Trodimenzionalni tiskani anatomski modeli (3DPAMs) čine se prikladnim alatom zbog svoje obrazovne vrijednosti i izvedivosti.Svrha ovog pregleda je opisati i analizirati metode korištene za izradu 3DPAM-a za poučavanje ljudske anatomije i ocijeniti njegov pedagoški doprinos.
Elektronička pretraga provedena je u PubMedu koristeći sljedeće pojmove: obrazovanje, škola, učenje, podučavanje, obuka, podučavanje, obrazovanje, trodimenzionalno, 3D, 3-dimenzionalno, ispis, ispis, ispis, anatomija, anatomija, anatomija i anatomija ..Nalazi su uključivali karakteristike studije, dizajn modela, morfološku procjenu, obrazovni učinak, prednosti i slabosti.
Među 68 odabranih članaka, najveći broj istraživanja bavio se kranijalnom regijom (33 članka);51 članak spominje otisak kostiju.U 47 članaka 3DPAM je razvijen na temelju računalne tomografije.Navedeno je pet procesa ispisa.Plastika i njezini derivati korišteni su u 48 studija.Cijena svakog dizajna kreće se od 1,25 do 2800 dolara.Trideset i sedam studija uspoređivalo je 3DPAM s referentnim modelima.Trideset i tri članka bavila su se obrazovnim aktivnostima.Glavne prednosti su vizualna i taktilna kvaliteta, učinkovitost učenja, ponovljivost, prilagodljivost i agilnost, ušteda vremena, integracija funkcionalne anatomije, bolje sposobnosti mentalne rotacije, zadržavanje znanja i zadovoljstvo nastavnika/učenika.Glavni nedostaci povezani su s dizajnom: dosljednost, nedostatak detalja ili transparentnosti, boje koje su presvijetle, dugo vrijeme ispisa i visoka cijena.
Ovaj sustavni pregled pokazuje da je 3DPAM isplativ i učinkovit za podučavanje anatomije.Realističniji modeli zahtijevaju korištenje skupljih tehnologija 3D ispisa i duže vrijeme projektiranja, što će značajno povećati ukupne troškove.Ključno je odabrati odgovarajuću metodu snimanja.S pedagoške točke gledišta, 3DPAM je učinkovit alat za poučavanje anatomije, s pozitivnim utjecajem na ishode učenja i zadovoljstvo.Učinak učenja 3DPAM-a najbolji je kada reproducira složene anatomske regije i studenti ga koriste rano u svom medicinskom obrazovanju.
Seciranje životinjskih leševa izvodi se još od antičke Grčke i jedna je od glavnih metoda podučavanja anatomije.Kadaverične disekcije koje se izvode tijekom praktične nastave koriste se u teoretskom kurikulumu studenata medicine i trenutno se smatraju zlatnim standardom za proučavanje anatomije [1,2,3,4,5].Međutim, postoje mnoge prepreke za korištenje uzoraka ljudskih leševa, što potiče potragu za novim alatima za obuku [6, 7].Neki od tih novih alata uključuju proširenu stvarnost, digitalne alate i 3D ispis.Prema nedavnom pregledu literature Santosa et al.[8] Što se tiče vrijednosti ovih novih tehnologija za podučavanje anatomije, 3D ispis se čini jednim od najvažnijih resursa, kako u smislu obrazovne vrijednosti za studente tako i u smislu izvedivosti implementacije [4,9,10] .
3D printanje nije novost.Prvi patenti vezani uz ovu tehnologiju datiraju iz 1984. godine: A Le Méhauté, O De Witte i JC André u Francuskoj, a tri tjedna kasnije C Hull u SAD-u.Od tada se tehnologija nastavila razvijati i njezina se uporaba proširila na mnoga područja.Na primjer, NASA je 2014. tiskala prvi objekt izvan Zemlje [11].Medicinsko polje također je prihvatilo ovaj novi alat, čime je povećana želja za razvojem personalizirane medicine [12].
Mnogi su autori pokazali prednosti korištenja 3D tiskanih anatomskih modela (3DPAM) u medicinskom obrazovanju [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Pri podučavanju ljudske anatomije potrebni su nepatološki i anatomski normalni modeli.Neki su pregledi ispitivali patološke ili medicinske/kirurške modele obuke [8, 20, 21].Kako bismo razvili hibridni model za poučavanje ljudske anatomije koji uključuje nove alate kao što je 3D ispis, proveli smo sustavni pregled kako bismo opisali i analizirali kako se 3D ispisani objekti stvaraju za poučavanje ljudske anatomije i kako studenti ocjenjuju učinkovitost učenja pomoću tih 3D objekata.
