Čini se da su trodimenzionalni štampani anatomski modeli (3DPAM) prikladan alat zbog svoje obrazovne vrijednosti i izvodljivosti.Svrha ovog pregleda je da opiše i analizira metode korištene za kreiranje 3DPAM-a za podučavanje ljudske anatomije i da ocijeni njegov pedagoški doprinos.
U PubMedu je izvršena elektronska pretraga koristeći sljedeće pojmove: obrazovanje, škola, učenje, podučavanje, obuka, podučavanje, obrazovanje, trodimenzionalno, 3D, 3-dimenzionalno, printanje, printanje, printanje, anatomija, anatomija, anatomija i anatomija ..Nalazi su uključivali karakteristike studija, dizajn modela, morfološke procjene, obrazovni učinak, prednosti i slabosti.
Među 68 odabranih članaka, najveći broj studija se fokusirao na kranijalnu regiju (33 članka);51 članak spominje štampanje kostiju.U 47 članaka, 3DPAM je razvijen na osnovu kompjuterske tomografije.Navedeno je pet procesa štampanja.Plastika i njeni derivati korišteni su u 48 studija.Svaki dizajn se kreće u cijeni od 1,25 do 2800 dolara.Trideset sedam studija je upoređivalo 3DPAM sa referentnim modelima.Trideset i tri članka bavila su se obrazovnim aktivnostima.Glavne prednosti su vizuelni i taktilni kvalitet, efikasnost učenja, ponovljivost, prilagodljivost i agilnost, ušteda vremena, integracija funkcionalne anatomije, bolje sposobnosti mentalne rotacije, zadržavanje znanja i zadovoljstvo nastavnika/učenika.Glavni nedostaci su vezani za dizajn: konzistentnost, nedostatak detalja ili transparentnosti, previše svijetle boje, dugo vrijeme štampe i visoka cijena.
Ovaj sistematski pregled pokazuje da je 3DPAM isplativ i efikasan za podučavanje anatomije.Realniji modeli zahtijevaju korištenje skupljih tehnologija 3D printanja i duže vrijeme dizajna, što će značajno povećati ukupne troškove.Ključno je odabrati odgovarajuću metodu snimanja.Sa pedagoške tačke gledišta, 3DPAM je efikasan alat za podučavanje anatomije, sa pozitivnim uticajem na ishode učenja i zadovoljstvo.Nastavni učinak 3DPAM-a je najbolji kada reprodukuje složene anatomske regije i učenici ga koriste u ranoj fazi medicinskog usavršavanja.
Disekcija životinjskih leševa izvodi se još od antičke Grčke i jedna je od glavnih metoda podučavanja anatomije.Kadaverične disekcije koje se izvode tokom praktične nastave koriste se u teorijskom nastavnom planu i programu univerzitetskih studenata medicine i trenutno se smatraju zlatnim standardom za proučavanje anatomije [1,2,3,4,5].Međutim, postoje mnoge prepreke za korištenje ljudskih kadaveričnih uzoraka, što podstiče potragu za novim alatima za obuku [6, 7].Neki od ovih novih alata uključuju proširenu stvarnost, digitalne alate i 3D štampanje.Prema nedavnom pregledu literature Santosa et al.[8] U smislu vrijednosti ovih novih tehnologija za nastavu anatomije, čini se da je 3D štampa jedan od najvažnijih resursa, kako u smislu obrazovne vrijednosti za učenike, tako i u smislu izvodljivosti implementacije [4,9,10] .
3D štampa nije novost.Prvi patenti vezani za ovu tehnologiju datiraju iz 1984. godine: A Le Méhauté, O De Witte i JC André u Francuskoj, a tri sedmice kasnije C Hull u SAD-u.Od tada, tehnologija je nastavila da se razvija i njena upotreba se proširila na mnoga područja.Na primjer, NASA je štampala prvi objekat izvan Zemlje 2014. godine [11].Medicinsko polje je također usvojilo ovaj novi alat, čime je povećana želja za razvojem personalizirane medicine [12].
