Perinteinen ruumiin dissektio on laskussa, kun taas plastinaatio ja 3D-tulostetut (3DP) mallit ovat kasvattaneet suosiotaan vaihtoehtona perinteisille anatomian opetusmenetelmille. Ei ole selvää, mitkä ovat näiden uusien työkalujen vahvuudet ja heikkoudet ja miten ne saattavat vaikuttaa opiskelijoiden anatomian oppimiskokemukseen, johon kuuluvat sellaiset ihmisarvot kuin kunnioitus, välittäminen ja empatia.
Heti satunnaistetun vaihtovuoroisen tutkimuksen jälkeen kutsuttiin 96 opiskelijaa. Oppimiskokemuksia tutkittiin pragmaattisella asetelmalla käyttäen anatomisesti plastisoituja ja 3D-malleja sydämestä (vaihe 1, n=63) ja kaulasta (vaihe 2, n=33). Induktiivinen temaattinen analyysi suoritettiin 278 vapaamuotoisen tekstiarvostelun (joissa viitattiin vahvuuksiin, heikkouksiin ja parannusalueisiin) ja fokusryhmien (n = 8) sanatarkkaan litterointiin, jotka käsittelivät anatomian oppimista näiden työkalujen avulla.
Neljä teemaa tunnistettiin: havaittu aitous, perustavanlaatuinen ymmärrys ja monimutkaisuus, kunnioittava ja välittävä asenne, multimodaalisuus ja johtajuus.
Yleisesti ottaen opiskelijat kokivat plastinoidut näytteet realistisemmiksi ja siksi niitä arvostettiin ja niistä huolehdittiin enemmän kuin 3DP-malleja, jotka olivat helppokäyttöisempiä ja sopivat paremmin anatomian perusasioiden oppimiseen.
Ihmisen ruumiinavaus on ollut lääketieteellisessä koulutuksessa käytetty standardiopetusmenetelmä 1600-luvulta lähtien [1, 2]. Rajoitetun saatavuuden, ruumiin ylläpidon korkeiden kustannusten [3, 4], anatomian koulutusajan merkittävän lyhenemisen [1, 5] ja teknologisen kehityksen [3, 6] vuoksi perinteisillä dissektiomenetelmillä opetetut anatomian oppitunnit ovat kuitenkin vähenemässä. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia uusien opetusmenetelmien ja -työkalujen, kuten plastinoitujen ihmisnäytteiden ja 3D-tulostettujen (3DP) mallien, tutkimukselle [6,7,8].
Jokaisella näistä työkaluista on hyvät ja huonot puolensa. Levynäytteet ovat kuivia, hajuttomia, realistisia ja vaarattomia [9,10,11], mikä tekee niistä ihanteellisia anatomian opettamiseen ja oppilaiden sitouttamiseen siihen. Ne ovat kuitenkin myös jäykkiä ja vähemmän joustavia [10, 12], joten niiden uskotaan olevan vaikeampia käsitellä ja niillä voidaan päästä syvempiin rakenteisiin [9]. Kustannusten suhteen plastisoidut näytteet ovat yleensä kalliimpia hankkia ja ylläpitää kuin 3DP-mallit [6,7,8]. Toisaalta 3DP-mallit mahdollistavat erilaisia tekstuureja [7, 13] ja värejä [6, 14], ja ne voidaan liittää tiettyihin osiin, mikä auttaa oppilaita tunnistamaan, erottamaan ja muistamaan tärkeitä rakenteita helpommin, vaikka tämä vaikuttaa vähemmän realistiselta kuin plastisoidut näytteet.
Useissa tutkimuksissa on tarkasteltu erityyppisten anatomisten instrumenttien, kuten plastisoitujen näytteiden, 2D-kuvien, märkäleikkeiden, Anatomage-pöytien (Anatomage Inc., San Jose, CA) ja 3DP-mallien [11, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21], oppimistuloksia/suoriutumista. Tulokset vaihtelivat kuitenkin kontrolli- ja interventioryhmissä käytettyjen harjoitusinstrumenttien sekä eri anatomisten alueiden mukaan [14, 22]. Esimerkiksi kun instrumentteja käytettiin yhdessä märkädissektion [11, 15] ja ruumiinavauspöytien [20] kanssa, opiskelijat raportoivat korkeammasta oppimistyytyväisyydestä ja asenteista plastinoituja näytteitä kohtaan. Vastaavasti plastinointikuvioiden käyttö heijastaa opiskelijoiden objektiivisen tiedon positiivista tulosta [23, 24].