Ovaj sustavni pregled literature proveden je u lipnju 2022. koristeći PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) smjernice bez vremenskih ograničenja [22].
Kriteriji za uključivanje bili su svi istraživački radovi koji koriste 3DPAM u nastavi/učenju anatomije.Isključeni su pregledi literature, pisma ili članci koji se fokusiraju na patološke modele, životinjske modele, arheološke modele i modele medicinske/kirurške obuke.Odabrani su samo članci objavljeni na engleskom jeziku.Članci bez dostupnih online sažetaka bili su isključeni.Uključeni su članci koji uključuju više modela, od kojih je barem jedan bio anatomski normalan ili je imao manju patologiju koja nije utjecala na nastavnu vrijednost.
Pretraživanje literature provedeno je u elektroničkoj bazi podataka PubMed (National Library of Medicine, NCBI) kako bi se identificirale relevantne studije objavljene do lipnja 2022. Koristite sljedeće pojmove za pretraživanje: obrazovanje, škola, poučavanje, poučavanje, učenje, poučavanje, obrazovanje, tri- dimenzionalni, 3D, 3D, ispis, ispis, ispis, anatomija, anatomija, anatomija i anatomija.Izvršen je jedan upit: (((obrazovanje[Naslov/Sažetak] OR škola[Naslov/Sažetak] ORučenje[Naslov/Sažetak] OR podučavanje[Naslov/Sažetak] OR obuka[Naslov/Sažetak] OReach[Naslov/Sažetak] ] ILI Obrazovanje [Naslov/sažetak]) I (Tri dimenzije [Naslov] ILI 3D [Naslov] ILI 3D [Naslov])) I (Ispiši [Naslov] ILI Ispiši [Naslov] ILI Ispiši [Naslov])) I (Anatomija) [Naslov ] ]/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak]).Dodatni članci identificirani su ručnim pretraživanjem baze podataka PubMed i pregledom referenci drugih znanstvenih članaka.Nisu primijenjena nikakva datumska ograničenja, ali korišten je filtar "Osoba".
Dva autora (EBR i AL) ispitala su sve preuzete naslove i sažetke u odnosu na kriterije uključivanja i isključivanja, a svaka studija koja nije ispunjavala sve kriterije podobnosti bila je isključena.Publikacije cjelovitih tekstova preostalih studija preuzele su i pregledale tri autorice (EBR, EBE i AL).Po potrebi, nesuglasice u izboru članaka rješavala je četvrta osoba (LT).Publikacije koje su zadovoljile sve kriterije uključene su u ovaj pregled.
Ekstrakciju podataka neovisno su provela dva autora (EBR i AL) pod nadzorom trećeg autora (LT).
- Podaci o dizajnu modela: anatomske regije, specifični anatomski dijelovi, inicijalni model za 3D ispis, metoda akvizicije, segmentacija i softver za modeliranje, vrsta 3D pisača, vrsta materijala i količina, mjerilo ispisa, boja, cijena ispisa.
- Morfološka procjena modela: modeli korišteni za usporedbu, medicinska procjena stručnjaka/nastavnika, broj ocjenjivača, vrsta procjene.
- Nastavni 3D model: procjena znanja učenika, način ocjenjivanja, broj učenika, broj usporednih grupa, randomizacija učenika, obrazovanje/vrsta učenika.
U MEDLINE-u je identificirano 418 studija, a 139 članaka isključeno je "ljudskim" filtrom.Nakon pregleda naslova i sažetaka, 103 studije odabrane su za čitanje cjelovitog teksta.34 članka su isključena jer su bili ili patološki modeli (9 članaka), medicinski/kirurški modeli obuke (4 članka), životinjski modeli (4 članka), 3D radiološki modeli (1 članak) ili nisu bili izvorni znanstveni članci (16 poglavlja).).Recenzijom je obuhvaćeno ukupno 68 članaka.Slika 1 prikazuje proces odabira kao dijagram toka.
Dijagram toka koji sažima identifikaciju, selekciju i uključivanje članaka u ovaj sustavni pregled
Sve su studije objavljene između 2014. i 2022., s prosječnom godinom objavljivanja 2019. Među 68 uključenih članaka, 33 (49%) studije bile su deskriptivne i eksperimentalne, 17 (25%) bile su isključivo eksperimentalne, a 18 (26%) bile su eksperimentalni.Čisto opisno.Od 50 (73%) eksperimentalnih studija, 21 (31%) koristilo je randomizaciju.Samo 34 studije (50%) uključivale su statističke analize.Tablica 1 sažima karakteristike svake studije.
