Trodimenzionalni printani anatomski modeli (3DPAM) čine se prikladnim alatom zbog svoje obrazovne vrijednosti i izvodljivosti. Svrha ovog pregleda je opisati i analizirati metode korištene za kreiranje 3DPAM-a za podučavanje ljudske anatomije i procijeniti njegov pedagoški doprinos.
Elektronska pretraga je provedena u PubMedu korištenjem sljedećih pojmova: obrazovanje, škola, učenje, podučavanje, obuka, nastava, obrazovanje, trodimenzionalni, 3D, trodimenzionalni, štampanje, štampanje, 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 fokusirao se na kranijalnu regiju (33 članka); 51 članak spominje printanje kostiju. U 47 članaka, 3DPAM je razvijen na osnovu kompjuterizirane tomografije. Navedeno je pet procesa printanja. Plastika i njeni derivati korišteni su u 48 studija. Cijena svakog dizajna kreće se od 1,25 do 2.800 dolara. Trideset sedam studija uporedilo je 3DPAM s referentnim modelima. Trideset tri članka ispitivala su obrazovne aktivnosti. Glavne prednosti su vizualni i taktilni kvalitet, efikasnost učenja, ponovljivost, prilagodljivost i agilnost, ušteda vremena, integracija funkcionalne anatomije, bolje mogućnosti mentalne rotacije, zadržavanje znanja i zadovoljstvo nastavnika/učenika. Glavni nedostaci povezani su s dizajnom: konzistentnost, nedostatak detalja ili transparentnosti, previše svijetle boje, dugo vrijeme printanja i visoka cijena.
Ovaj sistematski pregled pokazuje da je 3DPAM isplativ i efikasan za podučavanje anatomije. Realističniji modeli zahtijevaju upotrebu skupljih 3D tehnologija štampanja i duže vrijeme dizajniranja, 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 efekat 3DPAM-a je najbolji kada reprodukuje složene anatomske regije i kada ga studenti koriste rano u svojoj medicinskoj obuci.
Disekcija životinjskih leševa izvodi se još od antičke Grčke i jedna je od glavnih metoda podučavanja anatomije. Disekcija kadavera koja se izvodi tokom praktične obuke koristi se u teorijskom nastavnom planu i programu univerzitetskih studenata medicine i trenutno se smatra zlatnim standardom za proučavanje anatomije [1,2,3,4,5]. Međutim, postoje mnoge prepreke za korištenje uzoraka ljudskih kadavera, što potiče potragu za novim alatima za obuku [6, 7]. Neki od ovih novih alata uključuju proširenu stvarnost, digitalne alate i 3D printanje. Prema nedavnom pregledu literature Santosa i saradnika [8], u smislu vrijednosti ovih novih tehnologija za podučavanje anatomije, 3D printanje se čini kao jedan od najvažnijih resursa, kako u smislu obrazovne vrijednosti za studente, tako i u smislu izvodljivosti implementacije [4,9,10].
3D printanje 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 se tehnologija nastavila razvijati i njena upotreba se proširila na mnoga područja. Na primjer, NASA je 2014. godine odštampala prvi objekt izvan Zemlje [11]. Medicinska oblast je također usvojila 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/hirurške modele obuke [8, 20, 21]. Kako bismo razvili hibridni model za podučavanje ljudske anatomije koji uključuje nove alate poput 3D printanja, proveli smo sistematski pregled kako bismo opisali i analizirali kako se 3D printani objekti kreiraju za podučavanje ljudske anatomije i kako studenti procjenjuju učinkovitost učenja korištenjem ovih 3D objekata.
Ovaj sistematski pregled literature proveden je u junu 2022. godine bez vremenskih ograničenja korištenjem smjernica PRISMA (Preferirane stavke izvještavanja za sistematske preglede i meta-analize) [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/hirurške obuke. Odabrani su samo članci objavljeni na engleskom jeziku. Isključeni su članci bez dostupnih online sažetaka. Uključeni su i članci koji su uključivali više modela, od kojih je barem jedan bio anatomski normalan ili je imao manju patologiju koja ne utiče na nastavnu vrijednost.
