Trodimenzionalni tiskani anatomski modeli (3DPAM) čine se prikladnim alatom zbog svoje obrazovne vrijednosti i izvedivosti. Svrha ovog pregleda je opisati i analizirati metode korištene za stvaranje 3DPAM-a za podučavanje ljudske anatomije te procijeniti njegov pedagoški doprinos.
Elektroničko pretraživanje provedeno je u PubMedu korištenjem sljedećih pojmova: obrazovanje, škola, učenje, poučavanje, osposobljavanje, poučavanje, obrazovanje, trodimenzionalno, 3D, 3-dimenzionalno, ispis, ispis, ispis, anatomija, anatomija i anatomija. Nalazi su uključivali karakteristike studije, dizajn modela, morfološku procjenu, obrazovni učinak, snage i slabosti.
Među 68 odabranih članaka, najveći broj studija usmjeren je na kranijalnu regiju (33 članka); 51 članak spominje ispis kostiju. U 47 članaka, 3DPAM je razvijen na temelju kompjuterizirane tomografije. Navedeno je pet procesa ispisa. Plastika i njihovi derivati korišteni su u 48 studija. Cijena svakog dizajna kreće se od 1,25 do 2800 dolara. Trideset sedam studija usporedilo je 3DPAM s referentnim modelima. Trideset i tri članka ispitala su obrazovne aktivnosti. Glavne prednosti su vizualna i taktilna kvaliteta, učinkovitost učenja, ponovljivost, prilagodljivost i agilnost, ušteda vremena, integracija funkcionalne anatomije, bolje mogućnosti mentalne rotacije, zadržavanje znanja i zadovoljstvo učitelja/učenika. Glavni nedostaci povezani su s dizajnom: dosljednost, nedostatak detalja ili transparentnosti, previše svijetle boje, dugo vrijeme ispisa i visoki troškovi.
Ovaj sustavni pregled pokazuje da je 3DPAM isplativ i učinkovit za podučavanje anatomije. Realističniji modeli zahtijevaju korištenje skupljih tehnologija 3D ispisa i dulje vrijeme dizajniranja, što će značajno povećati ukupne troškove. Ključno je odabrati odgovarajuću metodu snimanja. S pedagoškog gledišta, 3DPAM je učinkovit alat za podučavanje anatomije, s pozitivnim utjecajem na ishode učenja i zadovoljstvo. Nastavni učinak 3DPAM-a je najbolji kada reproducira složena anatomska područja i studenti ga koriste rano u svojoj medicinskoj obuci.
Disekcija životinjskih leševa provodi se od antičke Grčke i jedna je od glavnih metoda poučavanja anatomije. Disekcija kadavera provedena tijekom praktične nastave koristi se u teorijskom nastavnom planu i programu sveučilišnih studenata medicine i trenutno se smatra zlatnim standardom za proučavanje anatomije [1,2,3,4,5]. Međutim, postoje mnoge prepreke korištenju uzoraka ljudskih kadavera, 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 i suradnika [8] Što se tiče vrijednosti ovih novih tehnologija za poučavanje anatomije, 3D ispis čini se jednim od najvažnijih resursa, kako u smislu obrazovne vrijednosti za studente, tako i u smislu izvedivosti implementacije [4,9,10].
3D ispis nije nov. 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, a njezina upotreba proširila se na mnoga područja. Primjerice, NASA je 2014. godine ispisala prvi objekt izvan Zemlje [11]. Medicinsko područje također je usvojilo ovaj novi alat, čime se povećala želja za razvojem personalizirane medicine [12].
Mnogi autori su pokazali prednosti korištenja 3D printanih anatomskih modela (3DPAM) u medicinskom obrazovanju [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Prilikom podučavanja ljudske anatomije potrebni su nepatološki i anatomski normalni modeli. Neki pregledi su ispitivali patološke ili medicinske/kirurške modele obuke [8, 20, 21]. Kako bismo razvili hibridni model za podučavanje ljudske anatomije koji uključuje nove alate poput 3D printanja, proveli smo sustavni pregled kako bismo opisali i analizirali kako se 3D printani objekti stvaraju za podučavanje ljudske anatomije i kako studenti procjenjuju učinkovitost učenja korištenjem tih 3D objekata.