33 članka (48%) pregledavala je regiju glave, 19 članaka (28%) torakalnu regiju, 17 članaka (25%) abdominopelvičnu regiju, a 15 članaka (22%) ekstremitete.Pedeset i jedan članak (75%) spominje 3D printane kosti kao anatomske modele ili višeslojne anatomske modele.
Što se tiče izvornih modela ili datoteka korištenih za razvoj 3DPAM-a, 23 članka (34%) spomenulo je korištenje podataka o pacijentima, 20 članaka (29%) spomenulo je korištenje kadaveričnih podataka, a 17 članaka (25%) spomenulo je korištenje baza podataka.korištenje, a 7 studija (10%) nije otkrilo izvor korištenih dokumenata.
47 studija (69%) razvilo je 3DPAM na temelju kompjutorizirane tomografije, a 3 studije (4%) prijavile su upotrebu microCT-a.7 članaka (10%) projiciralo je 3D objekte pomoću optičkih skenera, 4 članka (6%) pomoću MRI, a 1 članak (1%) pomoću kamera i mikroskopa.14 članaka (21%) nije spomenulo izvor izvornih datoteka dizajna 3D modela.3D datoteke se stvaraju s prosječnom prostornom rezolucijom manjom od 0,5 mm.Optimalna razlučivost je 30 μm [80], a maksimalna razlučivost je 1,5 mm [32].
Korišteno je šezdeset različitih softverskih aplikacija (segmentacija, modeliranje, dizajn ili ispis).Mimics (Materialise, Leuven, Belgija) korišten je najčešće (14 studija, 21%), zatim MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studija, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 studija, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studija, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nizozemska) (8 studija, 12%) i CURA (Geldemarsen, Nizozemska) (7 studija, 10%).
Spominje se šezdeset sedam različitih modela pisača i pet procesa ispisa.FDM (Fused Deposition Modeling) tehnologija korištena je u 26 proizvoda (38%), pjeskarenje materijala u 13 proizvoda (19%) i na kraju pjeskarenje vezivom (11 proizvoda, 16%).Najmanje korištene tehnologije su stereolitografija (SLA) (5 članaka, 7%) i selektivno lasersko sinteriranje (SLS) (4 članka, 6%).Najčešće korišteni pisač (7 članaka, 10%) je Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Prilikom određivanja materijala korištenih za izradu 3DPAM-a (51 članak, 75%), 48 studija (71%) koristilo je plastiku i njezine derivate.Glavni korišteni materijali bili su PLA (polilaktična kiselina) (n = 20, 29%), smola (n = 9, 13%) i ABS (akrilonitril butadien stiren) (7 vrsta, 10%).23 članka (34%) ispitivalo je 3DPAM napravljen od više materijala, 36 članaka (53%) predstavilo je 3DPAM napravljen od samo jednog materijala, a 9 članaka (13%) nije navelo materijal.
Dvadeset i devet članaka (43%) izvijestilo je o omjerima ispisa u rasponu od 0,25:1 do 2:1, s prosjekom od 1:1.Dvadeset i pet članaka (37%) koristilo je omjer 1:1.28 3DPAM-ova (41%) sastojalo se od više boja, a 9 (13%) je bilo obojeno nakon tiskanja [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trideset i četiri članka (50%) spominju troškove.9 članaka (13%) spominje troškove 3D printera i sirovina.Cijene pisača kreću se od 302 do 65.000 dolara.Kada je navedeno, cijene modela kreću se od 1,25 USD do 2800 USD;ovi ekstremi odgovaraju kosturnim uzorcima [47] i retroperitonealnim modelima visoke vjernosti [48].Tablica 2 sažima podatke modela za svaku uključenu studiju.