Mnogi autori su demonstrirali prednosti upotrebe 3D štampanih anatomskih modela (3DPAM) u medicinskom obrazovanju [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Kada se podučava ljudska anatomija, potrebni su nepatološki i anatomski normalni modeli.Neki pregledi su ispitivali patološke ili medicinske/hirurške modele obuke [8, 20, 21].Da bismo razvili hibridni model za podučavanje ljudske anatomije koji uključuje nove alate kao što je 3D štampanje, sproveli smo sistematski pregled kako bismo opisali i analizirali kako se kreiraju 3D štampani objekti za podučavanje ljudske anatomije i kako učenici procjenjuju efikasnost učenja pomoću ovih 3D objekata.
Ovaj sistematski pregled literature obavljen je u junu 2022. bez vremenskih ograničenja koristeći PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-analyses) smjernice [22].
Kriterijumi za uključivanje bili su svi istraživački radovi koji koriste 3DPAM u nastavi/učenju anatomije.Pregledi literature, pisma ili članci koji se fokusiraju na patološke modele, životinjske modele, arheološke modele i modele medicinske/hirurške obuke bili su isključeni.Odabrani su samo članci objavljeni na engleskom jeziku.Članci bez dostupnih online sažetaka su isključeni.Uključeni su članci koji su uključivali više modela, od kojih je barem jedan bio anatomski normalan ili je imao manju patologiju koja nije utjecala na nastavnu vrijednost.
Provedena je pretraga literature u elektronskoj bazi podataka PubMed (Nacionalna medicinska biblioteka, NCBI) kako bi se identifikovale relevantne studije objavljene do juna 2022. Koristite sljedeće pojmove za pretragu: obrazovanje, škola, nastava, podučavanje, učenje, podučavanje, obrazovanje, tri- dimenzionalni, 3D, 3D, štampanje, štampanje, štampanje, anatomija, anatomija, anatomija i anatomija.Izvršen je jedan upit: (((obrazovanje[Naslov/Sažetak] ILI škola[Naslov/Sažetak] ILI učenje[Naslov/Sažetak] ILI podučavanje[Naslov/Sažetak] ILI obuka[Naslov/Sažetak] ODoseg[Naslov/Sažetak] ] ] ILI Obrazovanje [Naslov/Sažetak]) I (Tri dimenzije [Naslov] ILI 3D [Naslov] ILI 3D [Naslov])) I (Štampanje [Naslov] ILI Štampanje [Naslov] ILI Štampanje [Naslov])) I (Anatomija) [Naslov ] ]/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak]).Dodatni članci su identifikovani ručnim pretraživanjem PubMed baze podataka i pregledom referenci drugih naučnih članaka.Nisu primijenjena ograničenja datuma, ali je korišten filter „Osoba“.
Svi preuzeti naslovi i apstrakti su ispitani u odnosu na kriterije uključivanja i isključenja od strane dva autora (EBR i AL), a bilo koja studija koja nije ispunjavala sve kriterije podobnosti je isključena.Publikacije u punom tekstu preostalih studija su preuzela i pregledala tri autora (EBR, EBE i AL).Po potrebi, nesuglasice u izboru članaka rješavala je četvrta osoba (LT).U ovaj pregled uključene su publikacije koje su ispunile sve kriterije za uključivanje.
Ekstrakciju podataka nezavisno su izvršila dva autora (EBR i AL) pod nadzorom trećeg autora (LT).
- Podaci o dizajnu modela: anatomske regije, specifični anatomski dijelovi, početni model za 3D štampanje, metoda akvizicije, softver za segmentaciju i modeliranje, tip 3D štampača, vrsta i količina materijala, razmera štampanja, boja, cena štampanja.
- Morfološka procjena modela: modeli koji se koriste za poređenje, medicinska procjena stručnjaka/nastavnika, broj evaluatora, vrsta procjene.
- Nastavni 3D model: provjera znanja učenika, način ocjenjivanja, broj učenika, broj uporednih grupa, randomizacija učenika, obrazovanje/tip učenika.
418 studija je identifikovano u MEDLINE-u, a 139 članaka je isključeno filterom za ljude.Nakon pregleda naslova i sažetaka, odabrane su 103 studije za čitanje punog teksta.34 članka su isključena jer su ili patološki modeli (9 članaka), modeli medicinske/hirurške 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 predstavlja proces odabira kao dijagram toka.
