Trojrozměrné tištěné anatomické modely (3DPAM) se zdají být vhodným nástrojem díky své vzdělávací hodnotě a proveditelnosti.Účelem tohoto přehledu je popsat a analyzovat metody používané k vytvoření 3DPAM pro výuku anatomie člověka a zhodnotit jeho pedagogický přínos.
V PubMed bylo provedeno elektronické vyhledávání s použitím následujících termínů: vzdělávání, škola, učení, vyučování, školení, vyučování, vzdělávání, trojrozměrný, 3D, 3rozměrný, tisk, tisk, tisk, anatomie, anatomie, anatomie a anatomie ..Zjištění zahrnovala charakteristiky studie, návrh modelu, morfologické hodnocení, výkon ve vzdělávání, silné a slabé stránky.
Mezi 68 vybranými články bylo nejvíce studií zaměřeno na oblast lebky (33 článků);51 článků zmiňuje tisk kostí.Ve 47 článcích byl vyvinut 3DPAM na základě počítačové tomografie.Je uvedeno pět tiskových procesů.Plasty a jejich deriváty byly použity ve 48 studiích.Každý design se pohybuje v ceně od 1,25 do 2 800 USD.Třicet sedm studií porovnávalo 3DPAM s referenčními modely.Vzdělávací aktivity zkoumalo 33 článků.Hlavními přínosy jsou vizuální a hmatová kvalita, efektivita učení, opakovatelnost, přizpůsobitelnost a agilita, úspora času, integrace funkční anatomie, lepší schopnosti mentální rotace, uchování znalostí a spokojenost učitelů/žáků.Hlavní nevýhody se týkají designu: konzistence, nedostatek detailů nebo průhlednosti, příliš světlé barvy, dlouhá doba tisku a vysoké náklady.
Tento systematický přehled ukazuje, že 3DPAM je nákladově efektivní a efektivní pro výuku anatomie.Realističtější modely vyžadují použití dražších technologií 3D tisku a delší dobu návrhu, což výrazně zvýší celkové náklady.Základem je výběr vhodné zobrazovací metody.Z pedagogického hlediska je 3DPAM efektivním nástrojem pro výuku anatomie s pozitivním dopadem na výsledky učení a spokojenost.Výukový efekt 3DPAM je nejlepší, když reprodukuje složité anatomické oblasti a studenti jej používají v rané fázi svého lékařského výcviku.
Pitva zvířecích mrtvol se provádí již ve starověkém Řecku a je jednou z hlavních metod výuky anatomie.Kadaverózní pitvy prováděné při praktické výuce jsou využívány v teoretickém kurikulu vysokoškolských studentů medicíny a v současnosti jsou považovány za zlatý standard pro studium anatomie [1,2,3,4,5].Existuje však mnoho překážek pro použití lidských kadaverózních vzorků, což vede k hledání nových tréninkových nástrojů [6, 7].Některé z těchto nových nástrojů zahrnují rozšířenou realitu, digitální nástroje a 3D tisk.Podle nedávného přehledu literatury Santose et al.[8] Z hlediska hodnoty těchto nových technologií pro výuku anatomie se 3D tisk jeví jako jeden z nejdůležitějších zdrojů, a to jak z hlediska vzdělávací hodnoty pro studenty, tak z hlediska proveditelnosti implementace [4,9,10] .
3D tisk není novinkou.První patenty související s touto technologií pocházejí z roku 1984: A Le Méhauté, O De Witte a JC André ve Francii a o tři týdny později C Hull v USA.Od té doby se technologie neustále vyvíjela a její použití se rozšířilo do mnoha oblastí.Například NASA vytiskla první objekt mimo Zemi v roce 2014 [11].Tento nový nástroj přijala i oblast medicíny, čímž se zvýšila touha vyvíjet personalizovanou medicínu [12].
Mnoho autorů prokázalo výhody používání 3D tištěných anatomických modelů (3DPAM) ve výuce medicíny [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Při výuce lidské anatomie jsou potřeba nepatologické a anatomicky normální modely.Některé přehledy zkoumaly patologické nebo medicínsko/chirurgické tréninkové modely [8, 20, 21].Abychom vyvinuli hybridní model pro výuku lidské anatomie, který zahrnuje nové nástroje, jako je 3D tisk, provedli jsme systematický přezkum, abychom popsali a analyzovali, jak jsou 3D tištěné objekty vytvářeny pro výuku lidské anatomie a jak studenti hodnotí efektivitu učení pomocí těchto 3D objektů.