Trideset sedam studija (54%) usporedilo je 3DAPM s referentnim modelom.Među tim studijama najčešći usporednik bio je anatomski referentni model, korišten u 14 članaka (38%), plastinirani preparati u 6 članaka (16%), a plastinirani preparati u 6 članaka (16%).Upotreba virtualne stvarnosti, kompjutorizirana tomografija slika jedan 3DPAM u 5 članaka (14%), drugi 3DPAM u 3 članka (8%), ozbiljne igrice u 1 članku (3%), radiografija u 1 članku (3%), poslovni modeli u 1 članak (3%) i proširena stvarnost u 1 članku (3%).Trideset i četiri (50%) studije procjenjivale su 3DPAM.Petnaest (48%) studija detaljno opisuje iskustva ocjenjivača (Tablica 3).3DPAM su izveli kirurzi ili ordinirajući liječnici u 7 studija (47%), specijalisti anatomije u 6 studija (40%), studenti u 3 studije (20%), nastavnici (disciplina nije navedena) u 3 studije (20%) za procjenu te još jedan ocjenjivač u članku (7%).Prosječan broj ocjenjivača je 14 (minimalno 2, maksimalno 30).Trideset i tri studije (49%) kvalitativno su procijenile 3DPAM morfologiju, a 10 studija (15%) kvantitativno je procijenilo 3DPAM morfologiju.Od 33 studije koje su koristile kvalitativne procjene, 16 je koristilo čisto deskriptivne procjene (48%), 9 je koristilo testove/ocjene/ankete (27%), a 8 je koristilo Likertove ljestvice (24%).Tablica 3 sažima morfološke procjene modela u svakoj uključenoj studiji.
Trideset i tri (48%) članka ispitivala su i uspoređivala učinkovitost podučavanja 3DPAM-a studentima.Od tih studija, 23 (70%) članka ocjenjivalo je zadovoljstvo učenika, 17 (51%) koristilo je Likertove ljestvice, a 6 (18%) koristilo je druge metode.Dvadeset i dva članka (67%) ocjenjivala su učenje učenika kroz provjeru znanja, od čega je 10 (30%) koristilo predtestove i/ili posttestove.Jedanaest studija (33%) koristilo je pitanja s višestrukim izborom i testove za procjenu znanja učenika, a pet studija (15%) koristilo je označavanje slika/anatomsku identifikaciju.U svakom istraživanju sudjelovalo je prosječno 76 studenata (minimalno 8, maksimalno 319).Dvadeset i četiri studije (72%) imale su kontrolnu skupinu, od kojih je 20 (60%) koristilo randomizaciju.Nasuprot tome, jedna je studija (3%) nasumično dodijelila anatomske modele 10 različitih učenika.U prosjeku je uspoređivano 2,6 skupina (minimalno 2, maksimalno 10).U 23 istraživanja (70%) sudjelovali su studenti medicine, od čega 14 (42%) studenti prve godine medicine.Šest (18%) studija uključilo je specijalizante, 4 (12%) studenta stomatologije i 3 (9%) studenta prirodnih znanosti.Šest studija (18%) implementiralo je i evaluiralo autonomno učenje pomoću 3DPAM-a.Tablica 4 sažima rezultate procjene učinkovitosti poučavanja 3DPAM za svaku uključenu studiju.
Glavne prednosti korištenja 3DPAM-a kao nastavnog alata za poučavanje normalne ljudske anatomije koje navode autori su vizualne i taktilne karakteristike, uključujući realizam [55, 67], točnost [44, 50, 72, 85] i varijabilnost dosljednosti [34] ., 45, 48, 64], boja i prozirnost [28, 45], pouzdanost [24, 56, 73], edukativni učinak [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], cijena [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], ponovljivost [80], mogućnost poboljšanja ili personalizacije [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], sposobnost manipuliranja studentima [30, 49], ušteda vremena za podučavanje [61, 80], jednostavnost pohranjivanja [61], sposobnost integriranja funkcionalne anatomije ili stvaranja specifičnih struktura [51, 53], 67], brzo dizajniranje kostura modela [81], sposobnost suradničkog stvaranja i korištenja modela kuća [49, 60, 71], poboljšane sposobnosti mentalne rotacije [23] i zadržavanje znanja [32], kao i kod nastavnika [ 25, 63] i zadovoljstvo studenata [25, 63].45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Glavni nedostaci povezani su s dizajnom: krutost [80], dosljednost [28, 62], nedostatak detalja ili transparentnosti [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], presvijetle boje [45].i krhkost poda[71].Ostali nedostaci uključuju gubitak informacija [30, 76], dugo vrijeme potrebno za segmentaciju slike [36, 52, 57, 58, 74], vrijeme ispisa [57, 63, 66, 67], nedostatak anatomske varijabilnosti [25], i trošak .Visoko[48].
Ovaj sustavni pregled sažima 68 članaka objavljenih tijekom 9 godina i naglašava interes znanstvene zajednice za 3DPAM kao alat za podučavanje normalne ljudske anatomije.Svaka anatomska regija je proučavana i 3D printana.Od tih članaka, 37 članaka uspoređivalo je 3DPAM s drugim modelima, a 33 članka procjenjivalo je pedagošku važnost 3DPAM-a za učenike.
