Тродимензионални штампани анатомски модели (3DPAM) изгледају као погодан алат због своје образовне вредности и изводљивости. Сврха овог прегледа је да опише и анализира методе које се користе за креирање 3DPAM-а за наставу људске анатомије и да процени његов педагошки допринос.
Електронска претрага је спроведена у PubMed-у коришћењем следећих термина: образовање, школа, учење, настава, обука, настава, образовање, тродимензионално, 3Д, тродимензионално, штампање, штампање, штампање, анатомија, анатомија, анатомија и анатомија. Налази су обухватали карактеристике студије, дизајн модела, морфолошку процену, образовни учинак, снаге и слабости.
Међу 68 одабраних чланака, највећи број студија се фокусирао на кранијални регион (33 чланка); 51 чланак помиње штампање костију. У 47 чланака, 3DPAM је развијен на основу компјутеризоване томографије. Наведено је пет процеса штампања. Пластика и њени деривати коришћени су у 48 студија. Цена сваког дизајна креће се од 1,25 до 2.800 долара. Тридесет седам студија је упоредило 3DPAM са референтним моделима. Тридесет три чланка су испитала образовне активности. Главне предности су визуелни и тактилни квалитет, ефикасност учења, поновљивост, прилагодљивост и агилност, уштеда времена, интеграција функционалне анатомије, боље могућности менталне ротације, задржавање знања и задовољство наставника/ученика. Главни недостаци су повезани са дизајном: доследност, недостатак детаља или транспарентности, превише светле боје, дуго време штампања и висока цена.
Овај систематски преглед показује да је 3DPAM исплатив и ефикасан за наставу анатомије. Реалистичнији модели захтевају употребу скупљих технологија 3D штампања и дуже време пројектовања, што ће значајно повећати укупне трошкове. Кључ је у избору одговарајуће методе снимања. Са педагошке тачке гледишта, 3DPAM је ефикасан алат за наставу анатомије, са позитивним утицајем на исходе учења и задовољство. Наставни ефекат 3DPAM-а је најбољи када репродукује сложене анатомске регионе и студенти га користе рано у својој медицинској обуци.
Дисекција животињских лешева се врши још од античке Грчке и једна је од главних метода наставе анатомије. Дисекције кадавера које се изводе током практичне обуке користе се у теоријском наставном плану и програму универзитетских студената медицине и тренутно се сматрају златним стандардом за проучавање анатомије [1,2,3,4,5]. Међутим, постоје многе препреке за коришћење узорака људских кадавера, што подстиче потрагу за новим алатима за обуку [6, 7]. Неки од ових нових алата укључују проширену стварност, дигиталне алате и 3Д штампање. Према недавном прегледу литературе Сантоса и др. [8] Што се тиче вредности ових нових технологија за наставу анатомије, 3Д штампање се чини једним од најважнијих ресурса, како у погледу образовне вредности за студенте, тако и у погледу изводљивости имплементације [4,9,10].
3Д штампање није ново. Први патенти везани за ову технологију датирају из 1984. године: А. Ле Мехоте, О. Де Вите и Џ. К. Андре у Француској, а три недеље касније К. Хал у САД. Од тада, технологија се наставила развијати и њена употреба се проширила на многе области. На пример, НАСА је одштампала први објекат ван Земље 2014. године [11]. Медицинска област је такође усвојила овај нови алат, чиме се повећава жеља за развојем персонализоване медицине [12].
Многи аутори су показали предности коришћења 3Д штампаних анатомских модела (3DPAM) у медицинском образовању [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Приликом подучавања људске анатомије, потребни су непатолошки и анатомски нормални модели. Неки прегледи су испитивали патолошке или медицинске/хируршке моделе обуке [8, 20, 21]. Да бисмо развили хибридни модел за подучавање људске анатомије који укључује нове алате као што је 3Д штампање, спровели смо систематски преглед како бисмо описали и анализирали како се 3Д штампани објекти креирају за подучавање људске анатомије и како студенти процењују ефикасност учења користећи ове 3Д објекте.