Tento systematický přehled literatury byl proveden v červnu 2022 s použitím pokynů PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) bez časového omezení [22].
Kritériem pro zařazení byly všechny výzkumné práce využívající 3DPAM ve výuce/učení anatomie.Recenze literatury, dopisy nebo články zaměřené na patologické modely, zvířecí modely, archeologické modely a modely lékařského/chirurgického výcviku byly vyloučeny.Byly vybrány pouze články publikované v angličtině.Články bez dostupných online abstraktů byly vyloučeny.Byly zahrnuty články, které zahrnovaly více modelů, z nichž alespoň jeden byl anatomicky normální nebo měl menší patologii neovlivňující výukovou hodnotu.
V elektronické databázi PubMed (National Library of Medicine, NCBI) byla provedena rešerše s cílem identifikovat relevantní studie publikované do června 2022. Použijte následující vyhledávací termíny: vzdělávání, škola, výuka, výuka, učení, výuka, vzdělávání, tři- rozměrové, 3D, 3D, tisk, tisk, tisk, anatomie, anatomie, anatomie a anatomie.Byl proveden jediný dotaz: (((vzdělávání[nadpis/abstrakt] OR škola[nadpis/abstrakt] ORučení[nadpis/abstrakt] OR výuka[nadpis/abstrakt] OR školení[nadpis/abstrakt] ORsah [nadpis/abstrakt] ] OR Vzdělání [Název/Abstrakt]) AND (Tři rozměry [Název] NEBO 3D [Název] NEBO 3D [Název])) AND (Tisk [Název] NEBO Tisk [Název] NEBO Tisk [Název])) A (Anatomie) [Název ] ]/abstrakt] nebo anatomie [název/abstrakt] nebo anatomie [název/abstrakt] nebo anatomie [název/abstrakt]).Další články byly identifikovány ručním prohledáváním databáze PubMed a revizí odkazů na jiné vědecké články.Nebyla použita žádná omezení data, ale byl použit filtr „Osoba“.
Všechny získané tituly a abstrakty byly podrobeny screeningu podle kritérií pro zařazení a vyloučení dvěma autory (EBR a AL) a jakákoli studie, která nesplňovala všechna kritéria způsobilosti, byla vyloučena.Plné texty publikací zbývajících studií byly získány a recenzovány třemi autory (EBR, EBE a AL).V případě potřeby byly neshody ve výběru článků řešeny čtvrtou osobou (LT).Do tohoto přehledu byly zahrnuty publikace, které splnily všechna kritéria pro zařazení.
Extrakce dat byla provedena nezávisle dvěma autory (EBR a AL) pod dohledem třetího autora (LT).
- Data návrhu modelu: anatomické oblasti, specifické anatomické části, výchozí model pro 3D tisk, metoda získávání, segmentační a modelovací software, typ 3D tiskárny, typ a množství materiálu, měřítko tisku, barva, náklady na tisk.
- Morfologické hodnocení modelů: modely používané pro srovnání, lékařské hodnocení odborníků/učitelů, počet hodnotitelů, typ hodnocení.
- Výukový 3D model: hodnocení znalostí studentů, metoda hodnocení, počet studentů, počet srovnávacích skupin, randomizace studentů, vzdělání/typ studenta.
V MEDLINE bylo identifikováno 418 studií a 139 článků bylo vyloučeno „lidským“ filtrem.Po recenzování titulů a abstraktů bylo vybráno 103 studií k přečtení plného textu.34 článků bylo vyloučeno, protože se jednalo buď o patologické modely (9 článků), lékařské/chirurgické tréninkové modely (4 články), zvířecí modely (4 články), 3D radiologické modely (1 článek) nebo nešlo o původní vědecké články (16 kapitol).).Do recenze bylo zahrnuto celkem 68 článků.Obrázek 1 znázorňuje proces výběru jako vývojový diagram.
Vývojový diagram shrnující identifikaci, screening a zahrnutí článků do tohoto systematického přehledu
Všechny studie byly publikovány v letech 2014 až 2022 s průměrným rokem vydání 2019. Mezi 68 zahrnutými články bylo 33 (49 %) studií popisných a experimentálních, 17 (25 %) bylo čistě experimentálních a 18 (26 %) bylo experimentální.Čistě popisné.Z 50 (73 %) experimentálních studií použilo 21 (31 %) randomizaci.Pouze 34 studií (50 %) zahrnovalo statistické analýzy.Tabulka 1 shrnuje charakteristiky každé studie.