S obzirom na razlike u dizajnu studija anatomskog 3D ispisa, nismo smatrali prikladnim provesti meta-analizu.Meta-analiza objavljena 2020. uglavnom se usredotočila na testove anatomskog znanja nakon obuke bez analize tehničkih i tehnoloških aspekata dizajna i proizvodnje 3DPAM-a [10].
Područje glave je najviše proučavano, vjerojatno zato što složenost njegove anatomije otežava učenicima da prikažu ovo anatomsko područje u trodimenzionalnom prostoru u usporedbi s udovima ili torzom.CT je daleko najčešće korišteni modalitet snimanja.Ova se tehnika naširoko koristi, osobito u medicinskim ustanovama, ali ima ograničenu prostornu rezoluciju i nizak kontrast mekih tkiva.Ova ograničenja čine CT snimke neprikladnim za segmentaciju i modeliranje živčanog sustava.S druge strane, kompjutorizirana tomografija je prikladnija za segmentaciju/modeliranje koštanog tkiva;Kontrast kosti/mekog tkiva pomaže u dovršavanju ovih koraka prije 3D ispisa anatomskih modela.S druge strane, microCT se smatra referentnom tehnologijom u smislu prostorne rezolucije u prikazivanju kostiju [70].Optički skeneri ili MRI također se mogu koristiti za dobivanje slika.Veća rezolucija sprječava zaglađivanje koštanih površina i čuva suptilnost anatomskih struktura [59].Odabir modela također utječe na prostornu rezoluciju: na primjer, modeli plastificiranja imaju manju rezoluciju [45].Grafički dizajneri moraju izraditi prilagođene 3D modele, što povećava troškove (25 do 150 USD po satu) [43].Dobivanje visokokvalitetnih .STL datoteka nije dovoljno za izradu visokokvalitetnih anatomskih modela.Potrebno je odrediti parametre tiska, kao što je orijentacija anatomskog modela na tiskarskoj ploči [29].Neki autori predlažu da se napredne tehnologije ispisa kao što je SLS trebaju koristiti gdje god je to moguće kako bi se poboljšala točnost 3DPAM-a [38].Proizvodnja 3DPAM-a zahtijeva stručnu pomoć;najtraženiji stručnjaci su inženjeri [72], radiolozi [75], grafički dizajneri [43] i anatomi [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Softver za segmentiranje i modeliranje važni su čimbenici u dobivanju točnih anatomskih modela, ali cijena ovih softverskih paketa i njihova složenost ometaju njihovu upotrebu.Nekoliko studija uspoređivalo je korištenje različitih programskih paketa i tehnologija ispisa, ističući prednosti i nedostatke svake tehnologije [68].Osim softvera za modeliranje, potreban je i softver za ispis koji je kompatibilan s odabranim pisačem;neki autori radije koriste online 3D printanje [75].Ako se ispiše dovoljno 3D objekata, ulaganje može dovesti do financijskih povrata [72].
Plastika je daleko najčešće korišteni materijal.Njegov širok raspon tekstura i boja čini ga materijalom izbora za 3DPAM.Neki autori hvale njegovu visoku čvrstoću u usporedbi s tradicionalnim kadaverskim ili pločastim modelima [24, 56, 73].Neke plastike čak imaju svojstva savijanja ili istezanja.Na primjer, Filaflex s FDM tehnologijom može se rastegnuti do 700%.Neki ga autori smatraju materijalom izbora za replikaciju mišića, tetiva i ligamenata [63].S druge strane, dvije su studije postavile pitanja o orijentaciji vlakana tijekom ispisa.Zapravo, orijentacija mišićnih vlakana, umetanje, inervacija i funkcija ključni su u modeliranju mišića [33].
Iznenađujuće, malo studija spominje razmjere tiskanja.Budući da mnogi ljudi omjer 1:1 smatraju standardnim, autor je možda odlučio da ga ne spominje.Iako bi skaliranje bilo korisno za usmjereno učenje u velikim grupama, izvedivost skaliranja još nije istražena, osobito s rastućom veličinom razreda i fizičkom veličinom modela koji je važan čimbenik.Naravno, ljestvice pune veličine olakšavaju lociranje i priopćavanje različitih anatomskih elemenata pacijentu, što može objasniti zašto se često koriste.