Овај систематски преглед литературе спроведен је у јуну 2022. године без временских ограничења користећи смернице PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Критеријуми за укључивање били су сви истраживачки радови који користе 3DPAM у настави/учењу анатомије. Искључени су прегледи литературе, писма или чланци који се фокусирају на патолошке моделе, животињске моделе, археолошке моделе и моделе медицинске/хируршке обуке. Изабрани су само чланци објављени на енглеском језику. Искључени су чланци без доступних онлајн апстраката. Укључени су чланци који су садржали више модела, од којих је барем један био анатомски нормалан или је имао мању патологију која не утиче на наставну вредност.
Претрага литературе спроведена је у електронској бази података PubMed (Национална медицинска библиотека, NCBI) како би се идентификовале релевантне студије објављене до јуна 2022. године. Користите следеће термине за претрагу: образовање, школа, настава, настава, учење, настава, образовање, тродимензионално, 3Д, 3Д, штампање, штампање, штампање, анатомија, анатомија, анатомија и анатомија. Извршен је један упит: (((образовање[Наслов/Апстракт] ИЛИ школа[Наслов/Апстракт] ИЛИ учење[Наслов/Апстракт] ИЛИ настава[Наслов/Апстракт] ИЛИ обука[Наслов/Апстракт] ИЛИ учење[Наслов/Апстракт] ] ИЛИ Образовање [Наслов/Апстракт]) И (Три димензије [Наслов] ИЛИ 3Д [Наслов] ИЛИ 3Д [Наслов])) И (Штампај [Наслов] ИЛИ Штампај [Наслов] ИЛИ Штампај [Наслов])) И (Анатомија) [Наслов] ]/апстракт] или анатомија [наслов/апстракт] или анатомија [наслов/апстракт] или анатомија [наслов/апстракт]). Додатни чланци су идентификовани ручним претраживањем базе података PubMed и прегледом референци других научних чланака. Нису примењена ограничења датума, али је коришћен филтер „Особа“.
Све пронађене наслове и апстракте прегледала су два аутора (EBR и AL) у односу на критеријуме за укључивање и искључивање, а свака студија која није испуњавала све критеријуме подобности је искључена. Публикације преосталих студија у пуном тексту су пронађене и прегледала три аутора (EBR, EBE и AL). Када је било потребно, неслагања око избора чланака решавала је четврта особа (LT). Публикације које су испуњавале све критеријуме за укључивање укључене су у овај преглед.
Екстракцију података су независно извршила два аутора (EBR и AL) под надзором трећег аутора (LT).
- Подаци о дизајну модела: анатомске регије, специфични анатомски делови, почетни модел за 3Д штампање, метод аквизиције, софтвер за сегментацију и моделирање, тип 3Д штампача, тип и количина материјала, скала штампе, боја, трошкови штампе.
- Морфолошка процена модела: модели који се користе за поређење, медицинска процена стручњака/наставника, број евалуатора, врста процене.
- 3Д модел наставе: процена знања ученика, метод процене, број ученика, број упоредних група, рандомизација ученика, образовање/тип ученика.
У MEDLINE-у је идентификовано 418 студија, а 139 чланака је искључено помоћу филтера „људи“. Након прегледа наслова и апстраката, 103 студије су одабране за читање у пуном тексту. 34 чланка су искључена јер су били или патолошки модели (9 чланака), модели медицинске/хируршке обуке (4 чланка), модели на животињама (4 чланка), 3D радиолошки модели (1 чланак) или нису били оригинални научни чланци (16 поглавља). Укупно 68 чланака је укључено у преглед. Слика 1 приказује процес селекције као дијаграм тока.
Дијаграм тока који сумира идентификацију, скрининг и укључивање чланака у овај систематски преглед
Све студије су објављене између 2014. и 2022. године, са просечном годином објављивања 2019. Међу 68 укључених чланака, 33 (49%) студије су биле дескриптивне и експерименталне, 17 (25%) су биле чисто експерименталне, а 18 (26%) су биле експерименталне. Чисто дескриптивне. Од 50 (73%) експерименталних студија, 21 (31%) је користила рандомизацију. Само 34 студије (50%) су укључивале статистичке анализе. Табела 1 сумира карактеристике сваке студије.