33 článků (48 %) zkoumalo oblast hlavy, 19 článků (28 %) hrudní oblast, 17 článků (25 %) abdominopelvickou oblast a 15 článků (22 %) končetiny.51 článků (75 %) zmiňovalo 3D tištěné kosti jako anatomické modely nebo anatomické modely s více řezy.
Pokud jde o zdrojové modely nebo soubory použité k vývoji 3DPAM, 23 článků (34 %) zmínilo použití údajů o pacientech, 20 článků (29 %) použití kadaverózních dat a 17 článků (25 %) použití databází.použití a 7 studií (10 %) nezveřejnilo zdroj použitých dokumentů.
47 studií (69 %) vyvinulo 3DPAM na základě počítačové tomografie a 3 studie (4 %) uvedly použití microCT.7 článků (10 %) promítalo 3D objekty pomocí optických skenerů, 4 články (6 %) pomocí MRI a 1 článek (1 %) pomocí kamer a mikroskopů.14 článků (21 %) nezmínilo zdroj zdrojových souborů návrhu 3D modelu.3D soubory jsou vytvářeny s průměrným prostorovým rozlišením menším než 0,5 mm.Optimální rozlišení je 30 μm [80] a maximální rozlišení je 1,5 mm [32].
Bylo použito šedesát různých softwarových aplikací (segmentace, modelování, design nebo tisk).Nejčastěji byl použit Mimics (Materialise, Leuven, Belgie) (14 studií, 21 %), dále MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studií, 19 %), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 studií, 15 %), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studií, 13 %), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nizozemsko) (8 studií, 12 %) a CURA (Geldemarsen, Nizozemsko) (7 studií, 10 %).
Je zmíněno 67 různých modelů tiskáren a pět tiskových procesů.Technologie FDM (Fused Deposition Modeling) byla použita u 26 produktů (38 %), tryskání materiálu u 13 produktů (19 %) a nakonec tryskání pojivem (11 produktů, 16 %).Nejméně využívanými technologiemi jsou stereolitografie (SLA) (5 článků, 7 %) a selektivní laserové slinování (SLS) (4 články, 6 %).Nejčastěji používanou tiskárnou (7 článků, 10 %) je Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Izrael) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Při specifikaci materiálů použitých k výrobě 3DPAM (51 článků, 75 %) použilo 48 studií (71 %) plasty a jejich deriváty.Hlavními použitými materiály byly PLA (kyselina polymléčná) (n = 20, 29 %), pryskyřice (n = 9, 13 %) a ABS (akrylonitrilbutadienstyren) (7 typů, 10 %).23 článků (34 %) zkoumalo 3DPAM vyrobený z více materiálů, 36 článků (53 %) prezentovalo 3DPAM vyrobený pouze z jednoho materiálu a 9 článků (13 %) materiál nespecifikovalo.
Dvacet devět článků (43 %) uvedlo poměry tisku od 0,25:1 do 2:1, s průměrem 1:1.U 25 článků (37 %) byl použit poměr 1:1.28 3DPAM (41 %) sestávalo z více barev a 9 (13 %) bylo obarveno po tisku [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Třicet čtyři článků (50 %) uvedlo náklady.9 článků (13 %) zmínilo náklady na 3D tiskárny a suroviny.Ceny tiskáren se pohybují od 302 do 65 000 USD.Při specifikaci se ceny modelu pohybují od 1,25 do 2 800 USD;tyto extrémy odpovídají kosterním vzorkům [47] a vysoce přesným retroperitoneálním modelům [48].Tabulka 2 shrnuje modelová data pro každou zahrnutou studii.