3DP-malleja käytetään usein täydentämään perinteisiä opetusmenetelmiä [14,17,21]. Loke ym. (2017) raportoivat 3DP-mallin käytöstä synnynnäisen sydänvian ymmärtämisessä lastenlääkärillä [18]. Tämä tutkimus osoitti, että 3DP-ryhmällä oli korkeampi oppimistyytyväisyys, parempi ymmärrys Fallotin tetradista ja parempi kyky hoitaa potilaita (itsetehokkuus) verrattuna 2D-kuvantamisryhmään. Verisuonipuun ja kallon anatomian tutkiminen 3DP-mallien avulla tarjoaa saman oppimistyytyväisyyden kuin 2D-kuvat [16, 17]. Nämä tutkimukset ovat osoittaneet, että 3DP-mallit ovat 2D-kuvituksia parempia opiskelijoiden kokeman oppimistyytyväisyyden suhteen. Tutkimukset, joissa on erityisesti verrattu monimateriaalisia 3DP-malleja plastisoituihin näytteisiin, ovat kuitenkin rajalliset. Mogali ym. (2021) käyttivät plastinaatiomallia sen 3DP-sydän- ja kaulamallien kanssa ja raportoivat samanlaisen tiedon kasvun kontrolli- ja koeryhmien välillä [21].
Tarvitaan kuitenkin lisää näyttöä, jotta voidaan ymmärtää syvällisemmin, miksi opiskelijoiden oppimiskokemus riippuu anatomisten instrumenttien ja eri kehon osien ja elinten valinnasta [14, 22]. Humanistiset arvot ovat mielenkiintoinen näkökohta, joka voi vaikuttaa tähän käsitykseen. Tämä viittaa kunnioitukseen, huolenpitoon, empatiaan ja myötätuntoon, joita odotetaan lääkäreiksi valmistuvilta opiskelijoilta [25, 26]. Humanistisia arvoja on perinteisesti etsitty ruumiinavauksissa, koska opiskelijoita opetetaan samaistumaan luovutettuihin ruumiisiin ja hoitamaan niitä, ja siksi anatomian opiskelulla on aina ollut erityinen paikka [27, 28]. Tätä kuitenkin mitataan harvoin plastisointi- ja 3DP-työkaluissa. Toisin kuin suljetut Likert-kyselykysymykset, laadulliset tiedonkeruumenetelmät, kuten fokusryhmäkeskustelut ja avoimet kyselykysymykset, tarjoavat tietoa osallistujien satunnaisessa järjestyksessä kirjoitetuista kommenteista ja selittävät uusien oppimistyökalujen vaikutusta heidän oppimiskokemukseensa.
Tämä tutkimus pyrki siis vastaamaan siihen, miten opiskelijat havaitsevat anatomian eri tavalla, kun heille annetaan valmiita työkaluja (plastinaatio) verrattuna fyysisiin 3D-tulostettuihin kuviin anatomian oppimiseksi?
Vastatakseen yllä oleviin kysymyksiin opiskelijoilla on mahdollisuus hankkia, kerryttää ja jakaa anatomista tietoa tiimityöskentelyn ja yhteistyön kautta. Tämä käsite on sopusoinnussa konstruktivistisen teorian kanssa, jonka mukaan yksilöt tai sosiaaliset ryhmät aktiivisesti luovat ja jakavat tietoaan [29]. Tällaiset vuorovaikutukset (esimerkiksi vertaisten välillä, opiskelijoiden ja opettajien välillä) vaikuttavat oppimistyytyväisyyteen [30, 31]. Samalla opiskelijoiden oppimiskokemukseen vaikuttavat myös tekijät, kuten oppimisen helppous, ympäristö, opetusmenetelmät ja kurssin sisältö [32]. Nämä ominaisuudet voivat myöhemmin vaikuttaa opiskelijoiden oppimiseen ja heitä kiinnostavien aiheiden hallintaan [33, 34]. Tämä voi liittyä pragmaattisen epistemologian teoreettiseen näkökulmaan, jossa henkilökohtaisen kokemuksen, älykkyyden ja uskomusten alustava kerääminen tai muodostaminen voi määrittää seuraavan toimintatavan [35]. Pragmaattinen lähestymistapa suunnitellaan huolellisesti monimutkaisten aiheiden ja niiden järjestyksen tunnistamiseksi haastattelujen ja kyselyjen avulla, jota seuraa temaattinen analyysi [36].
Ruumiinanäytteitä pidetään usein hiljaisina mentoreina, koska niitä pidetään merkittävinä lahjoina tieteen ja ihmiskunnan hyväksi, ja ne herättävät opiskelijoissa kunnioitusta ja kiitollisuutta lahjoittajiaan kohtaan [37, 38]. Aiemmissa tutkimuksissa on raportoitu samanlaisia tai korkeampia objektiivisia pisteitä ruumiinavaus-/plastinaatioryhmän ja 3DP-ryhmän välillä [21, 39], mutta oli epäselvää, jakavatko opiskelijat saman oppimiskokemuksen, mukaan lukien humanistiset arvot, näiden kahden ryhmän välillä. Jatkotutkimuksia varten tässä tutkimuksessa käytetään pragmatismin periaatetta [36] tutkiakseen 3DP-mallien oppimiskokemusta ja ominaisuuksia (väri ja rakenne) ja verratakseen niitä plastinoituihin näytteisiin opiskelijoiden palautteen perusteella.
