Kolmiulotteiset painetut anatomiset mallit (3DPAM) näyttävät olevan sopiva työkalu niiden koulutusarvon ja toteutettavuuden vuoksi. Tämän katsauksen tarkoituksena on kuvata ja analysoida menetelmiä, joita käytetään 3DPAM: n luomiseen ihmisen anatomian opettamiseen ja sen pedagogisen panoksen arvioimiseksi.
PubMedissä tehtiin sähköinen haku seuraavilla termeillä: koulutus, koulu, oppiminen, opetus, koulutus, opetus, koulutus, kolmiulotteinen, 3D, 3-ulottuvuus, tulostaminen, tulostaminen, tulostaminen, anatomia, anatomia, anatomia ja anatomia . . Tulokset sisälsivät tutkimuksen ominaisuudet, mallin suunnittelu, morfologinen arviointi, koulutuksen suorituskyky, vahvuudet ja heikkoudet.
68 valitusta artikkelista eniten tutkimuksia keskittyi kallon alueelle (33 artikkelia); 51 artikkelissa mainitaan luun tulostus. 47 artikkelissa 3DPAM kehitettiin tietokonetomografian perusteella. Listataan viisi tulostusprosessia. Muovia ja niiden johdannaisia käytettiin 48 tutkimuksessa. Jokainen malli vaihtelee 1,25 dollarista 2800 dollariin. Kolmekymmentäseitsemän tutkimusta verrattiin 3DPAM: iin referenssimalleihin. Kolmekymmentäkolme artikkelia tutkittiin koulutustoimintaa. Tärkeimmät edut ovat visuaalinen ja tuntolaatu, oppimisen tehokkuus, toistettavuus, muokattavuus ja ketteryys, ajansäästöt, funktionaalisen anatomian integrointi, paremmat henkisen kiertoominaisuudet, tiedon säilyttäminen ja opettajan/oppilaiden tyytyväisyys. Tärkeimmät haitat liittyvät suunnitteluun: johdonmukaisuus, yksityiskohtien puute tai läpinäkyvyys, värejä, jotka ovat liian kirkkaita, pitkiä tulostusaikoja ja korkeat kustannukset.
Tämä systemaattinen katsaus osoittaa, että 3DPAM on kustannustehokas ja tehokas anatomian opettamiseen. Realistisemmat mallit vaativat kalliimman 3D -tulostustekniikan ja pidempien suunnitteluaikojen käyttöä, mikä lisää merkittävästi kokonaiskustannuksia. Tärkeintä on valita sopiva kuvantamismenetelmä. Pedagogisesta näkökulmasta 3DPAM on tehokas työkalu anatomian opettamiseen, jolla on positiivinen vaikutus oppimistuloksiin ja tyytyväisyyteen. 3DPAM: n opetusvaikutus on paras, kun se toistaa monimutkaisia anatomisia alueita ja opiskelijat käyttävät sitä varhaisessa vaiheessa lääketieteellisessä koulutuksessa.
Eläinruumien leikkaus on suoritettu muinaisesta Kreikasta lähtien ja se on yksi tärkeimmistä anatomian opettamismenetelmistä. Käytännön koulutuksen aikana suoritettuja cadaverisia leikkauksia käytetään yliopistolääketieteen opiskelijoiden teoreettisessa opetussuunnitelmassa, ja niitä pidetään tällä hetkellä anatomian tutkimuksen kultastandardina [1,2,3,4,5]. Ihmisen cadaveric -näytteiden käytölle on kuitenkin monia esteitä, mikä kehottaa uusien koulutustyökalujen etsimistä [6, 7]. Jotkut näistä uusista työkaluista ovat lisätty todellisuus, digitaaliset työkalut ja 3D -tulostus. Santos et ai. . .
3D -tulostus ei ole uusi. Ensimmäiset tähän tekniikkaan liittyvät patentit ovat peräisin vuodesta 1984: Le Méhauté, O De Witte ja JC André Ranskassa ja kolme viikkoa myöhemmin C Hull Yhdysvalloissa. Sittemmin tekniikka on jatkanut kehittymistä ja sen käyttö on laajentunut monille alueille. Esimerkiksi NASA painotti ensimmäisen esineen maan ulkopuolelle vuonna 2014 [11]. Lääketieteen ala on myös ottanut käyttöön tämän uuden työkalun, mikä lisää halua kehittää henkilökohtaista lääketiedettä [12].
Monet kirjoittajat ovat osoittaneet 3D -painettujen anatomisten mallien (3DPAM) käytön edut lääketieteellisessä koulutuksessa [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Kun opetetaan ihmisen anatomiaa, tarvitaan ei-patologisia ja anatomisesti normaaleja malleja. Joissakin arvosteluissa on tutkittu patologisia tai lääketieteellisiä/kirurgisia koulutusmalleja [8, 20, 21]. Hybridi -mallin kehittämiseksi ihmisen anatomian opettamiseen, joka sisältää uusia työkaluja, kuten 3D -tulostusta, suoritimme systemaattisen katsauksen kuvaamaan ja analysoimaan, kuinka 3D -painetut esineet luodaan ihmisen anatomian opettamiseen ja kuinka opiskelijat arvioivat oppimisen tehokkuutta näiden 3D -objektien avulla.
Tämä systemaattinen kirjallisuuskatsaus suoritettiin kesäkuussa 2022 käyttämällä PRISMA: ta (systemaattisten katsausten ja metaanalyysien suosittujen raporttien kohteet) -ohjeet ilman aikarajoituksia [22].