Ovaj sustavni pregled literature proveden je u lipnju 2022. bez vremenskih ograničenja korištenjem smjernica PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Kriteriji uključivanja bili su svi istraživački radovi koji koriste 3DPAM u nastavi/učenju anatomije. Isključeni su pregledi literature, pisma ili članci usmjereni na patološke modele, životinjske modele, arheološke modele i modele medicinske/kirurške obuke. Odabrani su samo članci objavljeni na engleskom jeziku. Isključeni su članci bez dostupnih online sažetaka. Uključeni su članci koji su uključivali više modela, od kojih je barem jedan bio anatomski normalan ili je imao manju patologiju koja ne utječe na nastavnu vrijednost.
U elektroničkoj bazi podataka PubMed (Nacionalna medicinska knjižnica, NCBI) provedena je pretraga literature kako bi se identificirale relevantne studije objavljene do lipnja 2022. Upotrijebite sljedeće pojmove za pretraživanje: obrazovanje, škola, nastava, poučavanje, učenje, poučavanje, obrazovanje, trodimenzionalno, 3D, 3D, ispis, ispis, ispis, anatomija, anatomija i anatomija. Izvršen je jedan upit: (((obrazovanje[Naslov/Sažetak] ILI škola[Naslov/Sažetak] ILI učenje[Naslov/Sažetak] ILI nastava[Naslov/Sažetak] ILI obuka[Naslov/Sažetak] ILI učenje[Naslov/Sažetak] ILI učenje[Naslov/Sažetak] ILI obrazovanje [Naslov/Sažetak]) I (Tri dimenzije [Naslov] ILI 3D [Naslov] ILI 3D [Naslov])) I (Ispis [Naslov] ILI Ispis [Naslov] ILI Ispis [Naslov])) I (Anatomija) [Naslov] ]/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak]). Dodatni članci identificirani su ručnim pretraživanjem PubMed baze podataka i pregledom referenci drugih znanstvenih članaka. Nisu primijenjena ograničenja datuma, ali je korišten filtar „Osoba“.
Sve preuzete naslove i sažetke pregledala su dva autora (EBR i AL) prema kriterijima uključivanja i isključivanja, a svaka studija koja nije zadovoljavala sve kriterije prihvatljivosti isključena je. Publikacije preostalih studija u punom tekstu preuzete su i pregledala tri autora (EBR, EBE i AL). Po potrebi, nesuglasice u odabiru članaka rješavala je četvrta osoba (LT). Publikacije koje su zadovoljavale sve kriterije uključivanja 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, početni model za 3D ispis, metoda akvizicije, softver za segmentaciju i modeliranje, vrsta 3D pisača, vrsta i količina materijala, mjerilo ispisa, boja, trošak ispisa.
- Morfološka procjena modela: modeli korišteni za usporedbu, medicinska procjena stručnjaka/nastavnika, broj ocjenjivača, vrsta procjene.
- 3D model nastave: procjena znanja učenika, metoda procjene, broj učenika, broj usporednih skupina, randomizacija učenika, obrazovanje/vrsta učenika.
U MEDLINE-u je identificirano 418 studija, a 139 članaka je isključeno filterom „ljudi“. Nakon pregleda naslova i sažetaka, 103 studije su odabrane za čitanje punog teksta. 34 članka su isključena jer su bili ili patološki modeli (9 članaka), modeli medicinske/kirurške obuke (4 članka), životinjski modeli (4 članka), 3D radiološki modeli (1 članak) ili nisu bili originalni znanstveni članci (16 poglavlja). U pregled je uključeno ukupno 68 članaka. Slika 1 prikazuje proces odabira kao dijagram toka.
