Modelele anatomice imprimate tridimensionale (3DPAM) par a fi un instrument potrivit datorită valorii lor educaționale și fezabilității.Scopul acestei recenzii este de a descrie și analiza metodele utilizate pentru crearea 3DPAM pentru predarea anatomiei umane și de a evalua contribuția pedagogică a acestuia.
S-a efectuat o căutare electronică în PubMed folosind următorii termeni: educație, școală, învățare, predare, formare, predare, educație, tridimensional, 3D, tridimensional, imprimare, imprimare, imprimare, anatomie, anatomie, anatomie și anatomie ..Constatările au inclus caracteristicile studiului, designul modelului, evaluarea morfologică, performanța educațională, punctele forte și punctele slabe.
Dintre cele 68 de articole selectate, cel mai mare număr de studii s-a concentrat pe regiunea craniană (33 de articole);51 de articole menționează imprimarea osoasă.În 47 de articole, 3DPAM a fost dezvoltat pe baza tomografiei computerizate.Sunt enumerate cinci procese de imprimare.Materialele plastice și derivații lor au fost utilizate în 48 de studii.Prețul fiecărui design variază între 1,25 USD și 2.800 USD.Treizeci și șapte de studii au comparat 3DPAM cu modele de referință.Treizeci și trei de articole au examinat activitățile educaționale.Principalele beneficii sunt calitatea vizuală și tactilă, eficiența învățării, repetabilitatea, personalizarea și agilitatea, economisirea de timp, integrarea anatomiei funcționale, capacități mai bune de rotație mentală, păstrarea cunoștințelor și satisfacția profesorului/elevului.Principalele dezavantaje sunt legate de design: consistență, lipsă de detalii sau transparență, culori prea strălucitoare, timpi lungi de imprimare și cost ridicat.
Această revizuire sistematică arată că 3DPAM este rentabil și eficient pentru predarea anatomiei.Modelele mai realiste necesită utilizarea unor tehnologii de imprimare 3D mai scumpe și timpi mai lungi de proiectare, ceea ce va crește semnificativ costul total.Cheia este să selectați metoda de imagistică adecvată.Din punct de vedere pedagogic, 3DPAM este un instrument eficient pentru predarea anatomiei, cu impact pozitiv asupra rezultatelor învățării și satisfacției.Efectul de predare al 3DPAM este cel mai bun atunci când reproduce regiuni anatomice complexe și studenții îl folosesc devreme în pregătirea lor medicală.
Disecția cadavrelor de animale a fost efectuată încă din Grecia antică și este una dintre principalele metode de predare a anatomiei.Disecțiile cadaverice efectuate în timpul pregătirii practice sunt utilizate în programa teoretică a studenților universitari la medicină și sunt considerate în prezent standardul de aur pentru studiul anatomiei [1,2,3,4,5].Cu toate acestea, există multe bariere în calea utilizării specimenelor de cadavre uman, ceea ce determină căutarea de noi instrumente de antrenament [6, 7].Unele dintre aceste noi instrumente includ realitate augmentată, instrumente digitale și imprimare 3D.Conform unei revizuiri recente a literaturii de specialitate de Santos et al.[8] În ceea ce privește valoarea acestor noi tehnologii pentru predarea anatomiei, imprimarea 3D pare a fi una dintre cele mai importante resurse, atât în ceea ce privește valoarea educațională pentru elevi, cât și în ceea ce privește fezabilitatea implementării [4,9,10] .
Imprimarea 3D nu este nouă.Primele brevete legate de această tehnologie datează din 1984: A Le Méhauté, O De Witte și JC André în Franța, iar trei săptămâni mai târziu C Hull în SUA.De atunci, tehnologia a continuat să evolueze și utilizarea sa s-a extins în multe domenii.De exemplu, NASA a tipărit primul obiect dincolo de Pământ în 2014 [11].Domeniul medical a adoptat și acest nou instrument, crescând astfel dorința de a dezvolta medicina personalizată [12].
Mulți autori au demonstrat beneficiile utilizării modelelor anatomice imprimate 3D (3DPAM) în educația medicală [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Când se preda anatomia umană, sunt necesare modele nepatologice și anatomice normale.Unele recenzii au examinat modele de antrenament patologic sau medical/chirurgical [8, 20, 21].Pentru a dezvolta un model hibrid pentru predarea anatomiei umane care încorporează noi instrumente, cum ar fi imprimarea 3D, am efectuat o revizuire sistematică pentru a descrie și analiza modul în care obiectele imprimate 3D sunt create pentru predarea anatomiei umane și modul în care elevii evaluează eficiența învățării folosind aceste obiecte 3D.
