Трехмерные печатные анатомические модели (3DPAM), по-видимому, являются подходящим инструментом из-за их образовательной ценности и осуществимости. Целью данного обзора является описание и анализ методов, используемых для создания 3DPAM для обучения анатомии человека и оценки его педагогического вклада.
В PubMed был проведен электронный поиск с использованием следующих терминов: образование, школа, обучение, обучение, обучение, обучение, образование, трехмерная, 3D, 3-мерная, печать, печать, печать, анатомия, анатомия, анатомия и анатомия Полем Полем Результаты включали характеристики исследования, дизайн модели, морфологическую оценку, образовательные показатели, сильные и слабые стороны.
Среди 68 выбранных статей наибольшее количество исследований было сосредоточено на черепной области (33 статьи); 51 статьи упоминают печать кости. В 47 статьях 3DPAM был разработан на основе компьютерной томографии. Пять процессов печати перечислены. Пластмассы и их производные использовались в 48 исследованиях. Каждый дизайн варьируется в цене от 1,25 до 2800 долларов. Тридцать семь исследований сравнивали 3DPAM с эталонными моделями. Тридцать три статьи изучали образовательную деятельность. Основными преимуществами являются визуальное и тактильное качество, эффективность обучения, повторяемость, настраиваемость и ловкость, экономия времени, интеграция функциональной анатомии, лучшие способности умственного ротации, удержание знаний и удовлетворенность учителя/ученика. Основные недостатки связаны с дизайном: последовательность, отсутствие деталей или прозрачности, цвета, которые слишком яркие, длительные сроки печати и высокая стоимость.
Этот систематический обзор показывает, что 3DPAM является экономически эффективным и эффективным для обучения анатомии. Более реалистичные модели требуют использования более дорогих технологий 3D -печати и более длительного времени проектирования, что значительно увеличит общую стоимость. Ключ должен выбрать соответствующий метод визуализации. С педагогической точки зрения 3DPAM является эффективным инструментом для обучения анатомии, что положительно влияет на результаты обучения и удовлетворенность. Преподавательский эффект 3DPAM лучше всего, когда он воспроизводит сложные анатомические регионы, и студенты используют его в начале медицинской подготовки.
Расселение трупов животных было выполнено с древней Греции и является одним из основных методов обучения анатомии. КАДАВЕРИЧЕСКИЕ РАССИДЕНИЯ, проводимые во время практического обучения, используются в теоретической учебной программе студентов -медиков университета и в настоящее время считаются золотым стандартом для изучения анатомии [1,2,3,4,5]. Тем не менее, существует множество препятствий на пути использования человеческих трупных образцов, что побуждает поиск новых инструментов обучения [6, 7]. Некоторые из этих новых инструментов включают дополненную реальность, цифровые инструменты и 3D -печать. Согласно недавнему обзору литературы Santos et al. [8] С точки зрения стоимости этих новых технологий для обучения анатомии, 3D -печать, по -видимому, является одним из наиболее важных ресурсов, как с точки зрения образовательной ценности для студентов, так и с точки зрения осуществимости реализации [4,9,10] Полем
3D -печать не нова. Первые патенты, связанные с этой технологией, датируются 1984 годом: Le Méhauté, O De Witte и JC André во Франции, а через три недели в США в США. С тех пор технология продолжает развиваться, и ее использование расширилось до многих областей. Например, НАСА напечатало первый объект за пределами Земли в 2014 году [11]. Медицинская область также приняла этот новый инструмент, тем самым увеличив желание разработать персонализированную медицину [12].
Многие авторы продемонстрировали преимущества использования 3D -печатных анатомических моделей (3DPAM) в медицинском образовании [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. При обучении анатомии человека необходимы непатологические и анатомически нормальные модели. В некоторых обзорах изучались патологические или медицинские/хирургические тренировочные модели [8, 20, 21]. Чтобы разработать гибридную модель для обучения анатомии человека, которая включает в себя новые инструменты, такие как 3D -печать, мы провели систематический обзор, чтобы описать и анализировать, как создаются 3D -печатные объекты для обучения анатомии человека и того, как учащиеся оценивают эффективность обучения с использованием этих 3D -объектов.