Pretraživanje literature provedeno je u elektronskoj bazi podataka PubMed (Nacionalna medicinska biblioteka, NCBI) kako bi se identificirale relevantne studije objavljene do juna 2022. godine. Koristite sljedeće pojmove za pretraživanje: obrazovanje, škola, nastava, podučavanje, učenje, nastava, obrazovanje, trodimenzionalno, 3D, 3D, štampanje, štampanje, štampanje, 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 (Štampaj [Naslov] ILI Štampaj [Naslov] ILI Štampaj [Naslov])) I (Anatomija) [Naslov] ]/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak] ili anatomija [naslov/sažetak]). Dodatni članci su identificirani ručnim pretraživanjem PubMed baze podataka i pregledom referenci drugih naučnih članaka. Nisu primijenjena ograničenja datuma, ali je korišten filter „Osoba“.
Sve pronađene naslove i sažetke pregledala su dva autora (EBR i AL) u odnosu na kriterije za uključivanje i isključivanje, a svaka studija koja nije ispunjavala sve kriterije podobnosti isključena je. Publikacije preostalih studija u punom tekstu preuzete su i pregledala tri autora (EBR, EBE i AL). Kada je bilo potrebno, neslaganja u odabiru članaka rješavala je četvrta osoba (LT). Publikacije koje su ispunjavale sve kriterije za uključivanje uključene su u ovaj pregled.
Ekstrakciju podataka su nezavisno izvršila dva autora (EBR i AL) pod nadzorom trećeg autora (LT).
- Podaci o dizajnu modela: anatomske regije, specifični anatomski dijelovi, početni model za 3D printanje, metoda akvizicije, softver za segmentaciju i modeliranje, vrsta 3D printanja, vrsta i količina materijala, skala printanja, boja, troškovi printanja.
- Morfološka procjena modela: modeli korišteni za poređenje, medicinska procjena stručnjaka/nastavnika, broj evaluatora, vrsta procjene.
- 3D model nastave: procjena znanja učenika, metoda procjene, broj učenika, broj komparativnih grupa, randomizacija učenika, obrazovanje/tip 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/hirurške obuke (4 članka), životinjski modeli (4 članka), 3D radiološki modeli (1 članak) ili nisu bili originalni naučni članci (16 poglavlja). Ukupno 68 članaka je uključeno u pregled. Slika 1 prikazuje proces odabira kao dijagram toka.
Dijagram toka koji sažima identifikaciju, probir i uključivanje članaka u ovaj sistematski pregled
Sve studije su objavljene između 2014. i 2022. godine, sa prosječnom godinom objavljivanja 2019. Među 68 uključenih članaka, 33 (49%) studije su bile deskriptivne i eksperimentalne, 17 (25%) su bile čisto eksperimentalne, a 18 (26%) su bile eksperimentalne. Čisto deskriptivne. Od 50 (73%) eksperimentalnih studija, 21 (31%) je koristila randomizaciju. Samo 34 studije (50%) su uključivale statističke analize. Tabela 1 sažima karakteristike svake studije.
U 33 članka (48%) ispitana je regija glave, u 19 članaka (28%) torakalna regija, u 17 članaka (25%) abdominopelvična regija, a u 15 članaka (22%) ekstremiteti. Pedeset i jedan članak (75%) spomenuo je kosti printane 3D-om 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, a 7 studija (10%) nije otkrilo izvor korištenih dokumenata.
U 47 studija (69%) razvijena je 3DPAM tehnologija zasnovana na kompjuterizovanoj tomografiji, a u 3 studije (4%) je izviješteno o upotrebi mikroCT-a. U 7 članaka (10%) projektovani su 3D objekti pomoću optičkih skenera, u 4 članka (6%) pomoću MRI, a u 1 članku (1%) pomoću kamera i mikroskopa. U 14 članaka (21%) nije naveden izvor izvornih datoteka dizajna 3D modela. 3D datoteke se kreiraju sa 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 printanje). Mimics (Materialise, Leuven, Belgija) je najčešće korišten (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, Massachusetts) (9 studija, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holandija) (8 studija, 12%) i CURA (Geldemarsen, Holandija) (7 studija, 10%).