Od mnogih pisača dostupnih na tržištu, oni koji koriste tehnologiju PolyJet (material inkjet ili binder inkjet) za ispis u boji visoke razlučivosti i više materijala (a time i više tekstura) koštaju između 20.000 i 250.000 USD ( https:/ /www.aniwaa.com/).Ova visoka cijena može ograničiti promociju 3DPAM-a u medicinskim školama.Osim cijene pisača, cijena materijala potrebnih za inkjet ispis veća je nego za SLA ili FDM pisače [68].Cijene za SLA ili FDM pisače također su pristupačnije, u rasponu od 576 € do 4999 € u člancima navedenim u ovoj recenziji.Prema Tripodi i kolegama, svaki dio kostura može se tiskati za 1,25 USD [47].Jedanaest studija je zaključilo da je 3D printanje jeftinije od plastificiranja ili komercijalnih modela [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Štoviše, ovi komercijalni modeli dizajnirani su za pružanje informacija o pacijentima bez dovoljno detalja za podučavanje anatomije [80].Ovi komercijalni modeli smatraju se inferiornijim od 3DPAM-a [44].Važno je napomenuti da je, uz korištenu tehnologiju ispisa, konačni trošak proporcionalan mjerilu, a time i konačnoj veličini 3DPAM-a [48].Iz tih razloga preferira se mjerilo pune veličine [37].
Samo je jedna studija uspoređivala 3DPAM s komercijalno dostupnim anatomskim modelima [72].Kadaverični uzorci su najčešće korišteni komparator za 3DPAM.Unatoč svojim ograničenjima, kadaverični modeli ostaju vrijedan alat za podučavanje anatomije.Mora se razlikovati između autopsije, disekcije i suhe kosti.Na temelju testova treninga, dvije studije su pokazale da je 3DPAM značajno učinkovitiji od plastinirane disekcije [16, 27].Jedna studija uspoređivala je jedan sat treninga korištenjem 3DPAM-a (donji ekstremitet) s jednim satom disekcije iste anatomske regije [78].Nije bilo značajnih razlika između dviju nastavnih metoda.Vjerojatno je malo istraživanja o ovoj temi jer je takve usporedbe teško napraviti.Seciranje je dugotrajna priprema učenika.Ponekad su potrebni i deseci sati pripreme, ovisno o tome što se sprema.Treća usporedba može se napraviti sa suhim kostima.Studija koju su proveli Tsai i Smith otkrila je da su rezultati testova bili znatno bolji u skupini koja je koristila 3DPAM [51, 63].Chen i kolege primijetili su da su studenti koji koriste 3D modele imali bolje rezultate u identificiranju struktura (lubanja), ali nije bilo razlike u rezultatima MCQ [69].Konačno, Tanner i suradnici pokazali su bolje rezultate nakon testiranja u ovoj skupini koristeći 3DPAM pterygopalatine fossa [46].Drugi novi nastavni alati identificirani su u ovom pregledu literature.Najčešći među njima su proširena stvarnost, virtualna stvarnost i ozbiljne igre [43].Prema Mahrousu i kolegama, sklonost anatomskim modelima ovisi o broju sati koje učenici igraju video igrice [31].S druge strane, glavni nedostatak novih alata za poučavanje anatomije je povratna informacija na dodir, posebno za čisto virtualne alate [48].
Većina studija koje procjenjuju novi 3DPAM koristila je predtestove znanja.Ovi predtestovi pomažu u izbjegavanju pristranosti u ocjenjivanju.Neki autori prije provođenja eksperimentalnih studija isključuju sve studente koji su na preliminarnom testu postigli više od prosjeka [40].Među pristranostima koje su spomenuli Garas i kolege bile su boja modela i odabir volontera u studentskom razredu [61].Bojanje olakšava identifikaciju anatomskih struktura.Chen i kolege uspostavili su stroge eksperimentalne uvjete bez inicijalnih razlika između skupina, a studija je bila slijepa u najvećoj mogućoj mjeri [69].Lim i kolege preporučuju da procjenu nakon testiranja dovrši treća strana kako bi se izbjegla pristranost u procjeni [16].Neka su istraživanja koristila Likertove ljestvice za procjenu izvedivosti 3DPAM-a.Ovaj je instrument prikladan za procjenu zadovoljstva, ali još uvijek postoje važne pristranosti kojih treba biti svjestan [86].