Этот систематический обзор литературы был проведен в июне 2022 года с использованием руководящих принципов PRISMA (предпочтительная отчетность для систематических обзоров и мета-анализа) без ограничений по времени [22].
Критериями включения были все исследовательские работы с использованием 3DPAM в преподавании/обучении анатомии. Литературные обзоры, письма или статьи, посвященные патологическим моделям, моделям животных, археологическим моделям и моделям медицинского/хирургического обучения, были исключены. Были выбраны только статьи, опубликованные на английском языке. Статьи без доступных онлайн -рефератов были исключены. Были включены статьи, которые включали несколько моделей, по крайней мере, одна из которых была анатомически нормальной или имела незначительную патологию, не влияющая на учебную стоимость.
Поиск литературы был проведен в электронной базе данных PubMed (Национальная библиотека медицины, NCBI) для выявления соответствующих исследований, опубликованных до июня 2022 года. Используйте следующие поисковые термины: образование, школа, преподавание, обучение, преподавание, образование, три- Dimensional, 3d, 3d, печать, печать, печать, анатомия, анатомия, анатомия и анатомия. Был выполнен один запрос: (((образование [Title/Abstract] или школа [Title/Abstract] Orlearning [Title/Abstract] или обучение [Title/Abstract] или обучение [Title/Abstract] OrieCh [Title/Abstract]] или или Образование [название/Аннотация]) и (Три измерения [название] или 3D [название] или 3D [название])) и (print [title] или print [title] или print [title])) и (анатомия) [заголовок ]]/Аннотация] или анатомия [заголовок/Аннотация] или анатомии [заголовок/аннотация] или анатомии [заголовок/Аннотация]). Дополнительные статьи были идентифицированы путем вручную поиск базы данных PubMed и рассмотрения ссылок на другие научные статьи. Никаких ограничений даты не применялось, но фильтр «человек» использовался.
Все извлеченные названия и тезисы были проверены против критериев включения и исключения двумя авторами (EBR и AL), и любое исследование, не соответствующее всем критериям приемлемости, было исключено. Полнотекстовые публикации оставшихся исследований были извлечены и рассмотрены тремя авторами (EBR, EBE и AL). При необходимости разногласия в выборе статей были разрешены четвертым человеком (LT). Публикации, которые соответствовали всем критериям включения, были включены в этот обзор.
Извлечение данных проводилось независимо двумя авторами (EBR и AL) под надзором третьего автора (LT).
- Данные дизайна модели: анатомические области, конкретные анатомические детали, начальная модель для 3D -печати, метод сбора, программное обеспечение сегментации и моделирования, тип 3D -принтера, тип материала и количество, шкала печати, цвет, стоимость печати.
- Морфологическая оценка моделей: модели, используемые для сравнения, медицинская оценка экспертов/учителей, количество оценщиков, тип оценки.
- Преподавание 3D -модель: оценка знаний студентов, метод оценки, количество студентов, количество групп сравнения, рандомизация студентов, образование/тип студентов.
418 исследований были идентифицированы в Medline, и 139 статей были исключены «человеческим» фильтром. После обзора названий и рефератов было отобрано 103 исследования для полнотекстового чтения. 34 статьи были исключены, потому что они были либо патологическими моделями (9 статей), модели медицинского/хирургического обучения (4 статей), модели на животных (4 статей), 3D рентгенологические модели (1 статья) или не были оригинальными научными статьями (16 глав). ) В общей сложности 68 статей были включены в обзор. На рисунке 1 представлен процесс выбора в виде блок -схемы.
Блок -схема суммирования идентификации, скрининга и включения статей в этот систематический обзор
Все исследования были опубликованы между 2014 и 2022 годами, со средним годом публикации 2019 года. Среди 68 включенных статей 33 (49%) исследований были описательными и экспериментальными, 17 (25%) были чисто экспериментальными, а 18 (26%) были экспериментальный. Чисто описательный. Из 50 (73%) экспериментальных исследований 21 (31%) использовали рандомизацию. Только 34 исследования (50%) включали статистический анализ. Таблица 1 суммирует характеристики каждого исследования.