Spomenuto je šezdeset sedam različitih modela štampača i pet procesa štampanja. FDM (Fused Deposition Modeling) tehnologija korištena je u 26 proizvoda (38%), pjeskarenje materijala u 13 proizvoda (19%) i na kraju pjeskarenje vezivnim materijalom (11 proizvoda, 16%). Najmanje korištene tehnologije su stereolitografija (SLA) (5 članaka, 7%) i selektivno lasersko sinterovanje (SLS) (4 članka, 6%). Najčešće korišteni štampač (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 njene 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 napravljen od više materijala, 36 članaka (53%) predstavilo je 3DPAM napravljen 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%) je obojeno nakon ispisa [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trideset četiri članka (50%) spomenula su troškove. Devet članaka (13%) spomenulo je troškove 3D printera i sirovina. Cijena printera se kreće od 302 do 65.000 dolara. Kada je navedeno, cijene modela kreću se od 1,25 do 2.800 dolara; ovi ekstremi odgovaraju uzorcima skeleta [47] i visokokvalitetnim retroperitonealnim modelima [48]. Tabela 2 sažima podatke modela za svaku uključenu studiju.
Trideset sedam studija (54%) uporedilo 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%). Korištenje virtuelne stvarnosti, kompjuterizovana tomografija u jednom 3DPAM-u u 5 članaka (14%), drugi 3DPAM u 3 članka (8%), ozbiljne igre u 1 članku (3%), rendgenski snimci u 1 članku (3%), poslovni modeli u 1 članku (3%) i proširena stvarnost u 1 članku (3%). Trideset četiri (50%) studije procijenile su 3DPAM. Petnaest (48%) studija detaljno je opisalo iskustva ocjenjivača (Tabela 3). 3DPAM su izvodili hirurzi ili ljekari 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 evaluator u članku (7%). Prosječan broj evaluatora je 14 (minimum 2, maksimum 30). Trideset tri studije (49%) su kvalitativno procijenile morfologiju 3DPAM-a, a 10 studija (15%) je kvantitativno procijenilo morfologiju 3DPAM-a. 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%). Tabela 3 sumira morfološke procjene modela u svakoj uključenoj studiji.
Trideset tri (48%) članka ispitala su i uporedila efikasnost podučavanja 3DPAM-a studentima. Od ovih studija, 23 (70%) članaka procijenilo je zadovoljstvo studenata, 17 (51%) koristilo je Likertove skale, a 6 (18%) koristilo je druge metode. Dvadeset dva članka (67%) procijenila su učenje studenata putem testiranja znanja, od kojih je 10 (30%) koristilo prethodne i/ili naknadne testove. Jedanaest studija (33%) koristilo je pitanja i testove s višestrukim izborom za procjenu znanja studenata, a pet studija (15%) koristilo je označavanje slika/anatomsku identifikaciju. U prosjeku je u svakoj studiji učestvovalo 76 studenata (minimum 8, maksimum 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 studenata. U prosjeku je upoređeno 2,6 grupa (minimum 2, maksimum 10). Dvadeset tri studije (70%) uključivale su studente medicine, od kojih je 14 (42%) bilo studenti prve godine medicine. Šest (18%) studija uključivalo je specijalizante, 4 (12%) studente stomatologije i 3 (9%) studente prirodnih nauka. Šest studija (18%) implementiralo je i evaluiralo autonomno učenje korištenjem 3DPAM-a. Tabela 4 sumira rezultate procjene efikasnosti nastave 3DPAM-om za svaku uključenu studiju.
Glavne prednosti korištenja 3DPAM-a kao nastavnog alata za normalnu ljudsku anatomiju koje su autori naveli su vizualne i taktilne karakteristike, uključujući realizam [55, 67], tačnost [44, 50, 72, 85] i varijabilnost konzistentnosti [34, 45]. , 48, 64], boja i prozirnost [28, 45], trajnost [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 manipulisanja studentima [30, 49], ušteda vremena nastave [61, 80], jednostavnost skladištenja [61], mogućnost integracije funkcionalne anatomije ili kreiranja specifičnih struktura [51, 53], 67], brzi dizajn skeleta modeli [81], sposobnost zajedničkog kreiranja 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 se odnose na dizajn: 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 štampanja [57, 63, 66, 67], nedostatak anatomske varijabilnosti [25] i visoka cijena [48].