Dijagram toka koji rezimira identifikaciju, skrining i uključivanje članaka u ovaj sistematski pregled
Sve studije su objavljene između 2014. i 2022., sa prosječnom godinom objavljivanja 2019. Među 68 uključenih članaka, 33 (49%) studije su bile deskriptivne i eksperimentalne, 17 (25%) su bile isključivo eksperimentalne, a 18 (26%) su bile eksperimentalni.Čisto opisno.Od 50 (73%) eksperimentalnih studija, 21 (31%) je koristilo randomizaciju.Samo 34 studije (50%) uključivale su statističke analize.Tabela 1 sumira karakteristike svake studije.
U 33 članka (48%) je pregledan region glave, 19 članaka (28%) je pregledao torakalni region, 17 članaka (25%) je ispitao abdominopelvičnu regiju, a 15 članaka (22%) ispitalo je ekstremitete.Pedeset i jedan članak (75%) spominje 3D štampane kosti kao anatomske modele ili višeslojne anatomske modele.
Što se tiče izvornih modela ili datoteka korištenih za razvoj 3DPAM-a, 23 članka (34%) spominje korištenje podataka o pacijentima, 20 članaka (29%) spominje upotrebu kadaveričnih podataka, a 17 članaka (25%) spominje korištenje baza podataka.korišteni su, a 7 studija (10%) nije otkrilo izvor korištenih dokumenata.
47 studija (69%) razvilo je 3DPAM na osnovu kompjuterske tomografije, a 3 studije (4%) su prijavile upotrebu mikroCT-a.7 članaka (10%) projektiralo je 3D objekte pomoću optičkih skenera, 4 članka (6%) pomoću MRI i 1 članak (1%) pomoću kamera i mikroskopa.14 članaka (21%) nije pominjalo izvor izvornih datoteka dizajna 3D modela.3D datoteke se kreiraju 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 štampanje).Najčešće je korišten Mimics (Materialise, Leuven, Belgija) (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, Holandija) (8 studija, 12%) i CURA (Geldemarsen, Holandija) (7 studija, 10%).
Spominje se 67 različitih modela štampača i pet procesa štampanja.FDM (Fused Deposition Modeling) tehnologija je korištena u 26 proizvoda (38%), pjeskarenje materijala u 13 proizvoda (19%) i konačno pjeskarenje vezivom (11 proizvoda, 16%).Najmanje korištene tehnologije su stereolitografija (SLA) (5 članaka, 7%) i selektivno lasersko sinterovanje (SLS) (4 članka, 6%).Najčešće korišćeni štampač (7 artikala, 10%) je Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Prilikom specifikacije materijala koji se koriste za izradu 3DPAM-a (51 članak, 75%), 48 studija (71%) koristilo je plastiku i njene derivate.Glavni korišteni materijali su PLA (polimliječna kiselina) (n = 20, 29%), smola (n = 9, 13%) i ABS (akrilonitril butadien stiren) (7 vrsta, 10%).23 članka (34%) ispitala su 3DPAM napravljen od više materijala, 36 članaka (53%) predstavilo je 3DPAM napravljen od samo jednog materijala, a 9 članaka (13%) nije preciziralo materijal.
Dvadeset devet članaka (43%) prijavilo je omjer štampe u rasponu od 0,25:1 do 2:1, sa prosjekom od 1:1.Dvadeset pet članaka (37%) koristilo je omjer 1:1.28 3DPAM (41%) se sastojalo od više boja, a 9 (13%) je obojeno nakon štampanja [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trideset četiri članka (50%) spominju troškove.9 članaka (13%) spominje troškove 3D štampača i sirovina.Cijena štampača se kreće od 302 do 65.000 dolara.Kada je navedeno, cijene modela se kreću od 1,25 do 2,800 dolara;ovi ekstremi odgovaraju uzorcima skeleta [47] i retroperitonealnim modelima visoke vjernosti [48].Tabela 2 sumira podatke modela za svaku uključenu studiju.
