Driedimensionele gedrukte anatomiese modelle (3DPAM's) blyk 'n geskikte hulpmiddel te wees as gevolg van hul opvoedkundige waarde en uitvoerbaarheid. Die doel van hierdie oorsig is om die metodes wat gebruik word om 3DPAM vir die onderrig van menslike anatomie te skep, te beskryf en te analiseer en om die pedagogiese bydrae daarvan te evalueer.
'n Elektroniese soektog is in PubMed uitgevoer met die volgende terme: onderwys, skool, leer, onderrig, opleiding, onderrig, opvoeding, driedimensioneel, 3D, 3-dimensioneel, drukwerk, drukwerk, anatomie, anatomie, anatomie, en anatomie. . Bevindinge het studie-eienskappe, modelontwerp, morfologiese assessering, opvoedkundige prestasie, sterkpunte en swakpunte ingesluit.
Onder die 68 gekose artikels het die grootste aantal studies op die kraniale streek gefokus (33 artikels); 51 artikels noem beendruk. In 47 artikels is 3DPAM ontwikkel gebaseer op rekenaartomografie. Vyf drukprosesse word gelys. Plastiek en hul afgeleides is in 48 studies gebruik. Elke ontwerp wissel in prys van $1.25 tot $2,800. Sewe-en-dertig studies het 3DPAM met verwysingsmodelle vergelyk. Drie-en-dertig artikels het opvoedkundige aktiwiteite ondersoek. Die belangrikste voordele is visuele en tasbare kwaliteit, leerdoeltreffendheid, herhaalbaarheid, aanpasbaarheid en ratsheid, tydbesparing, integrasie van funksionele anatomie, beter geestelike rotasievermoëns, kennisretensie en onderwyser/student-tevredenheid. Die belangrikste nadele hou verband met die ontwerp: konsekwentheid, gebrek aan detail of deursigtigheid, kleure wat te helder is, lang druktye en hoë koste.
Hierdie sistematiese oorsig toon dat 3DPAM koste-effektief en effektief is vir die onderrig van anatomie. Meer realistiese modelle vereis die gebruik van duurder 3D-druktegnologieë en langer ontwerptye, wat die totale koste aansienlik sal verhoog. Die sleutel is om die toepaslike beeldmetode te kies. Vanuit 'n pedagogiese oogpunt is 3DPAM 'n effektiewe instrument vir die onderrig van anatomie, met 'n positiewe impak op leeruitkomste en tevredenheid. Die onderrigeffek van 3DPAM is die beste wanneer dit komplekse anatomiese streke reproduseer en studente dit vroeg in hul mediese opleiding gebruik.
Disseksie van dierelyke word al sedert antieke Griekeland uitgevoer en is een van die hoofmetodes vir die onderrig van anatomie. Kadawerdisseksies wat tydens praktiese opleiding uitgevoer word, word in die teoretiese kurrikulum van universiteitsmediese studente gebruik en word tans as die goue standaard vir die studie van anatomie beskou [1,2,3,4,5]. Daar is egter baie hindernisse vir die gebruik van menslike kadawermonsters, wat die soeke na nuwe opleidingsinstrumente aanspoor [6, 7]. Sommige van hierdie nuwe instrumente sluit in toegevoegde realiteit, digitale instrumente en 3D-drukwerk. Volgens 'n onlangse literatuuroorsig deur Santos et al. [8] Wat die waarde van hierdie nuwe tegnologieë vir die onderrig van anatomie betref, blyk 3D-drukwerk een van die belangrikste hulpbronne te wees, beide in terme van opvoedkundige waarde vir studente en in terme van implementeringshaalbaarheid [4,9,10].
3D-drukwerk is nie nuut nie. Die eerste patente wat met hierdie tegnologie verband hou, dateer terug na 1984: A Le Méhauté, O De Witte en JC André in Frankryk, en drie weke later C Hull in die VSA. Sedertdien het die tegnologie voortgegaan om te ontwikkel en die gebruik daarvan het na baie gebiede uitgebrei. NASA het byvoorbeeld in 2014 die eerste voorwerp buite die Aarde gedruk [11]. Die mediese veld het ook hierdie nuwe hulpmiddel aangeneem, wat die begeerte om gepersonaliseerde medisyne te ontwikkel, verhoog het [12].
Baie outeurs het die voordele van die gebruik van 3D-gedrukte anatomiese modelle (3DPAM) in mediese onderwys gedemonstreer [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Wanneer menslike anatomie onderrig word, is nie-patologiese en anatomies normale modelle nodig. Sommige oorsigte het patologiese of mediese/chirurgiese opleidingsmodelle ondersoek [8, 20, 21]. Om 'n hibriede model vir die onderrig van menslike anatomie te ontwikkel wat nuwe gereedskap soos 3D-drukwerk insluit, het ons 'n sistematiese oorsig gedoen om te beskryf en te analiseer hoe 3D-gedrukte voorwerpe geskep word vir die onderrig van menslike anatomie en hoe studente die effektiwiteit van leer met behulp van hierdie 3D-voorwerpe evalueer.