Sisällyttämiskriteerit olivat kaikki 3DPAM: n tutkimuspapereita anatomian opetuksessa/oppimisessa. Patologisiin malleihin, eläinmalleihin, arkeologisiin malleihin ja lääketieteellisiin/kirurgisiin koulutusmalleihin keskittyvät kirjallisuuskatsaukset, kirjeet tai artikkelit jätettiin pois. Vain englanniksi julkaistut artikkelit valittiin. Artikkelit ilman saatavilla olevia tiivistelmiä jätettiin pois. Artikkeleita, jotka sisälsivät useita malleja, joista ainakin yksi oli anatomisesti normaalia tai joilla oli pieni patologia, joka ei vaikuttanut opetuksen arvoon, sisällytettiin.
Kirjallisuushaku tehtiin Electronic Database PubMed (National Medicine Library of Medicine, NCBI) tunnistamiseksi, joka on julkaistu kesäkuussa 2022. Dimensional, 3D, 3D, tulostus, tulostaminen, tulostaminen, anatomia, anatomia, anatomia ja anatomia. Yksi kysely suoritettiin: ((koulutus [otsikko/tiivistelmä] tai koulu [otsikko/tiivistelmä] orlearning [title/abstract] tai opetus [title/tiivistelmä] tai koulutus [otsikko/tiivistelmä] oreach [title/abstract]] tai Koulutus [otsikko/tiivistelmä]) ja (kolme ulottuvuutta [otsikko] tai 3D [otsikko] tai 3D [otsikko])) ja (tulosta [otsikko] tai tulosta [otsikko] tai tulosta [otsikko]) ja (anatomia) [otsikko ]]/abstrakti] tai anatomia [otsikko/tiivistelmä] tai anatomia [otsikko/tiivistelmä] tai anatomia [otsikko/abstrakti]). Lisäartikkeleita tunnistettiin etsimällä manuaalisesti PubMed -tietokantaa ja tarkistamalla muiden tieteellisten artikkeleiden viitteitä. Päivämäärärajoituksia ei sovellettu, mutta ”henkilö” -suodatinta käytettiin.
Kaksi kirjoittajaa (EBR ja AL) seulottiin kaikki haettuja otsikoita ja tiivistelmiä, ja kaikki tutkimukset, jotka eivät täytä kaikkia kelpoisuuskriteerejä, jätettiin pois. Jäljellä olevien tutkimusten täystekstiset julkaisut nousivat ja tarkistivat kolme kirjailijaa (EBR, EBE ja AL). Tarvittaessa erimielisyydet artikkeleiden valinnassa ratkaistiin neljäs henkilö (LT). Tähän katsaukseen sisällytettiin julkaisut, jotka täyttivät kaikki osallisuutta koskevat kriteerit.
Kaksi kirjoittajaa (EBR ja AL) suoritti tiedonpoiston itsenäisesti kolmannen kirjoittajan (LT) valvonnassa.
- Mallisuunnittelutiedot: Anatomiset alueet, erityiset anatomiset osat, 3D -tulostuksen alkuperäinen malli, hankintamenetelmä, segmentointi- ja mallinnusohjelmistot, 3D -tulostimen tyyppi, materiaalityyppi ja määrä, tulostusasteikko, väri, tulostuskustannukset.
- Mallien morfologinen arviointi: Mallit, joita käytetään vertailuun, asiantuntijoiden/opettajien lääketieteelliseen arviointiin, arvioijien lukumäärä, arviointityyppi.
- 3D -mallin opettaminen: Opiskelijoiden tiedon arviointi, arviointimenetelmä, opiskelijoiden lukumäärä, vertailuryhmien lukumäärä, opiskelijoiden satunnaistaminen, opiskelijan koulutus/tyyppi.
418 tutkimusta tunnistettiin MEDLINE: ssä, ja ”ihmisen” suodattimella jätettiin 139 artikkelia. Nimikkeiden ja tiivistelmien tarkastelun jälkeen valittiin 103 tutkimusta koko tekstin lukemiseen. 34 artikkelia suljettiin pois, koska ne olivat joko patologisia malleja (9 artikkelia), lääketieteelliset/kirurgiset koulutusmallit (4 artikkelia), eläinmallit (4 artikkelia), 3D -radiologiset mallit (1 artikkeli) tai eivät olleet alkuperäisiä tieteellisiä artikkeleita (16 lukua). ). Katsaukseen sisällytettiin yhteensä 68 artikkelia. Kuvio 1 esittää valintaprosessin vuokaaviona.
Virtakaavio yhteenveto artikkeleiden tunnistamisesta, seulonnasta ja sisällyttämisestä tässä systemaattisessa katsauksessa
Kaikki tutkimukset julkaistiin vuosina 2014 - 2022, keskimäärin julkaisuvuoden 2019 kanssa. 68: sta sisältyi artikkeleita, 33 (49%) tutkimusta oli kuvaavia ja kokeellisia, 17 (25%) oli puhtaasti kokeellisia ja 18 (26%) oli kokeellinen. Puhtaasti kuvaava. 50 (73%) kokeellisesta tutkimuksesta 21 (31%) käytti satunnaistamista. Vain 34 tutkimusta (50%) sisälsi tilastollisia analyysejä. Taulukossa 1 on yhteenveto kunkin tutkimuksen ominaisuuksista.