33 Статьи (48%) изучали регион главы, 19 статей (28%) изучали регион грудной клетки, 17 статей (25%) изучили область брюшной полости, а 15 статей (22%) исследовали конечности. Пятьдесят один из статей (75%) упомянули 3D-печатные кости в качестве анатомических моделей или многослойных анатомических моделей.
Что касается исходных моделей или файлов, используемых для разработки 3DPAM, 23 статьи (34%) упомянули использование данных пациента, 20 статей (29%) упомянули об использовании плоско -трубных данных, а 17 статей (25%) упомянули использование баз данных. Использование и 7 исследований (10%) не раскрыли источник используемых документов.
47 Исследования (69%) разработали 3DPAM на основе компьютерной томографии, а 3 исследования (4%) сообщили о использовании MicroCT. 7 статей (10%) проецируются 3D -объекты с использованием оптических сканеров, 4 статей (6%) с использованием МРТ и 1 статью (1%) с использованием камер и микроскопов. 14 статей (21%) не упоминали источник исходных файлов дизайна 3D модели. 3D -файлы создаются со средним пространственным разрешением менее 0,5 мм. Оптимальное разрешение составляет 30 мкм [80], а максимальное разрешение составляет 1,5 мм [32].
Были использованы шестьдесят различных программных приложений (сегментация, моделирование, дизайн или печать). Имитации (Materialize, Leuven, Belgium) использовали чаще всего (14 исследований, 21%), за которым следовал Meshmixer (Autodesk, Сан -Рафаэль, Калифорния) (13 исследований, 19%), геомагическая (3D System, MO, NC, Leesville) Полем (10 исследований, 15%), 3D Slicer (обучение разработчиков Slicer, Бостон, Массачусетс) (9 исследований, 13%), блендер (Blender Foundation, Амстердам, Нидерланды) (8 исследований, 12%) и Cura (Geldemarsen, Нидерланды) (7 исследований, 10%).
Упоминаются шестьдесят семь различных моделей принтеров и пять процессов печати. Технология FDM (моделирование осаждения) использовалась в 26 продуктах (38%), материалах в 13 продуктах (19%) и, наконец, взорвалась (11 продуктов, 16%). Наименее используемыми технологиями являются стереолитография (SLA) (5 статей, 7%) и селективное лазерное спекание (SLS) (4 статьи, 6%). Наиболее часто используемым принтером (7 статей, 10%) является Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Израиль) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
При указании материалов, используемых для изготовления 3DPAM (51 статей, 75%), 48 исследований (71%) использовали пластмассы и их производные. Основными используемыми материалами были PLA (Полилактановая кислота) (n = 20, 29%), смола (n = 9, 13%) и ABS (акрилонитрил бутадиен стирол) (7 типов, 10%). 23 статьи (34%) исследовали 3DPAM, изготовленные из нескольких материалов, 36 статей (53%) представлены 3DPAM, изготовленные только из одного материала, а 9 статей (13%) не указали материал.
Двадцать девять статей (43%) сообщили о коэффициентах печати в диапазоне от 0,25: 1 до 2: 1, в среднем 1: 1. Двадцать пять статей (37%) использовали соотношение 1: 1. 28 3DPAM (41%) состояли из нескольких цветов, а 9 (13%) окрашивали после печати [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Тридцать четыре статьи (50%) упомянули затраты. 9 статей (13%) упомянули стоимость 3D -принтеров и сырье. Принтеры варьируются в цене от 302 до 65 000 долларов. При указании цены модели варьируются от 1,25 до 2800 долл. США; Эти крайности соответствуют образцам скелета [47] и ретроспективным моделям с высокой точностью [48]. В таблице 2 приведены данные модели для каждого включенного исследования.