Třicet sedm studií (54 %) porovnávalo 3DAPM s referenčním modelem.Mezi těmito studiemi byl nejběžnějším komparátorem anatomický referenční model použitý ve 14 článcích (38 %), plastinované přípravky v 6 článcích (16 %) a plastinované přípravky v 6 článcích (16 %).Využití virtuální reality, zobrazení počítačovou tomografií jeden 3DPAM v 5 článcích (14 %), další 3DPAM ve 3 článcích (8 %), vážné hry v 1 článku (3 %), rentgenové snímky v 1 článku (3 %), obchodní modely v 1 článek (3 %) a rozšířená realita v 1 článku (3 %).34 (50 %) studií posuzovalo 3DPAM.Patnáct (48 %) studuje podrobné zkušenosti hodnotitelů (tabulka 3).3DPAM provedli chirurgové nebo ošetřující lékaři v 7 studiích (47 %), anatomickí specialisté v 6 studiích (40 %), studenti ve 3 studiích (20 %), učitelé (obor neuveden) ve 3 studiích (20 %) k posouzení a ještě jeden hodnotitel v článku (7 %).Průměrný počet hodnotitelů je 14 (minimálně 2, maximálně 30).33 studií (49 %) hodnotilo morfologii 3DPAM kvalitativně a 10 studií (15 %) hodnotilo morfologii 3DPAM kvantitativně.Z 33 studií, které používaly kvalitativní hodnocení, 16 použilo čistě deskriptivní hodnocení (48 %), 9 použilo testy/hodnocení/průzkumy (27 %) a 8 použilo Likertovy škály (24 %).Tabulka 3 shrnuje morfologická hodnocení modelů v každé zahrnuté studii.
33 (48 %) článků zkoumalo a porovnávalo efektivitu výuky 3DPAM u studentů.Z těchto studií 23 (70 %) článků hodnotilo spokojenost studentů, 17 (51 %) použilo Likertovy škály a 6 (18 %) použilo jiné metody.22 článků (67 %) hodnotilo učení studentů prostřednictvím testování znalostí, z nichž 10 (30 %) použilo pretesty a/nebo posttesty.Jedenáct studií (33 %) použilo k posouzení znalostí studentů otázky a testy s možností výběru z více odpovědí a pět studií (15 %) použilo značení obrázků/anatomickou identifikaci.Každé studie se zúčastnilo v průměru 76 studentů (minimálně 8, maximálně 319).24 studií (72 %) mělo kontrolní skupinu, z nichž 20 (60 %) použilo randomizaci.Naproti tomu jedna studie (3 %) náhodně přidělila anatomické modely 10 různým studentům.V průměru bylo srovnáno 2,6 skupiny (minimálně 2, maximálně 10).23 studií (70 %) se zúčastnilo studentů medicíny, z toho 14 (42 %) studentů prvního ročníku medicíny.Šest (18 %) studií se týkalo rezidentů, 4 (12 %) studentů zubního lékařství a 3 (9 %) studentů přírodních věd.Šest studií (18 %) implementovalo a hodnotilo autonomní učení pomocí 3DPAM.Tabulka 4 shrnuje výsledky hodnocení účinnosti výuky 3DPAM pro každou zahrnutou studii.
Hlavními přínosy používání 3DPAM jako výukového nástroje pro výuku normální lidské anatomie, které autoři uvádějí, jsou vizuální a hmatové charakteristiky, včetně realismu [55, 67], přesnosti [44, 50, 72, 85] a variability konzistence [34]. ., 45, 48, 64], barva a průhlednost [28, 45], spolehlivost [24, 56, 73], výchovný efekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], náklady [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reprodukovatelnost [80], možnost vylepšení nebo personalizace [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], schopnost manipulovat se studenty [30, 49], úspora času na výuku [61, 80], snadné skladování [61], schopnost integrovat funkční anatomii nebo vytvářet specifické struktury [51, 53], 67], rychlý návrh kostry modelů [81], schopnost společně vytvářet a používat modely domů [49, 60, 71], zlepšené schopnosti mentální rotace [23] a uchování znalostí [32], stejně jako u učitele [ 25, 63] a spokojenost studentů [25, 63].45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Hlavní nevýhody se týkají designu: tuhost [80], konzistence [28, 62], nedostatek detailů nebo průhlednosti [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], příliš světlé barvy [45].a křehkost podlahy[71].Mezi další nevýhody patří ztráta informace [30, 76], dlouhá doba potřebná pro segmentaci obrazu [36, 52, 57, 58, 74], doba tisku [57, 63, 66, 67], nedostatek anatomické variability [25], a náklady .Vysoká[48].
Tento systematický přehled shrnuje 68 článků publikovaných během 9 let a zdůrazňuje zájem vědecké komunity o 3DPAM jako nástroj pro výuku normální lidské anatomie.Každá anatomická oblast byla studována a 3D vytištěna.Z těchto článků 37 článků porovnávalo 3DPAM s jinými modely a 33 článků posuzovalo pedagogickou relevanci 3DPAM pro studenty.