Trideset sedam studija (54%) upoređivalo je 3DAPM sa referentnim modelom.Među ovim 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%).Upotreba virtuelne stvarnosti, kompjuterska tomografija koja snima jedan 3DPAM u 5 članaka (14%), drugi 3DPAM u 3 članka (8%), ozbiljne igre u 1 članku (3%), radiografije u 1 članku (3%), poslovni modeli u 1 članak (3%) i proširena stvarnost u 1 članku (3%).Trideset četiri (50%) studije su procenile 3DPAM.Petnaest (48%) studija je detaljno opisalo iskustva ocjenjivača (Tabela 3).3DPAM su radili hirurzi ili ljekari 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 i još jedan evaluator u članku (7%).Prosječan broj ocjenjivača je 14 (minimalno 2, maksimalno 30).Trideset i tri studije (49%) su kvalitativno procijenile morfologiju 3DPAM, a 10 studija (15%) je kvantitativno procijenilo morfologiju 3DPAM.Od 33 studije koje su koristile kvalitativne procjene, 16 je koristilo čisto deskriptivne procjene (48%), 9 je koristilo testove/ocene/ankete (27%), a 8 je koristilo Likertove skale (24%).Tabela 3 sumira morfološke procjene modela u svakoj uključenoj studiji.
Trideset tri (48%) članka ispitala su i uporedila efikasnost predavanja 3DPAM studentima.Od ovih studija, 23 (70%) članka procjenjuje zadovoljstvo učenika, 17 (51%) koristi Likertovu skalu, a 6 (18%) koristi druge metode.Dvadeset i dva članka (67%) ocjenjivala su učenje učenika kroz testiranje znanja, od kojih je 10 (30%) koristilo prettestove i/ili posttestove.Jedanaest studija (33%) koristilo je pitanja i testove sa višestrukim izborom za procjenu znanja učenika, a pet studija (15%) koristilo je označavanje slikama/anatomsku identifikaciju.U svakom istraživanju je u prosjeku učestvovalo 76 studenata (minimalno 8, maksimalno 319).Dvadeset četiri studije (72%) imale su kontrolnu grupu, od kojih je 20 (60%) koristilo randomizaciju.Nasuprot tome, jedna studija (3%) nasumično je dodijelila anatomske modele 10 različitih učenika.U prosjeku je upoređeno 2,6 grupa (minimalno 2, maksimalno 10).U dvadeset i tri studije (70%) uključeni su studenti medicine, od kojih su 14 (42%) studenti prve godine medicine.U šest (18%) studija uključeni su specijalizanti, 4 (12%) studenta stomatologije i 3 (9%) studenta prirodnih nauka.Šest studija (18%) implementiralo je i evaluiralo autonomno učenje koristeći 3DPAM.Tabela 4 sumira rezultate 3DPAM procjene efektivnosti nastave za svaku uključenu studiju.
Glavne prednosti koje autori navode za korištenje 3DPAM-a kao nastavnog alata za normalnu ljudsku anatomiju su vizuelne i taktilne karakteristike, uključujući realizam [55, 67], tačnost [44, 50, 72, 85] i varijabilnost konzistencije [34, 45 ]., 48, 64], boja i prozirnost [28, 45], trajnost [24, 56, 73], edukativni efekat [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], cijena [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproduktivnost [80], mogućnost poboljšanja ili personalizacije [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67 , 80], sposobnost manipulacije učenicima [30, 49], ušteda vremena za predavanje [61, 80], jednostavnost skladištenja [61], sposobnost integracije funkcionalne anatomije ili kreiranja specifičnih struktura [51, 53], 67] , brzo dizajniranje skeletnih modela [81], mogućnost zajedničkog kreiranja modela i odnošenje ih kući [49, 60, 71], poboljšanje sposobnosti mentalne rotacije [23] i zadržavanje znanja [32], kao i na nastavnika [ 25, 63] i zadovoljstvo studenata [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Glavni nedostaci su vezani za dizajn: krutost [80], konzistentnost [28, 62], nedostatak detalja ili prozirnosti [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 trošak.Visoko[48].
Ovaj sistematski pregled rezimira 68 članaka objavljenih tokom 9 godina i ističe interesovanje naučne zajednice za 3DPAM kao alat za podučavanje normalne ljudske anatomije.Svaki anatomski region je proučavan i 3D štampan.Od ovih članaka, 37 članaka je upoređivalo 3DPAM sa drugim modelima, a 33 članka procjenjivala su pedagošku relevantnost 3DPAM-a za studente.
