Trojrozměrné tištěné anatomické modely (3DPAM) se zdají být vhodným nástrojem kvůli jejich vzdělávací hodnotě a proveditelnosti. Účelem tohoto přehledu je popsat a analyzovat metody používané k vytvoření 3DPAM pro výuku lidské anatomie a vyhodnocení jejího pedagogického příspěvku.
Elektronické vyhledávání bylo provedeno v PubMedu pomocí následujících termínů: Vzdělání, škola, učení, výuka, školení, výuka, vzdělávání, trojrozměrné, 3D, trojrozměrné, tisk, tisk, tisk, anatomie, anatomie, anatomie a anatomie . . Zjištění zahrnovala charakteristiky studie, návrh modelu, morfologické hodnocení, výkon vzdělání, silné a slabé stránky.
Mezi 68 vybranými články se největší počet studií zaměřil na kraniální oblast (33 článků); 51 článků zmiňuje kostní tisk. 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 $. Třicet sedm studií porovnávalo 3DPAM s referenčními modely. Třicet tři článků zkoumalo vzdělávací aktivity. Hlavními výhodami jsou vizuální a hmatatelná kvalita, efektivita učení, opakovatelnost, přizpůsobitelnost a obratnost, úspory času, integrace funkční anatomie, lepší schopnosti mentální rotace, udržení znalostí a spokojenost učitelů/studentů. Hlavní nevýhody souvisejí s designem: konzistence, nedostatek detailů nebo průhlednosti, barvy, které jsou příliš jasné, dlouhé doby tisku a vysoké náklady.
Tento systematický přehled ukazuje, že 3DPAM je nákladově efektivní a účinný pro výuku anatomie. Realističtější modely vyžadují použití dražších technologií 3D tisku a delší doby návrhu, což výrazně zvýší celkové náklady. Klíčem je vybrat příslušnou metodu zobrazování. Z pedagogického hlediska je 3DPAM účinným nástrojem pro výuku anatomie s pozitivním dopadem na výsledky učení a spokojenost. Výukový účinek 3DPAM je nejlepší, když reprodukuje komplexní anatomické regiony a studenti jej používají brzy ve svém lékařském tréninku.
Od starověkého Řecka byla provedena pitva zvířecích mrtvol a je jednou z hlavních metod výuky anatomie. Kadaverické disekce prováděné během praktického tréninku se používají v teoretickém učebním osnově studentů univerzitních medicíny a v současné době se považují za zlatý standard pro studium anatomie [1,2,3,4,5]. Existuje však mnoho překážek používání exemplářů lidských kadaverických, což vybírá hledání nových tréninkových nástrojů [6, 7]. Některé z těchto nových nástrojů zahrnují rozšířenou realitu, digitální nástroje a 3D tisk. Podle nedávného přehledu literatury Santos et al. [8] Pokud jde o hodnotu těchto nových technologií pro výuku anatomie, zdá se, že 3D tisk je jedním z nejdůležitějších zdrojů, a to jak z hlediska vzdělávací hodnoty pro studenty, tak z hlediska proveditelnosti implementace [4,9,10] .
3D tisk není nový. První patenty související s touto technologií se datují do roku 1984: Le Méhauté, O de Witte a JC André ve Francii a o tři týdny později C Hull v USA. Od té doby se technologie nadále vyvíjí a její použití se rozšířilo do mnoha oblastí. Například NASA vytiskla první objekt mimo Zemi v roce 2014 [11]. Lékařská oblast také přijala tento nový nástroj, čímž se zvýšila touha rozvíjet personalizovanou medicínu [12].
Mnoho autorů prokázalo výhody použití 3D tištěných anatomických modelů (3DPAM) v lékařské výchově [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Při výuce lidské anatomie jsou zapotřebí nepatologické a anatomicky normální modely. Některé recenze zkoumaly patologické nebo lékařské/chirurgické tréninkové modely [8, 20, 21]. Pro vývoj hybridního modelu pro výuku anatomie lidské anatomie, který zahrnuje nové nástroje, jako je 3D tisk, jsme provedli systematický přehled, abychom popsali a analyzovali, jak jsou 3D tištěné objekty vytvářeny pro výuku lidské anatomie a jak studenti hodnotí účinnost učení pomocí těchto 3D objektů.