Dijagram toka koji sažima identifikaciju, probir i uključivanje članaka u ovaj sustavni pregled
Sve studije objavljene su između 2014. i 2022. godine, s prosječnom godinom objave 2019. Među 68 uključenih članaka, 33 (49%) studije bile su deskriptivne i eksperimentalne, 17 (25%) bilo je isključivo eksperimentalno, a 18 (26%) eksperimentalno. Čisto deskriptivne. Od 50 (73%) eksperimentalnih studija, 21 (31%) koristila je randomizaciju. Samo 34 studije (50%) uključivale su statističke analize. Tablica 1 sažima karakteristike svake studije.
33 članka (48%) ispitivala su područje glave, 19 članaka (28%) ispitivalo je područje prsnog koša, 17 članaka (25%) ispitivalo je područje abdominopelvike, a 15 članaka (22%) ispitivalo je ekstremitete. Pedeset i jedan članak (75%) spomenuo je 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%) spomenula su korištenje podataka o pacijentima, 20 članaka (29%) spomenulo je korištenje podataka s kadavera, a 17 članaka (25%) spomenulo je korištenje baza podataka. Korišteni su modeli ili datoteke s podacima o pacijentima, a 7 studija (10%) nije otkrilo izvor korištenih dokumenata.
47 studija (69%) razvilo je 3DPAM na temelju kompjuterizirane tomografije, a 3 studije (4%) izvijestile su o korištenju mikroCT-a. 7 članaka (10%) projiciralo je 3D objekte pomoću optičkih skenera, 4 članka (6%) pomoću MRI-a, 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 rezolucija je 30 μm [80], a maksimalna rezolucija je 1,5 mm [32].
Korišteno je šezdeset različitih softverskih aplikacija (segmentacija, modeliranje, dizajn ili ispis). Najčešće je korišten Mimics (Materialise, Leuven, Belgija) (14 studija, 21%), zatim MeshMixer (Autodesk, San Rafael, Kalifornija) (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%).
Spomenuto je šezdeset i 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 veziva (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 specificiranja materijala korištenih za izradu 3DPAM-a (51 članak, 75%), 48 studija (71%) koristilo je plastiku i njihove 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%) ispitivala su 3DPAM izrađen od više materijala, 36 članaka (53%) predstavilo je 3DPAM izrađen samo od jednog materijala, a 9 članaka (13%) nije navelo materijal.
Dvadeset devet članaka (43%) izvijestilo je o omjerima ispisa u rasponu od 0,25:1 do 2:1, s prosjekom od 1:1. Dvadeset pet članaka (37%) koristilo je omjer 1:1. 28 3DPAM-ova (41%) sastojalo se od više boja, a 9 (13%) obojeno je nakon ispisa [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trideset četiri članka (50%) spomenula su troškove. Devet članaka (13%) spomenulo je cijenu 3D pisača i sirovina. Cijena pisača kreće se od 302 do 65 000 dolara. Kada je navedeno, cijene modela kreću se od 1,25 do 2 800 dolara; ovi ekstremi odgovaraju uzorcima kostura [47] i visokokvalitetnim retroperitonealnim modelima [48]. Tablica 2 sažima podatke modela za svaku uključenu studiju.