S obzirom na razlike u dizajnu anatomskih studija 3D printanja, nismo smatrali primjerenim provoditi meta-analizu.Metaanaliza objavljena 2020. uglavnom se fokusirala na testove anatomskog znanja nakon obuke bez analize tehničkih i tehnoloških aspekata dizajna i proizvodnje 3DPAM-a [10].
Predio glave je najviše proučavan, vjerovatno zato što složenost njegove anatomije otežava učenicima da prikažu ovu anatomsku regiju u trodimenzionalnom prostoru u odnosu na udove ili torzo.CT je daleko najčešće korišteni modalitet snimanja.Ova tehnika se široko koristi, posebno u medicinskim ustanovama, ali ima ograničenu prostornu rezoluciju i nizak kontrast mekog tkiva.Ova ograničenja čine CT skeniranje neprikladnim za segmentaciju i modeliranje nervnog sistema.S druge strane, kompjuterska tomografija je prikladnija za segmentaciju/modeliranje koštanog tkiva;Kontrast kosti/mekog tkiva pomaže da se dovrše ovi koraci prije 3D štampanja anatomskih modela.S druge strane, mikroCT se smatra referentnom tehnologijom u smislu prostorne rezolucije u snimanju kostiju [70].Za dobijanje slika mogu se koristiti i optički skeneri ili MRI.Veća rezolucija sprečava zaglađivanje koštanih površina i čuva suptilnost anatomskih struktura [59].Izbor modela također utječe na prostornu rezoluciju: na primjer, modeli plastifikacije imaju nižu rezoluciju [45].Grafički dizajneri moraju kreirati prilagođene 3D modele, što povećava troškove (25 do 150 dolara po satu) [43].Dobijanje visokokvalitetnih .STL datoteka nije dovoljno za kreiranje 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 štampanja, kao što je SLS, koriste gde god je to moguće kako bi se poboljšala tačnost 3DPAM [38].Proizvodnja 3DPAM zahteva 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 su važni faktori u dobijanju tačnih anatomskih modela, ali cijena ovih softverskih paketa i njihova složenost ometaju njihovu upotrebu.Nekoliko studija je uporedilo upotrebu različitih softverskih paketa i tehnologija štampanja, naglašavajući prednosti i nedostatke svake tehnologije [68].Pored softvera za modeliranje, potreban je i softver za štampanje kompatibilan sa odabranim štampačem;neki autori radije koriste online 3D štampanje [75].Ako se odštampa dovoljno 3D objekata, ulaganje može dovesti do financijskog 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 odnosu na tradicionalne kadaverične ili plastinirane modele [24, 56, 73].Neke plastike čak imaju svojstva savijanja ili istezanja.Na primjer, Filaflex sa FDM tehnologijom može se rastegnuti do 700%.Neki autori ga smatraju materijalom izbora za replikaciju mišića, tetiva i ligamenata [63].S druge strane, dvije studije pokrenule su pitanja o orijentaciji vlakana tokom štampe.U stvari, orijentacija mišićnih vlakana, umetanje, inervacija i funkcija su kritični u modeliranju mišića [33].
Iznenađujuće, malo studija spominje obim štampe.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, izvodljivost skaliranja još uvijek nije istražena, posebno s povećanjem veličine razreda i fizičkom veličinom modela koja je važan faktor.Naravno, vage u punoj veličini olakšavaju lociranje i prenošenje različitih anatomskih elemenata pacijentu, što može objasniti zašto se često koriste.