Această revizuire sistematică a literaturii a fost efectuată în iunie 2022 fără restricții de timp, folosind liniile directoare PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Criteriile de includere au fost toate lucrările de cercetare care utilizează 3DPAM în predarea/învățarea anatomiei.Au fost excluse recenzii de literatură, scrisori sau articole care se concentrează pe modele patologice, modele animale, modele arheologice și modele de pregătire medicală/chirurgicală.Au fost selectate doar articolele publicate în limba engleză.Articolele fără rezumate disponibile online au fost excluse.Au fost incluse articole care au inclus mai multe modele, dintre care cel puțin unul era normal din punct de vedere anatomic sau avea o patologie minoră care nu afectează valoarea didactică.
S-a efectuat o căutare a literaturii în baza de date electronică PubMed (National Library of Medicine, NCBI) pentru a identifica studii relevante publicate până în iunie 2022. Utilizați următorii termeni de căutare: educație, școală, predare, predare, învățare, predare, educație, trei- dimensional, 3D, 3D, imprimare, imprimare, imprimare, anatomie, anatomie, anatomie și anatomie.A fost executată o singură interogare: (((educație[Titlu/Rezumat] SAU școală[Titlu/Rezumat] SAUînvățare[Titlu/Rezumat] SAU predare[Titlu/Rezumat] SAU instruire[Titlu/Rezumat] OAtinge[Titlu/Rezumat] ] SAU Educație [Titlu/Rezumat]) ȘI (Trei dimensiuni [Titlu] SAU 3D [Titlu] SAU 3D [Titlu])) ȘI (Tipărește [Titlu] SAU Tipărește [Titlu] SAU Imprimează [Titlu])) ȘI (Anatomie) [Titlu ] ]/rezumat] sau anatomie [titlu/rezumat] sau anatomie [titlu/rezumat] sau anatomie [titlu/rezumat]).Articole suplimentare au fost identificate prin căutarea manuală în baza de date PubMed și revizuirea referințelor altor articole științifice.Nu au fost aplicate restricții de dată, dar a fost folosit filtrul „Persoană”.
Toate titlurile și rezumatele extrase au fost analizate în funcție de criteriile de includere și excludere de către doi autori (EBR și AL), iar orice studiu care nu îndeplinește toate criteriile de eligibilitate a fost exclus.Publicațiile cu text integral ale studiilor rămase au fost preluate și revizuite de trei autori (EBR, EBE și AL).Atunci când a fost necesar, neînțelegerile în selectarea articolelor au fost rezolvate de o a patra persoană (LT).Publicațiile care au îndeplinit toate criteriile de includere au fost incluse în această revizuire.
Extragerea datelor a fost efectuată independent de doi autori (EBR și AL) sub supravegherea unui al treilea autor (LT).
- Date de proiectare a modelului: regiuni anatomice, părți anatomice specifice, model inițial pentru imprimare 3D, metodă de achiziție, software de segmentare și modelare, tip de imprimantă 3D, tip și cantitate de material, scară de imprimare, culoare, cost de imprimare.
- Evaluarea morfologică a modelelor: modele utilizate pentru comparație, evaluare medicală a experților/profesorilor, număr de evaluatori, tip de evaluare.
- Model 3D didactic: evaluarea cunoștințelor elevilor, metoda de evaluare, numărul de elevi, numărul de grupuri de comparație, randomizarea elevilor, educația/tipul de elev.
418 studii au fost identificate în MEDLINE și 139 de articole au fost excluse de filtrul „uman”.După revizuirea titlurilor și rezumatelor, 103 studii au fost selectate pentru citire integrală.34 de articole au fost excluse deoarece erau fie modele patologice (9 articole), modele de pregătire medicală/chirurgicală (4 articole), modele animale (4 articole), modele radiologice 3D (1 articol), fie nu erau articole științifice originale (16 capitole).).Un total de 68 de articole au fost incluse în revizuire.Figura 1 prezintă procesul de selecție sub formă de organigramă.
Diagramă care rezumă identificarea, screening-ul și includerea articolelor în această revizuire sistematică
Toate studiile au fost publicate între 2014 și 2022, cu un an mediu de publicare 2019. Dintre cele 68 de articole incluse, 33 (49%) studii au fost descriptive și experimentale, 17 (25%) au fost pur experimentale și 18 (26%) au fost experimental.Pur descriptiv.Din cele 50 (73%) de studii experimentale, 21 (31%) au folosit randomizarea.Doar 34 de studii (50%) au inclus analize statistice.Tabelul 1 rezumă caracteristicile fiecărui studiu.