Vzhledem k rozdílům v designu studií anatomického 3D tisku jsme nepovažovali za vhodné provádět metaanalýzu.Metaanalýza zveřejněná v roce 2020 se zaměřila hlavně na testy anatomických znalostí po školení, aniž by analyzovala technické a technologické aspekty návrhu a výroby 3DPAM [10].
Oblast hlavy je nejvíce studována, pravděpodobně proto, že složitost její anatomie ztěžuje studentům zobrazení této anatomické oblasti v trojrozměrném prostoru ve srovnání s končetinami nebo trupem.CT je zdaleka nejpoužívanější zobrazovací modalitou.Tato technika je široce používána, zejména v lékařských zařízeních, ale má omezené prostorové rozlišení a nízký kontrast měkkých tkání.Tato omezení činí CT vyšetření nevhodnými pro segmentaci a modelování nervového systému.Na druhou stranu je počítačová tomografie vhodnější pro segmentaci/modelaci kostní tkáně;Kontrast kostí a měkkých tkání pomáhá dokončit tyto kroky před 3D tiskem anatomických modelů.Na druhou stranu je microCT považováno za referenční technologii z hlediska prostorového rozlišení při zobrazování kostí [70].K získání snímků lze také použít optické skenery nebo MRI.Vyšší rozlišení zabraňuje vyhlazení povrchů kostí a zachovává jemnost anatomických struktur [59].Volba modelu ovlivňuje i prostorové rozlišení: např. plastifikační modely mají rozlišení nižší [45].Grafičtí designéři musí vytvářet vlastní 3D modely, což zvyšuje náklady (25 až 150 USD za hodinu) [43].Získání vysoce kvalitních souborů .STL nestačí k vytvoření vysoce kvalitních anatomických modelů.Je nutné určit parametry tisku, jako je orientace anatomického modelu na tiskové desce [29].Někteří autoři navrhují, aby se ke zlepšení přesnosti 3DPAM používaly všude tam, kde je to možné, pokročilé tiskové technologie, jako je SLS [38].Výroba 3DPAM vyžaduje odbornou pomoc;nejžádanějšími specialisty jsou inženýři [72], radiologové, [75], grafici [43] a anatomové [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentační a modelovací software jsou důležitými faktory při získávání přesných anatomických modelů, ale cena těchto softwarových balíků a jejich složitost brání jejich použití.Několik studií srovnávalo použití různých softwarových balíčků a tiskových technologií a zdůrazňovalo výhody a nevýhody každé technologie [68].Kromě modelovacího softwaru je vyžadován také tiskový software kompatibilní s vybranou tiskárnou;někteří autoři preferují použití online 3D tisku [75].Pokud se vytiskne dostatek 3D objektů, investice může vést k finanční návratnosti [72].
Plast je zdaleka nejpoužívanějším materiálem.Jeho široká škála textur a barev z něj činí materiál volby pro 3DPAM.Někteří autoři si pochvalovali jeho vysokou pevnost ve srovnání s tradičními kadaverózními nebo pokovenými modely [24, 56, 73].Některé plasty mají dokonce ohybové nebo natahovací vlastnosti.Například Filaflex s technologií FDM se dokáže natáhnout až o 700 %.Někteří autoři jej považují za materiál volby pro replikaci svalů, šlach a vazů [63].Na druhou stranu dvě studie vyvolaly otázky ohledně orientace vláken během tisku.Orientace, inzerce, inervace a funkce svalových vláken jsou ve skutečnosti při modelování svalů rozhodující [33].
Překvapivě jen málo studií zmiňuje rozsah tisku.Protože mnoho lidí považuje poměr 1:1 za standardní, autor se možná rozhodl jej nezmínit.Ačkoli by škálování bylo užitečné pro řízené učení ve velkých skupinách, proveditelnost škálování nebyla dosud prozkoumána, zejména s rostoucí velikostí tříd a fyzickou velikostí modelu jsou důležitým faktorem.Stupnice v plné velikosti samozřejmě usnadňují lokalizaci a komunikaci různých anatomických prvků s pacientem, což může vysvětlovat, proč se často používají.