33 чланка (48%) испитивала су предео главе, 19 чланака (28%) испитивало је грудни регион, 17 чланака (25%) испитивало је абдоминопелвични регион, а 15 чланака (22%) испитивало је екстремитете. Педесет један чланак (75%) поменуо је 3Д штампане кости као анатомске моделе или вишеслојне анатомске моделе.
Што се тиче изворних модела или датотека коришћених за развој 3DPAM-а, 23 чланка (34%) поменула су употребу података о пацијентима, 20 чланака (29%) поменуло је употребу података са кадавера, а 17 чланака (25%) поменуло је употребу база података. коришћени су, а 7 студија (10%) није открило извор коришћених докумената.
47 студија (69%) развило је 3ДПАМ на основу компјутеризоване томографије, а 3 студије (4%) су известиле о употреби микроКТ-а. 7 чланака (10%) пројектовало је 3Д објекте користећи оптичке скенере, 4 чланка (6%) користећи МРИ, а 1 чланак (1%) користећи камере и микроскопе. 14 чланака (21%) није поменуло извор изворних датотека 3Д модела. 3Д датотеке се креирају са просечном просторном резолуцијом мањом од 0,5 мм. Оптимална резолуција је 30 μм [80], а максимална резолуција је 1,5 мм [32].
Коришћено је шездесет различитих софтверских апликација (сегментација, моделирање, дизајн или штампање). Најчешће је коришћен Mimics (Materialise, Левен, Белгија) (14 студија, 21%), затим MeshMixer (Autodesk, Сан Рафаел, Калифорнија) (13 студија, 19%), Geomagic (3D System, Мисури, Северна Каролина, Лисвил) (10 студија, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Бостон, Масачусетс) (9 студија, 13%), Blender (Blender Foundation, Амстердам, Холандија) (8 студија, 12%) и CURA (Гелдемарсен, Холандија) (7 студија, 10%).
Поменуто је шездесет седам различитих модела штампача и пет процеса штампања. FDM (Fused Deposition Modeling) технологија је коришћена у 26 производа (38%), пескарење материјала у 13 производа (19%) и на крају пескарење везива (11 производа, 16%). Најмање коришћене технологије су стереолитографија (SLA) (5 чланака, 7%) и селективно ласерско синтеровање (SLS) (4 чланка, 6%). Најчешће коришћени штампач (7 чланака, 10%) је Connex 500 (Stratasys, Реховот, Израел) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Приликом навођења материјала који се користе за израду 3DPAM-а (51 чланак, 75%), 48 студија (71%) користило је пластику и њене деривате. Главни коришћени материјали били су PLA (полимлечна киселина) (n = 20, 29%), смола (n = 9, 13%) и ABS (акрилонитрил бутадиен стирен) (7 врста, 10%). 23 чланка (34%) испитивала су 3DPAM направљен од више материјала, 36 чланака (53%) представило је 3DPAM направљен само од једног материјала, а 9 чланака (13%) није навело материјал.
Двадесет девет чланака (43%) је пријавило односе штампања у распону од 0,25:1 до 2:1, са просеком од 1:1. Двадесет пет чланака (37%) је користило однос 1:1. 28 3DPAM-ова (41%) се састојало од више боја, а 9 (13%) је обојено након штампања [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Тридесет четири чланка (50%) поменула су трошкове. Девет чланака (13%) поменуло је трошкове 3Д штампача и сировина. Цене штампача се крећу од 302 до 65.000 долара. Када је наведено, цене модела крећу се од 1,25 до 2.800 долара; ови екстреми одговарају скелетним узорцима [47] и висококвалитетним ретроперитонеалним моделима [48]. Табела 2 сумира податке модела за сваку укључену студију.