Obrazovna relevantnost 3DPAM-a prvenstveno je procijenjena među studentima medicine, uključujući studente prve godine medicine, u 14 od 33 studije.U svojoj pilot studiji, Wilk i kolege izvijestili su da studenti medicine vjeruju da bi 3D ispis trebao biti uključen u njihovo učenje anatomije [87].87% studenata ispitanih u studiji Cercenelli smatra da je druga godina studija najbolje vrijeme za korištenje 3DPAM-a [84].Rezultati Tannera i njegovih kolega također su pokazali da su studenti imali bolje rezultate ako nikada nisu proučavali to područje [46].Ovi podaci sugeriraju da je prva godina medicinske škole optimalno vrijeme za uključivanje 3DPAM-a u nastavu anatomije.Yeova meta-analiza poduprla je ovu ideju [18].U 27 članaka uključenih u studiju, postoje značajne razlike u izvedbi 3DPAM-a u usporedbi s tradicionalnim modelima kod studenata medicine, ali ne i kod specijalizanata.
3DPAM kao alat za učenje poboljšava akademska postignuća [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dugoročno zadržavanje znanja [32] i zadovoljstvo učenika [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69 , 84].Paneli stručnjaka također smatraju da su ovi modeli korisni [37, 42, 49, 81, 82], a dvije studije su pokazale zadovoljstvo nastavnika s 3DPAM-om [25, 63].Od svih izvora, Backhouse i kolege smatraju da je 3D printanje najbolja alternativa tradicionalnim anatomskim modelima [49].U svojoj prvoj meta-analizi, Ye i kolege potvrdili su da su studenti koji su primili 3DPAM upute imali bolje rezultate nakon testiranja od učenika koji su primili 2D ili kadaverske upute [10].Međutim, nisu razlikovali 3DPAM prema složenosti, već jednostavno prema srcu, živčanom sustavu i trbušnoj šupljini.U sedam studija, 3DPAM nije nadmašio druge modele koji se temelje na testovima znanja učenika [32, 66, 69, 77, 78, 84].U svojoj meta-analizi, Salazar i kolege zaključili su da upotreba 3DPAM-a posebno poboljšava razumijevanje složene anatomije [17].Ovaj koncept je u skladu s Hitasovim pismom uredniku [88].Neka anatomska područja koja se smatraju manje složenima ne zahtijevaju upotrebu 3DPAM-a, dok bi složenija anatomska područja (kao što je vrat ili živčani sustav) bila logičan izbor za 3DPAM.Ovaj koncept može objasniti zašto se neki 3DPAM-ovi ne smatraju superiornijima u odnosu na tradicionalne modele, posebno kada učenicima nedostaje znanja u domeni u kojoj je izvedba modela superiorna.Stoga predstavljanje jednostavnog modela studentima koji već imaju određeno znanje o predmetu (studentima medicine ili specijalizantima) nije od pomoći u poboljšanju uspjeha studenata.
Od svih navedenih obrazovnih prednosti, 11 studija je naglasilo vizualne ili taktilne kvalitete modela [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], a 3 studije su poboljšale snagu i izdržljivost (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86).Druge prednosti su da učenici mogu manipulirati strukturama, nastavnici mogu uštedjeti vrijeme, lakše ih je sačuvati nego leševe, projekt se može dovršiti unutar 24 sata, može se koristiti kao alat za kućno školovanje i može se koristiti za podučavanje velikih količina informacija.skupine [30, 49, 60, 61, 80, 81].Ponovljeni 3D ispis za podučavanje anatomije velikog volumena čini modele 3D ispisa isplativijima [26].Korištenje 3DPAM-a može poboljšati sposobnosti mentalne rotacije [23] i poboljšati interpretaciju slika presjeka [23, 32].Dvije studije su pokazale da su studenti izloženi 3DPAM-u vjerojatnije podvrgnuti operaciji [40, 74].Metalni konektori mogu se ugraditi kako bi se stvorio pokret potreban za proučavanje funkcionalne anatomije [51, 53] ili se modeli mogu ispisati pomoću dizajna okidača [67].