Z mnoha tiskáren dostupných na trhu stojí ty, které využívají technologii PolyJet (materiálový inkoustový tisk nebo pojivový inkoustový tisk) k poskytování barevného a vícemateriálového (a tedy vícetexturového) tisku, mezi 20 000 a 250 000 USD ( https:/ /www.aniwaa.com/).Tyto vysoké náklady mohou omezit propagaci 3DPAM na lékařských fakultách.Kromě nákladů na tiskárnu jsou náklady na materiál potřebný pro inkoustový tisk vyšší než u tiskáren SLA nebo FDM [68].Ceny za tiskárny SLA nebo FDM jsou také dostupnější, v článcích uvedených v této recenzi se pohybují od 576 do 4 999 EUR.Podle Tripodiho a kolegů lze každou kosterní část vytisknout za 1,25 USD [47].Jedenáct studií dospělo k závěru, že 3D tisk je levnější než plastifikace nebo komerční modely [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Tyto komerční modely jsou navíc navrženy tak, aby poskytovaly pacientovi informace bez dostatečných podrobností pro výuku anatomie [80].Tyto komerční modely jsou považovány za horší než 3DPAM [44].Za zmínku stojí, že kromě použité technologie tisku jsou konečné náklady úměrné měřítku a tedy i konečné velikosti 3DPAM [48].Z těchto důvodů je preferována škála plné velikosti [37].
Pouze jedna studie porovnávala 3DPAM s komerčně dostupnými anatomickými modely [72].Nejběžněji používaným komparátorem pro 3DPAM jsou kadaverózní vzorky.I přes svá omezení zůstávají kadaverózní modely cenným nástrojem pro výuku anatomie.Je třeba rozlišovat mezi pitvou, pitvou a suchou kostí.Na základě tréninkových testů dvě studie prokázaly, že 3DPAM byl významně účinnější než plastinovaná disekce [16, 27].Jedna studie porovnávala jednu hodinu tréninku pomocí 3DPAM (dolní končetiny) s jednou hodinou disekce stejné anatomické oblasti [78].Mezi oběma vyučovacími metodami nebyly výrazné rozdíly.Je pravděpodobné, že na toto téma existuje jen malý výzkum, protože taková srovnání je obtížné provést.Pitva je pro studenty časově náročná příprava.Někdy jsou zapotřebí desítky hodin přípravy, podle toho, co se připravuje.Třetí srovnání lze provést se suchými kostmi.Studie Tsaie a Smithe zjistila, že výsledky testů byly významně lepší ve skupině používající 3DPAM [51, 63].Chen a kolegové poznamenali, že studenti používající 3D modely dosahovali lepších výsledků při identifikaci struktur (lebek), ale nebyl žádný rozdíl ve skóre MCQ [69].Nakonec Tanner a kolegové prokázali lepší posttestové výsledky v této skupině s použitím 3DPAM z pterygopalatinové jamky [46].V tomto přehledu literatury byly identifikovány další nové výukové nástroje.Nejběžnější z nich jsou rozšířená realita, virtuální realita a vážné hry [43].Podle Mahrouse a kolegů závisí preference anatomických modelů na počtu hodin, kdy studenti hrají videohry [31].Na druhou stranu velkou nevýhodou nových nástrojů pro výuku anatomie je haptická zpětná vazba, zejména u čistě virtuálních nástrojů [48].
Většina studií hodnotících nový 3DPAM použila předběžné testy znalostí.Tyto předběžné testy pomáhají vyhnout se zkreslení při hodnocení.Někteří autoři před provedením experimentálních studií vylučují všechny studenty, kteří dosáhli nadprůměrného skóre v předběžném testu [40].Mezi předsudky, které Garas a kolegové zmínili, patřila barva modelu a výběr dobrovolníků ve třídě studentů [61].Barvení usnadňuje identifikaci anatomických struktur.Chen a kolegové stanovili přísné experimentální podmínky bez počátečních rozdílů mezi skupinami a studie byla v maximální možné míře zaslepena [69].Lim a kolegové doporučují, aby hodnocení po testu provedla třetí strana, aby se předešlo zkreslení hodnocení [16].Některé studie používaly Likertovy škály k posouzení proveditelnosti 3DPAM.Tento nástroj je vhodný pro hodnocení spokojenosti, ale stále existují důležité zkreslení, které je třeba si uvědomit [86].