Hierdie sistematiese literatuuroorsig is in Junie 2022 sonder tydsbeperkings uitgevoer met behulp van PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) riglyne [22].
Insluitingskriteria was alle navorsingsartikels wat 3DPAM in anatomie-onderrig/leer gebruik. Literatuuroorsigte, briewe of artikels wat fokus op patologiese modelle, diermodelle, argeologiese modelle en mediese/chirurgiese opleidingsmodelle is uitgesluit. Slegs artikels wat in Engels gepubliseer is, is gekies. Artikels sonder beskikbare aanlyn abstrakte is uitgesluit. Artikels wat verskeie modelle ingesluit het, waarvan ten minste een anatomies normaal was of geringe patologie gehad het wat nie onderrigwaarde beïnvloed het nie, is ingesluit.
'n Literatuursoektog is in die elektroniese databasis PubMed (National Library of Medicine, NCBI) uitgevoer om relevante studies te identifiseer wat tot Junie 2022 gepubliseer is. Gebruik die volgende soekterme: onderwys, skool, onderrig, onderrig, leer, onderrig, opvoeding, driedimensioneel, 3D, 3D, drukwerk, drukwerk, anatomie, anatomie, anatomie en anatomie. 'n Enkele navraag is uitgevoer: (((education[Titel/Abstract] OF school[Titel/Abstract] OFlearning[Titel/Abstract] OF teaching[Titel/Abstract] OF training[Titel/Abstract] OReach[Titel/Abstract] ] OF Education [Titel/Abstract]) AND (Three Dimensions [Titel] OF 3D [Titel] OF 3D [Titel])) AND (Print [Titel] OF Print [Titel] OF Print [Titel])) AND (Anatomy) [Titel] ]/abstract] of anatomy [titel/abstract] of anatomy [titel/abstract] of anatomy [titel/abstract]). Bykomende artikels is geïdentifiseer deur die PubMed-databasis handmatig te deursoek en verwysings van ander wetenskaplike artikels te hersien. Geen datumbeperkings is toegepas nie, maar die "Persoon"-filter is gebruik.
Alle verkrygde titels en abstrakte is deur twee outeurs (EBR en AL) teen insluitings- en uitsluitingskriteria gekeur, en enige studie wat nie aan al die geskiktheidskriteria voldoen het nie, is uitgesluit. Volledige tekspublikasies van die oorblywende studies is deur drie outeurs (EBR, EBE en AL) verkry en hersien. Indien nodig, is meningsverskille in die keuse van artikels deur 'n vierde persoon (LT) opgelos. Publikasies wat aan al die insluitingskriteria voldoen het, is in hierdie oorsig ingesluit.
Data-ekstraksie is onafhanklik deur twee outeurs (EBR en AL) onder toesig van 'n derde outeur (LT) uitgevoer.
- Modelontwerpdata: anatomiese streke, spesifieke anatomiese dele, aanvanklike model vir 3D-drukwerk, verkrygingsmetode, segmenterings- en modelleringsagteware, 3D-drukkertipe, materiaaltipe en -hoeveelheid, drukskaal, kleur, drukkoste.
- Morfologiese assessering van modelle: modelle wat vir vergelyking gebruik word, mediese assessering van kundiges/onderwysers, aantal evalueerders, tipe assessering.
- Onderrig 3D-model: assessering van studentekennis, assesseringsmetode, aantal studente, aantal vergelykingsgroepe, ewekansige toewysing van studente, opleiding/tipe student.
418 studies is in MEDLINE geïdentifiseer, en 139 artikels is deur die "menslike" filter uitgesluit. Na die hersiening van titels en abstrakte, is 103 studies gekies vir voltekslees. 34 artikels is uitgesluit omdat hulle óf patologiese modelle (9 artikels), mediese/chirurgiese opleidingsmodelle (4 artikels), diermodelle (4 artikels), 3D-radiologiese modelle (1 artikel) óf nie oorspronklike wetenskaplike artikels (16 hoofstukke) was nie. 'n Totaal van 68 artikels is in die oorsig ingesluit. Figuur 1 bied die seleksieproses as 'n vloeidiagram aan.
Vloeidiagram wat die identifisering, sifting en insluiting van artikels in hierdie sistematiese oorsig opsom
Alle studies is tussen 2014 en 2022 gepubliseer, met 'n gemiddelde publikasiejaar van 2019. Onder die 68 ingeslote artikels was 33 (49%) studies beskrywend en eksperimenteel, 17 (25%) was suiwer eksperimenteel, en 18 (26%) was eksperimenteel. Suiwer beskrywend. Van die 50 (73%) eksperimentele studies het 21 (31%) ewekansige benadering gebruik. Slegs 34 studies (50%) het statistiese ontledings ingesluit. Tabel 1 som die eienskappe van elke studie op.