33 de articole (48%) au examinat regiunea capului, 19 articole (28%) au examinat regiunea toracică, 17 articole (25%) au examinat regiunea abdominopelviană și 15 articole (22%) au examinat extremitățile.Cincizeci și unu de articole (75%) au menționat oasele imprimate 3D ca modele anatomice sau modele anatomice cu mai multe felii.
În ceea ce privește modelele sursă sau fișierele utilizate pentru dezvoltarea 3DPAM, 23 articole (34%) au menționat utilizarea datelor despre pacienți, 20 articole (29%) au menționat utilizarea datelor cadaverice, iar 17 articole (25%) au menționat utilizarea bazelor de date.au fost utilizate, iar 7 studii (10%) nu au dezvăluit sursa documentelor utilizate.
47 de studii (69%) au dezvoltat 3DPAM pe baza tomografiei computerizate, iar 3 studii (4%) au raportat utilizarea microCT.7 articole (10%) au proiectat obiecte 3D folosind scanere optice, 4 articole (6%) folosind RMN și 1 articol (1%) folosind camere și microscoape.14 articole (21%) nu au menționat sursa fișierelor sursă de proiectare a modelului 3D.Fișierele 3D sunt create cu o rezoluție spațială medie mai mică de 0,5 mm.Rezoluția optimă este de 30 μm [80] și rezoluția maximă este de 1,5 mm [32].
Au fost utilizate 60 de aplicații software diferite (segmentare, modelare, proiectare sau imprimare).Mimics (Materialise, Leuven, Belgia) a fost folosit cel mai des (14 studii, 21%), urmat de MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studii, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 studii, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studii, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Olanda) (8 studii, 12%) și CURA (Geldemarsen, Olanda) (7 studii, 10%).
Sunt menționate șaizeci și șapte de modele diferite de imprimantă și cinci procese de imprimare.Tehnologia FDM (Fused Deposition Modeling) a fost utilizată în 26 de produse (38%), sablare material în 13 produse (19%) și în final sablare liant (11 produse, 16%).Cele mai puțin utilizate tehnologii sunt stereolitografia (SLA) (5 articole, 7%) și sinterizarea selectivă cu laser (SLS) (4 articole, 6%).Cea mai des folosită imprimantă (7 articole, 10%) este Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
La specificarea materialelor utilizate pentru fabricarea 3DPAM (51 de articole, 75%), 48 de studii (71%) au folosit materiale plastice și derivații acestora.Principalele materiale utilizate au fost PLA (acid polilactic) (n = 20, 29%), rășina (n = 9, 13%) și ABS (acrilonitril butadienă stiren) (7 tipuri, 10%).23 de articole (34%) au examinat 3DPAM realizat din mai multe materiale, 36 de articole (53%) au prezentat 3DPAM realizat dintr-un singur material, iar 9 articole (13%) nu au specificat un material.
Douăzeci și nouă de articole (43%) au raportat rapoarte de imprimare variind de la 0,25:1 la 2:1, cu o medie de 1:1.Douăzeci și cinci de articole (37%) au folosit un raport de 1:1.28 de 3DPAM (41%) constau din mai multe culori, iar 9 (13%) au fost vopsite după imprimare [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Treizeci și patru de articole (50%) au menționat costuri.9 articole (13%) au menționat costul imprimantelor 3D și al materiilor prime.Prețurile imprimantelor variază de la 302 USD la 65.000 USD.Când este specificat, prețurile modelului variază de la 1,25 USD la 2.800 USD;aceste extreme corespund specimenelor de schelet [47] și modelelor retroperitoneale de înaltă fidelitate [48].Tabelul 2 rezumă datele modelului pentru fiecare studiu inclus.