Od mnogih štampača dostupnih na tržištu, oni koji koriste PolyJet (materijal ili inkjet) tehnologiju za obezbeđivanje boje i višeslojne (a samim tim i više teksture) štampanja visoke definicije koštaju između 20.000 i 250.000 US$ (https: //www .aniwaa.com/).Ova visoka cijena može ograničiti promociju 3DPAM-a u medicinskim školama.Pored troškova štampača, troškovi materijala potrebnih za inkjet štampu su veći nego za SLA ili FDM štampače [68].Cene za SLA ili FDM štampače su takođe pristupačnije, u rasponu od 576 € do 4,999 € u člancima navedenim u ovoj recenziji.Prema Tripodiju i kolegama, svaki skeletni dio može se odštampati za 1,25 USD [47].Jedanaest studija je zaključilo da je 3D štampa jeftinija od plastifikacije ili komercijalnih modela [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Štaviše, ovi komercijalni modeli su dizajnirani da pruže informacije o pacijentu bez dovoljno detalja za nastavu anatomije [80].Ovi komercijalni modeli se smatraju inferiornim u odnosu na 3DPAM [44].Vrijedi napomenuti da je, pored korištene tehnologije tiska, konačni trošak proporcionalan skali, a time i konačnoj veličini 3DPAM-a [48].Iz ovih razloga preferira se skala pune veličine [37].
Samo jedna studija je upoređivala 3DPAM sa komercijalno dostupnim anatomskim modelima [72].Kadaverični uzorci su najčešće korišteni komparator za 3DPAM.Uprkos svojim ograničenjima, kadaverični modeli ostaju vrijedan alat za podučavanje anatomije.Mora se napraviti razlika između obdukcije, disekcije i suhe kosti.Na osnovu testova obuke, dvije studije su pokazale da je 3DPAM bio značajno efikasniji od plastinirane disekcije [16, 27].Jedna studija je uporedila jedan sat treninga koristeći 3DPAM (donji ekstremitet) sa jednim satom disekcije iste anatomske regije [78].Nije bilo značajnih razlika između ove dvije nastavne metode.Vjerovatno je da je malo istraživanja na ovu temu jer je takva poređenja teško napraviti.Disekcija je dugotrajna priprema za studente.Ponekad su potrebne desetine sati pripreme, u zavisnosti od toga šta se priprema.Treće poređenje se može napraviti sa suhim kostima.Studija Tsaija i Smitha pokazala je da su rezultati testa bili značajno bolji u grupi koja je koristila 3DPAM [51, 63].Chen i kolege su primijetili da su učenici koji su koristili 3D modele imali bolje rezultate u identifikaciji struktura (lubanja), ali nije bilo razlike u MCQ rezultatima [69].Konačno, Tanner i kolege su pokazali bolje rezultate nakon testiranja u ovoj grupi koristeći 3DPAM pterygopalatine fossa [46].U ovom pregledu literature identifikovana su i druga nova nastavna sredstva.Najčešći među njima su proširena stvarnost, virtuelna stvarnost i ozbiljne igre [43].Prema Mahrousu i kolegama, preferencija anatomskih modela zavisi od broja sati koje učenici igraju video igrice [31].S druge strane, glavni nedostatak novih alata za podučavanje anatomije je haptička povratna informacija, posebno za čisto virtuelne alate [48].
Većina studija koje procjenjuju novi 3DPAM koristile su pretestove znanja.Ovi predtestovi pomažu u izbjegavanju pristrasnosti u procjeni.Neki autori, prije izvođenja eksperimentalnih studija, isključuju sve studente koji su na preliminarnom testu postigli iznad prosjeka [40].Među predrasudama koje su Garas i kolege spomenuli bili su boja modela i izbor volontera u studentskom razredu [61].Bojenje olakšava identifikaciju anatomskih struktura.Chen i kolege su uspostavili stroge eksperimentalne uslove bez početnih razlika između grupa i studija je bila zaslijepljena u najvećoj mogućoj mjeri [69].Lim i kolege preporučuju da procjenu nakon testiranja obavi treća strana kako bi se izbjegla pristrasnost u procjeni [16].Neke studije su koristile Likertove skale za procjenu izvodljivosti 3DPAM.Ovaj instrument je 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 su izvijestili da studenti medicine vjeruju da 3D štampanje treba biti uključeno u njihovo učenje anatomije [87].87% studenata anketiranih u studiji Cercenelli vjeruje da je druga godina studija najbolje vrijeme za korištenje 3DPAM-a [84].Rezultati Tannera i kolega također su pokazali da su studenti imali bolje rezultate da nikada nisu proučavali polje [46].Ovi podaci sugeriraju da je prva godina medicinske škole optimalno vrijeme za uključivanje 3DPAM-a u nastavu anatomije.Ye-ova metaanaliza podržava 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 specijalizirane.