Opiskelijoiden havainnot voivat sitten vaikuttaa kouluttajien päätöksiin sopivien anatomian työkalujen valinnasta sen perusteella, mikä on ja mikä ei ole tehokasta anatomian opetuksessa. Tämä tieto voi myös auttaa kouluttajia tunnistamaan opiskelijoiden mieltymykset ja käyttämään sopivia analyysityökaluja oppimiskokemuksensa parantamiseksi.
Tässä laadullisessa tutkimuksessa selvitettiin, mitä oppilaat pitävät tärkeänä oppimiskokemuksena käyttämällä plastisoituja sydän- ja kaulanäytteitä verrattuna 3DP-malleihin. Mogalin ym. vuonna 2018 tekemän alustavan tutkimuksen mukaan oppilaat pitivät plastinoituja näytteitä realistisempina kuin 3DP-malleja [7]. Oletetaan siis:
Koska plastinaatiot tehtiin oikeista ruumiista, opiskelijoiden odotettiin suhtautuvan plastinaatioihin myönteisemmin kuin 3D-malleihin aitouden ja inhimillisen arvon suhteen.
Tämä kvalitatiivinen tutkimus liittyy kahteen aiempaan kvantitatiiviseen tutkimukseen [21, 40], koska kaikissa kolmessa tutkimuksessa esitetyt tiedot kerättiin samanaikaisesti samasta opiskelijaotoksesta. Ensimmäisessä artikkelissa osoitettiin samankaltaisia objektiivisia mittareita (testituloksia) plastinointi- ja 3D-ryhmien välillä [21], ja toisessa artikkelissa käytettiin faktorianalyysia kehittääkseen psykometrisesti validoidun instrumentin (neljä faktoria, 19 kohtaa) mittaamaan koulutuskonstruktioita, kuten oppimistyytyväisyyttä, itseluottamusta, humanistisia arvoja ja oppimismedian rajoituksia [40]. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin korkealaatuisia avoimia ja fokusryhmäkeskusteluja selvittääkseen, mitä opiskelijat pitävät tärkeänä oppiessaan anatomiaa plastinoitujen näytteiden ja 3D-tulostettujen mallien avulla. Näin ollen tämä tutkimus eroaa kahdesta edellisestä artikkelista tutkimustavoitteiden/kysymysten, datan ja analyysimenetelmien osalta, joilla saatiin käsitys opiskelijoiden kvalitatiivisesta palautteesta (vapaamuotoiset kommentit ja fokusryhmäkeskustelut) 3DP-työkalujen käytöstä verrattuna plastisoituihin näytteisiin. Tämä tarkoittaa, että tämä tutkimus ratkaisee perustavanlaatuisesti eri tutkimuskysymyksen kuin kaksi edellistä artikkelia [21, 40].
Kirjoittajan oppilaitoksessa anatomia on integroitu systeemisiin kursseihin, kuten sydän- ja keuhkotieteeseen, endokrinologiaan, tuki- ja liikuntaelimistöön jne., viisivuotisen lääketieteen ja kirurgian kandidaatin (MBBS) ohjelman kahden ensimmäisen vuoden aikana. Kipsinäytteitä, muovimalleja, lääketieteellisiä kuvia ja virtuaalisia 3D-malleja käytetään usein dissektionäytteiden tai märkädissektionäytteiden sijasta yleisen anatomian harjoittelun tukena. Ryhmäopetustilaisuudet korvaavat perinteiset luennot ja keskittyvät hankitun tiedon soveltamiseen. Kunkin järjestelmämoduulin lopussa suoritetaan verkkopohjainen formatiivisen anatomian harjoituskoe, joka sisältää 20 parasta vastausta (SBA) yleisen anatomian, kuvantamisen ja histologian aloilta. Kokeen aikana suoritettiin yhteensä viisi formatiivista koetta (kolme ensimmäisenä vuonna ja kaksi toisena vuonna). Yhdistetty kattava kirjallinen arviointi vuosille 1 ja 2 sisältää kaksi esseetä, joista kumpikin sisältää 120 SBA:ta. Anatomiasta tulee osa näitä arviointeja, ja arviointisuunnitelma määrittää sisällytettävien anatomisten kysymysten määrän.
Opiskelija-otossuhteen parantamiseksi anatomian opetusta ja oppimista varten tutkittiin plastinoituihin näytteisiin perustuvia sisäisiä 3DP-malleja. Tämä tarjoaa mahdollisuuden selvittää uusien 3DP-mallien koulutuksellista arvoa verrattuna plastinoituihin näytteisiin ennen kuin ne virallisesti sisällytetään anatomian opetussuunnitelmaan.