Tento systematický přehled literatury byl proveden v červnu 2022 bez časových omezení pomocí pokynů PRISMA (preferované položky pro systematické přezkumy a metaanalýzy) [22].
Kritéria pro zařazení byly všechny výzkumné práce používající 3DPAM v anatomické výuce/učení. Byly vyloučeny recenze literatury, dopisy nebo články zaměřené na patologické modely, zvířecí modely, archeologické modely a modely lékařského/chirurgického tréninku. Byly vybrány pouze články publikované v angličtině. Články bez dostupných online abstraktů byly vyloučeny. Byly zahrnuty články, které obsahovaly více modelů, z nichž alespoň jeden byl anatomicky normální nebo měl menší patologii neovlivňující hodnotu výuky.
Hledání literatury bylo provedeno v elektronické databázi PubMed (National Library of Medicine, NCBI) k identifikaci relevantních studií zveřejněných až do června 2022. Používejte následující vyhledávací výrazy: vzdělání, škola, výuka, učení, výuka, vzdělávání, tři- Dimensional, 3D, 3D, tisk, tisk, tisk, anatomie, anatomie, anatomie a anatomie. Byl proveden jediný dotaz: (((vzdělání [název/abstrakt] nebo škola [název/abstrakt] orlearning [název/abstrakt] nebo výuka [název/abstrakt] nebo trénink [název/abstrakt] Oreach [Title/Abstract]] nebo Vzdělání [název/abstrakt]) a (tři rozměry [název] nebo 3d [název] nebo 3d [název])) a (tisk [název] nebo tisk [název] nebo tisk [název])) a (anatomie) [název) [název ]]/abstrakt] nebo anatomie [název/abstrakt] nebo anatomie [název/abstrakt] nebo anatomie [název/abstrakt]). Další články byly identifikovány ručním prohledáváním databáze PubMed a přezkoumáním odkazů na jiné vědecké články. Nebyla použita žádná omezení datu, ale byl použit filtr „osoba“.
Všechny získané tituly a abstrakty byly prověřeny proti kritérii pro zařazení a vyloučení dvěma autory (EBR a AL) a jakákoli studie nesplňující všechna kritéria způsobilosti byla vyloučena. Fulltextové publikace zbývajících studií byly získány a přezkoumány třemi autory (EBR, EBE a AL). V případě potřeby byly neshody při výběru článků vyřešeny čtvrtou osobou (LT). Do tohoto přezkumu byly zahrnuty publikace, které splňovaly všechna kritéria pro zařazení.
Extrakce dat byla prováděna nezávisle dvěma autory (EBR a AL) pod dohledem třetího autora (LT).
- Modelové údaje: Anatomické oblasti, specifické anatomické části, počáteční model pro 3D tisk, metoda získávání, segmentační a modelovací software, typ 3D tiskárny, typ a množství materiálu, stupnice tisku, barva, náklady na tisk.
- Morfologické hodnocení modelů: modely používané pro srovnání, lékařské hodnocení odborníků/učitelů, počet hodnotitelů, typ hodnocení.
- Výuka 3D modelu: Posouzení znalostí studentů, metoda hodnocení, počet studentů, počet srovnávacích skupin, randomizace studentů, vzdělávání/typ studenta.
V Medline bylo identifikováno 418 studií a 139 článků bylo vyloučeno „lidským“ filtrem. Po přezkoumání titulů a abstraktů bylo vybráno 103 studií pro čtení s plným textem. 34 článků bylo vyloučeno, protože se jednalo o patologické modely (9 článků), lékařské/chirurgické tréninkové modely (4 články), zvířecí modely (4 články), 3D radiologické modely (1 článek), nebo nebyly původní vědecké články (16 kapitol). ). Do přezkumu bylo zahrnuto celkem 68 článků. Obrázek 1 představuje proces výběru jako vývojový diagram.