Ovaj sistematski pregled sažima 68 članaka objavljenih tokom 9 godina i ističe interes naučne zajednice za 3DPAM kao alat za podučavanje normalne ljudske anatomije. Svaka anatomska regija je proučavana i 3D printana. Od ovih članaka, 37 članaka je upoređivalo 3DPAM s drugim modelima, a 33 članka su procijenila pedagošku relevantnost 3DPAM-a za studente.
S obzirom na razlike u dizajnu studija anatomskog 3D printanja, nismo smatrali prikladnim provesti meta-analizu. Meta-analiza objavljena 2020. godine uglavnom se fokusirala na testove anatomskog znanja nakon obuke, bez analize tehničkih i tehnoloških aspekata dizajna i proizvodnje 3DPAM-a [10].
Regija glave je najproučavanija, vjerovatno zato što složenost njene anatomije otežava studentima prikazivanje ove anatomske regije u trodimenzionalnom prostoru u poređenju sa udovima ili trupom. CT je daleko najčešće korištena metoda snimanja. Ova tehnika se široko koristi, posebno u medicinskim okruženjima, ali ima ograničenu prostornu rezoluciju i nizak kontrast mekog tkiva. Ova ograničenja čine CT skeniranje nepogodnim za segmentaciju i modeliranje nervnog sistema. S druge strane, kompjuterizovana tomografija je pogodnija za segmentaciju/modeliranje koštanog tkiva; kontrast kostiju/mekog tkiva pomaže u dovršetku ovih koraka prije 3D štampanja anatomskih modela. S druge strane, mikroCT se smatra referentnom tehnologijom u smislu prostorne rezolucije u snimanju kostiju [70]. Optički skeneri ili MRI se također mogu koristiti za dobijanje slika. Veća rezolucija sprječava zaglađivanje površina kostiju i čuva suptilnost anatomskih struktura [59]. Izbor modela također utiče na prostornu rezoluciju: na primjer, modeli za plastifikaciju 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 štampanja, kao što je orijentacija anatomskog modela na ploči za štampanje [29]. Neki autori predlažu da se napredne tehnologije štampanja, poput SLS-a, koriste gdje god je to moguće kako bi se poboljšala tačnost 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 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, ističući prednosti i nedostatke svake tehnologije [68]. Pored softvera za modeliranje, potreban je i softver za štampanje kompatibilan sa odabranim štampačem; neki autori preferiraju korištenje online 3D štampanja [75]. Ako se odštampa dovoljno 3D objekata, investicija može dovesti do finansijskog povrata [72].
Plastika je daleko najčešće korišteni materijal. Njen širok raspon tekstura i boja čini je materijalom izbora za 3DPAM. Neki autori su pohvalili njenu visoku čvrstoću u poređenju sa tradicionalnim kadaveričnim ili plastiniranim modelima [24, 56, 73]. Neke plastike čak imaju svojstva savijanja ili istezanja. Na primjer, Filaflex sa FDM tehnologijom može se istegnuti do 700%. Neki autori je smatraju materijalom izbora za replikaciju mišića, tetiva i ligamenata [63]. S druge strane, dvije studije su postavile pitanja o orijentaciji vlakana tokom štampanja. U stvari, orijentacija mišićnih vlakana, umetanje, inervacija i funkcija su ključni u modeliranju mišića [33].
Iznenađujuće, malo studija spominje razmjer štampanja. Budući da mnogi ljudi smatraju da je omjer 1:1 standardan, autor je možda odlučio da ga ne spominje. Iako bi povećanje razmjera bilo korisno za usmjereno učenje u velikim grupama, izvodljivost skaliranja još nije istražena, posebno s obzirom na rastuću veličinu razreda i fizičku veličinu modela kao važan faktor. Naravno, razmjeri pune veličine 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 (materijalni ili vezivni inkjet) tehnologiju za štampanje visoke definicije u boji i višeslojno (a samim tim i višeteksturno) koštaju između 20.000 i 250.000 američkih dolara (https://www.aniwaa.com/). Ova visoka cijena može ograničiti promociju 3DPAM-a na medicinskim fakultetima. Pored cijene samog štampača, cijena materijala potrebnog za inkjet štampanje je veća nego za SLA ili FDM štampače [68]. Cijene SLA ili FDM štampača su također pristupačnije, u rasponu od 576 do 4.999 eura, kako je navedeno u člancima navedenim u ovom pregledu. Prema Tripodiju i kolegama, svaki dio skeleta može se odštampati za 1,25 američkih dolara [47]. Jedanaest studija zaključilo je da je 3D štampanje jeftinije 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 pacijentu bez dovoljno detalja za podučavanje anatomije [80]. Ovi komercijalni modeli se smatraju inferiornijim u odnosu na 3DPAM [44]. Vrijedi napomenuti da je, pored korištene tehnologije štampanja, konačni trošak proporcionalan skali i stoga konačnoj veličini 3DPAM-a [48]. Iz tih razloga, skala pune veličine je poželjnija [37].