Trideset i sedam studija (54%) usporedilo je 3DAPM s referentnim modelom. Među tim studijama, najčešći komparator bio je anatomski referentni model, korišten u 14 članaka (38%), plastinirani preparati u 6 članaka (16%), plastinirani preparati u 6 članaka (16%). Korištenje virtualne stvarnosti, kompjuterizirana tomografija u jednom 3DPAM-u u 5 članaka (14%), drugi 3DPAM u 3 članka (8%), ozbiljne igre u 1 članku (3%), rendgenske snimke u 1 članku (3%), poslovni modeli u 1 članku (3%) i proširena stvarnost u 1 članku (3%). Trideset i četiri (50%) studije procijenile su 3DPAM. Petnaest (48%) studija detaljno je opisalo iskustva ocjenjivača (Tablica 3). 3DPAM su provodili kirurzi ili liječnici u 7 studija (47%), anatomski specijalisti u 6 studija (40%), studenti u 3 studije (20%), nastavnici (disciplina nije navedena) u 3 studije (20%) za procjenu i još jedan ocjenjivač u članku (7%). Prosječan broj evaluatora je 14 (minimalno 2, maksimalno 30). Trideset i tri studije (49%) procijenile su morfologiju 3DPAM-a kvalitativno, a 10 studija (15%) kvantitativno. Od 33 studije koje su koristile kvalitativne procjene, 16 je koristilo isključivo deskriptivne procjene (48%), 9 je koristilo testove/ocjene/ankete (27%), a 8 je koristilo Likertove skale (24%). Tablica 3 sažima morfološke procjene modela u svakoj uključenoj studiji.
Trideset i tri (48%) članka ispitala su i usporedila učinkovitost poučavanja 3DPAM-a studentima. Od tih studija, 23 (70%) članaka procijenilo je zadovoljstvo studenata, 17 (51%) koristilo je Likertove skale, a 6 (18%) koristilo je druge metode. Dvadeset i dva članka (67%) procijenila su učenje studenata putem testiranja znanja, od kojih je 10 (30%) koristilo predtestove i/ili naknadne testove. Jedanaest studija (33%) koristilo je pitanja s višestrukim izborom i testove za procjenu znanja studenata, a pet studija (15%) koristilo je označavanje slika/anatomsku identifikaciju. U prosjeku je u svakoj studiji sudjelovalo 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 studija (3%) nasumično je dodijelila anatomske modele 10 različitih studenata. U prosjeku je uspoređeno 2,6 skupina (minimalno 2, maksimalno 10). Dvadeset i tri studije (70%) uključivale su studente medicine, od kojih je 14 (42%) bilo studenata prve godine medicine. Šest (18%) studija uključivalo je specijalizante, 4 (12%) studente stomatologije i 3 (9%) studente prirodnih znanosti. Šest studija (18%) implementiralo je i evaluiralo autonomno učenje pomoću 3DPAM-a. Tablica 4 sažima rezultate procjene učinkovitosti poučavanja 3DPAM-om za svaku uključenu studiju.
Glavne prednosti korištenja 3DPAM-a kao nastavnog alata za normalnu ljudsku anatomiju koje su izvijestili autori su vizualne i taktilne karakteristike, uključujući realizam [55, 67], točnost [44, 50, 72, 85] i varijabilnost konzistentnosti [34, 45]. , 48, 64], boja i prozirnost [28, 45], trajnost [24, 56, 73], obrazovni 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 nastave [61, 80], jednostavnost pohrane [61], mogućnost integracije funkcionalne anatomije ili stvaranja specifičnih struktura [51, 53], 67], brzi dizajn skeleta modeli [81], sposobnost zajedničkog stvaranja modela i njihovog ponošenja kući [49, 60, 71], poboljšanje sposobnosti mentalne rotacije [23] i zadržavanja znanja [32], kao i na zadovoljstvo nastavnika [25, 63] i učenika [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Glavni nedostaci povezani su s dizajnom: krutost [80], konzistentnost [28, 62], nedostatak detalja ili transparentnosti [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], previše svijetle 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 visoka cijena [48].
Ovaj sustavni pregled sažima 68 članaka objavljenih tijekom 9 godina i ističe interes znanstvene zajednice za 3DPAM kao alat za podučavanje normalne ljudske anatomije. Svaka anatomska regija je proučavana i isprintana 3D printanom metodom. Od tih članaka, 37 članaka uspoređivalo je 3DPAM s drugim modelima, a 33 članka procjenjivala su pedagošku relevantnost 3DPAM-a za učenike.