Vývojový diagram shrnutí identifikace, screeningu a zahrnutí článků do tohoto systematického přezkumu
Všechny studie byly zveřejněny v letech 2014 až 2022, s průměrným vydáním roku 2019. Mezi 68 zahrnoval články, 33 (49%) studií bylo popisné a experimentální, 17 (25%) bylo čistě experimentální a 18 (26%) bylo experimentální. Čistě popisný. Z 50 (73%) experimentálních studií použilo 21 (31%) randomizaci. Statistické analýzy zahrnovaly pouze 34 studií (50%). Tabulka 1 shrnuje charakteristiky každé studie.
33 článků (48%) zkoumalo hlavní oblast, 19 článků (28%) zkoumali hrudní oblast, 17 článků (25%) zkoumalo břišní oblast a 15 článků (22%) zkoumalo končetiny. Padesát jedna článků (75%) uvedlo 3D tištěné kosti jako anatomické modely nebo multi-řezové anatomické modely.
Pokud jde o zdrojové modely nebo soubory používané k vývoji 3DPAM, 23 článků (34%) uvedlo použití údajů o pacientech, 20 článků (29%) uvedlo použití kadaverských dat a 17 článků (25%) uvedlo použití databází. byly použity 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%) předpokládalo 3D objekty pomocí optických skenerů, 4 článků (6%) pomocí MRI a 1 článek (1%) pomocí kamer a mikroskopů. 14 článků (21%) nezmínilo zdroj zdrojových souborů 3D modelu. 3D soubory jsou vytvořeny s průměrným prostorovým rozlišením menší 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 byly použity mimiky (materialize, Leuven, Belgie) (14 studií, 21%), následované Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studií, 19%), geomagické (3D systém, 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 šedesát sedm různých modelů tiskárny a pět tiskových procesů. Technologie FDM (modelování fúzovaného depozice) byla použita u 26 produktů (38%), tryskání materiálu ve 13 produktech (19%) a nakonec tryskání (11 produktů, 16%). Nejméně použitými 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%), 48 studií (71%) použilo plasty a jejich deriváty. Hlavními materiály byly PLA (kyselina polylaktická) (n = 20, 29%), pryskyřice (n = 9, 13%) a ABS (akrylonitril -butadien styren) (7 typů, 10%). 23 článků (34%) zkoumalo 3DPAM vyrobené z více materiálů, 36 článků (53%) představilo 3DPAM vyrobené pouze z jednoho materiálu a 9 článků (13%) nespecifikovalo materiál.
Dvacet devět článků (43%) vykázalo poměry tisku od 0,25: 1 do 2: 1, s průměrem 1: 1. Dvacet pět článků (37%) použilo poměr 1: 1. 28 3DPAM (41%) se skládalo z více barev a 9 (13%) bylo po tisku obarveno [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Třicet čtyři článků (50%) zmínilo náklady. 9 článků (13%) uvedlo náklady 3D tiskáren a surovin. Tiskárny se pohybují v ceně od 302 do 65 000 USD. Po zadání se ceny modelu pohybují od 1,25 do 2 800 $; Tyto extrémy odpovídají kosterním vzorkům [47] a retroperitoneální modely s vysokou věrností [48]. Tabulka 2 shrnuje data modelu pro každou zahrnutou studii.
Třicet sedm studií (54%) porovnalo 3DAPM s referenčním modelem. Mezi těmito studiemi byl nejběžnějším komparátorem anatomický referenční model používaný ve 14 článcích (38%), plastinované přípravky v 6 článcích (16%), plastinované přípravky v 6 článcích (16%). Použití virtuální reality, Počítačová tomografie Zobrazování jednoho 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%). Třicet čtyři (50%) studií hodnotilo 3DPAM. Patnáct (48%) studií podrobně popsalo zkušenosti potkanů (tabulka 3). 3DPAM byl prováděn chirurgové nebo ošetřující lékaře v 7 studiích (47%), anatomických specialistů v 6 studiích (40%), studenti ve 3 studiích (20%), učitelé (disciplína, která není uvedena) ve 3 studiích (20%) pro hodnocení a další hodnotitel v článku (7%). Průměrný počet hodnotitelů je 14 (minimálně 2, maximálně 30). Třicet tři studií (49%) kvalitativně hodnotilo morfologii 3DPAM a 10 studií (15%) kvantitativně hodnotilo morfologii 3DPAM. Z 33 studií, které používaly kvalitativní hodnocení, 16 použilo čistě popisná hodnocení (48%), 9 používaných testů/hodnocení/průzkumů (27%) a 8 použilo Likertovy stupnice (24%). Tabulka 3 shrnuje morfologická hodnocení modelů v každé zahrnuté studii.