Treizeci și șapte de studii (54%) au comparat 3DAPM cu un model de referință.Dintre aceste studii, cel mai frecvent comparator a fost un model anatomic de referință, utilizat în 14 articole (38%), preparate plastinate în 6 articole (16%), preparate plastinate în 6 articole (16%).Utilizarea realității virtuale, imagistica tomografică computerizată un 3DPAM în 5 articole (14%), un alt 3DPAM în 3 articole (8%), jocuri serioase în 1 articol (3%), radiografii în 1 articol (3%), modele de afaceri în 1 articol (3%) și realitate augmentată într-un articol (3%).Treizeci și patru de studii (50%) au evaluat 3DPAM.Cincisprezece (48%) studii au descris experiențele evaluatorilor în detaliu (Tabelul 3).3DPAM a fost efectuat de chirurgi sau medici curant în 7 studii (47%), anatomiști în 6 studii (40%), studenți în 3 studii (20%), profesori (disciplină nespecificată) în 3 studii (20%) pentru evaluare și încă un evaluator în articol (7%).Numărul mediu de evaluatori este de 14 (minim 2, maxim 30).Treizeci și trei de studii (49%) au evaluat morfologia 3DPAM calitativ, iar 10 studii (15%) au evaluat morfologia 3DPAM cantitativ.Din cele 33 de studii care au folosit evaluări calitative, 16 au folosit evaluări pur descriptive (48%), 9 au folosit teste/evaluări/sondaje (27%) și 8 au folosit scale Likert (24%).Tabelul 3 rezumă evaluările morfologice ale modelelor din fiecare studiu inclus.
Treizeci și trei (48%) de articole au examinat și au comparat eficiența predării 3DPAM studenților.Dintre aceste studii, 23 (70%) articole au evaluat satisfacția elevilor, 17 (51%) au folosit scale Likert și 6 (18%) au folosit alte metode.Douăzeci și două de articole (67%) au evaluat învățarea elevilor prin testarea cunoștințelor, dintre care 10 (30%) au folosit teste prealabile și/sau posttestare.Unsprezece studii (33%) au folosit întrebări și teste cu răspunsuri multiple pentru a evalua cunoștințele elevilor, iar cinci studii (15%) au folosit etichetarea imaginilor/identificarea anatomică.La fiecare studiu au participat în medie 76 de studenți (minim 8, maxim 319).Douăzeci și patru de studii (72%) au avut un grup de control, dintre care 20 (60%) au utilizat randomizarea.În schimb, un studiu (3%) a repartizat aleatoriu modele anatomice la 10 studenți diferiți.În medie, au fost comparate 2,6 grupuri (minim 2, maxim 10).Douăzeci și trei de studii (70%) au implicat studenți la medicină, dintre care 14 (42%) au fost studenți în anul I la medicină.Șase (18%) studii au implicat rezidenți, 4 (12%) studenți la stomatologie și 3 (9%) studenți la științe.Șase studii (18%) au implementat și evaluat învățarea autonomă folosind 3DPAM.Tabelul 4 rezumă rezultatele evaluării eficacității predării 3DPAM pentru fiecare studiu inclus.
Principalele avantaje raportate de autori pentru utilizarea 3DPAM ca instrument de predare pentru anatomia umană normală sunt caracteristicile vizuale și tactile, inclusiv realismul [55, 67], acuratețea [44, 50, 72, 85] și variabilitatea consistenței [34, 45] ]., 48, 64], culoare și transparență [28, 45], durabilitate [24, 56, 73], efect educațional [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], cost [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproductibilitate [80], posibilitate de îmbunătățire sau personalizare [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], capacitatea de a manipula elevii [30, 49], economisirea timpului de predare [61, 80], ușurința depozitării [61], capacitatea de a integra anatomia funcțională sau de a crea structuri specifice [51, 53], 67] , proiectarea rapidă a modelelor scheletice [ 81], capacitatea de a co-crea modele și de a le duce acasă [49, 60, 71], îmbunătățirea abilităților de rotație mentală [23] și reținerea cunoștințelor [32], precum și asupra profesorului [32] 25, 63] și satisfacția elevilor [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Principalele dezavantaje sunt legate de design: rigiditate [80], consistență [28, 62], lipsă de detaliu sau transparență [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], culori prea strălucitoare [45].și fragilitatea podelei[71].Alte dezavantaje includ pierderea de informații [30, 76], timpul îndelungat necesar pentru segmentarea imaginii [36, 52, 57, 58, 74], timpul de imprimare [57, 63, 66, 67], lipsa variabilității anatomice [25], și costă.Înalt[48].
Această revizuire sistematică rezumă 68 de articole publicate pe parcursul a 9 ani și evidențiază interesul comunității științifice pentru 3DPAM ca instrument de predare a anatomiei umane normale.Fiecare regiune anatomică a fost studiată și imprimată 3D.Dintre aceste articole, 37 de articole au comparat 3DPAM cu alte modele, iar 33 de articole au evaluat relevanța pedagogică a 3DPAM pentru studenți.
Având în vedere diferențele în designul studiilor anatomice de imprimare 3D, nu am considerat că este adecvată efectuarea unei meta-analize.O meta-analiză publicată în 2020 s-a concentrat în principal pe testele de cunoștințe anatomice după antrenament, fără a analiza aspectele tehnice și tehnologice ale proiectării și producției 3DPAM [10].