Tässä tutkimuksessa tehtiin tietokonetomografia (TT) (64-leikeinen Somatom Definition Flash CT -skanneri, Siemens Healthcare, Erlangen, Saksa) sydänmalleille (yksi kokonainen sydän ja yksi sydämen poikkileikkaus) sekä pään ja kaulan malleille (yksi kokonainen ja yksi keskisagitaalisesti pää-niska) (kuva 1). Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) -kuvat otettiin ja ladattiin 3D Slicer -ohjelmaan (versiot 4.8.1 ja 4.10.2, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts) rakenteellista segmentointia varten tyypin, kuten lihasten, valtimoiden, hermojen ja luiden, mukaan. Segmentoidut tiedostot ladattiin Materialize Magics -ohjelmaan (versio 22, Materialize NV, Leuven, Belgia) kohinakuorien poistamiseksi, ja tulostusmallit tallennettiin STL-muodossa, jotka sitten siirrettiin Objet 500 Connex3 Polyjet -tulostimeen (Stratasys, Eden Prairie, MN) 3D-anatomisten mallien luomiseksi. Fotopolymeroituvat hartsit ja läpinäkyvät elastomeerit (VeroYellow, VeroMagenta ja TangoPlus) kovettuvat kerros kerrokselta UV-säteilyn vaikutuksesta, antaen jokaiselle anatomiselle rakenteelle oman rakenteensa ja värinsä.
Tässä tutkimuksessa käytetyt anatomian tutkimustyökalut. Vasen: Kaula; oikea: pinnoitettu ja 3D-tulostettu sydän.
Lisäksi nouseva aortta ja sepelvaltimojärjestelmä valittiin koko sydänmallista, ja malliin kiinnitettäväksi rakennettiin pohjatelineet (versio 22, Materialize NV, Leuven, Belgia). Malli tulostettiin Raise3D Pro2 -tulostimella (Raise3D Technologies, Irvine, Kalifornia) käyttäen termoplastista polyuretaanifilamenttia (TPU). Mallin valtimoiden näyttämiseksi tulostettu TPU-tukimateriaali piti poistaa ja verisuonet maalata punaisella akryylimaalilla.
Lee Kong Chiangin lääketieteellisen tiedekunnan lääketieteen kandidaatin ensimmäisen vuoden opiskelijat (n = 163, 94 miestä ja 69 naista) saivat sähköpostitse kutsun osallistua tähän tutkimukseen vapaaehtoisena. Satunnaistettu vaihtovuoroinen koe suoritettiin kahdessa vaiheessa: ensin sydänviillolla ja sitten kaulaviillolla. Vaiheiden välillä on kuuden viikon tauko jäännösvaikutusten minimoimiseksi. Molemmissa vaiheissa opiskelijat olivat sokeita oppimisaiheille ja ryhmätehtäville. Ryhmässä oli enintään kuusi henkilöä. Ensimmäisessä vaiheessa plastinoituja näytteitä saaneet opiskelijat saivat toisessa vaiheessa 3DP-malleja. Kummassakin vaiheessa molemmat ryhmät saavat johdantoluennon (30 minuuttia) kolmannelta osapuolelta (vanhemmalta opettajalta), minkä jälkeen he opiskelevat itse (50 minuuttia) käyttäen annettuja itseopiskelutyökaluja ja monisteita.
COREQ-tarkistuslistaa (Comprehensive Criteria for Qualitative Research Reporting) käytetään laadullisen tutkimuksen ohjaamiseen.
Opiskelijat antoivat palautetta tutkimusmateriaalista kyselyn avulla, joka sisälsi kolme avointa kysymystä heidän vahvuuksistaan, heikkouksistaan ja kehitysmahdollisuuksistaan. Kaikki 96 vastaajaa antoivat vapaamuotoiset vastaukset. Tämän jälkeen kahdeksan opiskelijavapaaehtoista (n = 8) osallistui fokusryhmään. Haastattelut tehtiin anatomian koulutuskeskuksessa (missä kokeet tehtiin) ja ne suoritti tutkija 4 (Ph.D.), miespuolinen ei-anatomian ohjaaja, jolla oli yli 10 vuoden kokemus TBL-fasilitaattorina toimimisesta, mutta joka ei ollut mukana tutkimusryhmän koulutuksessa. Opiskelijat eivät tienneet tutkijoiden (eivätkä tutkimusryhmän) henkilökohtaisia ominaisuuksia ennen tutkimuksen alkua, mutta suostumuslomakkeessa heille kerrottiin tutkimuksen tarkoitus. Fokusryhmään osallistuivat vain tutkija 4 ja opiskelijat. Tutkija kuvaili fokusryhmää opiskelijoille ja kysyi heiltä, haluaisivatko he osallistua. He jakoivat kokemuksiaan 3D-tulostuksen ja plastinoinnin oppimisesta ja olivat erittäin innostuneita. Fasilitaattori esitti kuusi johdattelevaa kysymystä kannustaakseen opiskelijoita työstämään aihetta läpi (Lisämateriaali 1). Esimerkkejä ovat keskustelu anatomisten instrumenttien oppimista edistävistä näkökohdista sekä empatian rooli tällaisten näytteiden kanssa työskentelyssä. Haastattelun ensimmäinen kysymys oli "Miten kuvailisit kokemustasi anatomian opiskelusta plastinoitujen näytteiden ja 3D-tulostettujen kopioiden avulla?". Kaikki kysymykset ovat avoimia, jolloin käyttäjät voivat vastata kysymyksiin vapaasti ilman puolueellisia alueita, mikä mahdollistaa uuden tiedon löytämisen ja haasteiden voittamisen oppimistyökaluilla. Osallistujille ei tallennettu kommentteja tai tulosten analyysia. Tutkimuksen vapaaehtoinen luonne esti datan kyllästymisen. Koko keskustelu nauhoitettiin analyysia varten.