Zkoumalo třicet tři (48%) článků a porovnalo účinnost výuky 3DPAM se studenty. Z těchto studií 23 (70%) článků hodnotilo spokojenost studentů, 17 (51%) použilo Likertovy stupnice a 6 (18%) použilo jiné metody. Dvacet dva článků (67%) hodnotilo učení studentů prostřednictvím testování znalostí, z nichž 10 (30%) použilo testy a/nebo posttests. Jedenáct studií (33%) použilo k posouzení znalostí studentů více otázek a testů a pět studií (15%) použilo označování obrazu/anatomickou identifikaci. Na každé studii se zúčastnilo průměrně 76 studentů (minimálně 8, maximálně 319). Dvacet čtyři studií (72%) mělo kontrolní skupinu, z nichž 20 (60%) použilo randomizaci. Naproti tomu jedna studie (3%) náhodně přiřadila anatomické modely 10 různým studentům. V průměru bylo porovnáno 2,6 skupin (minimálně 2, maximálně 10). Dvacet tři studií (70%) zahrnovalo studenty medicíny, z nichž 14 (42%) byli studenti medicíny prvního roku. Šest (18%) studií zahrnovalo obyvatele, 4 (12%) zubních studentů a 3 (9%) studentů vědy. Šest studií (18%) implementovalo a hodnotilo autonomní učení pomocí 3DPAM. Tabulka 4 shrnuje výsledky hodnocení účinnosti výuky 3DPAM pro každou zahrnutou studii.
Hlavními výhodami, které autoři uvádějí pro použití 3DPAM jako výukový nástroj pro normální lidskou anatomii, jsou vizuální a hmatové charakteristiky, včetně realismu [55, 67], přesnost [44, 50, 72, 85] a variabilita konzistence [34, 45 [34, 45 ]. , 48, 64], barva a průhlednost [28, 45], trvanlivost [24, 56, 73], vzdělávací efekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], cena [27, cena 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reprodukovatelnost [80], možnost zlepšení nebo personalizace [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], schopnost manipulovat s studenty [30, 49], šetření času výuky [61, 80], snadné skladování [61], schopnost integrovat funkční anatomii nebo vytvářet specifické struktury [51, 53], 67] , rychlý návrh kosterních modelů [81], schopnost společně vytvářet modely a vzít je domů [49, 60, 71], zlepšit schopnosti mentální rotace [23] a uchovávání znalostí [32], stejně jako na učitele [[ 25, 63] a spokojenost studentů [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Hlavní nevýhody souvisejí s designem: rigidita [80], konzistence [28, 62], nedostatek detailů nebo průhlednosti [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], příliš jasné barvy [45]. a křehkost podlahy [71]. Mezi další nevýhody patří ztráta informací [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 zveřejněných po dobu 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 porovnalo 3DPAM s jinými modely a 33 článků hodnotilo pedagogický význam 3DPAM pro studenty.
Vzhledem k rozdílům v návrhu anatomických 3D tiskových studií jsme nepovažovali za vhodné provést metaanalýzu. Metaanalýza zveřejněná v roce 2020 se zaměřila hlavně na testy anatomických znalostí po tréninku bez analýzy technických a technologických aspektů návrhu a výroby 3DPAM [10].