Regiunea capului este cea mai studiată, probabil pentru că complexitatea anatomiei sale îngreunează studenților să înfățișeze această regiune anatomică în spațiu tridimensional în comparație cu membrele sau trunchiul.CT este de departe cea mai frecvent utilizată modalitate de imagistică.Această tehnică este utilizată pe scară largă, în special în medii medicale, dar are o rezoluție spațială limitată și un contrast scăzut al țesuturilor moi.Aceste limitări fac scanările CT neadecvate pentru segmentarea și modelarea sistemului nervos.Pe de altă parte, tomografia computerizată este mai potrivită pentru segmentarea/modelarea țesutului osos;Contrastul oaselor/țesutului moale ajută la finalizarea acestor pași înainte de imprimarea 3D a modelelor anatomice.Pe de altă parte, microCT este considerată tehnologia de referință în ceea ce privește rezoluția spațială în imagistica osoasă [70].Scanere optice sau RMN pot fi, de asemenea, folosite pentru a obține imagini.Rezoluția mai mare previne netezirea suprafețelor osoase și păstrează subtilitatea structurilor anatomice [59].Alegerea modelului afectează și rezoluția spațială: de exemplu, modelele de plastificare au o rezoluție mai mică [45].Designerii grafici trebuie să creeze modele 3D personalizate, ceea ce crește costurile (de la 25 la 150 USD pe oră) [43].Obținerea fișierelor .STL de înaltă calitate nu este suficientă pentru a crea modele anatomice de înaltă calitate.Este necesar să se determine parametrii de imprimare, cum ar fi orientarea modelului anatomic pe placa de imprimare [29].Unii autori sugerează că tehnologiile avansate de imprimare, cum ar fi SLS, ar trebui utilizate oriunde este posibil pentru a îmbunătăți acuratețea 3DPAM [38].Producerea 3DPAM necesită asistență profesională;cei mai căutați specialiști sunt inginerii [72], radiologii [75], graficienii [43] și anatomiștii [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Software-ul de segmentare și modelare sunt factori importanți în obținerea unor modele anatomice precise, dar costul acestor pachete software și complexitatea lor împiedică utilizarea acestora.Mai multe studii au comparat utilizarea diferitelor pachete software și tehnologii de imprimare, evidențiind avantajele și dezavantajele fiecărei tehnologii [68].Pe lângă software-ul de modelare, este necesar și un software de imprimare compatibil cu imprimanta selectată;unii autori preferă să folosească imprimarea 3D online [75].Dacă sunt imprimate suficiente obiecte 3D, investiția poate duce la profituri financiare [72].
Plasticul este de departe cel mai des folosit material.Gama sa largă de texturi și culori îl fac materialul de alegere pentru 3DPAM.Unii autori au lăudat rezistența sa ridicată în comparație cu modelele tradiționale cadaverice sau plastinate [24, 56, 73].Unele materiale plastice au chiar proprietăți de îndoire sau întindere.De exemplu, Filaflex cu tehnologia FDM se poate întinde până la 700%.Unii autori îl consideră materialul de alegere pentru replicarea mușchilor, tendonului și ligamentelor [63].Pe de altă parte, două studii au ridicat întrebări cu privire la orientarea fibrelor în timpul tipăririi.De fapt, orientarea, inserția, inervația și funcția fibrelor musculare sunt critice în modelarea musculară [33].
În mod surprinzător, puține studii menționează amploarea tipăririi.Deoarece mulți oameni consideră că raportul 1:1 este standard, autorul poate să fi ales să nu-l menționeze.Deși extinderea la scară ar fi utilă pentru învățarea direcționată în grupuri mari, fezabilitatea extinderii nu a fost încă explorată, în special cu creșterea mărimii claselor și dimensiunea fizică a modelului fiind un factor important.Desigur, cântarele de dimensiune completă facilitează localizarea și comunicarea diferitelor elemente anatomice către pacient, ceea ce poate explica de ce sunt adesea folosite.
