojant trigerio dizainą [67].
3D spausdinimas leidžia kurti reguliuojamus anatominius modelius, tobulinant tam tikrus aspektus modeliavimo etape, [48, 80] sukuriant tinkamą pagrindą, [59] derinant kelis modelius, [36] naudojant skaidrumą, (49) spalvas, [45] arba padarydami matomus tam tikras vidines struktūras [30].Tripodi ir kolegos naudojo skulptūrinį molį, kad papildytų savo 3D spausdintus kaulų modelius, pabrėždami kartu sukurtų modelių, kaip mokymo priemonių, vertę [47].9 tyrimuose spalva buvo pritaikyta po spausdinimo [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], tačiau studentai ją taikė tik vieną kartą [49].Deja, tyrime nebuvo įvertinta nei modelio mokymo kokybė, nei treniruočių seka.Tai turėtų būti vertinama anatomijos ugdymo kontekste, nes mišraus mokymosi ir bendro kūrimo nauda yra gerai žinoma [89].Norint susidoroti su augančia reklamos veikla, modeliams vertinti ne kartą buvo naudojamas savarankiškas mokymasis [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Viename tyrime padaryta išvada, kad plastikinės medžiagos spalva buvo per ryški[45], kitame tyrime padaryta išvada, kad modelis buvo per trapus[71], o dar du tyrimai parodė, kad atskirų modelių konstrukcijoje trūksta anatominio kintamumo[25, 45]. ]..Septyniuose tyrimuose padaryta išvada, kad 3DPAM anatominės detalės yra nepakankamos [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Išsamesniems didelių ir sudėtingų regionų, tokių kaip retroperitoneum arba gimdos kaklelio sritis, anatominiai modeliai segmentavimo ir modeliavimo laikas laikomas labai ilgu, o kaina yra labai didelė (apie 2000 USD) [27, 48].Hojo ir jo kolegos savo tyrime pranešė, kad dubens anatominio modelio sukūrimas užtruko 40 valandų [42].Ilgiausias segmentavimo laikas buvo 380 valandų Weatherall ir jo kolegų tyrime, kuriame buvo sujungti keli modeliai, kad būtų sukurtas visas vaikų kvėpavimo takų modelis [36].Devyniuose tyrimuose segmentavimas ir spausdinimo laikas buvo laikomi trūkumais [36, 42, 57, 58, 74].Tačiau 12 tyrimų kritikavo jų modelių fizines savybes, ypač nuoseklumą, [28, 62] skaidrumo trūkumą, [30] trapumą ir monochromatiškumą, [71] minkštųjų audinių trūkumą [66] arba detalių trūkumą [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Šiuos trūkumus galima pašalinti padidinus segmentavimo arba modeliavimo laiką.Reikalingos informacijos praradimas ir gavimas buvo problema, su kuria susidūrė trys komandos [30, 74, 77].Remiantis pacientų ataskaitomis, jodo turinčios kontrastinės medžiagos neužtikrino optimalaus kraujagyslių matomumo dėl dozės apribojimų [74].Lavoninio modelio įšvirkštimas atrodo idealus metodas, kuris nutolsta nuo principo „kuo mažiau“ ir suleidžiamos kontrastinės medžiagos dozės apribojimų.
Deja, daugelyje straipsnių neminima kai kurios pagrindinės 3DPAM funkcijos.Mažiau nei pusėje straipsnių buvo aiškiai nurodyta, ar jų 3DPAM buvo tamsintas.Spaudos apimtis buvo nenuosekli (43 % straipsnių), ir tik 34 % paminėjo kelių laikmenų naudojimą.Šie spausdinimo parametrai yra labai svarbūs, nes jie turi įtakos 3DPAM mokymosi savybėms.Daugumoje straipsnių nepateikiama pakankamai informacijos apie 3DPAM gavimo sudėtingumą (projektavimo laikas, personalo kvalifikacija, programinės įrangos sąnaudos, spausdinimo išlaidos ir kt.).Ši informacija yra labai svarbi ir į ją reikėtų atsižvelgti prieš pradedant naują 3DPAM kūrimo projektą.
Ši sisteminė apžvalga rodo, kad įprastų anatominių modelių projektavimas ir 3D spausdinimas yra įmanomas už mažą kainą, ypač naudojant FDM arba SLA spausdintuvus ir nebrangias vienos spalvos plastikines medžiagas.Tačiau šiuos pagrindinius dizainus galima patobulinti pridedant spalvų arba pridedant piešinių iš skirtingų medžiagų.Realesniems modeliams (atspausdintiems naudojant kelias skirtingų spalvų ir tekstūrų medžiagas, siekiant tiksliai atkartoti lavono etaloninio modelio lytėjimo savybes) reikia brangesnių 3D spausdinimo technologijų ir ilgesnio projektavimo laiko.Tai žymiai padidins bendras išlaidas.Nepriklausomai nuo pasirinkto spausdinimo proceso, tinkamo vaizdo gavimo metodo pasirinkimas yra raktas į 3DPAM sėkmę.Kuo didesnė erdvinė skiriamoji geba, tuo modelis tampa tikroviškesnis ir gali būti naudojamas pažangiems tyrimams.Pedagoginiu požiūriu 3DPAM yra efektyvi anatomijos mokymo priemonė, tai įrodo studentams skiriami žinių testai ir jų pasitenkinimas.3DPAM mokymo efektas yra geriausias, kai jis atkuria sudėtingus anatominius regionus ir studentai naudoja jį medicinos mokymo pradžioje.
Šiame tyrime sukurti ir (arba) analizuoti duomenų rinkiniai nėra viešai prieinami dėl kalbos barjerų, tačiau juos gali gauti atitinkamas autorius pagrįstu prašymu.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Bendrosios anatomijos, mikroanatomijos, neurobiologijos ir embriologijos kursų apžvalga JAV medicinos mokyklų programose.Anatas Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Cadaveric skrodimas kaip mokomoji anatomijos mokslo priemonė XXI amžiuje: skrodimas kaip mokomoji priemonė.Mokslinio ugdymo analizė.2017;10(3):286–99.
Paskelbimo laikas: 2023-11-01