33 artiklassa (48%) tutkittiin pääaluetta, 19 artiklassa (28%) tutkittiin rintakehän aluetta, 17 artikkelia (25%) tutkittiin vatsanopelvic -aluetta ja 15 artiklaa (22%) tutkittiin raajoja. Viisikymmentäyksi artikkelissa (75%) mainitsivat 3D-painettujen luiden anatomisina malleina tai monivaleisina anatomisina malleina.
3DPAM: n kehittämiseen käytettyjen lähdemallejen tai tiedostojen osalta 23 artikkelia (34%) mainitsi potilastietojen käytön, 20 artikkelia (29%) mainitsi cadaveric -tietojen käytön ja 17 artikkelia (25%) mainitsivat tietokantojen käytön. Käyttö, ja 7 tutkimusta (10%) ei paljastanut käytettyjen asiakirjojen lähdettä.
47 tutkimusta (69%) kehitti 3DPAM: n, joka perustuu tietokonetomografiaan, ja 3 tutkimusta (4%) ilmoittivat mikrokoneen käytön. 7 artikkelia (10%) projisoidut 3D -objektit optisten skannerien avulla, 4 artikkelia (6%) käyttämällä MRI: tä ja 1 artikkelia (1%) kameroita ja mikroskooppeja. 14 artikkelissa (21%) ei maininnut 3D -mallisuunnittelulähdetiedostojen lähdettä. 3D -tiedostot luodaan keskimäärin alueellisella resoluutiolla alle 0,5 mm. Optimaalinen resoluutio on 30 μm [80] ja maksimiresoluutio on 1,5 mm [32].
Käytettiin kuusikymmentä erilaista ohjelmistosovellusta (segmentointi, mallintaminen, suunnittelu tai tulostaminen). Mimitejä (materialisoitu, Leuven, Belgia) käytettiin useimmiten (14 tutkimusta, 21%), jota seurasi Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 tutkimusta, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 tutkimusta, 15%), 3D -viipaloija (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 tutkimusta, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Alankomaat) (8 tutkimusta, 12%) ja Cura (Geldemarsen, Alankomaat) (7 tutkimusta, 10%).
Mainitaan kuusikymmentäseitsemän erilaista tulostinmallia ja viisi tulostusprosessia. FDM (sulatettu laskeutumismallinnus) -tekniikkaa käytettiin 26 tuotteessa (38%), materiaalien räjäyttämisessä 13 tuotteessa (19%) ja lopulta sideaineen räjäyttämisessä (11 tuotetta, 16%). Vähiten käytettyjä tekniikoita ovat stereolitografia (SLA) (5 artikkelia, 7%) ja selektiivinen laser sintraus (SLS) (4 artikkelia, 6%). Yleisimmin käytetty tulostin (7 artikkelia, 10%) on Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Kun määritetään 3DPAM: n valmistukseen käytetyt materiaalit (51 artikkelia, 75%), 48 tutkimusta (71%) käytti muovia ja niiden johdannaisia. Tärkeimpiä käytettyjä materiaaleja olivat PLA (polyloakidihappo) (n = 20, 29%), hartsi (n = 9, 13%) ja ABS (akryylinitriili butadieenistyreeni) (7 tyyppiä, 10%). 23 artikkelia (34%) tutkittiin useista materiaaleista valmistettuja 3DPAM: ta, 36 artikkelia (53%), jotka esitettiin vain yhdestä materiaalista, ja 9 artikkelia (13%) ei määritetty materiaalia.
Kaksikymmentäyhdeksän artikkelia (43%) ilmoitti tulostussuhteet välillä 0,25: 1-2: 1, keskimäärin 1: 1. Kaksikymmentäviisi artikkelia (37%) käytti suhdetta 1: 1. 28 3DPAMS (41%) koostui useista väreistä ja 9 (13%) värjättiin tulostamisen jälkeen [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Kolmekymmentä neljä artikkelia (50%) mainitsi kustannukset. 9 artikkelissa (13%) mainitsi 3D -tulostimien ja raaka -aineiden kustannukset. Tulostimet vaihtelevat 302 dollarista 65 000 dollariin. Määritettynä mallin hinnat vaihtelevat 1,25 dollarista 2800 dollariin; Nämä äärimmäisyydet vastaavat luustonäytteitä [47] ja erittäin uskollisia retroperitoneaalimalleja [48]. Taulukossa 2 on yhteenveto kunkin mukana olevan tutkimuksen mallitiedot.
Kolmekymmentäseitsemän tutkimusta (54%) verrattiin 3DAPM: ää referenssimalliin. Näiden tutkimusten joukossa yleisin vertailu oli anatominen referenssimalli, jota käytettiin 14 artikkelissa (38%), plastinoidut valmistelut 6 artikkelissa (16%) ja plastinoidut valmisteet 6 artikkelissa (16%). Virtuaalitodellisuuden käyttö, tietokonetomografiakuvaus Yksi 3DPAM 5 artikkelissa (14%), toinen 3DPAM 3 artikkelissa (8%), vakavat pelit yhdessä artikkelissa (3%), röntgenkuvat yhdessä artikkelissa (3%), liiketoimintamallit In 1 artikkeli (3%) ja lisätty todellisuus yhdessä artikkelissa (3%). Kolmekymmentä neljä (50%) tutkimusta arvioitiin 3DPAM. Viisitoista (48%) tutkimuksessa yksityiskohtaiset arviointien kokemukset (taulukko 3). Kirurgit suorittivat 3dPamin tai osallistuvat lääkäreihin seitsemässä tutkimuksessa (47%), anatomiset asiantuntijat 6 tutkimuksessa (40%), 3 tutkimuksen opiskelijat (20%), opettajat (kurinalaisuutta ei määritelty) 3 tutkimuksessa (20%) arviointiin ja vielä yksi arvioija artikkelissa (7%). Arvioijien keskimääräinen lukumäärä on 14 (vähintään 2, enintään 30). Kolmekymmentäkolme tutkimusta (49%) arvioitiin 3DPAM-morfologiaa laadullisesti ja 10 tutkimusta (15%) arvioitiin 3DPAM-morfologiaa kvantitatiivisesti. 33 tutkimuksesta, joissa käytettiin laadullisia arviointeja, 16 käytettiin puhtaasti kuvaavia arvioita (48%), 9 käytettyä testiä/luokitusta/tutkimusta (27%) ja 8 käytettyä Likert -asteikkoa (24%). Taulukossa 3 esitetään yhteenveto kunkin tutkimuksen mallien morfologisista arvioista.