Тридцать семь исследований (54%) сравнили 3DAPM с эталонной моделью. Среди этих исследований наиболее распространенным компаратором была анатомическая эталонная модель, используемая в 14 статей (38%), пластинированные препараты в 6 статей (16%) и пластинированные препараты в 6 статей (16%). Использование виртуальной реальности, компьютерная томографическая визуализация одна 3DPAM в 5 статей (14%), еще 3DPAM в 3 статьях (8%), серьезные игры в 1 статье (3%), рентгенограммы в 1 статье (3%), бизнес -модели в в 1 статья (3%) и дополненная реальность в 1 статье (3%). Тридцать четыре (50%) исследования оценивали 3DPAM. Пятнадцать (48%) исследований подробно описали опыт оценщиков (Таблица 3). 3DPAM проводился хирургами или посещающими врачами в 7 исследованиях (47%), анатомических специалистах в 6 исследованиях (40%), учащихся в 3 исследованиях (20%), учителя (дисциплина не указана) в 3 исследованиях (20%) для оценки и еще один оценщик в статье (7%). Среднее число оценщиков составляет 14 (минимум 2, максимум 30). Тридцать три исследования (49%) оценивали морфологию 3DPAM качественно, и 10 исследований (15%) оценивали количественно морфологию 3DPAM. Из 33 исследований, в которых использовались качественные оценки, 16 использовались чисто описательные оценки (48%), 9 использованных тестов/рейтингов/опросов (27%) и 8 использованных шкал Лайкерта (24%). Таблица 3 суммирует морфологические оценки моделей в каждом включенном исследовании.
Тридцать три (48%) статей изучались и сравнили эффективность преподавания 3DPAM для студентов. Из этих исследований 23 (70%) статей оценивали удовлетворенность учащихся, 17 (51%) использовали шкалы Лайкерта, а 6 (18%) использовали другие методы. Двадцать две статьи (67%) оценивали обучение учащихся посредством тестирования знаний, из которых 10 (30%) использовали предварительные тестирование и/или пост-тесты. Одиннадцать исследований (33%) использовали вопросы и тесты с множественным выбором для оценки знаний учащихся, а пять исследований (15%) использовали маркировку изображений/анатомическая идентификация. В среднем 76 студентов участвовали в каждом исследовании (минимум 8, максимум 319). Двадцать четыре исследования (72%) имели контрольную группу, из которых 20 (60%) использовали рандомизацию. Напротив, одно исследование (3%) случайно назначило анатомические модели 10 различным студентам. В среднем 2,6 группы сравнивались (минимум 2, максимум 10). Двадцать три исследования (70%) участвовали в студентах-медиках, из которых 14 (42%) были студентами-медиками первого года. Шесть (18%) исследования включали жителей, 4 (12%) студентов -стоматологических и 3 (9%) учащихся естественных наук. Шесть исследований (18%) внедрили и оценили автономное обучение с использованием 3DPAM. В таблице 4 приведены результаты оценки эффективности обучения 3DPAM для каждого включенного исследования.
Основными преимуществами использования 3DPAM в качестве учебного инструмента для обучения нормальной анатомии человека, о которых сообщается авторы, являются визуальные и тактильные характеристики, включая реализм [55, 67], точность [44, 50, 72, 85] и изменчивость согласованности [34] Полем , 45, 48, 64], цвет и прозрачность [28, 45], надежность [24, 56, 73], образовательный эффект [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], стоимость [стоимость [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], воспроизводимость [80], возможность улучшения или персонализации [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], способность манипулировать студентами [30, 49], сохранение времени обучения [61, 80], простота хранения [61], способность интегрировать функциональную анатомию или создавать определенные структуры [51, 53], 67], Быстрый дизайн скелета моделей [81], способность совместно создавать и использовать модели дома [49, 60, 71], улучшенные способности умственного ротации [23] и удержание знаний [32], а также у учителя [ 25, 63] и удовлетворенность студентов [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Основные недостатки связаны с дизайном: жесткость [80], консистенция [28, 62], отсутствие деталей или прозрачности [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], цвета слишком яркие [45]. и хрупкость пола [71]. Другие недостатки включают потерю информации [30, 76], долгое время, необходимое для сегментации изображений [36, 52, 57, 58, 74], время печати [57, 63, 66, 67], отсутствие анатомической изменчивости [25], и стоимость. Высокий [48].