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 su također smatrali da su ovi modeli korisni [37, 42, 49, 81, 82], a dvije studije su pokazale zadovoljstvo nastavnika 3DPAM-om [25, 63].Od svih izvora, Backhouse i kolege smatraju da je 3D štampa najbolja alternativa tradicionalnim anatomskim modelima [49].U svojoj prvoj meta-analizi, Ye i kolege su potvrdili da su učenici koji su primili 3DPAM instrukcije imali bolje rezultate nakon testa od učenika koji su dobili 2D ili instrukcije kadavera [10].Međutim, nisu razlikovali 3DPAM po složenosti, već jednostavno po srcu, nervnom sistemu i trbušnoj duplji.U sedam studija, 3DPAM nije nadmašio druge modele zasnovane na testovima znanja koji su davani studentima [32, 66, 69, 77, 78, 84].U svojoj meta-analizi, Salazar i kolege su zaključili da upotreba 3DPAM-a posebno poboljšava razumijevanje složene anatomije [17].Ovaj koncept je u skladu sa Hitasovim pismom uredniku [88].Neka anatomska područja koja se smatraju manje složenim ne zahtijevaju upotrebu 3DPAM-a, dok bi složenija anatomska područja (kao što je vrat ili nervni sistem) bila logičan izbor za 3DPAM.Ovaj koncept može objasniti zašto se neki 3DPAM-ovi ne smatraju superiornijim u odnosu na tradicionalne modele, posebno kada učenicima nedostaje znanja u domeni u kojoj se pokazalo da su performanse modela superiorne.Stoga, predstavljanje jednostavnog modela studentima koji već imaju određeno znanje o ovoj temi (studenti medicine ili specijalizanti) nije od pomoći u poboljšanju učinka učenika.
Od svih navedenih obrazovnih prednosti, 11 studija je naglasilo vizuelne 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).Ostale prednosti su što učenici mogu manipulirati strukturama, nastavnici mogu uštedjeti vrijeme, lakše ih je sačuvati od leševa, projekat se može završiti u roku od 24 sata, može se koristiti kao alat za kućno školovanje i može se koristiti za podučavanje velikih količina informacija.grupe [30, 49, 60, 61, 80, 81].Ponovljeno 3D štampanje za nastavu anatomije velikog obima čini modele 3D štampanja isplativijim [26].Upotreba 3DPAM-a može poboljšati sposobnosti mentalne rotacije [23] i poboljšati interpretaciju slika poprečnog presjeka [23, 32].Dvije studije su otkrile da su studenti izloženi 3DPAM-u vjerojatnije podvrgnuti operaciji [40, 74].Metalni konektori se mogu ugraditi kako bi se stvorio pokret potreban za proučavanje funkcionalne anatomije [51, 53], ili se modeli mogu odštampati pomoću dizajna okidača [67].
3D štampa omogućava kreiranje podesivih anatomskih modela poboljšanjem određenih aspekata tokom faze modeliranja, [48, 80] stvaranjem odgovarajuće baze, [59] kombinovanjem više modela, [36] upotrebom prozirnosti, (49) boje, [45] ili čineći vidljivim određene unutrašnje strukture [30].Tripodi i kolege koristili su plastičnu glinu da dopune svoje 3D štampane modele kostiju, naglašavajući vrijednost zajednički kreiranih modela kao nastavnog alata [47].U 9 studija boja je primijenjena nakon štampe [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ali su je studenti primijenili samo jednom [49].Nažalost, studija nije procijenila kvalitet obuke modela ili redoslijed obuke.Ovo bi trebalo uzeti u obzir u kontekstu obrazovanja iz anatomije, budući da su dobrobiti kombinovanog učenja i ko-kreacije dobro utvrđene [89].Kako bi se nosila s rastućom reklamnom aktivnošću, samoučenje je korišteno mnogo puta za evaluaciju modela [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Jedna studija je zaključila da je boja plastičnog materijala bila previše svijetla[45], druga studija je zaključila da je model previše krhak[71], a dvije druge studije su ukazale na nedostatak anatomske varijabilnosti u dizajnu pojedinačnih modela[25, 45 ]..Sedam studija je zaključilo da anatomski