Vzdělávací relevance 3DPAM byla primárně hodnocena mezi studenty medicíny, včetně studentů prvních ročníků medicíny, ve 14 z 33 studií.Ve své pilotní studii Wilk a kolegové uvedli, že studenti medicíny věřili, že 3D tisk by měl být součástí jejich studia anatomie [87].87 % studentů dotázaných ve studii Cercenelli se domnívalo, že druhý rok studia je nejlepší dobou pro použití 3DPAM [84].Výsledky Tannera a kolegů také ukázaly, že studenti dosahovali lepších výsledků, pokud tento obor nikdy nestudovali [46].Tyto údaje naznačují, že první ročník lékařské fakulty je optimální dobou pro začlenění 3DPAM do výuky anatomie.Yeova metaanalýza tuto myšlenku podpořila [18].Ve všech 27 článcích zahrnutých do studie byly významné rozdíly ve výkonu 3DPAM ve srovnání s tradičními modely u studentů medicíny, ale ne u rezidentů.
3DPAM jako učební nástroj zlepšuje akademické výsledky [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dlouhodobé uchování znalostí [32] a spokojenost studentů [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66].69, 84].Panely odborníků také považovaly tyto modely za užitečné [37, 42, 49, 81, 82] a dvě studie zjistily spokojenost učitelů s 3DPAM [25, 63].Ze všech zdrojů považuje Backhouse a kolegové 3D tisk za nejlepší alternativu k tradičním anatomickým modelům [49].Ve své první metaanalýze Ye a kolegové potvrdili, že studenti, kteří dostali instrukce 3DPAM, měli lepší výsledky po testu než studenti, kteří dostali instrukce 2D nebo mrtvoly [10].Nerozlišovali však 3DPAM podle složitosti, ale jednoduše podle srdce, nervového systému a břišní dutiny.V sedmi studiích 3DPAM nepřekonal jiné modely založené na znalostních testech administrovaných studentům [32, 66, 69, 77, 78, 84].Salazar a kolegové ve své metaanalýze dospěli k závěru, že použití 3DPAM specificky zlepšuje porozumění komplexní anatomii [17].Tento koncept je v souladu s Hitasovým dopisem editorovi [88].Některé anatomické oblasti považované za méně složité nevyžadují použití 3DPAM, zatímco složitější anatomické oblasti (jako je krk nebo nervový systém) by byly logickou volbou pro 3DPAM.Tento koncept může vysvětlovat, proč některé 3DPAM nejsou považovány za lepší než tradiční modely, zvláště když studentům chybí znalosti v oblasti, kde je výkon modelu shledán lepší.Prezentace jednoduchého modelu studentům, kteří již mají určité znalosti o předmětu (studentům medicíny nebo rezidentům), tedy nepomáhá ke zlepšení výkonu studentů.
Ze všech uvedených přínosů pro vzdělávání 11 studií zdůraznilo vizuální nebo hmatové kvality modelů [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] a 3 studie zlepšily pevnost a odolnost (33 50-52, 63, 79, 85, 86).Další výhodou je, že studenti mohou manipulovat se strukturami, učitelé mohou ušetřit čas, jsou snadněji konzervovatelné než mrtvoly, projekt lze dokončit do 24 hodin, lze jej použít jako nástroj pro domácí vzdělávání a lze jej použít k výuce velkého množství informací.skupiny [30, 49, 60, 61, 80, 81].Opakovaný 3D tisk pro velkoobjemovou výuku anatomie činí modely 3D tisku nákladově efektivnějšími [26].Použití 3DPAM může zlepšit schopnosti mentální rotace [23] a zlepšit interpretaci průřezových obrazů [23, 32].Dvě studie zjistily, že studenti vystavení 3DPAM měli větší pravděpodobnost, že podstoupí operaci [40, 74].Kovové konektory mohou být zapuštěny pro vytvoření pohybu potřebného ke studiu funkční anatomie [51, 53], nebo lze modely vytisknout pomocí vzorů spouště [67].