33 artikels (48%) het die kopstreek ondersoek, 19 artikels (28%) die torakale streek, 17 artikels (25%) die abdominopelviese streek en 15 artikels (22%) die ledemate. Een-en-vyftig artikels (75%) het 3D-gedrukte bene as anatomiese modelle of multi-sny anatomiese modelle genoem.
Wat die bronmodelle of lêers betref wat gebruik is om 3DPAM te ontwikkel, het 23 artikels (34%) die gebruik van pasiëntdata genoem, 20 artikels (29%) die gebruik van kadawerdata, en 17 artikels (25%) die gebruik van databasisse genoem. Die bron van die dokumente wat gebruik is, is nie bekend gemaak nie.
47 studies (69%) het 3DPAM ontwikkel gebaseer op rekenaartomografie, en 3 studies (4%) het die gebruik van mikro-CT gerapporteer. 7 artikels (10%) het 3D-voorwerpe geprojekteer met behulp van optiese skandeerders, 4 artikels (6%) met behulp van MRI, en 1 artikel (1%) met behulp van kameras en mikroskope. 14 artikels (21%) het nie die bron van die 3D-modelontwerpbronlêers genoem nie. 3D-lêers word geskep met 'n gemiddelde ruimtelike resolusie van minder as 0.5 mm. Die optimale resolusie is 30 μm [80] en die maksimum resolusie is 1.5 mm [32].
Sestig verskillende sagtewaretoepassings (segmentering, modellering, ontwerp of drukwerk) is gebruik. Mimics (Materialise, Leuven, België) is die meeste gebruik (14 studies, 21%), gevolg deur MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studies, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville). (10 studies, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studies, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nederland) (8 studies, 12%) en CURA (Geldemarsen, Nederland) (7 studies, 10%).
Sewe-en-sestig verskillende drukkermodelle en vyf drukprosesse word genoem. FDM (Fused Deposition Modeling) tegnologie is in 26 produkte (38%) gebruik, materiaalstraalwerk in 13 produkte (19%) en laastens bindmiddelstraalwerk (11 produkte, 16%). Die mins gebruikte tegnologieë is stereolitografie (SLA) (5 artikels, 7%) en selektiewe lasersintering (SLS) (4 artikels, 6%). Die mees gebruikte drukker (7 artikels, 10%) is die Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Toe die materiale wat gebruik word om 3DPAM te maak (51 artikels, 75%) gespesifiseer is, het 48 studies (71%) plastiek en hul afgeleides gebruik. Die hoofmateriale wat gebruik is, was PLA (polimelksuur) (n = 20, 29%), hars (n = 9, 13%) en ABS (akrilonitrielbutadieenstireen) (7 tipes, 10%). 23 artikels (34%) het 3DPAM ondersoek wat van verskeie materiale gemaak is, 36 artikels (53%) het 3DPAM aangebied wat van slegs een materiaal gemaak is, en 9 artikels (13%) het geen materiaal gespesifiseer nie.
Nege-en-twintig artikels (43%) het drukverhoudings gerapporteer wat wissel van 0.25:1 tot 2:1, met 'n gemiddelde van 1:1. Vyf-en-twintig artikels (37%) het 'n 1:1-verhouding gebruik. 28 3DPAM's (41%) het uit veelvuldige kleure bestaan, en 9 (13%) is na drukwerk gekleur [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Vier-en-dertig artikels (50%) het kostes genoem. 9 artikels (13%) het die koste van 3D-drukkers en grondstowwe genoem. Drukkers se pryse wissel van $302 tot $65 000. Wanneer gespesifiseer, wissel modelpryse van $1,25 tot $2 800; hierdie uiterstes stem ooreen met skeletmonsters [47] en hoë-trou retroperitoneale modelle [48]. Tabel 2 som die modeldata vir elke ingeslote studie op.