detalji 3DPAM-a nisu dovoljni [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Za detaljnije anatomske modele velikih i složenih regija, kao što su retroperitoneum ili vratna kralježnica, vrijeme segmentacije i modeliranja se smatra veoma dugim, a cijena je vrlo visoka (oko 2000 USD) [27, 48].Hojo i kolege su u svojoj studiji izjavili da je za izradu anatomskog modela karlice bilo potrebno 40 sati [42].Najduže vrijeme segmentacije bilo je 380 sati u studiji koju su proveli Weatherall i kolege, u kojoj je kombinirano više modela kako bi se stvorio potpuni pedijatrijski model disajnih puteva [36].U devet studija, segmentacija i vrijeme štampanja smatrani su nedostacima [36, 42, 57, 58, 74].Međutim, 12 studija kritiziralo je fizička svojstva njihovih modela, posebno njihovu konzistentnost, [28, 62] nedostatak transparentnosti, [30] krhkost i monohromatičnost, [71] nedostatak mekog tkiva, [66] ili nedostatak detalja [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Ovi nedostaci se mogu prevazići povećanjem vremena segmentacije ili simulacije.Gubitak i pronalaženje relevantnih informacija bio je problem sa kojim su se suočila tri tima [30, 74, 77].Prema izvještajima pacijenata, jodirani kontrastni agensi nisu pružili optimalnu vaskularnu vidljivost zbog ograničenja doze [74].Čini se da je injekcija kadaveričnog modela idealna metoda koja se udaljava od principa „što je manje moguće“ i ograničenja doze ubrizganog kontrastnog sredstva.
Nažalost, mnogi članci ne spominju neke ključne karakteristike 3DPAM-a.Manje od polovine članaka eksplicitno je navelo da li je njihov 3DPAM obojen.Pokrivenost obima štampe bila je nedosljedna (43% članaka), a samo 34% navodi korištenje više medija.Ovi parametri štampanja su kritični jer utiču na svojstva učenja 3DPAM-a.Većina članaka ne pruža dovoljno informacija o složenosti dobijanja 3DPAM (vrijeme dizajna, kvalifikacije osoblja, troškovi softvera, troškovi štampanja, itd.).Ove informacije su kritične i treba ih razmotriti prije razmatranja pokretanja projekta za razvoj novog 3DPAM-a.
Ovaj sistematski pregled pokazuje da je dizajniranje i 3D štampanje normalnih anatomskih modela izvodljivo uz niske troškove, posebno kada se koriste FDM ili SLA štampači i jeftini jednobojni plastični materijali.Međutim, ovi osnovni dizajni mogu se poboljšati dodavanjem boja ili dodavanjem dizajna u različitim materijalima.Realističniji modeli (štampani korištenjem više materijala različitih boja i tekstura kako bi se usko replicirali taktilni kvaliteti referentnog modela trupa) zahtijevaju skuplje tehnologije 3D štampanja i duže vrijeme dizajna.Ovo će značajno povećati ukupne troškove.Bez obzira koji se proces štampanja odabere, odabir odgovarajuće metode snimanja je ključ uspjeha 3DPAM-a.Što je prostorna rezolucija veća, model postaje realniji i može se koristiti za napredna istraživanja.Sa pedagoške tačke gledišta, 3DPAM je efikasan alat za podučavanje anatomije, o čemu svjedoče testovi znanja koji se provode učenicima i njihovo zadovoljstvo.Nastavni učinak 3DPAM-a je najbolji kada reprodukuje složene anatomske regije i učenici ga koriste u ranoj fazi medicinskog usavršavanja.
Skupovi podataka generisani i/ili analizirani u trenutnoj studiji nisu javno dostupni zbog jezičkih barijera, ali su dostupni od odgovarajućeg autora na razuman zahtjev.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Pregled predmeta iz opšte anatomije, mikroanatomije, neurobiologije i embriologije u nastavnim planovima i programima američkih medicinskih fakulteta.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverična disekcija kao obrazovno sredstvo za anatomsku nauku u 21. veku: Disekcija kao obrazovno sredstvo.Analiza naučnog obrazovanja.2017;10(3):286–99.
Vrijeme objave: Apr-09-2024