Kolmekymmentäkolme (48%) artikkelia tutkittiin ja vertasi 3DPAM: n opetuksen tehokkuutta opiskelijoille. Näistä tutkimuksista 23 (70%) artikkelissa arvioitiin opiskelijoiden tyytyväisyyttä, 17 (51%) käytti Likert -asteikkoa ja 6 (18%) käytti muita menetelmiä. Kaksikymmentäkaksi artikkelia (67%) arvioi opiskelijoiden oppimista tietotestauksen kautta, joista 10 (30%) käytti esikokeita ja/tai posttestit. Yksitoista tutkimuksessa (33%) käytti monivalintakysymyksiä ja testejä opiskelijoiden tietämyksen arvioimiseksi, ja viidessä tutkimuksessa (15%) käytti kuvan merkintää/anatomisia tunnistamista. Jokaiseen tutkimukseen osallistui keskimäärin 76 opiskelijaa (vähintään 8, enintään 319). 24 tutkimuksessa (72%) oli kontrolliryhmä, josta 20 (60%) käytti satunnaistamista. Sitä vastoin yksi tutkimus (3%) satunnaisesti määritetty anatomiset mallit 10 eri opiskelijalle. Verrattiin keskimäärin 2,6 ryhmää (vähintään 2, enintään 10). Kaksikymmentäkolme tutkimusta (70%) osallistui lääketieteen opiskelijoita, joista 14 (42%) oli ensimmäisen vuoden lääketieteen opiskelijoita. Kuusi (18%) tutkimukseen osallistui asukkaita, 4 (12%) hammaslääketieteen opiskelijaa ja 3 (9%) tieteen opiskelijaa. Kuusi tutkimusta (18%) toteutti ja arvioi itsenäistä oppimista 3DPAM: n avulla. Taulukossa 4 on yhteenveto 3DPAM -opetuksen tehokkuuden arvioinnista jokaiselle mukana olevalle tutkimukselle.
3DPAM: n käytön tärkeimmät edut kirjoittajien ilmoittamien normaalin ihmisen anatomian opettamiseen ovat visuaaliset ja tuntoominaisuudet, mukaan lukien realismi [55, 67], tarkkuus [44, 50, 72, 85] ja johdonmukaisuuden vaihtelu [34] . , 45, 48, 64], väri ja läpinäkyvyys [28, 45], luotettavuus [24, 56, 73], koulutusvaikutus [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], kustannukset [kustannukset [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], toistettavuus. 61, 67, 80], kyky manipuloida opiskelijoita [30, 49], opetusajan säästäminen [61, 80], tallennus helppous [61], kyky integroida funktionaalinen anatomia tai luoda erityisiä rakenteita [51, 53],, 67], Skeletonin nopea suunnittelu [81], kyky luoda ja käyttää yhteistyössä talon malleja [49, 60, 71], parannetut henkisen kiertokyvyn [23] ja tiedon säilyttämisen [32], samoin kuin opettajassa [ 25, 63] ja opiskelijoiden tyytyväisyys [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Tärkeimmät haitat liittyvät suunnitteluun: jäykkyys [80], johdonmukaisuus [28, 62], yksityiskohtien tai läpinäkyvyyden puute [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], värit liian kirkkaita [45]. ja lattian hauraus [71]. Muita haittoja ovat tietojen menetys [30, 76], pitkään tarvittava kuvan segmentointiin [36, 52, 57, 58, 74], tulostusaika [57, 63, 66, 67], anatomisten vaihtelun puute [25],,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, -Katsio],,,,,,,,,,,,,,,, -Käyttö],,,,,,,,,,,,, " ja kustannukset. Korkea [48].
Tässä systemaattisessa katsauksessa esitetään yhteenveto 68 artikkelista, jotka on julkaistu 9 vuoden aikana, ja se korostaa tiedeyhteisön kiinnostusta 3DPAM: sta välineenä normaalin ihmisen anatomian opettamiseen. Jokainen anatominen alue tutkittiin ja 3D -painettu. Näistä artikkeleista 37 artikkelia verrattiin 3DPAM: iin muihin malleihin ja 33 artikkelia arvioivat 3DPAM: n pedagogista merkitystä opiskelijoille.