Sewe-en-dertig studies (54%) het die 3DAPM met 'n verwysingsmodel vergelyk. Onder hierdie studies was die mees algemene vergelyking 'n anatomiese verwysingsmodel, wat in 14 artikels (38%), geplastineerde preparate in 6 artikels (16%), geplastineerde preparate in 6 artikels (16%) gebruik is. Die gebruik van virtuele realiteit, rekenaartomografiebeelding, een 3DPAM in 5 artikels (14%), nog 'n 3DPAM in 3 artikels (8%), ernstige speletjies in 1 artikel (3%), radiografieë in 1 artikel (3%), besigheidsmodelle in 1 artikel (3%) en aangevulde realiteit in 1 artikel (3%). Vier-en-dertig (50%) studies het 3DPAM geassesseer. Vyftien (48%) studies het die beoordelaars se ervarings in detail beskryf (Tabel 3). 3DPAM is uitgevoer deur chirurge of behandelende dokters in 7 studies (47%), anatomiese spesialiste in 6 studies (40%), studente in 3 studies (20%), onderwysers (dissipline nie gespesifiseer nie) in 3 studies (20%) vir assessering en nog 'n evalueerder in die artikel (7%). Die gemiddelde aantal evalueerders is 14 (minimum 2, maksimum 30). Drie-en-dertig studies (49%) het 3DPAM-morfologie kwalitatief beoordeel, en 10 studies (15%) het 3DPAM-morfologie kwantitatief beoordeel. Van die 33 studies wat kwalitatiewe assesserings gebruik het, het 16 suiwer beskrywende assesserings gebruik (48%), 9 het toetse/graderings/opnames gebruik (27%), en 8 het Likert-skale gebruik (24%). Tabel 3 som die morfologiese assesserings van die modelle in elke ingeslote studie op.
Drie-en-dertig (48%) artikels het die doeltreffendheid van die onderrig van 3DPAM aan studente ondersoek en vergelyk. Van hierdie studies het 23 (70%) artikels studentetevredenheid beoordeel, 17 (51%) Likert-skale gebruik, en 6 (18%) ander metodes gebruik. Twee-en-twintig artikels (67%) het studenteleer deur middel van kennistoetsing beoordeel, waarvan 10 (30%) voortoetse en/of natoetse gebruik het. Elf studies (33%) het meervoudigekeusevrae en -toetse gebruik om studente se kennis te bepaal, en vyf studies (15%) het beeldetikettering/anatomiese identifikasie gebruik. 'n Gemiddeld van 76 studente het aan elke studie deelgeneem (minimum 8, maksimum 319). Vier-en-twintig studies (72%) het 'n kontrolegroep gehad, waarvan 20 (60%) ewekansige toewysing gebruik het. In teenstelling hiermee het een studie (3%) anatomiese modelle ewekansig aan 10 verskillende studente toegeken. Gemiddeld is 2.6 groepe vergelyk (minimum 2, maksimum 10). Drie-en-twintig studies (70%) het mediese studente betrek, waarvan 14 (42%) eerstejaar mediese studente was. Ses (18%) studies het inwoners, 4 (12%) tandheelkundige studente en 3 (9%) wetenskapstudente betrek. Ses studies (18%) het outonome leer met behulp van 3DPAM geïmplementeer en geëvalueer. Tabel 4 som die resultate van die 3DPAM-onderrigeffektiwiteitsassessering vir elke ingeslote studie op.
Die hoofvoordele wat deur die outeurs gerapporteer word vir die gebruik van 3DPAM as 'n onderrigmiddel vir normale menslike anatomie, is visuele en tasbare eienskappe, insluitend realisme [55, 67], akkuraatheid [44, 50, 72, 85] en konsekwentheidsveranderlikheid [34, 45]. , 48, 64], kleur en deursigtigheid [28, 45], duursaamheid [24, 56, 73], opvoedkundige effek [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], koste [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproduceerbaarheid [80], moontlikheid van verbetering of verpersoonliking [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], die vermoë om studente te manipuleer [30, 49], besparing van onderrigtyd [61, 80], gemak van berging [61], die vermoë om funksionele anatomie te integreer of spesifieke strukture te skep [51, 53], 67], vinnige ontwerp van skeletmodelle [81], die vermoë om saam te skep modelle en neem dit huis toe [49, 60, 71], verbeter mentale rotasievermoëns [23] en kennisretensie [32], sowel as op die onderwyser [25, 63] en studentetevredenheid [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Die belangrikste nadele hou verband met ontwerp: rigiditeit [80], konsekwentheid [28, 62], gebrek aan detail of deursigtigheid [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], te helder kleure [45], en die broosheid van die vloer [71]. Ander nadele sluit in die verlies van inligting [30, 76], lang tyd benodig vir beeldsegmentering [36, 52, 57, 58, 74], druktyd [57, 63, 66, 67], gebrek aan anatomiese veranderlikheid [25], en hoë koste [48].
Hierdie sistematiese oorsig som 68 artikels op wat oor 9 jaar gepubliseer is en beklemtoon die wetenskaplike gemeenskap se belangstelling in 3DPAM as 'n instrument vir die onderrig van normale menslike anatomie. Elke anatomiese streek is bestudeer en 3D-gedruk. Van hierdie artikels het 37 artikels 3DPAM met ander modelle vergelyk, en 33 artikels het die pedagogiese relevansie van 3DPAM vir studente beoordeel.