Ryhmäkeskustelun tallenne (35 minuuttia) litteroitiin sanatarkasti ja anonymisoitiin (käytettiin salanimiä). Lisäksi kerättiin avoimia kyselykysymyksiä. Ryhmäkeskustelujen transkriptiot ja kyselykysymykset tuotiin Microsoft Excel -taulukkoon (Microsoft Corporation, Redmond, WA) datan triangulaatiota ja yhdistämistä varten vertailukelpoisten tai johdonmukaisten tai uusien tulosten tarkistamiseksi [41]. Tämä tehdään teoreettisen temaattisen analyysin avulla [41, 42]. Jokaisen opiskelijan tekstivastaukset lisätään vastausten kokonaismäärään. Tämä tarkoittaa, että useita lauseita sisältävät kommentit käsitellään yhtenä. Vastaukset, joissa on nil-, none- tai no kommenttitunnisteet, jätetään huomiotta. Kolme tutkijaa (naistutkija, jolla on tohtorin tutkinto, naistutkija, jolla on maisterin tutkinto, ja miespuolinen assistentti, jolla on kandidaatin tutkinto tekniikasta ja 1–3 vuoden tutkimuskokemus lääketieteellisestä koulutuksesta) koodasi itsenäisesti induktiivisesti strukturoimatonta dataa. Kolme ohjelmoijaa käyttää oikeita piirustusalustoja luokitellakseen post-it-lappuja yhtäläisyyksien ja erojen perusteella. Useita istuntoja järjestettiin koodien järjestämiseksi ja ryhmittelyksi systemaattisen ja iteratiivisen hahmontunnistuksen avulla, jolloin koodit ryhmiteltiin tunnistamaan aliaiheita (erityisiä tai yleisiä ominaisuuksia, kuten oppimistyökalujen positiivisia ja negatiivisia ominaisuuksia), jotka sitten muodostivat yleisiä teemoja [41]. Yksimielisyyden saavuttamiseksi kuusihenkinen miespuolinen tutkija (tohtori), jolla on 15 vuoden kokemus anatomian opetuksesta, hyväksyi lopulliset aiheet.
Nanyangin teknillisen yliopiston (IRB) tutkimuseettinen toimikunta (2019-09-024) arvioi tutkimusprotokollan ja hankki tarvittavat hyväksynnät Helsingin julistuksen mukaisesti. Osallistujat antoivat tietoisen suostumuksensa ja heille kerrottiin oikeudestaan keskeyttää osallistumisensa milloin tahansa.
Yhdeksänkymmentäkuusi ensimmäisen vuoden lääketieteen opiskelijaa antoi täyden tietoisen suostumuksensa tutkimukseen, perusdemografiset tiedot, kuten sukupuoli ja ikä, ja ilmoitti, ettei heillä ole aiempaa muodollista anatomian koulutusta. Vaiheeseen I (sydän) ja vaiheeseen II (kaulan dissektio) osallistui 63 osallistujaa (33 miestä ja 30 naista) ja 33 osallistujaa (18 miestä ja 15 naista). Heidän ikänsä vaihteli 18–21 vuoden välillä (keskiarvo ± keskihajonta: 19,3 ± 0,9). Kaikki 96 opiskelijaa vastasivat kyselyyn (ei keskeyttäneitä), ja 8 opiskelijaa osallistui fokusryhmiin. Avointa kommenttia hyvistä ja huonoista puolista sekä parannustarpeista jätettiin 278. Analysoidun datan ja tulosraportin välillä ei ollut epäjohdonmukaisuuksia.
Ryhmäkeskusteluissa ja kyselyvastauksissa nousi esiin neljä teemaa: havaittu aitous, perustavanlaatuinen ymmärrys ja monimutkaisuus, kunnioittava ja välittävä asenne, multimodaalisuus sekä johtajuus (kuva 2). Kutakin aihetta kuvataan tarkemmin alla.