Samo jedna studija je uporedila 3DPAM sa komercijalno dostupnim anatomskim modelima [72]. Uzorci kadavera su najčešće korišteni komparator za 3DPAM. Uprkos svojim ograničenjima, modeli kadavera ostaju vrijedan alat za podučavanje anatomije. Mora se napraviti razlika između autopsije, 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 obuke korištenjem 3DPAM-a (donji ekstremitet) sa jednim satom disekcije iste anatomske regije [78]. Nije bilo značajnih razlika između dvije metode podučavanja. Vjerovatno je da postoji malo istraživanja na ovu temu jer je takve usporedbe teško napraviti. Disekcija je dugotrajna priprema za studente. Ponekad su potrebni desetine sati pripreme, ovisno o tome šta se priprema. Treće poređenje može se napraviti sa suhim kostima. Studija Tsai i Smith otkrila je da su rezultati testova bili značajno bolji u grupi koja je koristila 3DPAM [51, 63]. Chen i kolege su primijetili da su studenti koji koriste 3D modele postigli bolje rezultate u identifikaciji struktura (lubanja), ali nije bilo razlike u rezultatima MCQ pitanja [69]. Konačno, Tanner i kolege su pokazali bolje rezultate nakon testiranja u ovoj grupi koristeći 3DPAM pterigopalatinske jame [46]. U ovom pregledu literature identifikovani su i drugi novi alati za podučavanje. Najčešći među njima su proširena stvarnost, virtuelna stvarnost i ozbiljne igre [43]. Prema Mahrous-u i kolegama, preferencija anatomskih modela zavisi od broja sati koje studenti provode igrajući video igre [31]. S druge strane, glavni nedostatak novih alata za podučavanje anatomije je haptička povratna informacija, posebno za isključivo virtuelne alate [48].
Većina studija koje su procjenjivale novi 3DPAM koristile su prethodne testove znanja. Ovi prethodni testovi 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 studentskoj grupi [61]. Bojenje olakšava identifikaciju anatomskih struktura. Chen i kolege uspostavili su stroge eksperimentalne uslove bez početnih razlika između grupa, a studija je bila zaslijepljena u najvećoj mogućoj mjeri [69]. Lim i kolege preporučuju da procjenu nakon testa izvrši treća strana kako bi se izbjegla pristranost u procjeni [16]. Neke studije su koristile Likertove skale za procjenu izvodljivosti 3DPAM-a. Ovaj instrument je pogodan 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 su izvijestili da studenti medicine vjeruju da 3D printanje treba biti uključeno 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 tu oblast [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 korisnim [37, 42, 49, 81, 82], a dvije studije su otkrile zadovoljstvo nastavnika 3DPAM-om [25, 63]. Od svih izvora, Backhouse i kolege smatraju 3D printanje najboljom alternativom tradicionalnim anatomskim modelima [49]. U svojoj prvoj meta-analizi, Ye i kolege potvrdili su da su učenici koji su dobili 3DPAM upute imali bolje rezultate nakon testiranja od učenika koji su dobili 2D ili upute s leševa [10]. Međutim, oni nisu razlikovali 3DPAM po složenosti, već jednostavno po srcu, nervnom sistemu i trbušnoj šupljini. U sedam studija, 3DPAM nije nadmašio druge modele na osnovu testova znanja koji su primijenjeni na 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 s Hitasovim pismom uredniku [88]. Neka anatomska područja koja se smatraju manje složenim ne zahtijevaju upotrebu 3DPAM-a, dok bi složenija anatomska područja (kao što su 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 studentima nedostaje znanja u domenu u kojem se performanse modela smatraju superiornijim. 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 je naglasilo vizualne ili taktilne kvalitete modela [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], a 3 studije su poboljšale čvrstoću 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 od leševa, projekat se može završiti u roku od 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 printanje za nastavu anatomije velikog obima čini 3D printanje modela 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 imali veću vjerovatnoću da se podvrgnu operaciji [40, 74]. Metalni konektori mogu se ugraditi kako bi se stvorio pokret potreban za proučavanje funkcionalne anatomije [51, 53], ili se modeli mogu odštampati korištenjem dizajna okidača [67].