Kun otetaan huomioon anatomisten 3D-tulostustutkimusten suunnittelun erot, emme pitäneet aiheellisia metaanalyysin suorittamista. Vuonna 2020 julkaistu metaanalyysi keskittyi pääasiassa anatomisiin tietokokeisiin koulutuksen jälkeen analysoimalla 3DPAM-suunnittelun ja tuotannon teknisiä ja teknisiä näkökohtia [10].
Pääalue on eniten tutkittu, luultavasti siksi, että sen anatomian monimutkaisuus vaikeuttaa opiskelijoiden kuvaamaan tätä anatomista aluetta kolmiulotteisessa tilassa verrattuna raajoihin tai vartaloon. CT on ylivoimaisesti yleisimmin käytetty kuvantamismuoto. Tätä tekniikkaa käytetään laajasti, etenkin lääketieteellisissä olosuhteissa, mutta sillä on rajoitettu alueellinen resoluutio ja alhainen pehmytkudoksen kontrasti. Nämä rajoitukset tekevät CT -skannauksista, jotka eivät sovellu hermoston segmentointiin ja mallintamiseen. Toisaalta tietokonetomografia sopii paremmin lukudoksen segmentointiin/mallintamiseen; Luun/pehmeän kudoksen kontrasti auttaa suorittamaan nämä vaiheet ennen 3D -tulostamista anatomisia malleja. Toisaalta MicroCT: tä pidetään vertailutekniikkana luun kuvantamisen alueellisen resoluution suhteen [70]. Optisia skannereita tai MRI: tä voidaan käyttää myös kuvien saamiseen. Korkeampi resoluutio estää luupintojen tasoittamisen ja säilyttää anatomisten rakenteiden hienovaraisuuden [59]. Mallin valinta vaikuttaa myös alueelliseen resoluutioon: esimerkiksi plastisointimalleilla on alhaisempi resoluutio [45]. Graafisten suunnittelijoiden on luotava räätälöityjä 3D -malleja, jotka lisäävät kustannuksia (25–150 dollaria tunnissa) [43]. Korkealaatuisten .stl-tiedostojen hankkiminen ei riitä korkealaatuisten anatomisten mallejen luomiseen. Tulostusparametrit on välttämätöntä määrittää, kuten tulostuslevyn anatomisen mallin suunta [29]. Jotkut kirjoittajat ehdottavat, että edistyneitä tulostustekniikoita, kuten SLS: ää, tulisi käyttää mahdollisuuksien mukaan 3DPAM: n tarkkuuden parantamiseksi [38]. 3DPAM: n tuotanto vaatii ammatillista apua; Vähimmäisimpiä asiantuntijoita ovat insinöörit [72], radiologit, [75], graafiset suunnittelijat [43] ja anatomit [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentointi ja mallintamisohjelmisto ovat tärkeitä tekijöitä tarkkojen anatomisten mallien saamiseksi, mutta näiden ohjelmistopakettien kustannukset ja niiden monimutkaisuus estävät niiden käyttöä. Useissa tutkimuksissa on verrattu erilaisten ohjelmistopakettien ja tulostustekniikoiden käyttöä, jotka korostavat kunkin tekniikan etuja ja haittoja [68]. Mallinnusohjelmiston lisäksi vaaditaan myös tulostusohjelmisto, joka on yhteensopiva valitun tulostimen kanssa; Jotkut kirjoittajat käyttävät mieluummin online -3D -tulostusta [75]. Jos tulostetaan tarpeeksi 3D -objekteja, sijoitus voi johtaa taloudelliseen tuottoon [72].
Muovi on ylivoimaisesti yleisimmin käytetty materiaali. Sen laaja tekstuurivalikoima tekee siitä valittujen materiaalien 3DPAM: lle. Jotkut kirjoittajat ovat kiittäneet suurta lujuuttaan verrattuna perinteisiin cadaveric- tai pinnoitettuihin malleihin [24, 56, 73]. Joillakin muoveilla on jopa taivutus- tai venytysominaisuudet. Esimerkiksi Filaflex FDM -tekniikalla voi ulottua jopa 700%: iin. Jotkut kirjoittajat pitävät sitä valittuna materiaalina lihaksen, jänteen ja ligamentin replikaatiolle [63]. Toisaalta kaksi tutkimusta on herättänyt kysymyksiä kuidun suunnasta tulostamisen aikana. Itse asiassa lihaskuidun suuntautuminen, insertio, innervaatio ja toiminta ovat kriittisiä lihasmallinnuksessa [33].
Yllättäen harvoissa tutkimuksissa mainitaan painatusasteikko. Koska monet ihmiset pitävät suhteessa 1: 1 vakiona, kirjoittaja on ehkä päättänyt puhua siitä. Vaikka uusinta on hyödyllistä suunnatulle oppimiselle suurissa ryhmissä, skaalauksen toteutettavuutta ei ole vielä tutkittu hyvin, etenkin kun kasvavat luokkakokoja ja mallin fyysinen koko on tärkeä tekijä. Täysikokoiset asteikot tietysti helpottavat potilaalle erilaisten anatomisten elementtien löytämistä ja kommunikointia, mikä saattaa selittää miksi niitä usein käytetään.