Neljä teemaa – havaittu aitous, perustavanlaatuinen ymmärrys ja monimutkaisuus, kunnioitus ja välittäminen sekä oppimismedioiden suosiminen – perustuvat avoimien kyselykysymysten temaattiseen analyysiin ja ryhmäkeskusteluihin. Sinisen ja keltaisen laatikon elementit edustavat vastaavasti pinnoitetun näytteen ja 3D-mallin ominaisuuksia. 3DP = 3D-tulostus
Opiskelijoiden mielestä plastinoidut näytteet olivat realistisempia, niiden luonnolliset värit edustivat paremmin oikeita ruumiita ja niissä oli hienompia anatomisia yksityiskohtia kuin 3DP-malleissa. Esimerkiksi lihaskuitujen suuntautuminen on selkeämpi plastisoiduissa näytteissä verrattuna 3DP-malleihin. Tämä ero näkyy alla olevassa lausunnossa.
”…erittäin yksityiskohtainen ja tarkka, kuin oikealta ihmiseltä (C17-osallistuja; vapaamuotoinen plastinaatioarvio).”
Opiskelijat totesivat, että 3DP-työkalut olivat hyödyllisiä anatomian perusasioiden oppimisessa ja tärkeimpien makroskooppisten ominaisuuksien arvioinnissa, kun taas plastisoidut näytteet olivat ihanteellisia heidän tietämyksensä ja ymmärryksensä laajentamiseen monimutkaisista anatomisista rakenteista ja alueista. Opiskelijoiden mielestä vaikka molemmat laitteet olivat toistensa tarkkoja kopioita, heiltä puuttui arvokasta tietoa työskennellessään 3DP-mallien kanssa verrattuna plastinoituihin näytteisiin. Tämä selitetään alla olevassa lausunnossa.
”…oli joitakin vaikeuksia, kuten… pienet yksityiskohdat, kuten soikea kuoppa… yleisesti ottaen sydämen 3D-mallia voidaan käyttää… kaulaan, ehkä tutkin plastinaatiomallia luottavaisin mielin (osallistuja PA1; 3DP, ryhmäkeskustelu”).
”…karkeat rakenteet voidaan nähdä… yksityiskohtaisesti, 3DP-näytteet ovat hyödyllisiä esimerkiksi karkeampien rakenteiden (ja) suurempien, helposti tunnistettavien asioiden, kuten lihasten ja elinten, tutkimiseen… ehkä (ihmisille), joilla ei ole pääsyä plastinoituihin näytteisiin (PA3-osallistuja; 3DP, ryhmäkeskustelu)”.
Opiskelijat ilmaisivat enemmän kunnioitusta ja huolta plastinoituja näytteitä kohtaan, mutta olivat myös huolissaan rakenteen tuhoutumisesta sen haurauden ja joustamattomuuden vuoksi. Päinvastoin, opiskelijat lisäsivät käytännön kokemustaan ymmärtämällä, että 3DP-malleja voidaan jäljentää, jos ne vaurioituvat.
”… meillä on myös taipumus olla varovaisempia plastinaatiokuvioiden kanssa (PA2-osallistuja; plastinaatio, ryhmäkeskustelu)”.
”…plastinaationäytteiden kohdalla se on kuin…jotain, joka on säilynyt pitkään. Jos vahingoitin sitä… luulen, että tiedämme sen näyttävän vakavammalta vauriolta, koska sillä on historia (PA3-osallistuja; plastinaatio, ryhmäkeskustelu).”
”3D-tulostettuja malleja voidaan tuottaa suhteellisen nopeasti ja helposti… mikä tekee 3D-malleista saatavilla useammille ihmisille ja helpottaa oppimista ilman, että näytteitä tarvitsee jakaa (I38-avustaja; 3DP, vapaamuotoinen tekstiarvio).”
”…3D-mallien kanssa voimme leikkiä hieman murehtimatta liikaa niiden vahingoittumisesta, kuten näytteiden vahingoittumisesta… (PA2-osallistuja; 3DP, ryhmäkeskustelu).”
Opiskelijoiden mukaan plastinoitujen näytteiden määrä on rajallinen ja syvempiin rakenteisiin pääsy on vaikeaa niiden jäykkyyden vuoksi. 3DP-mallin osalta he toivovat voivansa tarkentaa anatomisia yksityiskohtia entisestään räätälöimällä mallia kiinnostuksen kohteiden mukaan yksilöllistä oppimista varten. Opiskelijat olivat yhtä mieltä siitä, että sekä plastisoituja että 3DP-malleja voidaan käyttää yhdessä muiden opetusvälineiden, kuten Anatomage-pöydän, kanssa oppimisen tehostamiseksi.
”Jotkut syvät sisäiset rakenteet ovat huonosti näkyvissä (osallistuja C14; plastinaatio, vapaamuotoinen kommentti).”
”Ehkä ruumiinavauspöydät ja muut menetelmät olisivat erittäin hyödyllinen lisä (jäsen C14; plastinaatio, vapaamuotoinen tekstikatsaus).”