Тридесет седам студија (54%) упоредило је 3ДАПМ са референтним моделом. Међу овим студијама, најчешћи упоредни модел био је анатомски референтни модел, коришћен у 14 чланака (38%), пластифицирани препарати у 6 чланака (16%), пластифицирани препарати у 6 чланака (16%). Коришћење виртуелне стварности, компјутеризована томографија у једном 3ДПАМ-у у 5 чланака (14%), другом 3ДПАМ-у у 3 чланка (8%), озбиљне игре у 1 чланку (3%), рендгенски снимци у 1 чланку (3%), пословни модели у 1 чланку (3%) и проширена стварност у 1 чланку (3%). Тридесет четири (50%) студије процењивале су 3ДПАМ. Петнаест (48%) студија детаљно је описало искуства оцењивача (Табела 3). 3ДПАМ су изводили хирурзи или лекари који су га задужили у 7 студија (47%), анатомски специјалисти у 6 студија (40%), студенти у 3 студије (20%), наставници (дисциплина није наведена) у 3 студије (20%) за процену и још један евалуатор у чланку (7%). Просечан број евалуатора је 14 (минимум 2, максимум 30). Тридесет три студије (49%) су квалитативно процениле морфологију 3DPAM-а, а 10 студија (15%) је квантитативно проценило морфологију 3DPAM-а. Од 33 студије које су користиле квалитативне процене, 16 је користило чисто дескриптивне процене (48%), 9 је користило тестове/оцене/анкете (27%), а 8 је користило Ликертове скале (24%). Табела 3 сумира морфолошке процене модела у свакој укљученој студији.
Тридесет три (48%) чланка су испитала и упоредила ефикасност подучавања 3DPAM методе ученицима. Од ових студија, 23 (70%) чланака је процењивало задовољство ученика, 17 (51%) је користило Ликертове скале, а 6 (18%) је користило друге методе. Двадесет два чланка (67%) су процењивала учење ученика кроз тестирање знања, од којих је 10 (30%) користило претходне и/или посттестове. Једанаест студија (33%) је користило питања са вишеструким избором и тестове за процену знања ученика, а пет студија (15%) је користило обележавање сликама/анатомску идентификацију. У свакој студији је у просеку учествовало 76 ученика (минимум 8, максимум 319). Двадесет четири студије (72%) су имале контролну групу, од којих је 20 (60%) користило рандомизацију. Насупрот томе, једна студија (3%) је насумично доделила анатомске моделе 10 различитих ученика. У просеку је упоређено 2,6 група (минимум 2, максимум 10). Двадесет три студије (70%) обухватиле су студенте медицине, од којих је 14 (42%) било студента прве године медицине. Шест (18%) студија обухватило је специјализанте, 4 (12%) студенте стоматологије и 3 (9%) студенте природних наука. Шест студија (18%) је имплементирало и евалуирало аутономно учење користећи 3DPAM. Табела 4 сумира резултате процене ефикасности наставе помоћу 3DPAM-а за сваку укључену студију.
Главне предности које су аутори навели за коришћење 3DPAM-а као наставног средства за нормалну људску анатомију су визуелне и тактилне карактеристике, укључујући реализам [55, 67], тачност [44, 50, 72, 85] и варијабилност конзистентности [34, 45]. , 48, 64], боја и транспарентност [28, 45], трајност [24, 56, 73], образовни ефекат [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], цена [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], репродуктивност [80], могућност побољшања или персонализације [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], могућност манипулације студентима [30, 49], уштеда времена наставе [61, 80], лакоћа складиштења [61], могућност интеграције функционалне анатомије или креирања специфичних структура [51, 53], 67], брз дизајн скелета модели [81], способност ко-креирања модела и њиховог ношења кући [49, 60, 71], побољшање способности менталне ротације [23] и задржавања знања [32], као и на задовољство наставника [25, 63] и ученика [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Главни недостаци су повезани са дизајном: крутост [80], конзистентност [28, 62], недостатак детаља или транспарентности [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], превише светле боје [45] и крхкост пода [71]. Остали недостаци укључују губитак информација [30, 76], дуго време потребно за сегментацију слике [36, 52, 57, 58, 74], време штампања [57, 63, 66, 67], недостатак анатомске варијабилности [25] и висока цена [48].