Monista markkinoilla käytettävissä olevista tulostimista ne, jotka käyttävät Polyjet (Material MustJet tai Binder Inkjet) -tekniikkaa teräväpiirtovärin ja monimateriaalisten (ja siten monitekstuurien) tulostuskustannusten tarjoamiseksi 20 000 dollarin ja 250 000 dollarin välillä (https:/ /www.aniwaa.com/). Nämä korkeat kustannukset voivat rajoittaa 3DPAM: n edistämistä lääketieteellisissä kouluissa. Tulostimen kustannusten lisäksi mustesuihkutulostukseen tarvittavien materiaalien kustannukset ovat korkeammat kuin SLA- tai FDM -tulostimissa [68]. SLA- tai FDM -tulostimien hinnat ovat myös edullisempia, ja ne vaihtelevat 576 eurosta 4 999 euroon tässä katsauksessa luetelluissa artikkeleissa. Tripodin ja kollegoiden mukaan jokainen luuranko voidaan tulostaa 1,25 dollarilla [47]. Yksitoista tutkimusta pääteltiin, että 3D -tulostus on halvempaa kuin plastisointi tai kaupalliset mallit [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Lisäksi nämä kaupalliset mallit on suunniteltu tarjoamaan potilastietoja ilman riittävää yksityiskohtaa anatomiaopetukselle [80]. Näitä kaupallisia malleja pidetään huonompana kuin 3DPAM [44]. On syytä huomata, että käytetyn tulostustekniikan lisäksi lopulliset kustannukset ovat verrannollinen asteikkoon ja siten 3DPAM: n lopulliseen kokoon [48]. Näistä syistä täysikokoinen asteikko on edullinen [37].
Vain yhdessä tutkimuksessa verrattiin 3DPAM: ää kaupallisesti saatavissa oleviin anatomisiin malleihin [72]. Cadaveric -näytteet ovat 3DPAM: n yleisimmin käytetty vertailu. Rajoituksistaan huolimatta cadaveric -mallit ovat edelleen arvokas työkalu anatomian opettamiseen. Ruumiinavauksen, leikkauksen ja kuivan luun välillä on tehtävä ero. Koulutustestien perusteella kaksi tutkimusta osoitti, että 3DPAM oli merkittävästi tehokkaampi kuin plastinoitu leikkaus [16, 27]. Yhdessä tutkimuksessa verrattiin yhden tunnin harjoittelua käyttämällä 3DPAM: ta (alaraajoja) yhden tunnin leikkauksen kanssa saman anatomisen alueen [78]. Kahden opetusmenetelmän välillä ei ollut merkittäviä eroja. On todennäköistä, että tästä aiheesta on vähän tutkimusta, koska tällaisia vertailuja on vaikea tehdä. Leikkaus on aikaa vievä valmistelu opiskelijoille. Joskus tarvitaan kymmeniä tunteja valmistelua valmistelusta riippuen. Kolmas vertailu voidaan tehdä kuivilla luilla. Tsai ja Smithin tutkimus havaitsi, että testitulokset olivat merkittävästi parempia ryhmässä 3DPAM: lla [51, 63]. Chen ja hänen kollegansa huomauttivat, että 3D -malleja käyttävät opiskelijat suoriutuivat paremmin rakenteiden tunnistamisessa (kallot), mutta MCQ -pisteissä ei ollut eroa [69]. Lopuksi Tanner ja hänen kollegansa osoittivat parempia testin jälkeisiä tuloksia tässä ryhmässä käyttämällä pterygopalatine fossa 3DPAM: ta [46]. Tässä kirjallisuuskatsauksessa tunnistettiin muita uusia opetusvälineitä. Yleisimmät heistä ovat lisätty todellisuus, virtuaalitodellisuus ja vakavat pelit [43]. Mahrous- ja kollegoiden mukaan anatomisten mallien suosiminen riippuu siitä, kuinka monta tuntia opiskelijat pelaavat videopelejä [31]. Toisaalta uusien anatomian opetustyökalujen merkittävä haittapuoli on haptinen palaute, etenkin puhtaasti virtuaalityökaluille [48].
Useimmissa uudessa 3DPAM -tutkimuksessa on käytetty tiedon esikokeita. Nämä esikokeet auttavat välttämään arvioinnin puolueellisuutta. Jotkut kirjoittajat, ennen kokeellisten tutkimusten suorittamista, sulkevat pois kaikki opiskelijat, jotka ovat maalin keskiarvon yläpuolella alustavassa testissä [40]. Mainitut Garas ja kollegat olivat mallin väri ja vapaaehtoisten valinta opiskelijaluokassa [61]. Värjäys helpottaa anatomisten rakenteiden tunnistamista. Chen ja hänen kollegansa perustivat tiukat kokeelliset olosuhteet, joilla ei ollut alkuperäisiä eroja ryhmien välillä, ja tutkimuksen välillä sokeutettiin mahdollisimman suuressa määrin [69]. Lim ja kollegat suosittelevat, että kolmas osapuoli suorittaa testin jälkeisen arvioinnin arvioinnin puolueellisuuden välttämiseksi [16]. Joissakin tutkimuksissa on käytetty Likert -asteikkoja 3DPAM: n toteutettavuuden arvioimiseksi. Tämä instrumentti sopii tyytyväisyyden arviointiin, mutta on edelleen tärkeitä puolueellisuuksia, joista on oltava tietoisia [86].