S obzirom na razlike u dizajnu studija anatomskog 3D ispisa, nismo smatrali prikladnim provesti meta-analizu. Meta-analiza objavljena 2020. godine uglavnom se usredotočila na testove anatomskog znanja nakon obuke bez analize tehničkih i tehnoloških aspekata dizajna i proizvodnje 3DPAM-a [10].
Regija glave je najproučavanija, vjerojatno zato što složenost njezine anatomije studentima otežava prikazivanje ove anatomske regije u trodimenzionalnom prostoru u usporedbi s udovima ili trupom. CT je daleko najčešće korištena metoda snimanja. Ova se tehnika široko koristi, posebno u medicinskim okruženjima, ali ima ograničenu prostornu rezoluciju i nizak kontrast mekog tkiva. Ta ograničenja čine CT skeniranje neprikladnim za segmentaciju i modeliranje živčanog sustava. S druge strane, računalna tomografija je prikladnija za segmentaciju/modeliranje koštanog tkiva; kontrast kostiju/mekog tkiva pomaže u dovršetku ovih koraka prije 3D ispisa anatomskih modela. S druge strane, mikroCT se smatra referentnom tehnologijom u smislu prostorne rezolucije u snimanju kostiju [70]. Optički skeneri ili MRI također se mogu koristiti za dobivanje slika. Veća rezolucija sprječava zaglađivanje površina kostiju i čuva suptilnost anatomskih struktura [59]. Izbor modela također utječe na prostornu rezoluciju: na primjer, modeli za plastifikaciju imaju nižu rezoluciju [45]. Grafički dizajneri moraju stvarati 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 ispisa, poput orijentacije anatomskog modela na tiskovnoj ploči [29]. Neki autori predlažu da se napredne tehnologije ispisa poput SLS-a trebaju koristiti gdje god je to moguće kako bi se poboljšala točnost 3DPAM-a [38]. Izrada 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 segmentaciju i modeliranje važni su čimbenici u dobivanju točnih anatomskih modela, ali cijena ovih softverskih paketa i njihova složenost ometaju njihovu upotrebu. Nekoliko je studija usporedilo upotrebu različitih softverskih paketa i tehnologija ispisa, ističući prednosti i nedostatke svake tehnologije [68]. Osim softvera za modeliranje, potreban je i softver za ispis kompatibilan s odabranim pisačem; neki autori preferiraju korištenje online 3D ispisa [75]. Ako se isprinta dovoljno 3D objekata, ulaganje može dovesti do financijskog povrata [72].
Plastika je daleko najčešće korišteni materijal. Njezin širok raspon tekstura i boja čini je materijalom izbora za 3DPAM. Neki autori pohvalili su njezinu visoku čvrstoću u usporedbi s tradicionalnim kadaverskim ili plastiniranim modelima [24, 56, 73]. Neke plastike čak imaju svojstva savijanja ili istezanja. Na primjer, Filaflex s FDM tehnologijom može se rastegnuti do 700%. Neki autori smatraju je materijalom izbora za replikaciju mišića, tetiva i ligamenata [63]. S druge strane, dvije studije postavile su pitanja o orijentaciji vlakana tijekom ispisa. Zapravo, orijentacija mišićnih vlakana, umetanje, inervacija i funkcija ključni su u modeliranju mišića [33].
Iznenađujuće, malo studija spominje mjerilo ispisa. Budući da mnogi ljudi smatraju da je omjer 1:1 standardan, autor je možda odlučio ne spominjati ga. Iako bi povećanje skaliranja bilo korisno za usmjereno učenje u velikim skupinama, izvedivost skaliranja još nije istražena, posebno s obzirom na rastuću veličinu razreda i fizičku veličinu modela kao važan čimbenik. Naravno, mjerila pune veličine olakšavaju lociranje i prikazivanje različitih anatomskih elemenata pacijentu, što može objasniti zašto se često koriste.