Gegewe die verskille in die ontwerp van anatomiese 3D-drukstudies, het ons dit nie gepas geag om 'n meta-analise uit te voer nie. 'n Meta-analise wat in 2020 gepubliseer is, het hoofsaaklik gefokus op anatomiese kennistoetse na opleiding sonder om die tegniese en tegnologiese aspekte van 3DPAM-ontwerp en -produksie te analiseer [10].
Die kopstreek is die mees bestudeerde, waarskynlik omdat die kompleksiteit van die anatomie dit vir studente moeiliker maak om hierdie anatomiese streek in driedimensionele ruimte uit te beeld in vergelyking met die ledemate of torso. CT is verreweg die mees gebruikte beeldmodaliteit. Hierdie tegniek word wyd gebruik, veral in mediese omgewings, maar het beperkte ruimtelike resolusie en lae sagteweefselkontras. Hierdie beperkings maak CT-skanderings ongeskik vir segmentering en modellering van die senuweestelsel. Aan die ander kant is rekenaartomografie beter geskik vir beenweefselsegmentering/modellering; Been-/sagteweefselkontras help om hierdie stappe te voltooi voordat anatomiese modelle in 3D gedruk word. Aan die ander kant word mikroCT as die verwysingstegnologie beskou in terme van ruimtelike resolusie in beenbeelding [70]. Optiese skandeerders of MRI kan ook gebruik word om beelde te verkry. Hoër resolusie verhoed gladstryking van beenoppervlaktes en bewaar die subtiliteit van anatomiese strukture [59]. Die keuse van model beïnvloed ook die ruimtelike resolusie: plastisasiemodelle het byvoorbeeld 'n laer resolusie [45]. Grafiese ontwerpers moet pasgemaakte 3D-modelle skep, wat koste verhoog ($25 tot $150 per uur) [43]. Die verkryging van hoëgehalte .STL-lêers is nie genoeg om hoëgehalte anatomiese modelle te skep nie. Dit is nodig om drukparameters te bepaal, soos die oriëntasie van die anatomiese model op die drukplaat [29]. Sommige outeurs stel voor dat gevorderde druktegnologieë soos SLS waar moontlik gebruik moet word om die akkuraatheid van 3DPAM te verbeter [38]. Die produksie van 3DPAM vereis professionele hulp; die mees gesogte spesialiste is ingenieurs [72], radioloë [75], grafiese ontwerpers [43] en anatomiste [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmenterings- en modelleringsagteware is belangrike faktore in die verkryging van akkurate anatomiese modelle, maar die koste van hierdie sagtewarepakkette en hul kompleksiteit belemmer hul gebruik. Verskeie studies het die gebruik van verskillende sagtewarepakkette en druktegnologieë vergelyk en die voor- en nadele van elke tegnologie uitgelig [68]. Benewens modelleringsagteware is druksagteware wat versoenbaar is met die gekose drukker ook nodig; sommige outeurs verkies om aanlyn 3D-drukwerk te gebruik [75]. Indien genoeg 3D-voorwerpe gedruk word, kan die belegging tot finansiële opbrengste lei [72].
Plastiek is verreweg die mees gebruikte materiaal. Die wye reeks teksture en kleure maak dit die materiaal van keuse vir 3DPAM. Sommige outeurs het die hoë sterkte daarvan geprys in vergelyking met tradisionele kadawer- of geplastineerde modelle [24, 56, 73]. Sommige plastiek het selfs buig- of strek-eienskappe. Filaflex met FDM-tegnologie kan byvoorbeeld tot 700% strek. Sommige outeurs beskou dit as die materiaal van keuse vir spier-, tendon- en ligamentreplikasie [63]. Aan die ander kant het twee studies vrae oor veseloriëntasie tydens drukwerk geopper. Trouens, spierveseloriëntasie, invoeging, innervering en funksie is krities in spiermodellering [33].
Verbasend genoeg noem min studies die skaal van drukwerk. Aangesien baie mense die 1:1-verhouding as standaard beskou, het die outeur moontlik gekies om dit nie te noem nie. Alhoewel opskalering nuttig sou wees vir gerigte leer in groot groepe, is die haalbaarheid van skalering nog nie ondersoek nie, veral met groeiende klasgroottes en die fisiese grootte van die model as 'n belangrike faktor. Natuurlik maak volgrootte skale dit makliker om verskeie anatomiese elemente op te spoor en aan die pasiënt te kommunikeer, wat kan verklaar waarom hulle dikwels gebruik word.