”Varmistamalla, että 3D-mallit ovat hyvin yksityiskohtaisia, voit saada erilliset mallit, jotka keskittyvät eri alueisiin ja eri näkökohtiin, kuten hermoihin ja verisuoniin (osallistuja I26; 3DP, vapaamuotoinen tekstiarviointi).”
Opiskelijat ehdottivat myös, että luentomuistiinpanoihin sisällytettäisiin demonstraatio, jossa opettaja selittäisi mallin oikean käytön, tai lisäohjeita annotoitujen esimerkkikuvien käytöstä opiskelun ja ymmärtämisen helpottamiseksi, vaikka he myönsivätkin, että tutkimus oli suunniteltu erityisesti itseopiskeluun.
”…Arvostan itsenäistä tutkimustyyliä…ehkäpä ohjausta voitaisiin antaa enemmän painettujen diojen tai muistiinpanojen muodossa…(osallistuja C02; vapaamuotoiset kommentit yleisesti).”
”Sisältöasiantuntijat tai lisätyökalut, kuten animaatio tai video, voivat auttaa meitä ymmärtämään 3D-mallien rakennetta paremmin (jäsen C38; vapaamuotoiset tekstiarvostelut yleisesti).”
Ensimmäisen vuoden lääketieteen opiskelijoilta kysyttiin heidän oppimiskokemuksistaan ja 3D-tulostettujen ja plastisoitujen näytteiden laadusta. Kuten odotettua, opiskelijat pitivät plastisoituja näytteitä realistisempina ja tarkempina kuin 3D-tulostettuja. Nämä tulokset on vahvistettu alustavalla tutkimuksella [7]. Koska näytteet on tehty lahjoitetuista ruumiista, ne ovat aitoja. Vaikka kyseessä oli 1:1-kopio plastinoidusta näytteestä, jolla oli samanlaiset morfologiset ominaisuudet [8], polymeeripohjaista 3D-tulostettua mallia pidettiin vähemmän realistisena ja epärealistisena, erityisesti opiskelijoilla, joilla yksityiskohdat, kuten soikean kuopan reunat, eivät näkyneet sydämen 3DP-mallissa verrattuna plastinoituun malliin. Tämä voi johtua TT-kuvan laadusta, joka ei mahdollista rajojen selkeää rajaamista. Siksi tällaisten rakenteiden segmentointi segmentointiohjelmistossa on vaikeaa, mikä vaikuttaa 3D-tulostusprosessiin. Tämä voi herättää epäilyksiä 3DP-työkalujen käytöstä, koska pelätään, että tärkeää tietoa menetetään, jos ei käytetä standardityökaluja, kuten plastisoituja näytteitä. Kirurgisesta koulutuksesta kiinnostuneet opiskelijat saattavat pitää tarpeellisena käyttää käytännön malleja [43]. Nykyiset tulokset ovat samankaltaisia kuin aiemmissa tutkimuksissa, joissa havaittiin, että muovimallit [44] ja 3DP-näytteet eivät ole yhtä tarkkoja kuin oikeilla näytteillä [45].
Opiskelijoiden saavutettavuuden ja siten opiskelijatyytyväisyyden parantamiseksi on otettava huomioon myös työkalujen kustannukset ja saatavuus. Tulokset tukevat 3DP-mallien käyttöä anatomisen tiedon hankkimisessa niiden kustannustehokkaan valmistuksen ansiosta [6, 21]. Tämä on yhdenmukaista aiemman tutkimuksen kanssa, joka osoitti plastisoitujen ja 3DP-mallien vertailukelpoisen objektiivisen suorituskyvyn [21]. Opiskelijat kokivat, että 3DP-mallit olivat hyödyllisempiä anatomisten peruskäsitteiden, elinten ja ominaisuuksien tutkimiseen, kun taas plastinoidut näytteet sopivat paremmin monimutkaisen anatomian tutkimiseen. Lisäksi opiskelijat kannattivat 3DP-mallien käyttöä yhdessä olemassa olevien ruumiinavausnäytteiden ja modernin teknologian kanssa opiskelijoiden anatomian ymmärryksen parantamiseksi. Useita tapoja esittää samaa kohdetta, kuten sydämen anatomian kartoittaminen ruumiiden avulla, 3D-tulostus, potilasskannaukset ja virtuaaliset 3D-mallit. Tämä multimodaalinen lähestymistapa antaa opiskelijoille mahdollisuuden havainnollistaa anatomiaa eri tavoin, viestiä oppimaansa eri tavoin ja sitouttaa opiskelijoita eri tavoin [44]. Tutkimukset ovat osoittaneet, että autenttiset oppimateriaalit, kuten ruumiinavaustyökalut, voivat olla haastavia joillekin opiskelijoille anatomian oppimiseen liittyvän kognitiivisen kuormituksen kannalta [46]. Kognitiivisen kuormituksen vaikutuksen ymmärtäminen opiskelijoiden oppimiseen ja teknologioiden soveltaminen kognitiivisen kuormituksen vähentämiseksi paremman oppimisympäristön luomiseksi on kriittisen tärkeää [47, 48]. Ennen kuin opiskelijat tutustuvat ruumiinavausmateriaaliin, 3DP-mallit voivat olla hyödyllinen menetelmä anatomian perusasioiden ja tärkeiden näkökohtien havainnollistamiseen kognitiivisen kuormituksen vähentämiseksi ja oppimisen parantamiseksi. Lisäksi opiskelijat voivat viedä 3DP-mallit kotiin kertauskokeisiin yhdessä oppikirjojen ja luentomateriaalien kanssa ja laajentaa anatomian opiskelua laboratorion ulkopuolelle [45]. Kirjoittajan oppilaitoksessa ei kuitenkaan ole vielä otettu käyttöön 3DP-komponenttien poistamisen käytäntöä.