Овај систематски преглед сумира 68 чланака објављених током 9 година и истиче интересовање научне заједнице за 3DPAM као алат за подучавање нормалне људске анатомије. Свака анатомска регија је проучавана и одштампана 3Д штампачем. Од ових чланака, 37 чланака је упоредило 3DPAM са другим моделима, а 33 чланка су проценила педагошку релевантност 3DPAM-а за студенте.
С обзиром на разлике у дизајну студија анатомског 3Д штампања, нисмо сматрали да је прикладно спровести мета-анализу. Мета-анализа објављена 2020. године углавном се фокусирала на тестове анатомског знања након обуке, без анализе техничких и технолошких аспеката дизајна и производње 3ДПАМ-а [10].
Регион главе је највише проучаван, вероватно зато што сложеност његове анатомије отежава студентима да прикажу овај анатомски регион у тродимензионалном простору у поређењу са удовима или трупом. ЦТ је далеко најчешће коришћена метода снимања. Ова техника се широко користи, посебно у медицинским установама, али има ограничену просторну резолуцију и низак контраст меких ткива. Ова ограничења чине ЦТ скенирање непогодним за сегментацију и моделирање нервног система. С друге стране, компјутеризована томографија је погоднија за сегментацију/моделирање коштаног ткива; контраст костију/меких ткива помаже да се ови кораци заврше пре 3Д штампања анатомских модела. С друге стране, микроЦТ се сматра референтном технологијом у смислу просторне резолуције у снимању костију [70]. Оптички скенери или МРИ се такође могу користити за добијање слика. Већа резолуција спречава заглађивање површина костију и чува суптилност анатомских структура [59]. Избор модела такође утиче на просторну резолуцију: на пример, модели за пластификацију имају нижу резолуцију [45]. Графички дизајнери морају да креирају прилагођене 3Д моделе, што повећава трошкове (25 до 150 долара по сату) [43]. Добијање висококвалитетних .STL датотека није довољно за креирање висококвалитетних анатомских модела. Потребно је одредити параметре штампања, као што је оријентација анатомског модела на штампарској плочи [29]. Неки аутори сугеришу да се напредне технологије штампања, попут SLS-а, користе где год је то могуће како би се побољшала тачност 3DPAM-а [38]. Производња 3DPAM-а захтева стручну помоћ; најтраженији стручњаци су инжењери [72], радиолози [75], графички дизајнери [43] и анатоми [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Софтвер за сегментацију и моделирање су важни фактори у добијању тачних анатомских модела, али цена ових софтверских пакета и њихова сложеност отежавају њихову употребу. Неколико студија је упоредило употребу различитих софтверских пакета и технологија штампања, истичући предности и мане сваке технологије [68]. Поред софтвера за моделирање, потребан је и софтвер за штампање компатибилан са одабраним штампачем; неки аутори преферирају коришћење онлајн 3Д штампања [75]. Ако се одштампа довољно 3Д објеката, инвестиција може довести до финансијског поврата [72].
Пластика је убедљиво најчешће коришћени материјал. Њен широк спектар текстура и боја чини је материјалом по избору за 3DPAM. Неки аутори су похвалили њену високу чврстоћу у поређењу са традиционалним кадаверичним или пластифицираним моделима [24, 56, 73]. Неке пластике чак имају и својства савијања или истезања. На пример, Филафлекс са FDM технологијом може се истегнути до 700%. Неки аутори га сматрају материјалом по избору за репликацију мишића, тетива и лигамената [63]. С друге стране, две студије су покренуле питања о оријентацији влакана током штампања. У ствари, оријентација мишићних влакана, инсерција, инервација и функција су кључни у моделирању мишића [33].
Изненађујуће, мало студија помиње размеру штампања. Пошто многи људи сматрају однос 1:1 стандардним, аутор је можда одлучио да га не помиње. Иако би повећање размера било корисно за усмерено учење у великим групама, изводљивост скалирања још увек није истражена, посебно с обзиром на растуће величине одељења и физичку величину модела као важан фактор. Наравно, размере пуне величине олакшавају лоцирање и саопштавање различитих анатомских елемената пацијенту, што може објаснити зашто се често користе.