В этом систематическом обзоре суммируются 68 статей, опубликованных за 9 лет, и подчеркивают интерес научного сообщества к 3DPAM как инструмент для обучения нормальной анатомии человека. Каждая анатомическая область была изучена и напечатана 3D. Из этих статей 37 статей сравнивали 3DPAM с другими моделями, и 33 статей оценивали педагогическую значимость 3DPAM для студентов.
Учитывая различия в дизайне анатомических исследований 3D-печати, мы не считали целесообразным провести метаанализ. Метаанализ, опубликованный в 2020 году, в основном был сосредоточен на анатомических тестах знаний после обучения без анализа технических и технологических аспектов проектирования и производства 3DPAM [10].
Область головы является наиболее изученной, вероятно, потому, что сложность его анатомии затрудняет учащимся изобразить эту анатомическую область в трехмерном пространстве по сравнению с конечностями или туловищами. КТ, безусловно, является наиболее часто используемой модальностью визуализации. Этот метод широко используется, особенно в медицинских условиях, но имеет ограниченное пространственное разрешение и контраст с низким содержанием мягких тканей. Эти ограничения делают КТ непригодными для сегментации и моделирования нервной системы. С другой стороны, компьютерная томография лучше подходит для сегментации/моделирования костной ткани; Контраст для костей/мягких тканей помогает завершить эти шаги до анатомических моделей 3D -печати. С другой стороны, MicroCT считается эталонной технологией с точки зрения пространственного разрешения при визуализации костей [70]. Оптические сканеры или МРТ также могут использоваться для получения изображений. Более высокое разрешение предотвращает сглаживание костных поверхностей и сохраняет тонкость анатомических структур [59]. Выбор модели также влияет на пространственное разрешение: например, модели пластификации имеют более низкое разрешение [45]. Графические дизайнеры должны создавать пользовательские 3D -модели, что увеличивает затраты (от 25 до 150 долларов в час) [43]. Получить высококачественные файлы .STL недостаточно для создания высококачественных анатомических моделей. Необходимо определить параметры печати, такие как ориентация анатомической модели на печатной пластине [29]. Некоторые авторы предполагают, что передовые технологии печати, такие как SLS, следует использовать везде, где это возможно, для повышения точности 3DPAM [38]. Производство 3DPAM требует профессиональной помощи; Наиболее востребованными специалистами являются инженеры [72], радиологи, [75], графические дизайнеры [43] и анатомисты [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Программное обеспечение для сегментации и моделирования являются важными факторами при получении точных анатомических моделей, но стоимость этих программных пакетов и их сложность препятствуют их использованию. В нескольких исследованиях сравнивалось использование различных программных пакетов и технологий печати, подчеркивая преимущества и недостатки каждой технологии [68]. В дополнение к программному обеспечению моделирования, также требуется программное обеспечение для печати, совместимую с выбранным принтером; Некоторые авторы предпочитают использовать онлайн 3D -печать [75]. Если напечатано достаточно трехмерных объектов, инвестиции могут привести к финансовой прибыли [72].
Пластик, безусловно, является наиболее часто используемым материалом. Его широкий спектр текстур и цветов делает его материалом для 3DPAM. Некоторые авторы высоко оценили его высокую силу по сравнению с традиционными моделями трупа или покрытия [24, 56, 73]. Некоторые пластмассы даже обладают сгибающими или растягивающими свойствами. Например, филафлекс с технологией FDM может растянуть до 700%. Некоторые авторы считают это материалом для мышц, сухожилий и репликации связок [63]. С другой стороны, два исследования подняли вопросы о ориентации волокна во время печати. Фактически, ориентация, вставка, иннервация и функция мышечного волокна имеют решающее значение для моделирования мышц [33].
Удивительно, но в нескольких исследованиях упоминается масштаб печати. Поскольку многие люди считают соотношение 1: 1 стандартным, автор, возможно, решил не упомянуть об этом. Несмотря на то, что масштабирование полезно для направленного обучения в больших группах, осуществимость масштабирования еще не была хорошо изучена, особенно с растущими размерами класса, а физический размер модели является важным фактором. Конечно, полноразмерные масштабы облегчают местонахождение и передачу различных анатомических элементов пациенту, что может объяснить, почему они часто используются.