Oblast hlavy je nejvíce studovaná, pravděpodobně proto, že složitost jeho anatomie ztěžuje studentům zobrazení této anatomické oblasti v trojrozměrném prostoru ve srovnání s končetinami nebo trupem. CT je zdaleka nejčastěji používaná zobrazovací modalita. Tato technika se široce používá, zejména v lékařském prostředí, ale má omezené prostorové rozlišení a nízký kontrast měkkých tkání. Tato omezení činí CT skenování nevhodným pro segmentaci a modelování nervového systému. Na druhé straně je počítačová tomografie vhodnější pro segmentaci/modelování kostní tkáně; Kontrast kosti/měkkých tkání pomáhá tyto kroky dokončit před 3D tiskem anatomických modelů. Na druhé straně je MicroCT považován za referenční technologii z hlediska prostorového rozlišení při zobrazování kostí [70]. K získání obrázků lze také použít optické skenery nebo MRI. Vyšší rozlišení zabraňuje vyhlazení kostních povrchů a zachovává jemnost anatomických struktur [59]. Volba modelu také ovlivňuje prostorové rozlišení: například plastizační modely mají nižší rozlišení [45]. Grafičtí designéři musí vytvářet vlastní 3D modely, což zvyšuje náklady (25 až 150 $ 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 naznačují, že pokročilé technologie tisku, jako jsou SLS, by se měly používat, kdykoli je to možné ke zlepšení přesnosti 3DPAM [38]. Produkce 3DPAM vyžaduje odbornou pomoc; Nejvyhledávanějšími odborníky jsou inženýři [72], radiologové, [75], grafičtí designéři [43] a anatomisté [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentační a modelovací software jsou důležitými faktory při získávání přesných anatomických modelů, ale náklady na tyto softwarové balíčky a jejich složitost brání jejich použití. Několik studií porovnávalo použití různých softwarových balíčků a technologií tisku, což zdůraznilo výhody a nevýhody každé technologie [68]. Kromě modelovacího softwaru je také vyžadován tiskový software kompatibilní s vybranou tiskárnou; Někteří autoři dávají přednost používání online 3D tisku [75]. Pokud je vytištěno dostatek 3D objektů, může investice vést k finančním výnosům [72].
Plast je zdaleka nejčastěji používaným materiálem. Jeho široká škála textur a barev z něj činí materiál pro 3DPAM. Někteří autoři ocenili svou vysokou pevnost ve srovnání s tradičními kadaverickými nebo plastinovanými modely [24, 56, 73]. Některé plasty mají dokonce ohýbání nebo protahování vlastností. Například, Filaflex s technologií FDM se může rozprostírat až 700%. Někteří autoři to považují za materiál volby pro replikaci svalu, šlachy a vazů [63]. Na druhé straně dvě studie vyvolaly otázky týkající se orientace vláken během tisku. Ve skutečnosti jsou při modelování svalů kritická orientace na svalová vlákna, inzerce, inervace a funkce [33].
Překvapivě jen málo studií zmiňuje rozsah tisku. Protože mnoho lidí považuje poměr 1: 1 za standardní, autor se možná rozhodl, že to nezmíní. Ačkoli by se rozšiřování bylo užitečné pro směrované učení ve velkých skupinách, proveditelnost škálování dosud nebyla prozkoumána, zejména s rostoucími velikostmi tříd a fyzickou velikostí modelu je důležitým faktorem. Měřítka plné velikosti samozřejmě usnadňuje lokalizaci a komunikaci různých anatomických prvků pacientovi, což může vysvětlit, proč se často používají.
Z mnoha tiskáren dostupných na trhu, ti, kteří používají technologii Polyjet (Material nebo Binder InkJet) k poskytování barevných a vícevrstvých (a tedy multi-texturních) nákladů na tisk s vysokým rozlišením mezi 20 000 USD a 250 000 USD (https: // www .aniwaa.com/). Tyto vysoké náklady mohou omezit propagaci 3DPAM na lékařských školách. Kromě nákladů na tiskárnu jsou náklady na materiály potřebné pro inkoustové tisk vyšší než u tiskáren SLA nebo FDM [68]. Ceny tiskárny SLA nebo FDM jsou také dostupnější a v článcích uvedených v tomto přezkumu v rozmezí 576 do 4 999 EUR. Podle Tripodi a jeho kolegů může být každá kosterní část vytištěna za 1,25 USD [47]. Jedenáct studií dospělo k závěru, že 3D tisk je levnější než plastializace nebo komerční modely [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Tyto komerční modely jsou navíc navrženy tak, aby poskytovaly informace o pacientech bez dostatečných podrobností pro učení anatomie [80]. Tyto komerční modely jsou považovány za nižší než 3DPAM [44]. Stojí za zmínku, že kromě použité technologie tisku jsou konečné náklady úměrné stupnici, a tedy konečnou velikost 3DPAM [48]. Z těchto důvodů je preferována stupnice plné velikosti [37].