3DPAM: n koulutuksen merkitys arvioitiin pääasiassa lääketieteen opiskelijoiden, mukaan lukien ensimmäisen vuoden lääketieteen opiskelijat, 14: stä 33: sta tutkimuksesta. Pilottitutkimuksessaan Wilk ja hänen kollegansa kertoivat, että lääketieteen opiskelijat uskoivat, että 3D -tulostus tulisi sisällyttää heidän anatomian oppimiseen [87]. 87% Cercenelli -tutkimuksessa tutkituista opiskelijoista uskoi, että toinen tutkimusvuosi oli paras aika käyttää 3DPAM: ta [84]. Tannerin ja kollegoiden tulokset osoittivat myös, että opiskelijat suoriutuivat paremmin, jos he eivät olisi koskaan tutkineet kenttää [46]. Nämä tiedot viittaavat siihen, että lääketieteellisen koulun ensimmäinen vuosi on optimaalinen aika sisällyttää 3DPAM anatomian opetukseen. Te-metaanalyysi tuki tätä ajatusta [18]. Tutkimukseen sisältyvissä 27 artikkelissa 3DPAM: n suorituskyky oli merkittäviä eroja verrattuna lääketieteen opiskelijoiden perinteisiin malleihin, mutta ei asukkaissa.
3DPam oppimistyökaluna parantaa akateemisia saavutuksia [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], pitkäaikaisen tiedon pidättäminen [32] ja opiskelijoiden tyytyväisyys [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Asiantuntijoiden paneelit pitivät myös näitä malleja hyödyllisinä [37, 42, 49, 81, 82], ja kahdessa tutkimuksessa havaittiin opettajien tyytyväisyyttä 3DPAM: iin [25, 63]. Kaikista lähteistä backhouse ja kollegat katsovat 3D -tulostuksen olevan paras vaihtoehto perinteisille anatomisille malleille [49]. Ensimmäisessä metaanalyysissä te Ye ja kollegat vahvistivat, että 3DPAM-ohjeita vastaanottaneilla opiskelijoilla oli parempia testin jälkeisiä pisteitä kuin 2D- tai Cadaver-ohjeiden saaneissa opiskelijoilla [10]. Ne erottivat kuitenkin 3DPamin, ei monimutkaisuuden, vaan yksinkertaisesti sydämen, hermoston ja vatsan ontelon avulla. Seitsemässä tutkimuksessa 3DPAM ei ylittänyt muita malleja, jotka perustuvat opiskelijoille annettuihin tietokokeisiin [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Metaanalyysissä Salazar ja hänen kollegansa päättelivät, että 3DPAM: n käyttö parantaa erityisesti monimutkaisen anatomian ymmärtämistä [17]. Tämä käsite on yhdenmukainen Hitasin kirjeen kanssa toimittajalle [88]. Jotkut vähemmän monimutkaisia anatomisia alueita eivät vaadi 3DPAM: n käyttöä, kun taas monimutkaisemmat anatomiset alueet (kuten kaula tai hermosto) olisivat looginen valinta 3DPAM: lle. Tämä käsite voi selittää, miksi joitain 3DPAM: ita ei pidetä perinteisinä malleina parempina, varsinkin kun opiskelijoilla ei ole tietoa alueella, jossa mallin suorituskyvyn todetaan olevan parempi. Siksi yksinkertaisen mallin esittäminen opiskelijoille, joilla on jo jonkin verran tietoa aiheesta (lääketieteen opiskelijat tai asukkaat), ei ole hyödyllistä opiskelijoiden suorituskyvyn parantamisessa.
Kaikista luetelluista koulutusetuista 11 tutkimuksessa korostettiin mallien visuaalisia tai koskettavia ominaisuuksia [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], ja 3 tutkimusta paransi lujuutta ja kestävyyttä (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Muita etuja ovat, että opiskelijat voivat manipuloida rakenteita, opettajat voivat säästää aikaa, niitä on helpompi säilyttää kuin cadavers, projekti voidaan suorittaa 24 tunnin sisällä, sitä voidaan käyttää kotiopetustyökaluna ja sitä voidaan käyttää suurten määrien opettamiseen tietoa. Ryhmät [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Toistuva 3D-tulostus suuren volyymin anatomian opetukselle tekee 3D-tulostusmalleista kustannustehokkaampia [26]. 3DPAM: n käyttö voi parantaa henkisen kiertoominaisuuksia [23] ja parantaa poikkileikkauskuvien tulkintaa [23, 32]. Kahdessa tutkimuksessa havaittiin, että 3DPAM: lle altistuneet opiskelijat tehtiin todennäköisemmin leikkaus [40, 74]. Metalliliittimet voidaan upottaa toiminnallisen anatomian tutkimiseen tarvittavaan liikkeen luomiseen [51, 53] tai mallit voidaan tulostaa liipaisuunnitelmilla [67].