Van die vele drukkers wat op die mark beskikbaar is, kos dié wat PolyJet (materiaal- of bindmiddel-inkstraal) tegnologie gebruik om kleur- en multilaag- (en dus multitekstuur-) hoëdefinisie-drukwerk te verskaf, tussen US$20 000 en US$250 000 (https://www.aniwaa.com/). Hierdie hoë koste kan die bevordering van 3DPAM in mediese skole beperk. Benewens die koste van die drukker, is die koste van materiale wat benodig word vir inkstraaldrukwerk hoër as vir SLA- of FDM-drukkers [68]. Pryse vir SLA- of FDM-drukkers is ook meer bekostigbaar, en wissel van €576 tot €4 999 in die artikels wat in hierdie oorsig gelys word. Volgens Tripodi en kollegas kan elke skeletonderdeel vir US$1,25 gedruk word [47]. Elf studies het tot die gevolgtrekking gekom dat 3D-drukwerk goedkoper is as plastisering of kommersiële modelle [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Boonop is hierdie kommersiële modelle ontwerp om pasiëntinligting te verskaf sonder voldoende besonderhede vir anatomie-onderrig [80]. Hierdie kommersiële modelle word as minderwaardig as 3DPAM beskou [44]. Dit is opmerklik dat, benewens die druktegnologie wat gebruik word, die finale koste eweredig is aan die skaal en dus die finale grootte van die 3DPAM [48]. Om hierdie redes word die volgrootte skaal verkies [37].
Slegs een studie het 3DPAM vergelyk met kommersieel beskikbare anatomiese modelle [72]. Kadawermonsters is die mees gebruikte vergelykingsinstrument vir 3DPAM. Ten spyte van hul beperkings, bly kadawermodelle 'n waardevolle instrument vir die onderrig van anatomie. 'n Onderskeid moet gemaak word tussen outopsie, disseksie en droë been. Gebaseer op opleidingstoetse, het twee studies getoon dat 3DPAM aansienlik meer effektief was as geplastineerde disseksie [16, 27]. Een studie het een uur se opleiding met behulp van 3DPAM (onderste ledemaat) vergelyk met een uur se disseksie van dieselfde anatomiese streek [78]. Daar was geen beduidende verskille tussen die twee onderrigmetodes nie. Dit is waarskynlik dat daar min navorsing oor hierdie onderwerp is, want sulke vergelykings is moeilik om te tref. Disseksie is 'n tydrowende voorbereiding vir studente. Soms is dosyne ure se voorbereiding nodig, afhangende van wat voorberei word. 'n Derde vergelyking kan met droë bene gemaak word. 'n Studie deur Tsai en Smith het bevind dat toetspunte aansienlik beter was in die groep wat 3DPAM gebruik het [51, 63]. Chen en kollegas het opgemerk dat studente wat 3D-modelle gebruik het, beter gevaar het met die identifisering van strukture (skedels), maar daar was geen verskil in MCQ-tellings nie [69]. Laastens het Tanner en kollegas beter resultate na die toets in hierdie groep getoon met behulp van 3DPAM van die pterygopalatine fossa [46]. Ander nuwe onderriginstrumente is in hierdie literatuuroorsig geïdentifiseer. Die algemeenste onder hulle is toegevoegde realiteit, virtuele realiteit en ernstige speletjies [43]. Volgens Mahrous en kollegas hang voorkeur vir anatomiese modelle af van die aantal ure wat studente videospeletjies speel [31]. Aan die ander kant is 'n groot nadeel van nuwe anatomie-onderriginstrumente haptiese terugvoer, veral vir suiwer virtuele instrumente [48].
Die meeste studies wat die nuwe 3DPAM evalueer, het voortoetse van kennis gebruik. Hierdie voortoetse help om vooroordeel in die assessering te vermy. Sommige outeurs sluit, voordat hulle eksperimentele studies uitvoer, alle studente uit wat bo die gemiddelde op die voorlopige toets behaal het [40]. Onder die vooroordele wat Garas en kollegas genoem het, was die kleur van die model en die keuse van vrywilligers in die studenteklas [61]. Kleuring vergemaklik die identifisering van anatomiese strukture. Chen en kollegas het streng eksperimentele toestande vasgestel met geen aanvanklike verskille tussen groepe nie en die studie was so blind as moontlik [69]. Lim en kollegas beveel aan dat die natoetsassessering deur 'n derde party voltooi word om vooroordeel in die assessering te vermy [16]. Sommige studies het Likert-skale gebruik om die uitvoerbaarheid van 3DPAM te bepaal. Hierdie instrument is geskik vir die beoordeling van tevredenheid, maar daar is steeds belangrike vooroordele om van bewus te wees [86].