3D printanje omogućava kreiranje prilagodljivih anatomskih modela poboljšanjem određenih aspekata tokom faze modeliranja, [48, 80] stvaranjem odgovarajuće baze, [59] kombinovanjem više modela, [36] korištenjem transparentnosti, (49) boje, [45] ili vidljivošću određenih unutrašnjih struktura [30]. Tripodi i kolege koristili su glinu za skulpturu kako bi upotpunili svoje 3D printane modele kostiju, naglašavajući vrijednost ko-kreiranih modela kao nastavnih alata [47]. U 9 studija, boja je primijenjena nakon printanja [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 treba razmotriti u kontekstu obrazovanja iz anatomije, jer su prednosti kombinovanog učenja i ko-kreacije 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 je zaključila da je boja plastičnog materijala 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 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 vratna kičma, vrijeme segmentacije i modeliranja smatra se vrlo dugim, a trošak vrlo visokim (oko 2000 američkih dolara) [27, 48]. Hojo i kolege su u svojoj studiji naveli da je za kreiranje anatomskog modela karlice bilo potrebno 40 sati [42]. Najduže vrijeme segmentacije bilo je 380 sati u studiji Weatheralla i kolega, u kojoj je više modela kombinovano kako bi se kreirao kompletan pedijatrijski model disajnih puteva [36]. U devet studija, vrijeme segmentacije i štampanja smatrani su nedostacima [36, 42, 57, 58, 74]. Međutim, 12 studija je kritikovalo fizička svojstva svojih 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 s kojim su se suočila tri tima [30, 74, 77]. Prema izvještajima pacijenata, jodirana kontrastna sredstva nisu pružala optimalnu vidljivost krvnih sudova zbog ograničenja doze [74]. Injekcija kadaveričnog modela čini se idealnom metodom 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 je eksplicitno navelo da li je njihov 3DPAM nijansiran. Pokrivenost obima štampe bila je nedosljedna (43% članaka), a samo 34% je spomenulo upotrebu više medija. Ovi parametri štampe su ključni jer utiču na svojstva učenja 3DPAM-a. Većina članaka ne pruža dovoljno informacija o složenosti dobijanja 3DPAM-a (vrijeme dizajniranja, kvalifikacije osoblja, troškovi softvera, troškovi štampanja itd.). Ove informacije su ključne i treba ih uzeti u obzir prije razmatranja pokretanja projekta razvoja novog 3DPAM-a.
Ovaj sistematski pregled pokazuje da je dizajniranje i 3D printanje normalnih anatomskih modela izvodljivo uz nisku cijenu, posebno kada se koriste FDM ili SLA štampači i jeftini jednobojni plastični materijali. Međutim, ovi osnovni dizajni mogu se poboljšati dodavanjem boje ili dodavanjem dizajna u različitim materijalima. Realističniji modeli (printani korištenjem više materijala različitih boja i tekstura kako bi se precizno replicirale taktilne kvalitete referentnog modela kadavera) zahtijevaju skuplje 3D tehnologije printanja i duže vrijeme dizajniranja. To će značajno povećati ukupne troškove. Bez obzira na to koji se proces printanja 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. Sa pedagoške tačke gledišta, 3DPAM je efikasan alat za podučavanje anatomije, što dokazuju testovi znanja koji se primjenjuju na studente i njihovo zadovoljstvo. Nastavni učinak 3DPAM-a je najbolji kada reproducira složene anatomske regije, a studenti ga koriste rano u svojoj medicinskoj obuci.
Skupovi podataka generirani 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 kurseva 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 nauku u 21. vijeku: Disekcija kao obrazovni alat. Analiza naučnog obrazovanja. 2017;10(3):286–99.
Vrijeme objave: 09.04.2024.