Dintre numeroasele imprimante disponibile pe piață, cele care folosesc tehnologia PolyJet (material sau liant cu jet de cerneală) pentru a oferi imprimare color și multi-strat (și, prin urmare, multi-textură) de înaltă definiție, costă între 20.000 USD și 250.000 USD (https: //www). .aniwaa.com/).Acest cost ridicat poate limita promovarea 3DPAM în școlile de medicină.Pe lângă costul imprimantei, costul materialelor necesare pentru imprimarea cu jet de cerneală este mai mare decât pentru imprimantele SLA sau FDM [68].Prețurile pentru imprimantele SLA sau FDM sunt, de asemenea, mai accesibile, variind de la 576 EUR la 4.999 EUR în articolele enumerate în această recenzie.Potrivit lui Tripodi și colegilor, fiecare parte scheletică poate fi tipărită pentru 1,25 USD [47].Unsprezece studii au concluzionat că imprimarea 3D este mai ieftină decât plastificarea sau modelele comerciale [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Mai mult, aceste modele comerciale sunt concepute pentru a oferi informații pacientului fără suficiente detalii pentru predarea anatomiei [80].Aceste modele comerciale sunt considerate inferioare 3DPAM [44].Este de remarcat faptul că, pe lângă tehnologia de imprimare utilizată, costul final este proporțional cu scara și, prin urmare, cu dimensiunea finală a 3DPAM [48].Din aceste motive, scara de dimensiune completă este preferată [37].
Doar un studiu a comparat 3DPAM cu modele anatomice disponibile comercial [72].Probele cadaverice sunt cel mai frecvent utilizat comparator pentru 3DPAM.În ciuda limitărilor lor, modelele cadaverice rămân un instrument valoros pentru predarea anatomiei.Trebuie făcută o distincție între autopsie, disecție și os uscat.Pe baza testelor de antrenament, două studii au arătat că 3DPAM a fost semnificativ mai eficient decât disecția plastinată [16, 27].Un studiu a comparat o oră de antrenament folosind 3DPAM (extremitate inferioară) cu o oră de disecție a aceleiași regiuni anatomice [78].Nu au existat diferențe semnificative între cele două metode de predare.Este probabil că există puține cercetări pe această temă, deoarece astfel de comparații sunt dificil de făcut.Disecția este o pregătire consumatoare de timp pentru elevi.Uneori sunt necesare zeci de ore de pregătire, în funcție de ceea ce se pregătește.O a treia comparație poate fi făcută cu oasele uscate.Un studiu realizat de Tsai și Smith a constatat că scorurile testelor au fost semnificativ mai bune în grupul care folosea 3DPAM [51, 63].Chen și colegii au remarcat că studenții care utilizează modele 3D au avut rezultate mai bune la identificarea structurilor (cranii), dar nu a existat nicio diferență în scorurile MCQ [69].În cele din urmă, Tanner și colegii săi au demonstrat rezultate mai bune post-test în acest grup folosind 3DPAM al fosei pterigopalatine [46].În această revizuire a literaturii au fost identificate și alte instrumente de predare noi.Cele mai comune dintre ele sunt realitatea augmentată, realitatea virtuală și jocurile serioase [43].Potrivit lui Mahrous și colegii, preferința pentru modelele anatomice depinde de numărul de ore în care elevii joacă jocuri video [31].Pe de altă parte, un dezavantaj major al noilor instrumente de predare a anatomiei este feedback-ul haptic, în special pentru instrumentele pur virtuale [48].
Majoritatea studiilor care evaluează noul 3DPAM au folosit preteste de cunoștințe.Aceste pretestări ajută la evitarea părtinirii evaluării.Unii autori, înainte de a efectua studii experimentale, exclud toți studenții care au obținut scoruri peste medie la testul preliminar [40].Printre prejudecățile menționate de Garas și colegii au fost culoarea modelului și selecția voluntarilor din clasa de studenți [61].Colorarea facilitează identificarea structurilor anatomice.Chen și colegii au stabilit condiții experimentale stricte, fără diferențe inițiale între grupuri, iar studiul a fost orbit în măsura maximă posibilă [69].Lim și colegii săi recomandă ca evaluarea post-test să fie finalizată de o terță parte pentru a evita părtinirea evaluării [16].Unele studii au folosit scalele Likert pentru a evalua fezabilitatea 3DPAM.Acest instrument este potrivit pentru evaluarea satisfacției, dar există încă părtiniri importante de care trebuie să fii conștient [86].
Relevanța educațională a 3DPAM a fost evaluată în primul rând în rândul studenților la medicină, inclusiv studenții din anul I la medicină, în 14 din 33 de studii.În studiul lor pilot, Wilk și colegii au raportat că studenții la medicină considerau că imprimarea 3D ar trebui inclusă în învățarea anatomiei lor [87].87% dintre studenții chestionați în studiul Cercenelli au considerat că al doilea an de studiu a fost cel mai bun moment pentru a utiliza 3DPAM [84].Rezultatele lui Tanner și ale colegilor au arătat, de asemenea, că studenții au avut performanțe mai bune dacă nu ar fi studiat niciodată domeniul [46].Aceste date sugerează că primul an de facultate de medicină este momentul optim pentru a încorpora 3DPAM în predarea anatomiei.Meta-analiza lui Ye a susținut această idee [18].În cele 27 de articole incluse în studiu, au existat diferențe semnificative în scorurile testelor între 3DPAM și modelele tradiționale pentru studenții la medicină, dar nu și pentru rezidenți.