Die opvoedkundige relevansie van 3DPAM is hoofsaaklik onder mediese studente, insluitend eerstejaar mediese studente, in 14 van 33 studies beoordeel. In hul loodsstudie het Wilk en kollegas berig dat mediese studente geglo het dat 3D-drukwerk in hul anatomie-leer ingesluit moet word [87]. 87% van die studente wat in die Cercenelli-studie ondervra is, het geglo dat die tweede studiejaar die beste tyd was om 3DPAM te gebruik [84]. Tanner en kollegas se resultate het ook getoon dat studente beter presteer het as hulle nog nooit die veld bestudeer het nie [46]. Hierdie data dui daarop dat die eerste jaar van mediese skool die optimale tyd is om 3DPAM in anatomie-onderrig in te sluit. Ye se meta-analise het hierdie idee ondersteun [18]. In die 27 artikels wat in die studie ingesluit is, was daar beduidende verskille in toetspunte tussen 3DPAM en tradisionele modelle vir mediese studente, maar nie vir inwoners nie.
3DPAM as 'n leermiddel verbeter akademiese prestasie [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], langtermyn kennisretensie [32], en studentetevredenheid [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66], 69, 84]. Panele van kundiges het ook hierdie modelle nuttig gevind [37, 42, 49, 81, 82], en twee studies het onderwysertevredenheid met 3DPAM gevind [25, 63]. Van alle bronne beskou Backhouse en kollegas 3D-drukwerk as die beste alternatief vir tradisionele anatomiese modelle [49]. In hul eerste meta-analise het Ye en kollegas bevestig dat studente wat 3DPAM-instruksies ontvang het, beter na-toetspunte gehad het as studente wat 2D- of kadawerinstruksies ontvang het [10]. Hulle het 3DPAM egter nie volgens kompleksiteit onderskei nie, maar bloot volgens hart, senuweestelsel en buikholte. In sewe studies het 3DPAM nie beter presteer as ander modelle gebaseer op kennistoetse wat aan studente toegedien is nie [32, 66, 69, 77, 78, 84]. In hul meta-analise het Salazar en kollegas tot die gevolgtrekking gekom dat die gebruik van 3DPAM spesifiek die begrip van komplekse anatomie verbeter [17]. Hierdie konsep stem ooreen met Hitas se brief aan die redakteur [88]. Sommige anatomiese areas wat as minder kompleks beskou word, vereis nie die gebruik van 3DPAM nie, terwyl meer komplekse anatomiese areas (soos die nek of senuweestelsel) 'n logiese keuse vir 3DPAM sou wees. Hierdie konsep kan verklaar waarom sommige 3DPAM's nie as beter as tradisionele modelle beskou word nie, veral wanneer studente nie kennis het in die domein waar modelprestasie beter gevind word nie. Dus, om 'n eenvoudige model aan studente voor te lê wat reeds 'n mate van kennis van die onderwerp het (mediese studente of inwoners), is nie nuttig om studenteprestasie te verbeter nie.
Van al die opvoedkundige voordele wat gelys is, het 11 studies die visuele of tasbare eienskappe van modelle beklemtoon [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], en 3 studies het sterkte en duursaamheid verbeter (33, 50-52, 63, 79, 85, 86). Ander voordele is dat studente die strukture kan manipuleer, onderwysers tyd kan bespaar, hulle makliker is om te bewaar as kadawers, die projek binne 24 uur voltooi kan word, dit as 'n tuisskoolinstrument gebruik kan word, en dit kan gebruik word om groot hoeveelhede inligting in groepe te onderrig [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Herhaalde 3D-drukwerk vir hoëvolume anatomie-onderrig maak 3D-drukmodelle meer koste-effektief [26]. Die gebruik van 3DPAM kan mentale rotasievermoëns verbeter [23] en die interpretasie van dwarssnitbeelde verbeter [23, 32]. Twee studies het bevind dat studente wat aan 3DPAM blootgestel is, meer geneig was om chirurgie te ondergaan [40, 74]. Metaalverbindings kan ingebed word om die beweging te skep wat nodig is om funksionele anatomie te bestudeer [51, 53], of modelle kan gedruk word met behulp van snellerontwerpe [67].