Од многих штампача доступних на тржишту, они који користе PolyJet (материјал или везивно инкјет) технологију за штампање високе дефиниције у боји и вишеслојно (и самим тим вишетекстурно) коштају између 20.000 и 250.000 америчких долара (https://www.aniwaa.com/). Ова висока цена може ограничити промоцију 3DPAM-а на медицинским факултетима. Поред цене самог штампача, цена материјала потребног за инкјет штампање је виша него за SLA или FDM штампаче [68]. Цене SLA или FDM штампача су такође приступачније, крећу се од 576 до 4.999 евра у чланцима наведеним у овом прегледу. Према Триподију и колегама, сваки део скелета може се одштампати за 1,25 америчких долара [47]. Једанаест студија је закључило да је 3Д штампање јефтиније од пластификације или комерцијалних модела [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Штавише, ови комерцијални модели су дизајнирани да пруже информације о пацијенту без довољно детаља за наставу анатомије [80]. Ови комерцијални модели се сматрају инфериорним у односу на 3DPAM [44]. Вреди напоменути да је, поред коришћене технологије штампања, коначна цена пропорционална размери и самим тим коначној величини 3DPAM-а [48]. Из тих разлога, пожељнија је размера пуне величине [37].
Само једна студија је упоредила 3DPAM са комерцијално доступним анатомским моделима [72]. Кадаверични узорци су најчешће коришћени компаратор за 3DPAM. Упркос својим ограничењима, кадаверични модели остају вредан алат за подучавање анатомије. Мора се направити разлика између аутопсије, дисекције и суве кости. На основу тестова обуке, две студије су показале да је 3DPAM био значајно ефикаснији од пластиниране дисекције [16, 27]. Једна студија је упоредила један сат обуке користећи 3DPAM (доњи екстремитет) са једним сатом дисекције исте анатомске регије [78]. Није било значајних разлика између две методе подучавања. Вероватно је да постоји мало истраживања на ову тему јер је таква поређења тешко направити. Дисекција је дуготрајна припрема за студенте. Понекад су потребне десетине сати припреме, у зависности од тога шта се припрема. Треће поређење може се направити са сувим костима. Студија Цаи и Смита је открила да су резултати тестова били значајно бољи у групи која је користила 3DPAM [51, 63]. Чен и колеге су приметили да су студенти који користе 3Д моделе постигли боље резултате у идентификацији структура (лобања), али није било разлике у резултатима питања са вишеструким избором одговора [69]. Коначно, Танер и колеге су показали боље резултате након тестирања у овој групи користећи 3ДПАМ птеригопалатинске јаме [46]. У овом прегледу литературе идентификовани су и други нови алати за наставу. Најчешћи међу њима су проширена стварност, виртуелна стварност и озбиљне игре [43]. Према Махрусу и колегама, преференција за анатомске моделе зависи од броја сати које студенти играју видео игре [31]. С друге стране, главни недостатак нових алата за наставу анатомије је хаптичка повратна информација, посебно за чисто виртуелне алате [48].
Већина студија које су процењивале нови 3DPAM користиле су претходне тестове знања. Ови претходни тестови помажу у избегавању пристрасности у процени. Неки аутори, пре спровођења експерименталних студија, искључују све студенте који су постигли резултат изнад просека на прелиминарном тесту [40]. Међу пристрасностима које су Гарас и колеге поменули били су боја модела и избор добровољаца у разреду студената [61]. Бојење олакшава идентификацију анатомских структура. Чен и колеге су успоставили строге експерименталне услове без почетних разлика између група, а студија је била слепа у највећој могућој мери [69]. Лим и колеге препоручују да процену након теста обави трећа страна како би се избегла пристрасност у процени [16]. Неке студије су користиле Ликертове скале за процену изводљивости 3DPAM-а. Овај инструмент је погодан за процену задовољства, али и даље постоје важне пристрасности којих треба бити свестан [86].