Od mnogih pisača dostupnih na tržištu, oni koji koriste PolyJet (materijalni ili vezivni inkjet) tehnologiju za ispis visoke razlučivosti u boji i višeslojni (a time i višeteksturni) koštaju između 20.000 i 250.000 američkih dolara (https://www.aniwaa.com/). Ova visoka cijena može ograničiti promociju 3DPAM-a na medicinskim fakultetima. Osim cijene pisača, cijena materijala potrebnog za inkjet ispis veća je nego za SLA ili FDM pisače [68]. Cijene SLA ili FDM pisača također su pristupačnije, u rasponu od 576 do 4.999 eura u člancima navedenim u ovom pregledu. Prema Tripodiju i kolegama, svaki dio kostura može se ispisati za 1,25 američkih dolara [47]. Jedanaest studija zaključilo je da je 3D ispis jeftiniji od plastifikacije ili komercijalnih modela [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Štoviše, ovi komercijalni modeli dizajnirani su za pružanje informacija pacijentu bez dovoljno detalja za podučavanje anatomije [80]. Ovi komercijalni modeli smatraju se inferiornima u odnosu na 3DPAM [44]. Vrijedi napomenuti da je, osim korištene tehnologije ispisa, konačni trošak proporcionalan mjerilu i stoga konačnoj veličini 3DPAM-a [48]. Iz tih razloga, preferira se mjerilo pune veličine [37].
Samo je jedna studija usporedila 3DPAM s komercijalno dostupnim anatomskim modelima [72]. Uzorci s kadavera najčešće su korišteni komparator za 3DPAM. Unatoč svojim ograničenjima, modeli s kadavera ostaju vrijedan alat za podučavanje anatomije. Potrebno je razlikovati autopsiju, disekciju i suhu kost. Na temelju testova obuke, dvije studije su pokazale da je 3DPAM bio značajno učinkovitiji od plastinirane disekcije [16, 27]. Jedna studija usporedila je jedan sat obuke korištenjem 3DPAM-a (donji ekstremitet) s jednim satom disekcije iste anatomske regije [78]. Nije bilo značajnih razlika između dvije metode podučavanja. Vjerojatno je da postoji malo istraživanja na ovu temu jer je takve usporedbe teško napraviti. Disekcija je dugotrajna priprema za studente. Ponekad su potrebni deseci sati pripreme, ovisno o tome što se priprema. Treća usporedba može se napraviti sa suhim kostima. Studija Tsai i Smith otkrila je da su rezultati testova bili značajno bolji u skupini koja je koristila 3DPAM [51, 63]. Chen i kolege primijetili su da su studenti koji koriste 3D modele postigli bolje rezultate u identificiranju struktura (lubanja), ali nije bilo razlike u rezultatima MCQ pitanja [69]. Konačno, Tanner i kolege pokazali su bolje rezultate nakon testiranja u ovoj skupini koristeći 3DPAM pterigopalatinske jame [46]. U ovom pregledu literature identificirani su i drugi novi alati za podučavanje. Najčešći među njima su proširena stvarnost, virtualna stvarnost i ozbiljne igre [43]. Prema Mahrous i kolegama, preferencija anatomskih modela ovisi o broju sati koje studenti igraju videoigre [31]. S druge strane, glavni nedostatak novih alata za podučavanje anatomije je haptička povratna informacija, posebno za isključivo virtualne alate [48].