3D -tulostus mahdollistaa säädettävien anatomisten mallien luomisen parantamalla tiettyjä näkökohtia mallinnusvaiheen aikana, [48, 80] luomalla sopiva pohja, [59] yhdistämällä useita malleja, [36] läpinäkyvyyden avulla, (49) väriä, [45] tai Tiettyjen sisäisten rakenteiden näkyvissä [30]. Tripodi ja kollegat käyttivät veistos savea täydentämään 3D-painettuja luusmallejaan korostaen yhdessä luotujen mallien arvoa opetusvälineinä [47]. Yhdeksässä tutkimuksessa väriä käytettiin tulostamisen jälkeen [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], mutta opiskelijat sovelsivat sitä vain kerran [49]. Valitettavasti tutkimuksessa ei arvioitu mallikoulutuksen laatua tai koulutuksen sekvenssiä. Tätä tulisi harkita anatomian koulutuksen yhteydessä, koska sekoitetun oppimisen ja yhteisluomisen edut ovat vakiintuneet [89]. Kasvavan mainontatoiminnan selviytymiseksi itseoppimista on käytetty useita kertoja mallejen arviointiin [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Yksi tutkimus päätteli, että muovimateriaalin väri oli liian kirkas [45], toisessa tutkimuksessa pääteltiin, että malli oli liian hauras [71], ja kaksi muuta tutkimusta osoitti anatomisen vaihtelun puuttumisen yksittäisten mallien suunnittelussa [25, 45 ].]. . Seitsemän tutkimuksessa pääteltiin, että 3DPAM: n anatomiset yksityiskohdat ovat riittämättömiä [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Yksityiskohtaisempia anatomisia malleja suurista ja monimutkaisista alueista, kuten retroperitoneumista tai kohdunkaulan alueesta, segmentointi- ja mallintamisaikaa pidetään erittäin pitkinä ja kustannukset ovat erittäin korkeat (noin 2000 dollaria) [27, 48]. Hojo ja kollegat kertoivat tutkimuksessaan, että lantion anatomisen mallin luominen kesti 40 tuntia [42]. Pisin segmentointiaika oli 380 tuntia Weatherallin ja kollegoiden tutkimuksessa, jossa useita malleja yhdistettiin täydellisen lasten hengitysteiden mallin luomiseksi [36]. Yhdeksässä tutkimuksessa segmentointi- ja tulostusaika pidettiin haittoina [36, 42, 57, 58, 74]. Kuitenkin 12 tutkimusta kritisoi heidän malliensa fysikaalisia ominaisuuksia, erityisesti niiden johdonmukaisuutta, [28, 62] läpinäkyvyyden puutetta, [30] hauraus ja yksivärisyys, [71] pehmytkudoksen puute, [66] tai yksityiskohdan puute [28, 28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Nämä haitat voidaan voittaa lisäämällä segmentointia tai simulaatioaikaa. Asiaankuuluvien tietojen menettäminen ja hakeminen oli ongelma, jota kolme joukkuetta kohtasi [30, 74, 77]. Potilasraporttien mukaan jodoituja kontrastiaineita ei tarjonnut optimaalista verisuonten näkyvyyttä annosrajoituksista johtuen [74]. Cadaveric -mallin injektio näyttää olevan ihanteellinen menetelmä, joka siirtyy pois periaatteesta ”mahdollisimman vähän” ja injektoidun kontrastiaineen annoksen rajoituksia.
Valitettavasti monissa artikkeleissa ei mainita joitain 3DPAM: n keskeisiä piirteitä. Alle puolet artikkeleista ilmoitti nimenomaisesti, onko heidän 3DPamin sävyinen. Tulostusten laajuuden kattavuus oli epäjohdonmukaista (43% artikkeleista), ja vain 34% mainitsi useiden median käytön. Nämä tulostusparametrit ovat kriittisiä, koska ne vaikuttavat 3DPAM: n oppimisominaisuuksiin. Useimmat artikkelit eivät tarjoa riittävästi tietoa 3DPAM: n hankkimisen monimutkaisuuksista (suunnitteluaika, henkilöstön pätevyys, ohjelmistokustannukset, tulostuskustannukset jne.). Nämä tiedot ovat kriittisiä, ja niitä tulisi harkita ennen projektin aloittamista uuden 3DPAM: n kehittämiseksi.
Tämä systemaattinen katsaus osoittaa, että normaalien anatomisten mallien suunnittelu ja 3D-tulostaminen on mahdollista edullisin kustannuksin, etenkin kun käytetään FDM- tai SLA-tulostimia ja edullisia yksivärisiä muovimateriaaleja. Näitä perussuunnitelmia voidaan kuitenkin parantaa lisäämällä väriä tai lisäämällä malleja eri materiaaleihin. Realistisemmat mallit (painettu käyttämällä useita eri värejä ja tekstuurien materiaaleja Cadaver -vertailamallin tiiviisti kosketusominaisuuksien toistamiseksi) vaativat kalliimpia 3D -tulostustekniikoita ja pidempiä suunnitteluaikoja. Tämä lisää merkittävästi kokonaiskustannuksia. Riippumatta siitä, mikä tulostusprosessi valitaan, asianmukaisen kuvantamismenetelmän valitseminen on avain 3DPAM: n menestykseen. Mitä korkeampi alueellinen resoluutio, sitä realistisempi malli tulee ja sitä voidaan käyttää pitkälle edenneen tutkimukseen. Pedagogisesta näkökulmasta 3DPAM on tehokas työkalu anatomian opettamiseen, mikä osoittaa opiskelijoille annetut tietokokeet ja heidän tyytyväisyytensä. 3DPAM: n opetusvaikutus on paras, kun se toistaa monimutkaisia anatomisia alueita ja opiskelijat käyttävät sitä varhaisessa vaiheessa lääketieteellisessä koulutuksessa.
Nykyisessä tutkimuksessa luodut ja/tai analysoidut tietojoukot eivät ole julkisesti saatavana kieliesteiden takia, mutta ne ovat saatavana vastaavalta kirjoittajalta kohtuullisessa pyynnössä.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Katsaus brutto -anatomiaan, mikroanatomiaan, neurobiologiaan ja embryologiakursseihin Yhdysvaltain lääketieteellisissä koulun opetussuunnitelmissa. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Cadaveric Dise Anatomisen tieteen koulutusvälineenä 2000 -luvulla: leikkaus koulutusvälineenä. Tiedekasvatuksen analyysi. 2017; 10 (3): 286–99.
Viestin aika: Nov-01-2023