3D-drukwerk maak die skep van verstelbare anatomiese modelle moontlik deur sekere aspekte tydens die modelleringsfase te verbeter, [48, 80] 'n geskikte basis te skep, [59] verskeie modelle te kombineer, [36] deur deursigtigheid te gebruik, (49) kleur, [45] of sekere interne strukture sigbaar te maak [30]. Tripodi en kollegas het beeldhouklei gebruik om hul 3D-gedrukte beenmodelle aan te vul, wat die waarde van mede-geskepte modelle as onderriginstrumente beklemtoon het [47]. In 9 studies is kleur na drukwerk toegepas [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], maar studente het dit slegs een keer toegepas [49]. Ongelukkig het die studie nie die kwaliteit van modelopleiding of die volgorde van opleiding geëvalueer nie. Dit moet in die konteks van anatomie-onderwys oorweeg word, aangesien die voordele van gemengde leer en mede-skepping goed gevestig is [89]. Om die groeiende advertensie-aktiwiteit die hoof te bied, is selfleer al baie keer gebruik om modelle te evalueer [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Een studie het tot die gevolgtrekking gekom dat die kleur van die plastiekmateriaal te helder was[45], 'n ander studie het tot die gevolgtrekking gekom dat die model te broos was[71], en twee ander studies het 'n gebrek aan anatomiese veranderlikheid in die ontwerp van individuele modelle aangedui[25, 45]. Sewe studies het tot die gevolgtrekking gekom dat die anatomiese detail van 3DPAM onvoldoende is [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Vir meer gedetailleerde anatomiese modelle van groot en komplekse streke, soos die retroperitoneum of servikale ruggraat, word die segmenterings- en modelleringstyd as baie lank beskou en die koste is baie hoog (ongeveer US$2000) [27, 48]. Hojo en kollegas het in hul studie verklaar dat dit 40 uur geneem het om die anatomiese model van die pelvis te skep [42]. Die langste segmenteringstyd was 380 uur in 'n studie deur Weatherall en kollegas, waarin verskeie modelle gekombineer is om 'n volledige pediatriese lugwegmodel te skep [36]. In nege studies is segmenterings- en druktyd as nadele beskou [36, 42, 57, 58, 74]. 12 studies het egter die fisiese eienskappe van hul modelle gekritiseer, veral hul konsekwentheid, [28, 62] gebrek aan deursigtigheid, [30] broosheid en monochromatisiteit, [71] gebrek aan sagteweefsel, [66] of gebrek aan detail [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81]. Hierdie nadele kan oorkom word deur die segmenterings- of simulasietyd te verhoog. Die verlies en herwinning van relevante inligting was 'n probleem waarmee drie spanne te kampe gehad het [30, 74, 77]. Volgens pasiëntverslae het jodiumhoudende kontrasmiddels nie optimale vaskulêre sigbaarheid gebied nie as gevolg van dosisbeperkings [74]. Die inspuiting van 'n kadawermodel blyk 'n ideale metode te wees wat wegbeweeg van die beginsel van "so min as moontlik" en die beperkings van die dosis kontrasmiddel wat ingespuit word.
Ongelukkig noem baie artikels nie sommige sleutelkenmerke van 3DPAM nie. Minder as die helfte van die artikels het eksplisiet vermeld of hul 3DPAM gekleur was. Die dekking van die omvang van drukwerk was inkonsekwent (43% van die artikels), en slegs 34% het die gebruik van verskeie media genoem. Hierdie drukparameters is krities omdat hulle die leer-eienskappe van 3DPAM beïnvloed. Die meeste artikels verskaf nie voldoende inligting oor die kompleksiteite van die verkryging van 3DPAM nie (ontwerptyd, personeelkwalifikasies, sagtewarekoste, drukkoste, ens.). Hierdie inligting is krities en moet oorweeg word voordat 'n projek begin word om 'n nuwe 3DPAM te ontwikkel.
Hierdie sistematiese oorsig toon dat die ontwerp en 3D-druk van normale anatomiese modelle teen lae koste haalbaar is, veral wanneer FDM- of SLA-drukkers en goedkoop enkelkleur-plastiekmateriale gebruik word. Hierdie basiese ontwerpe kan egter verbeter word deur kleur by te voeg of ontwerpe in verskillende materiale by te voeg. Meer realistiese modelle (gedruk met behulp van verskeie materiale van verskillende kleure en teksture om die tasbare eienskappe van 'n kadawerverwysingsmodel noukeurig na te boots) vereis duurder 3D-druktegnologieë en langer ontwerptye. Dit sal die totale koste aansienlik verhoog. Ongeag watter drukproses gekies word, die keuse van die toepaslike beeldmetode is die sleutel tot 3DPAM se sukses. Hoe hoër die ruimtelike resolusie, hoe meer realisties word die model en kan dit vir gevorderde navorsing gebruik word. Vanuit 'n pedagogiese oogpunt is 3DPAM 'n effektiewe instrument vir die onderrig van anatomie, soos blyk uit die kennistoetse wat aan studente afgeneem word en hul tevredenheid. Die onderrigeffek van 3DPAM is die beste wanneer dit komplekse anatomiese streke reproduseer en studente dit vroeg in hul mediese opleiding gebruik.
Die datastelle wat in die huidige studie gegenereer en/of geanaliseer is, is nie publiek beskikbaar nie weens taalhindernisse, maar is op redelike versoek by die ooreenstemmende outeur beskikbaar.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. 'n Oorsig van bruto anatomie-, mikroanatomie-, neurobiologie- en embriologiekursusse in Amerikaanse mediese skoolkurrikulums. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadawerdisseksie as 'n opvoedkundige hulpmiddel vir anatomiese wetenskap in die 21ste eeu: Disseksie as 'n opvoedkundige hulpmiddel. Analise van wetenskaponderwys. 2017;10(3):286–99.
Plasingstyd: 9 April 2024