Većina studija koje su procjenjivale novi 3DPAM koristila je predtestove znanja. Ovi predtestovi pomažu u izbjegavanju pristranosti u procjeni. Neki autori, prije provođenja eksperimentalnih studija, isključuju sve studente koji su na preliminarnom testu postigli rezultat iznad prosjeka [40]. Među pristranostima koje su Garas i kolege spomenuli bili su boja modela i odabir volontera u studentskom razredu [61]. Bojenje olakšava identifikaciju anatomskih struktura. Chen i kolege uspostavili su stroge eksperimentalne uvjete bez početnih razlika između skupina, a studija je bila zaslijepljena u najvećoj mogućoj mjeri [69]. Lim i kolege preporučuju da procjenu nakon testa dovrši treća strana kako bi se izbjegla pristranost u procjeni [16]. Neke su studije koristile Likertove skale za procjenu izvedivosti 3DPAM-a. Ovaj instrument je prikladan za procjenu zadovoljstva, ali i dalje 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 3D ispis treba biti uključen u njihovo učenje anatomije [87]. 87% studenata anketiranih u Cercenelli studiji smatralo je da je druga godina studija najbolje vrijeme za korištenje 3DPAM-a [84]. Rezultati Tannera i kolega također su pokazali da su studenti postigli bolje rezultate ako nikada nisu studirali to područje [46]. Ovi podaci sugeriraju da je prva godina medicinskog fakulteta optimalno vrijeme za uključivanje 3DPAM-a u nastavu anatomije. Yeova meta-analiza podržala je ovu ideju [18]. U 27 članaka uključenih u studiju postojale su značajne razlike u rezultatima testova između 3DPAM-a i tradicionalnih modela za studente medicine, ali ne i za specijalizante.
3DPAM kao alat za učenje poboljšava akademska postignuća [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dugoročno pamćenje znanja [32] i zadovoljstvo učenika [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66]. , 69, 84]. Stručnjaci su također smatrali ove modele korisnima [37, 42, 49, 81, 82], a dvije studije su otkrile zadovoljstvo učitelja s 3DPAM-om [25, 63]. Od svih izvora, Backhouse i kolege smatraju 3D ispis najboljom alternativom tradicionalnim anatomskim modelima [49]. U svojoj prvoj meta-analizi, Ye i kolege potvrdili su da su učenici koji su primili 3DPAM upute imali bolje rezultate nakon testiranja od učenika koji su primili 2D ili upute s leševa [10]. Međutim, 3DPAM nisu razlikovali po složenosti, već jednostavno po srcu, živčanom sustavu i trbušnoj šupljini. U sedam studija, 3DPAM nije nadmašio druge modele na temelju testova znanja koji su provedeni među studentima [32, 66, 69, 77, 78, 84]. U svojoj meta-analizi, Salazar i kolege zaključili su da korištenje 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 korištenje 3DPAM-a, dok bi složenija anatomska područja (poput vrata ili živčanog sustava) bila logičan izbor za 3DPAM. Ovaj koncept može objasniti zašto se neki 3DPAM-ovi ne smatraju superiornijima tradicionalnim modelima, posebno kada studentima nedostaje znanja u području u kojem se pokazalo da su performanse modela superiorne. Stoga, predstavljanje jednostavnog modela studentima koji već imaju neko znanje o predmetu (studenti medicine ili specijalizanti) nije korisno u poboljšanju studentskog uspjeha.
Od svih navedenih obrazovnih koristi, 11 studija naglasilo je vizualne ili taktilne kvalitete modela [27, 34, 44, 45, 48, 50, 55, 63, 67, 72, 85], a 3 studije poboljšale su čvrstoću i izdržljivost (33, 50-52, 63, 79, 85, 86). Druge prednosti su da učenici mogu manipulirati strukturama, učitelji mogu uštedjeti vrijeme, lakše ih je sačuvati od leševa, projekt se može dovršiti unutar 24 sata, može se koristiti kao alat za učenje kod kuće i može se koristiti za podučavanje velikih količina informacija grupama [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Ponovljeno 3D ispisivanje za nastavu anatomije velikog obujma čini 3D ispis modela isplativijim [26]. Korištenje 3DPAM-a može poboljšati sposobnosti mentalne rotacije [23] i poboljšati interpretaciju slika presjeka [23, 32]. Dvije studije su otkrile da su studenti izloženi 3DPAM-u imali veću vjerojatnost da će se 