Из многочисленных принтеров, доступных на рынке, те, которые используют технологию Polyjet (Material Strint или Scinder Inkjet) для обеспечения цветового цвета высокой четкости и многочисленных (и, следовательно, многоклетурных) стоимости печати между 20 000 долл. США до 250 000 долл. США (HTTPS:// /www.aniwaa.com/). Эта высокая стоимость может ограничить продвижение 3DPAM в медицинских школах. В дополнение к стоимости принтера, стоимость материалов, необходимых для печати струйной, выше, чем для принтеров SLA или FDM [68]. Цены на принтеры SLA или FDM также более доступны, варьируются от 576 до 4 999 евро в статьях, перечисленных в этом обзоре. По словам Триподи и коллег, каждая скелетная часть может быть напечатана за 1,25 долл. США [47]. Одиннадцать исследований пришли к выводу, что 3D -печать дешевле, чем пластификация или коммерческие модели [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Кроме того, эти коммерческие модели предназначены для предоставления информации о пациенте без достаточных деталей для обучения анатомии [80]. Эти коммерческие модели считаются уступающими 3DPAM [44]. Стоит отметить, что в дополнение к используемой технологии печати конечная стоимость пропорциональна шкале и, следовательно, конечный размер 3DPAM [48]. По этим причинам полноразмерная шкала является предпочтительной [37].
Только одно исследование сравнивало 3DPAM с коммерчески доступными анатомическими моделями [72]. Трупные образцы являются наиболее часто используемым компаратором для 3DPAM. Несмотря на их ограничения, трупные модели остаются ценным инструментом для обучения анатомии. Необходимо провести различие между вскрытием, рассечением и сухой костью. Основываясь на тренировочных тестах, два исследования показали, что 3DPAM был значительно более эффективным, чем пластифицированное рассечение [16, 27]. В одном исследовании сравнивался один час обучения с использованием 3DPAM (нижняя конечность) с одним часом рассечения той же анатомической области [78]. Не было никаких существенных различий между двумя методами обучения. Вполне вероятно, что исследования по этой теме мало, потому что такие сравнения трудно провести. Диссекция-это трудоемкая подготовка для студентов. Иногда требуются десятки часов подготовки, в зависимости от того, что готовится. Третье сравнение можно сделать с сухими костями. Исследование, проведенное Tsai и Smith, показало, что результаты тестов были значительно лучше в группе с использованием 3DPAM [51, 63]. Чен и его коллеги отметили, что учащиеся, использующие 3D -модели, работали лучше при определении структур (черепа), но не было никакой разницы в оценках MCQ [69]. Наконец, Таннер и его коллеги продемонстрировали лучшие результаты после тестирования в этой группе с использованием 3DPAM птеригопалатиновой ямки [46]. Другие новые учебные инструменты были определены в этом обзоре литературы. Наиболее распространенными среди них являются дополненная реальность, виртуальная реальность и серьезные игры [43]. По словам Махруса и коллег, предпочтение анатомических моделей зависит от количества часов, которые студенты играют в видеоигры [31]. С другой стороны, основным недостатком новых инструментов обучения анатомии является тактистская обратная связь, особенно для чисто виртуальных инструментов [48].
Большинство исследований, оценивающих новые 3DPAM, использовали предварительные предварительные знания. Эти предварительные предложения помогают избежать смещения в оценке. Некоторые авторы, прежде чем проводить экспериментальные исследования, исключают всех студентов, которые набрали выше среднего по предварительному тесту [40]. Среди предвзятости, упомянутых Гараса и коллег, были цвет модели и выбор добровольцев в классе ученика [61]. Окрашивание облегчает идентификацию анатомических структур. Чен и его коллеги установили строгие экспериментальные условия без начальных различий между группами, и исследование было слепы в максимальной степени [69]. Лим и коллеги рекомендуют завершить оценку после тестирования третьей стороной, чтобы избежать смещения в оценке [16]. В некоторых исследованиях использовались шкалы Лайкерта для оценки осуществимости 3DPAM. Этот инструмент подходит для оценки удовлетворения, но есть все еще важные предубеждения, о которых можно знать [86].