3DPAM ca instrument de învățare îmbunătățește rezultatele academice [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], păstrarea cunoștințelor pe termen lung [32] și satisfacția studenților [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69 , 84].De asemenea, grupurile de experți au găsit aceste modele utile [37, 42, 49, 81, 82], iar două studii au constatat satisfacția profesorilor cu 3DPAM [25, 63].Dintre toate sursele, Backhouse și colegii consideră că imprimarea 3D este cea mai bună alternativă la modelele anatomice tradiționale [49].În prima lor meta-analiză, Ye și colegii au confirmat că studenții care au primit instrucțiuni 3DPAM au avut scoruri post-test mai bune decât studenții care au primit instrucțiuni 2D sau cadavre [10].Cu toate acestea, au diferențiat 3DPAM nu prin complexitate, ci pur și simplu după inimă, sistemul nervos și cavitatea abdominală.În șapte studii, 3DPAM nu a depășit alte modele bazate pe testele de cunoștințe administrate studenților [32, 66, 69, 77, 78, 84].În meta-analiza lor, Salazar și colegii au concluzionat că utilizarea 3DPAM îmbunătățește în mod specific înțelegerea anatomiei complexe [17].Acest concept este în concordanță cu scrisoarea lui Hitas către editor [88].Unele zone anatomice considerate mai puțin complexe nu necesită utilizarea 3DPAM, în timp ce zone anatomice mai complexe (cum ar fi gâtul sau sistemul nervos) ar fi o alegere logică pentru 3DPAM.Acest concept poate explica de ce unele 3DPAM nu sunt considerate superioare modelelor tradiționale, mai ales atunci când studenții nu au cunoștințe în domeniul în care performanța modelului este considerată superioară.Astfel, prezentarea unui model simplu studenților care au deja anumite cunoștințe ale materiei (studenți la medicină sau rezidenți) nu este de ajutor în îmbunătățirea performanței elevilor.
Dintre toate beneficiile educaționale enumerate, 11 studii au subliniat calitățile vizuale sau tactile ale modelelor [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] și 3 studii au îmbunătățit rezistența și durabilitatea (33). , 50 -52, 63, 79, 85, 86).Alte avantaje sunt că elevii pot manipula structurile, profesorii pot economisi timp, sunt mai ușor de conservat decât cadavrele, proiectul poate fi finalizat în 24 de ore, poate fi folosit ca instrument de educație la domiciliu și poate fi folosit pentru a preda cantități mari. De informații.grupuri [30, 49, 60, 61, 80, 81].Imprimarea 3D repetată pentru predarea anatomiei în volum mare face ca modelele de imprimare 3D să fie mai rentabile [26].Utilizarea 3DPAM poate îmbunătăți capacitățile de rotație mentală [23] și poate îmbunătăți interpretarea imaginilor în secțiune transversală [23, 32].Două studii au constatat că studenții expuși la 3DPAM erau mai susceptibili de a fi supuși unei intervenții chirurgicale [40, 74].Conectorii metalici pot fi încorporați pentru a crea mișcarea necesară studierii anatomiei funcționale [51, 53], sau modelele pot fi imprimate folosind modele de declanșare [67].