3D ispis omogućuje stvaranje prilagodljivih anatomskih modela poboljšanjem određenih aspekata tijekom faze modeliranja, [48, 80] stvaranjem odgovarajuće baze, [59] kombiniranjem više modela, [36] korištenjem prozirnosti, (49) boje, [45] ili čineći određene unutarnje strukture vidljivima [30].Tripodi i kolege koristili su glinu za kiparstvo kako bi nadopunili svoje 3D tiskane modele kostiju, naglašavajući vrijednost zajednički izrađenih modela kao alata za podučavanje [47].U 9 istraživanja boja je nanesena nakon ispisa [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ali studenti su je nanijeli samo jednom [49].Nažalost, studija nije procijenila kvalitetu modela treninga ili redoslijed treninga.Ovo treba razmotriti u kontekstu obrazovanja anatomije, budući da su dobrobiti kombiniranog učenja i zajedničkog stvaranja dobro utvrđene [89].Kako bi se nosilo s rastućom oglašivačkom aktivnošću, samoučenje se mnogo puta koristilo za procjenu modela [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Jedna je studija zaključila da je boja plastičnog materijala presvijetla [45], druga studija je zaključila da je model previše krhak [71], a druge dvije studije ukazale su na nedostatak anatomske varijabilnosti u dizajnu pojedinačnih modela [25, 45]. ]..Sedam studija zaključilo je da su anatomski detalji 3DPAM-a nedovoljni [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Za detaljnije anatomske modele velikih i složenih regija, kao što su retroperitoneum ili cervikalna regija, vrijeme segmentacije i modeliranja smatra se vrlo dugim, a trošak vrlo visokim (oko 2000 USD) [27, 48].Hojo i kolege izvijestili su u svojoj studiji da je izrada anatomskog modela zdjelice trajala 40 sati [42].Najduže vrijeme segmentacije bilo je 380 sati u studiji koju su proveli Weatherall i suradnici, u kojoj je kombinirano više modela kako bi se stvorio potpuni pedijatrijski model dišnih putova [36].U devet studija, segmentacija i vrijeme ispisa smatrani su nedostacima [36, 42, 57, 58, 74].Međutim, 12 studija kritiziralo je fizička svojstva njihovih modela, posebice njihovu konzistentnost, [28, 62] nedostatak transparentnosti, [30] krhkost i monokromatičnost, [71] nedostatak mekog tkiva, [66] ili nedostatak detalja [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Ovi se nedostaci mogu prevladati povećanjem vremena segmentacije ili simulacije.Gubitak i dohvaćanje relevantnih informacija bio je problem s kojim su se suočila tri tima [30, 74, 77].Prema izvješćima pacijenata, jodirana kontrastna sredstva nisu omogućila optimalnu vaskularnu vidljivost zbog ograničenja doze [74].Ubrizgavanje kadaveričnog modela čini se idealnom metodom koja se odmiče od načela „što je manje moguće“ i ograničenja doze ubrizganog kontrastnog sredstva.
Nažalost, mnogi članci ne spominju neke ključne značajke 3DPAM-a.Manje od polovice članaka izričito je navelo je li njihov 3DPAM zatamnjen.Pokrivenost opsega tiska bila je nedosljedna (43% članaka), a samo 34% spominje korištenje više medija.Ovi parametri ispisa su ključni jer utječu na svojstva učenja 3DPAM-a.Većina članaka ne daje dovoljno informacija o složenosti dobivanja 3DPAM-a (vrijeme dizajna, kvalifikacije osoblja, troškovi softvera, troškovi ispisa itd.).Ova informacija je kritična i treba je uzeti u obzir prije nego što počnete s projektom razvoja novog 3DPAM-a.
Ovaj sustavni pregled pokazuje da je projektiranje i 3D ispis normalnih anatomskih modela izvediv uz niske troškove, posebno kada se koriste FDM ili SLA pisači i jeftini jednobojni plastični materijali.Međutim, ovi osnovni dizajni mogu se poboljšati dodavanjem boje ili dodavanjem dizajna u različitim materijalima.Realističniji modeli (ispisani korištenjem više materijala različitih boja i tekstura kako bi se pobliže replicirale taktilne kvalitete referentnog modela leša) zahtijevaju skuplje tehnologije 3D ispisa i duže vrijeme dizajna.To će značajno povećati ukupne troškove.Bez obzira koji se postupak ispisa odabere, odabir odgovarajuće metode slikanja ključ je uspjeha 3DPAM-a.Što je veća prostorna razlučivost, model postaje realističniji i može se koristiti za napredna istraživanja.S pedagoškog stajališta, 3DPAM je učinkovit alat za podučavanje anatomije, što potvrđuju provedene provjere znanja učenika i njihovo zadovoljstvo.Učinak učenja 3DPAM-a najbolji je kada reproducira složene anatomske regije i studenti ga koriste rano u svom medicinskom obrazovanju.
Skupovi podataka generirani i/ili analizirani u trenutnoj studiji nisu javno dostupni zbog jezičnih barijera, ali su dostupni od odgovarajućeg autora na razuman zahtjev.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Pregled tečajeva grube anatomije, mikroanatomije, neurobiologije i embriologije u nastavnim planovima američkih medicinskih škola.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverična disekcija kao obrazovni alat za anatomsku znanost u 21. stoljeću: Disekcija kao obrazovni alat.Analiza prirodoslovnog obrazovanja.2017;10(3):286–99.
Vrijeme objave: 13. studenoga 2023