Pouze jedna studie porovnávala 3DPAM s komerčně dostupnými anatomickými modely [72]. Kadaverické vzorky jsou nejčastěji používaným komparátorem pro 3DPAM. Navzdory jejich omezením zůstávají kadaverické modely cenným nástrojem pro výuku anatomie. Je třeba rozlišovat mezi pitvou, pitvou a suchou kostí. Na základě tréninkových testů dvě studie ukázaly, že 3DPAM byl významně účinnější než plastinovanou pitvu [16, 27]. Jedna studie porovnávala hodinu tréninku pomocí 3DPAM (dolní končetiny) s hodinou pitvy stejné anatomické oblasti [78]. Mezi oběma způsoby výuky nebyly žádné významné rozdíly. Je pravděpodobné, že na toto téma existuje jen málo výzkumu, protože taková srovnání je obtížné provést. Disekce je časově náročná příprava pro studenty. Někdy jsou vyžadovány desítky hodin přípravy v závislosti na tom, co se připravuje. Třetí srovnání lze provést pomocí suchých kostí. Studie Tsai a Smitha zjistila, že skóre testu byla ve skupině významně lepší pomocí 3DPAM [51, 63]. Chen a jeho kolegové poznamenali, že studenti používající 3D modely si vedli lépe na identifikaci struktur (lebky), ale ve skóre MCQ nebyl žádný rozdíl [69]. Nakonec Tanner a jeho kolegové prokázali lepší výsledky posttestu v této skupině pomocí 3DPAM pterygopalatinové fosíliny [46]. V tomto přehledu literatury byly identifikovány další nové výukové nástroje. Nejběžnější z nich jsou rozšířená realita, virtuální realita a vážné hry [43]. Podle Mahrous a jeho kolegů závisí preference pro anatomické modely na počtu hodin, kdy studenti hrají videohry [31]. Na druhé straně hlavní nevýhodou nových nástrojů pro výuku anatomie je haptická zpětná vazba, zejména pro čistě virtuální nástroje [48].
Většina studií hodnotících nový 3DPAM použila testy znalostí. Tyto předběžné testy pomáhají vyhnout se zkreslení při hodnocení. Někteří autoři před provedením experimentálních studií vylučují všechny studenty, kteří v předběžném testu skórovali nad průměrem [40]. Mezi zkreslení zkreslení Garas a kolegy patřila barva modelu a výběr dobrovolníků ve třídě studentů [61]. Barvení usnadňuje identifikaci anatomických struktur. Chen a jeho kolegové prokázali přísné experimentální podmínky bez počátečních rozdílů mezi skupinami a studií byly oslepeny v maximálním možném rozsahu [69]. LIM a jeho kolegové doporučují, aby posouzení po zkoušce bylo dokončeno třetí stranou, aby se zabránilo zaujatosti při hodnocení [16]. Některé studie použily Likertovy stupnice k posouzení proveditelnosti 3DPAM. Tento nástroj je vhodný pro hodnocení spokojenosti, ale stále existuje důležitá zkreslení, které je třeba si uvědomit [86].
Vzdělávací význam 3DPAM byl primárně hodnocen mezi studenty medicíny, včetně studentů medicíny prvního ročníku, ve 14 z 33 studií. Ve své pilotní studii Wilk a jeho kolegové uvedli, že studenti medicíny věřili, že 3D tisk by měl být zahrnut do jejich anatomického učení [87]. 87% studentů dotázaných ve studii Cercenelli věřilo, že druhý rok studia byl nejlepší čas na použití 3DPAM [84]. Výsledky Tannera a jeho kolegů také ukázaly, že studenti si vedli lépe, pokud nikdy nestudovali pole [46]. Tato data naznačují, že první rok lékařské fakulty je optimální čas začlenit 3DPAM do výuky anatomie. Yeova metaanalýza tuto myšlenku podpořila [18]. Ve 27 článcích obsažených ve studii došlo k významným rozdílům v skóre testu mezi 3DPAM a tradičními modely pro studenty medicíny, ale ne pro obyvatele.