Образовательная значимость 3DPAM была в основном оценена среди студентов-медиков, включая студентов-медиков, в 14 из 33 исследований. В своем пилотном исследовании Уилк и его коллеги сообщили, что студенты -медики полагали, что 3D -печать должна быть включена в обучение анатомии [87]. 87% студентов, опрошенных в исследовании Cercenelli, считали, что второй год обучения был лучшим временем для использования 3DPAM [84]. Результаты Таннера и его коллег также показали, что студенты работали лучше, если бы они никогда не изучали поле [46]. Эти данные свидетельствуют о том, что первый год медицинской школы - оптимальное время для включения 3DPAM в обучение анатомии. Мета-анализ Ye поддержал эту идею [18]. В 27 статьях, включенных в исследование, были существенные различия в эффективности 3DPAM по сравнению с традиционными моделями у студентов -медиков, но не у жителей.
3DPAM в качестве инструмента обучения улучшает академические достижения [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], долгосрочное удержание знаний [32] и удовлетворенность студентов [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Панели экспертов также обнаружили, что эти модели полезны [37, 42, 49, 81, 82], и два исследования обнаружили удовлетворенность учителей 3DPAM [25, 63]. Из всех источников Backhouse и коллеги считают 3D -печать лучшей альтернативой традиционным анатомическим моделям [49]. В своем первом мета-анализе Ye и коллеги подтвердили, что студенты, получившие инструкции 3DPAM, имели лучшие результаты после тестирования, чем студенты, которые получали 2D или инструкции по трубе [10]. Однако они дифференцировали 3DPAM не по сложности, а просто по сердцу, нервной системе и брюшной полости. В семи исследованиях 3DPAM не превосходил другие модели на основе тестов знаний, управляемых студентам [32, 66, 69, 77, 78, 84]. В своем мета-анализе Салазар и его коллеги пришли к выводу, что использование 3DPAM специально улучшает понимание сложной анатомии [17]. Эта концепция согласуется с письмом Хаты к редактору [88]. Некоторые анатомические области, считающиеся менее сложными, не требуют использования 3DPAM, тогда как более сложные анатомические области (такие как шея или нервная система) были бы логическим выбором для 3DPAM. Эта концепция может объяснить, почему некоторые 3DPAM не считаются превосходящими традиционными моделями, особенно когда учащиеся не имеют знаний в области, где производительность модели считается превосходной. Таким образом, представление простой модели студентам, у которых уже есть некоторые знания по этому вопросу (студенты -медики или жители), не помогает повысить успеваемость учащихся.
Из всех перечисленных образовательных преимуществ 11 исследований подчеркнули визуальные или тактильные качества моделей [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], а 3 исследования улучшили силу и долговечность (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Другие преимущества заключаются в том, что учащиеся могут манипулировать структурами, учителя могут сэкономить время, их легче сохранить, чем труп информации. Группы [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Повторная 3D-печать для преподавания анатомии с высокой объемом объемов делает модели 3D-печати более рентабельными [26]. Использование 3DPAM может улучшить возможности умственного вращения [23] и улучшить интерпретацию поперечных изображений [23, 32]. Два исследования показали, что учащиеся, подвергшиеся воздействию 3DPAM, с большей вероятностью подвергались операции [40, 74]. Металлические разъемы могут быть встроены для создания движения, необходимого для изучения функциональной анатомии [51, 53], или модели могут быть напечатаны с использованием конструкций триггеров [67].