Tässä tutkimuksessa plastinoituja näytteitä kunnioitettiin enemmän kuin 3DP-jäljennöksiä. Tämä johtopäätös on yhdenmukainen aiempien tutkimusten kanssa, jotka ovat osoittaneet, että ruumiinavausnäytteet "ensimmäisinä potilaina" herättävät kunnioitusta ja empatiaa, kun taas keinotekoiset mallit eivät [49]. Realistinen plastinoitu ihmiskudos on intiimiä ja realistista. Ruumiinavausmateriaalin käyttö antaa opiskelijoille mahdollisuuden kehittää humanistisia ja eettisiä ihanteita [50]. Lisäksi opiskelijoiden käsityksiin plastinaatiokuvioista voi vaikuttaa heidän kasvava tietämyksensä ruumiinluovutusohjelmista ja/tai plastinaatioprosessista. Plastinaatio on lahjoitettuja ruumiita, jotka matkivat opiskelijoiden luovuttajiaan kohtaan tuntemaa empatiaa, ihailua ja kiitollisuutta [10, 51]. Nämä ominaisuudet erottavat humanistiset sairaanhoitajat toisistaan, ja jos niitä viljellään, ne voivat auttaa heitä etenemään ammatillisesti arvostamalla ja ymmärtämällä potilaita [25, 37]. Tämä on verrattavissa hiljaisiin ohjaajiin, jotka käyttävät märkädissektiota [37,52,53]. Koska plastinaationäytteet lahjoitettiin ruumiista, opiskelijat pitivät niitä hiljaisina ohjaajina, mikä ansaitsi kunnioitusta tätä uutta opetusvälinettä kohtaan. Vaikka he tietävät, että 3DP-mallit valmistetaan koneilla, he silti nauttivat niiden käytöstä. Jokainen ryhmä tuntee tulevansa huolehdituksi ja mallia käsitellään huolellisesti sen eheyden säilyttämiseksi. Opiskelijat saattavat jo tietää, että 3DP-mallit luodaan potilastiedoista koulutustarkoituksiin. Kirjoittajan oppilaitoksessa, ennen kuin opiskelijat aloittavat anatomian virallisen opiskelun, heille järjestetään anatomian historiaa käsittelevä johdantokurssi, jonka jälkeen opiskelijat vannovat valan. Valan päätarkoituksena on juurruttaa opiskelijoihin ymmärrystä humanistisista arvoista, kunnioitusta anatomisia instrumentteja kohtaan ja ammattitaitoa. Anatomisten instrumenttien ja sitoutumisen yhdistelmä voi auttaa juurruttamaan välittämisen ja kunnioituksen tunnetta ja ehkä muistuttaa opiskelijoita heidän tulevista vastuistaan potilaita kohtaan [54].
Oppimisvälineiden tulevien parannusten osalta sekä plastinointi- että 3DP-ryhmien opiskelijat sisällyttivät rakenteen tuhoutumisen pelon osallistumiseensa ja oppimiseensa. Ryhmäkeskusteluissa korostui kuitenkin huoli levytettyjen näytteiden rakenteen häiriintymisestä. Tätä havaintoa vahvistavat aiemmat plastisoituja näytteitä koskevat tutkimukset [9, 10]. Rakenteiden manipulointi, erityisesti kaulamallien muokkaaminen, on välttämätöntä syvempien rakenteiden tutkimiseksi ja kolmiulotteisten tilasuhteiden ymmärtämiseksi. Taktiilisen ja visuaalisen tiedon käyttö auttaa opiskelijoita muodostamaan yksityiskohtaisemman ja täydellisemmän mielikuvan kolmiulotteisista anatomisista osista [55]. Tutkimukset ovat osoittaneet, että fyysisten esineiden taktiilinen manipulointi voi vähentää kognitiivista kuormitusta ja johtaa parempaan tiedon ymmärtämiseen ja muistamiseen [55]. On ehdotettu, että 3DP-mallien täydentäminen plastisoiduilla näytteillä voi parantaa opiskelijoiden vuorovaikutusta näytteiden kanssa ilman pelkoa rakenteiden vaurioitumisesta.
Julkaisun aika: 21.7.2023