Образовни значај 3DPAM-а првенствено је процењен међу студентима медицине, укључујући студенте прве године медицине, у 14 од 33 студије. У својој пилот студији, Вилк и колеге су известили да студенти медицине верују да 3D штампање треба да буде укључено у њихово учење анатомије [87]. 87% студената анкетираних у Черченели студији веровало је да је друга година студија најбоље време за коришћење 3DPAM-а [84]. Резултати Танера и колега су такође показали да су студенти постигли боље резултате ако никада нису студирали ту област [46]. Ови подаци указују на то да је прва година медицинског факултета оптимално време за укључивање 3DPAM-а у наставу анатомије. Јеова мета-анализа је подржала ову идеју [18]. У 27 чланака укључених у студију, постојале су значајне разлике у резултатима тестова између 3DPAM-а и традиционалних модела за студенте медицине, али не и за специјализанте.
3DPAM као алат за учење побољшава академска постигнућа [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], дугорочно памћење знања [32] и задовољство ученика [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66]. , 69, 84]. Панели стручњака су такође сматрали ове моделе корисним [37, 42, 49, 81, 82], а две студије су пронашле задовољство наставника са 3DPAM [25, 63]. Од свих извора, Бекхаус и колеге сматрају да је 3D штампање најбоља алтернатива традиционалним анатомским моделима [49]. У својој првој мета-анализи, Је и колеге су потврдили да су ученици који су добили 3DPAM инструкције имали боље резултате након тестирања од ученика који су добили 2D или инструкције са лешева [10]. Међутим, они су разликовали 3DPAM не по сложености, већ једноставно по срцу, нервном систему и трбушној дупљи. У седам студија, 3DPAM није надмашио друге моделе на основу тестова знања који су спроведени међу студентима [32, 66, 69, 77, 78, 84]. У својој мета-анализи, Салазар и колеге су закључили да употреба 3DPAM-а посебно побољшава разумевање сложене анатомије [17]. Овај концепт је у складу са Хитасовим писмом уреднику [88]. Неке анатомске области које се сматрају мање сложеним не захтевају употребу 3DPAM-а, док би сложеније анатомске области (као што су врат или нервни систем) биле логичан избор за 3DPAM. Овај концепт може објаснити зашто се неки 3DPAM-ови не сматрају супериорнијим од традиционалних модела, посебно када студентима недостаје знање у области у којој се перформансе модела сматрају супериорнијим. Стога, представљање једноставног модела студентима који већ имају неко знање о предмету (студенти медицине или специјализанти) није корисно за побољшање учинка студената.
Од свих наведених образовних користи, 11 студија је нагласило визуелне или тактилне квалитете модела [27, 34, 44, 45, 48, 50, 55, 63, 67, 72, 85], а 3 студије су побољшале чврстоћу и издржљивост (33, 50-52, 63, 79, 85, 86). Друге предности су да ученици могу манипулисати структурама, наставници могу уштедети време, лакше их је сачувати од лешева, пројекат се може завршити у року од 24 сата, може се користити као алат за кућно образовање и може се користити за подучавање великих количина информација групама [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Поновљено 3Д штампање за наставу анатомије великог обима чини 3Д штампане моделе исплативијим [26]. Употреба 3DPAM-а може побољшати могућности менталне ротације [23] и побољшати интерпретацију слика попречног пресека [23, 32]. Две студије су откриле да су студенти изложени 3DPAM-у имали већу вероватноћу да се подвргну операцији [40, 74]. Метални конектори могу бити уграђени да би се створио покрет потребан за проучавање функционалне анатомије [51, 53], или се модели могу одштампати коришћењем дизајна окидача [67].