3D -печать позволяет создавать регулируемые анатомические модели, улучшая определенные аспекты на стадии моделирования, [48, 80] создавая подходящее основание, [59], объединяя несколько моделей, [36], используя прозрачность, (49) цвет, [45] или Создание видимых определенных внутренних структур [30]. Tripodi и коллеги использовали скульптурную глину, чтобы дополнить свои модели с 3D-печатными костями, подчеркивая ценность совместных моделей в качестве учебных инструментов [47]. В 9 исследованиях был применен цвет после печати [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], но студенты применили его только один раз [49]. К сожалению, исследование не оценило качество обучения модели или последовательность обучения. Это следует учитывать в контексте анатомического образования, поскольку преимущества смешанного обучения и совместного создания хорошо известны [89]. Чтобы справиться с растущей рекламной деятельностью, самообучение много раз использовалось для оценки моделей [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Одно исследование пришло к выводу, что цвет пластикового материала был слишком ярким [45], другое исследование пришло к выводу, что модель была слишком хрупкой [71], и два других исследования показали отсутствие анатомической изменчивости в конструкции отдельных моделей [25, 45 ] Полем Семь исследований пришли к выводу, что анатомические детали 3DPAM недостаточны [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Для более подробных анатомических моделей крупных и сложных областей, таких как репероперационная или шейная область, время сегментации и моделирования считается очень длинной, а стоимость очень высока (около 2000 долларов США) [27, 48]. Ходжо и его коллеги сообщили в своем исследовании, что создание анатомической модели таза заняло 40 часов [42]. Самое длинное время сегментации составило 380 часов в исследовании Weatherall и коллег, в котором были объединены несколько моделей для создания полной модели педиатрических дыхательных путей [36]. В девяти исследованиях сегментация и время печати считались недостатками [36, 42, 57, 58, 74]. Тем не менее, 12 исследований критиковали физические свойства их моделей, в частности, их консистенцию, [28, 62] отсутствие прозрачности, [30] хрупкость и монохроматичность, [71] отсутствие мягких тканей, [66] или отсутствие деталей [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Эти недостатки могут быть преодолены путем увеличения времени сегментации или моделирования. Потеря и получения соответствующей информации было проблемой, с которой сталкиваются три команды [30, 74, 77]. Согласно сообщениям пациентов, йодированные контрастные агенты не обеспечивали оптимальной видимости сосудов из -за ограничений дозы [74]. Инъекция трупной модели, по -видимому, является идеальным методом, который отходит от принципа «как можно меньше» и ограничений дозы введенного контрастного агента.
К сожалению, во многих статьях не упоминаются некоторые ключевые особенности 3DPAM. Менее половины статей явно указали, был ли их 3DPAM окрашен. Охват масштаба печати был непоследовательным (43% статей), и только 34% упомянули использование нескольких носителей. Эти параметры печати имеют решающее значение, потому что они влияют на учебные свойства 3DPAM. Большинство статей не предоставляют достаточной информации о сложностях получения 3DPAM (время дизайна, квалификации персонала, затраты на программное обеспечение, затраты на печать и т. Д.). Эта информация имеет решающее значение и должна рассматриваться до того, как рассмотреть вопрос о запуске проекта по разработке нового 3DPAM.
Этот систематический обзор показывает, что проектирование и 3D-печать нормальных анатомических моделей возможны по низкой стоимости, особенно при использовании принтеров FDM или SLA и недорогих одноцветных пластиковых материалов. Тем не менее, эти базовые конструкции могут быть улучшены, добавив цвет или добавив конструкции в разных материалах. Более реалистичные модели (напечатанные с использованием нескольких материалов различных цветов и текстур, чтобы тесно повторить тактильные качества эталонной модели трупа) требуют более дорогих технологий 3D -печати и более длительного времени проектирования. Это значительно увеличит общую стоимость. Независимо от того, какой процесс печати выбран, выбор соответствующего метода визуализации является ключом к успеху 3DPAM. Чем выше пространственное разрешение, тем более реалистичной становится модель и может использоваться для передовых исследований. С педагогической точки зрения 3DPAM является эффективным инструментом для обучения анатомии, о чем свидетельствуют тесты знаний, проводимые студентам и их удовлетворенность. Преподавательский эффект 3DPAM лучше всего, когда он воспроизводит сложные анатомические регионы, и студенты используют его в начале медицинской подготовки.
Наборы данных, сгенерированные и/или проанализированные в текущем исследовании, не доступны общедоступны из -за языковых барьеров, но доступны у соответствующего автора по разумному запросу.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt Cm. Обзор грубой анатомии, микроанатомии, нейробиологии и эмбриологических курсов в учебных программах медицинской школы США. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Гош SK Cadaveric Dissection как образовательный инструмент для анатомической науки в 21 -м веке: рассечение как образовательный инструмент. Анализ научного образования. 2017; 10 (3): 286–99.
Время сообщения: ноябрь-01-2023