3D tisk umožňuje vytváření nastavitelných anatomických modelů zlepšením určitých aspektů během modelovací fáze, [48, 80] vytvoření vhodného základu, [59] kombinování více modelů, [36] použití průhlednosti, (49) barvy, [45] popř. zviditelnění určitých vnitřních struktur [30].Tripodi a kolegové použili sochařskou hlínu k doplnění svých 3D tištěných kostních modelů a zdůraznili hodnotu společně vytvořených modelů jako učebních nástrojů [47].V 9 studiích byla barva aplikována po tisku [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ale studenti ji aplikovali pouze jednou [49].Bohužel studie nehodnotila kvalitu modelového tréninku ani posloupnost tréninku.To by mělo být zváženo v kontextu anatomického vzdělávání, protože výhody kombinovaného učení a společné tvorby jsou dobře známé [89].Abychom se vyrovnali s rostoucí reklamní aktivitou, samoučení bylo mnohokrát použito k hodnocení modelů [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Jedna studie dospěla k závěru, že barva plastového materiálu byla příliš jasná[45], další studie dospěla k závěru, že model byl příliš křehký[71] a dvě další studie naznačovaly nedostatek anatomické variability v designu jednotlivých modelů[25, 45 ]..Sedm studií dospělo k závěru, že anatomické detaily 3DPAM jsou nedostatečné [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
U podrobnějších anatomických modelů velkých a složitých oblastí, jako je retroperitoneum nebo cervikální oblast, je doba segmentace a modelování považována za velmi dlouhou a náklady jsou velmi vysoké (asi 2000 USD) [27, 48].Hojo a kolegové ve své studii uvedli, že vytvoření anatomického modelu pánve trvalo 40 hodin [42].Nejdelší doba segmentace byla 380 hodin ve studii Weatheralla a kolegů, ve které bylo kombinováno více modelů, aby se vytvořil úplný dětský model dýchacích cest [36].V devíti studiích byly segmentace a doba tisku považovány za nevýhody [36, 42, 57, 58, 74].Nicméně 12 studií kritizovalo fyzikální vlastnosti svých modelů, zejména jejich konzistenci, [28, 62] nedostatek průhlednosti, [30] křehkost a monochromatičnost, [71] nedostatek měkkých tkání [66] nebo nedostatek detailů [28, 34].45, 48, 62, 63, 81].Tyto nevýhody lze překonat prodloužením doby segmentace nebo simulace.Ztráta a získání relevantních informací byl problém, kterému čelily tři týmy [30, 74, 77].Podle zpráv pacientů jódované kontrastní látky neposkytovaly optimální vaskulární viditelnost kvůli omezením dávek [74].Injekce kadaverózního modelu se jeví jako ideální metoda, která ustupuje od principu „co nejméně“ a omezení vstřikované dávky kontrastní látky.
Bohužel mnoho článků nezmiňuje některé klíčové vlastnosti 3DPAM.Méně než polovina článků výslovně uváděla, zda je jejich 3DPAM zabarvený.Pokrytí rozsahu tisku bylo nejednotné (43 % článků), pouze 34 % uvedlo použití více médií.Tyto parametry tisku jsou kritické, protože ovlivňují vlastnosti učení 3DPAM.Většina článků neposkytuje dostatečné informace o složitosti získání 3DPAM (doba návrhu, kvalifikace personálu, náklady na software, náklady na tisk atd.).Tato informace je kritická a měla by být zvážena před zvažováním zahájení projektu vývoje nového 3DPAM.
Tento systematický přehled ukazuje, že navrhování a 3D tisk normálních anatomických modelů je proveditelné s nízkými náklady, zejména při použití FDM nebo SLA tiskáren a levných jednobarevných plastových materiálů.Tyto základní vzory však lze vylepšit přidáním barvy nebo přidáním vzorů z různých materiálů.Realističtější modely (vytištěné s použitím více materiálů různých barev a textur, aby se přesně kopírovaly hmatové kvality referenčního modelu mrtvoly) vyžadují dražší technologie 3D tisku a delší dobu návrhu.To výrazně zvýší celkové náklady.Bez ohledu na to, jaký tiskový proces zvolíte, výběr vhodné zobrazovací metody je klíčem k úspěchu 3DPAM.Čím vyšší je prostorové rozlišení, tím realističtější se model stává a může být použit pro pokročilý výzkum.Z pedagogického hlediska je 3DPAM efektivním nástrojem pro výuku anatomie, o čemž svědčí znalostní testy zadávané studentům a jejich spokojenost.Výukový efekt 3DPAM je nejlepší, když reprodukuje složité anatomické oblasti a studenti jej používají v rané fázi svého lékařského výcviku.
Soubory dat vytvořené a/nebo analyzované v této studii nejsou veřejně dostupné kvůli jazykové bariéře, ale jsou k dispozici od odpovídajícího autora na přiměřenou žádost.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Přehled kurzů hrubé anatomie, mikroanatomie, neurobiologie a embryologie v učebních osnovách amerických lékařských fakult.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverická pitva jako vzdělávací nástroj pro anatomickou vědu 21. století: Pitva jako vzdělávací nástroj.Analýza přírodovědného vzdělávání.2017;10(3):286–99.
Čas odeslání: 13. listopadu 2023