3Д штампање омогућава креирање подесивих анатомских модела побољшањем одређених аспеката током фазе моделирања, [48, 80] стварањем одговарајуће основе, [59] комбиновањем више модела, [36] коришћењем транспарентности, (49) боје, [45] или чинећи одређене унутрашње структуре видљивим [30]. Триподи и колеге су користили глину за вајање како би допунили своје 3Д штампане моделе костију, наглашавајући вредност кокреираних модела као наставних средстава [47]. У 9 студија, боја је примењена након штампања [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], али су је студенти применили само једном [49]. Нажалост, студија није проценила квалитет обуке модела или редослед обуке. Ово треба размотрити у контексту образовања из анатомије, јер су предности комбинованог учења и кокреације добро утврђене [89]. Да би се изборило са растућом рекламном активношћу, самоучење је много пута коришћено за процену модела [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Једна студија је закључила да је боја пластичног материјала превише светла[45], друга студија је закључила да је модел превише крхак[71], а две друге студије су указале на недостатак анатомске варијабилности у дизајну појединачних модела[25, 45]. Седам студија је закључило да су анатомски детаљи 3DPAM-а недовољни [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
За детаљније анатомске моделе великих и сложених региона, као што су ретроперитонеум или цервикална кичма, време сегментације и моделирања се сматра веома дугим, а трошкови су веома високи (око 2000 америчких долара) [27, 48]. Хоџо и колеге су у својој студији навели да је било потребно 40 сати за креирање анатомског модела карлице [42]. Најдуже време сегментације било је 380 сати у студији Ведерола и колега, у којој је више модела комбиновано да би се створио комплетан педијатријски модел дисајних путева [36]. У девет студија, време сегментације и штампања сматрани су недостацима [36, 42, 57, 58, 74]. Међутим, 12 студија је критиковало физичка својства својих модела, посебно њихову конзистентност, [28, 62] недостатак транспарентности, [30] крхкост и монохроматичност, [71] недостатак меког ткива [66] или недостатак детаља [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Ови недостаци се могу превазићи повећањем времена сегментације или симулације. Губитак и преузимање релевантних информација био је проблем са којим су се суочила три тима [30, 74, 77]. Према извештајима пацијената, јодирана контрастна средства нису пружала оптималну васкуларну видљивост због ограничења дозе [74]. Ињекција кадаверичног модела изгледа као идеална метода која се удаљава од принципа „што је могуће мање“ и ограничења дозе убризганог контрастног средства.
Нажалост, многи чланци не помињу неке кључне карактеристике 3DPAM-а. Мање од половине чланака је експлицитно навело да ли је њихов 3DPAM тониран. Покривеност обима штампе била је недоследна (43% чланака), а само 34% је поменуло употребу више медија. Ови параметри штампања су критични јер утичу на својства учења 3DPAM-а. Већина чланака не пружа довољно информација о сложености добијања 3DPAM-а (време пројектовања, квалификације особља, трошкови софтвера, трошкови штампања итд.). Ове информације су кључне и треба их узети у обзир пре него што се размотри покретање пројекта за развој новог 3DPAM-а.
Овај систематски преглед показује да је пројектовање и 3Д штампање нормалних анатомских модела изводљиво уз ниску цену, посебно када се користе FDM или SLA штампачи и јефтини једнобојни пластични материјали. Међутим, ови основни дизајни могу се побољшати додавањем боје или додавањем дизајна у различитим материјалима. Реалистичнији модели (штампани коришћењем више материјала различитих боја и текстура како би се верно реплицирале тактилне особине референтног модела кадавера) захтевају скупље 3Д технологије штампања и дуже време пројектовања. Ово ће значајно повећати укупне трошкове. Без обзира на то који се процес штампања изабере, избор одговарајуће методе снимања је кључан за успех 3DPAM-а. Што је већа просторна резолуција, модел постаје реалнији и може се користити за напредна истраживања. Са педагошке тачке гледишта, 3DPAM је ефикасан алат за подучавање анатомије, што доказују тестови знања који се спроводе међу студентима и њихово задовољство. Наставни ефекат 3DPAM-а је најбољи када репродукује сложене анатомске регионе и студенти га користе рано у својој медицинској обуци.
Скупови података генерисани и/или анализирани у овој студији нису јавно доступни због језичких баријера, али су доступни од одговарајућег аутора на разуман захтев.
Дрејк Р.Л., Лоури Д.Ј., Пруит К.М. Преглед курсева из бруто анатомије, микроанатомије, неуробиологије и ембриологије у наставним плановима и програмима медицинских факултета САД. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Гош СК Дисекција кадавера као образовно средство за анатомску науку у 21. веку: Дисекција као образовно средство. Анализа научног образовања. 2017;10(3):286–99.
Време објаве: 09. април 2024.