Imprimarea 3D permite crearea de modele anatomice ajustabile prin îmbunătățirea anumitor aspecte în timpul etapei de modelare, [48, 80] crearea unei baze adecvate, [59] combinarea mai multor modele, [36] folosind transparența, (49) culoare, [45] sau făcând vizibile anumite structuri interne [30].Tripodi și colegii au folosit argila de sculptură pentru a-și completa modelele osoase imprimate 3D, subliniind valoarea modelelor create în comun ca instrumente de predare [47].În 9 studii, culoarea a fost aplicată după imprimare [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], dar studenții au aplicat-o o singură dată [49].Din păcate, studiul nu a evaluat calitatea pregătirii modelului sau secvența antrenamentului.Acest lucru ar trebui luat în considerare în contextul educației anatomice, deoarece beneficiile învățării combinate și ale co-creării sunt bine stabilite [89].Pentru a face față activității de publicitate în creștere, auto-învățarea a fost folosită de multe ori pentru evaluarea modelelor [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Un studiu a concluzionat că culoarea materialului plastic era prea strălucitoare[45], un alt studiu a concluzionat că modelul era prea fragil[71] și alte două studii au indicat o lipsă de variabilitate anatomică în designul modelelor individuale[25, 45. ]..Șapte studii au concluzionat că detaliul anatomic al 3DPAM este insuficient [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Pentru modele anatomice mai detaliate ale regiunilor mari și complexe, cum ar fi retroperitoneul sau coloana cervicală, timpul de segmentare și modelare este considerat foarte lung și costul este foarte mare (aproximativ 2000 USD) [27, 48].Hojo și colegii săi au declarat în studiul lor că a fost nevoie de 40 de ore pentru a crea modelul anatomic al pelvisului [42].Cel mai lung timp de segmentare a fost de 380 de ore într-un studiu realizat de Weatherall și colegii, în care mai multe modele au fost combinate pentru a crea un model complet al căilor respiratorii pediatrice [36].În nouă studii, segmentarea și timpul de imprimare au fost considerate dezavantaje [36, 42, 57, 58, 74].Cu toate acestea, 12 studii au criticat proprietățile fizice ale modelelor lor, în special consistența lor, [28, 62] lipsa de transparență, [30] fragilitate și monocromaticitate, [71] lipsa țesuturilor moi, [66] sau lipsa detaliilor [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Aceste dezavantaje pot fi depășite prin creșterea timpului de segmentare sau simulare.Pierderea și recuperarea informațiilor relevante a fost o problemă cu care se confruntă trei echipe [30, 74, 77].Conform rapoartelor pacienților, substanțele de contrast iodate nu au oferit vizibilitate vasculară optimă din cauza limitărilor de doză [74].Injectarea unui model cadaveric pare a fi o metodă ideală care se îndepărtează de principiul „cât mai puțin posibil” și de limitările dozei de agent de contrast injectat.
Din păcate, multe articole nu menționează unele caracteristici cheie ale 3DPAM.Mai puțin de jumătate dintre articole au declarat în mod explicit dacă 3DPAM-ul lor a fost colorat.Acoperirea domeniului de aplicare a tipăririi a fost inconsecventă (43% din articole) și doar 34% au menționat utilizarea mai multor medii.Acești parametri de imprimare sunt critici deoarece influențează proprietățile de învățare ale 3DPAM.Majoritatea articolelor nu oferă suficiente informații despre complexitatea obținerii 3DPAM (timp de proiectare, calificarea personalului, costurile software, costurile de imprimare etc.).Aceste informații sunt critice și ar trebui luate în considerare înainte de a lua în considerare începerea unui proiect de dezvoltare a unui nou 3DPAM.
Această revizuire sistematică arată că proiectarea și imprimarea 3D a modelelor anatomice normale este fezabilă la costuri reduse, mai ales atunci când se utilizează imprimante FDM sau SLA și materiale plastice monocolore ieftine.Cu toate acestea, aceste modele de bază pot fi îmbunătățite prin adăugarea de culoare sau prin adăugarea de modele în diferite materiale.Modelele mai realiste (imprimate folosind mai multe materiale de diferite culori și texturi pentru a reproduce îndeaproape calitățile tactile ale unui model de referință de cadaver) necesită tehnologii de imprimare 3D mai scumpe și timpi de proiectare mai lungi.Acest lucru va crește semnificativ costul total.Indiferent de procesul de imprimare ales, alegerea metodei adecvate de imagine este cheia succesului 3DPAM.Cu cât rezoluția spațială este mai mare, cu atât modelul devine mai realist și poate fi utilizat pentru cercetări avansate.Din punct de vedere pedagogic, 3DPAM este un instrument eficient de predare a anatomiei, dovadă fiind testele de cunoștințe administrate elevilor și satisfacția acestora.Efectul de predare al 3DPAM este cel mai bun atunci când reproduce regiuni anatomice complexe și studenții îl folosesc devreme în pregătirea lor medicală.
Seturile de date generate și/sau analizate în studiul curent nu sunt disponibile public din cauza barierelor lingvistice, dar sunt disponibile de la autorul corespunzător, la cerere rezonabilă.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.O revizuire a cursurilor de anatomie grosieră, microanatomie, neurobiologie și embriologie în programele școlii de medicină din SUA.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Disecția cadaverică ca instrument educațional pentru știința anatomică în secolul 21: Disecția ca instrument educațional.Analiza educației științifice.2017;10(3):286–99.
Ora postării: Apr-09-2024