3DPAM jako nástroj pro učení zlepšuje akademický úspěch [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], dlouhodobá uchovávání znalostí [32] a spokojenost studentů [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Panely odborníků také považovaly tyto modely užitečné [37, 42, 49, 81, 82] a dvě studie zjistily spokojenost učitele s 3DPAM [25, 63]. Ze všech zdrojů, backhouse a kolegové považují 3D tisk za nejlepší alternativu k tradičním anatomickým modelům [49]. V jejich první metaanalýze jste Ye a jeho kolegové potvrdili, že studenti, kteří obdrželi 3DPAM pokyny, měli lepší skóre po testu než studenti, kteří obdrželi pokyny 2D nebo mrtvoly [10]. Diferencovali však 3DPAM ne složitostí, ale jednoduše podle srdce, nervového systému a břišní dutiny. V sedmi studiích 3DPAM nepřekonal jiné modely založené na znalostních testech spravovaných studentům [32, 66, 69, 77, 78, 84]. V jejich metaanalýze Salazar a jeho kolegové dospěli k závěru, že použití 3DPAM konkrétně zlepšuje porozumění komplexní anatomii [17]. Tento koncept je v souladu s Hitasovým dopisem editoru [88]. Některé anatomické oblasti považované za méně složité nevyžadují použití 3DPAM, zatímco složitější anatomické oblasti (jako je krk nebo nervový systém) by byly pro 3DPAM logickou volbou. Tento koncept může vysvětlit, proč některé 3DPAM nejsou považovány za lepší než tradiční modely, zejména když studenti postrádají znalosti v oblasti, kde se shledává výkonnost modelu. Představení jednoduchého modelu pro studenty, kteří již mají určité znalosti o předmětu (studenti medicíny nebo obyvatelé), tedy při zlepšování výkonu studentů nepomáhá.
Ze všech uvedených vzdělávacích výhod zdůraznilo 11 studií vizuální nebo hmatové vlastnosti modelů [27,34,44,45,48,55,63,67,72,85] a 3 studie zlepšily sílu a trvanlivost (33 (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Další výhody jsou, že studenti mohou manipulovat s strukturami, učitelé mohou ušetřit čas, je snadněji zachovatelné než mrtvoly, projekt může být dokončen do 24 hodin, může být použit jako nástroj pro domácí škola a lze jej použít k výuce velkého množství informací. Skupiny [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Opakované 3D tisk pro výuku anatomie s vysokým objemem je 3D tiskové modely nákladově efektivnější [26]. Použití 3DPAM může zlepšit schopnosti mentální rotace [23] a zlepšit interpretaci průřezových obrazů [23, 32]. Dvě studie zjistily, že studenti vystaveni 3DPAM častěji podstoupili operaci [40, 74]. Kovové konektory mohou být zabudovány za účelem vytvoření pohybu potřebného ke studiu funkční anatomie [51, 53] nebo modely mohou být vytištěny pomocí spouštěcích návrhů [67].