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 prikladne baze, [59] kombiniranjem više modela, [36] korištenjem transparentnosti, (49) boje, [45] ili vidljivošću određenih unutarnjih struktura [30]. Tripodi i kolege koristili su glinu za kiparenje kako bi nadopunili svoje 3D ispisane modele kostiju, naglašavajući vrijednost zajednički stvorenih modela kao nastavnih alata [47]. U 9 studija, boja je primijenjena nakon ispisa [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ali studenti su je primijenili samo jednom [49]. Nažalost, studija nije procijenila kvalitetu obuke modela ili slijed obuke. To treba razmotriti u kontekstu obrazovanja iz anatomije, jer su prednosti kombiniranog učenja i zajedničkog stvaranja dobro utvrđene [89]. Kako bi se nosilo s rastućom reklamnom aktivnošću, samoučenje je mnogo puta korišteno za procjenu modela [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Jedna studija zaključila je da je boja plastičnog materijala previše svijetla[45], druga studija zaključila je da je model previše krhak[71], a dvije druge 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, poput retroperitoneuma ili vratne kralježnice, vrijeme segmentacije i modeliranja smatra se vrlo dugim, a trošak vrlo visokim (oko 2000 USD) [27, 48]. Hojo i kolege u svojoj su studiji naveli da je za izradu anatomskog modela zdjelice bilo potrebno 40 sati [42]. Najdulje vrijeme segmentacije bilo je 380 sati u studiji Weatheralla i kolega, u kojoj je kombinirano više modela kako bi se stvorio cjeloviti model dišnih putova za djecu [36]. U devet studija, vrijeme segmentacije i ispisa smatrani su nedostacima [36, 42, 57, 58, 74]. Međutim, 12 studija kritiziralo je fizička svojstva svojih modela, posebno 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 nedostaci mogu se 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 pružala optimalnu vidljivost krvnih žila zbog ograničenja doze [74]. Injekcija kadaverskog modela čini se idealnom metodom koja se udaljava 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 nijansiran. Pokrivenost opsega tiska bila je nedosljedna (43% članaka), a samo 34% spomenulo je korištenje više medija. Ovi parametri ispisa ključni su jer utječu na svojstva učenja 3DPAM-a. Većina članaka ne pruža dovoljno informacija o složenosti dobivanja 3DPAM-a (vrijeme dizajniranja, kvalifikacije osoblja, troškovi softvera, troškovi ispisa itd.). Ove informacije su ključne i treba ih uzeti u obzir prije razmatranja pokretanja projekta razvoja novog 3DPAM-a.
Ovaj sustavni pregled pokazuje da je dizajniranje i 3D ispis normalnih anatomskih modela izvediv uz nisku cijenu, 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 (tiskani korištenjem više materijala različitih boja i tekstura kako bi se vjerno replicirale taktilne kvalitete referentnog modela kadavera) zahtijevaju skuplje tehnologije 3D ispisa i dulje vrijeme dizajniranja. To će značajno povećati ukupni trošak. Bez obzira na to koji se proces ispisa odabere, odabir odgovarajuće metode snimanja ključan je za uspjeh 3DPAM-a. Što je veća prostorna rezolucija, model postaje realističniji i može se koristiti za napredna istraživanja. S pedagoškog gledišta, 3DPAM je učinkovit alat za podučavanje anatomije, što dokazuju testovi znanja koji se provode među studentima i njihovo zadovoljstvo. Nastavni učinak 3DPAM-a najbolji je kada reproducira složene anatomske regije, a studenti ga koriste rano u svojoj medicinskoj obuci.
Skupovi podataka generirani i/ili analizirani u ovoj studiji nisu javno dostupni zbog jezičnih barijera, ali su dostupni od odgovarajućeg autora na razuman zahtjev.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Pregled kolegija iz bruto anatomije, mikroanatomije, neurobiologije i embriologije u nastavnim planovima i programima medicinskih fakulteta u SAD-u. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Disekcija kadavera kao obrazovni alat za anatomsku znanost u 21. stoljeću: Disekcija kao obrazovni alat. Analiza znanstvenog obrazovanja. 2017;10(3):286–99.
Vrijeme objave: 09.04.2024.