3D tisk umožňuje vytvoření nastavitelných anatomických modelů zlepšením určitých aspektů během fáze modelování [48, 80] vytvoření vhodné základny [59] kombinující více modelů [36] pomocí průhlednosti, (49) barvy, [45] nebo zviditelnění některých vnitřních struktur [30]. Tripodi a jeho kolegové použili sochařskou hlínu k doplnění jejich 3D tištěných kostních modelů a zdůrazňovali hodnotu společných vytvořených modelů jako výukových nástrojů [47]. V 9 studiích byla po tisku aplikována barva [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ale studenti ji použili pouze jednou [49]. Studie bohužel nehodnotila kvalitu modelového tréninku nebo sekvenci školení. To by mělo být zváženo v souvislosti s anatomickým vzděláním, protože výhody smíšeného učení a spoluvytváření jsou dobře zavedeny [89]. K vypořádání se s rostoucí reklamní aktivitou se samoučita používá mnohokrát k vyhodnocení 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 naznačily nedostatek anatomické variability v návrhu jednotlivých modelů [25, 45 ]. . Sedm studií dospělo k závěru, že anatomický detail 3DPAM je nedostatečný [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Pro podrobnější anatomické modely velkých a komplexních oblastí, jako je retroperitoneum nebo krční páteř, je segmentace a doba modelování považována za velmi dlouhé a náklady jsou velmi vysoké (asi 2000 USD) [27, 48]. Hojo a jeho kolegové ve své studii uvedli, že vytvoření anatomického modelu pánve [42] trvalo 40 hodin. Nejdelší doba segmentace byla 380 hodin ve studii Weatherall a kolegů, ve které bylo více modelů kombinováno za účelem vytvoření kompletního dětského modelu dýchacích cest [36]. V devíti studiích byly segmentace a doba tisku považovány za nevýhody [36, 42, 57, 58, 74]. 12 studií však kritizovalo fyzikální vlastnosti jejich modelů, zejména jejich konzistence, [28, 62] nedostatek transparentnosti, [30] křehkosti a monochromatičnosti, [71] nedostatek měkkých tkání [66] nebo nedostatek detailů [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Tyto nevýhody lze překonat zvýšením segmentace nebo simulační doby. Ztráta a načítání relevantních informací bylo problémem, kterému čelí tři týmy [30, 74, 77]. Podle zpráv pacientů jodované kontrastní látky neposkytly optimální viditelnost vaskulární v důsledku omezení dávky [74]. Zdá se, že injekce kadaverického modelu je ideální metoda, která se vzdává od principu „co nejméně“ a omezení dávky kontrastního činidla vstřikovaného.
Bohužel mnoho článků nezmiňuje některé klíčové rysy 3DPAM. Méně než polovina článků výslovně uvedla, zda byl jejich 3DPAM tónován. Pokrytí rozsahu tisku bylo nekonzistentní (43% článků) a 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.). Tyto informace jsou kritické a měly by být zváženy před zahájením zahájení projektu na vývoj nového 3DPAM.
Tento systematický přehled ukazuje, že navrhování a 3D tisk normálních anatomických modelů je proveditelné za nízké náklady, zejména při používání tiskáren FDM nebo SLA a levných jednobarevných plastových materiálů. Tyto základní návrhy však lze vylepšit přidáním barev nebo přidáním vzorů do různých materiálů. Realističtější modely (vytištěné pomocí více materiálů různých barev a textur k úzké replikaci taktilních vlastností referenčního modelu mrtvoly) vyžadují dražší technologie 3D tisku a delší dobu designu. Tím se výrazně zvýší celkové náklady. Bez ohledu na to, který proces tisku je vybrán, je výběr vhodné zobrazovací metody klíčem k úspěchu 3DPAM. Čím vyšší je prostorové rozlišení, tím realističtější je model a může být použit pro pokročilý výzkum. Z pedagogického hlediska je 3DPAM efektivním nástrojem pro výuku anatomie, o čemž svědčí testy znalostí, které se provádějí studentům a jejich spokojenost. Výukový účinek 3DPAM je nejlepší, když reprodukuje komplexní anatomické regiony a studenti jej používají brzy ve svém lékařském tréninku.
Datové sady generované a/nebo analyzované v současné studii nejsou veřejně dostupné kvůli jazykovým bariérám, ale jsou k dispozici od odpovídajícího autora na přiměřenou žádost.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Přehled hrubé anatomie, mikroanatomie, neurobiologie a embryologických kurzů v osnově americké lékařské fakulty. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
GHOSH SK Kadaverická disekce jako vzdělávací nástroj pro anatomickou vědu v 21. století: Disekci jako vzdělávací nástroj. Analýza přírodovědného vzdělávání. 2017; 10 (3): 286–99.
Čas příspěvku: APR-09-2024