Τα τρισδιάστατα τυπωμένα ανατομικά μοντέλα (3DPAMs) φαίνεται να είναι ένα κατάλληλο εργαλείο λόγω της εκπαιδευτικής τους αξίας και σκοπιμότητας. Σκοπός αυτής της ανασκόπησης είναι να περιγράψει και να αναλύσει τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία 3DPAM για τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας και την αξιολόγηση της παιδαγωγικής συμβολής του.
Μια ηλεκτρονική αναζήτηση διεξήχθη στο PubMed χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους όρους: Εκπαίδευση, Σχολείο, Μάθηση, Διδασκαλία, Εκπαίδευση, Διδασκαλία, Εκπαίδευση, Τρισδιάστατη, 3D, Τρισδιάστατη, Εκτύπωση, Εκτύπωση, Εκτύπωση, Ανατομία, Ανατομία, Ανατομία και Ανατομία . . Τα ευρήματα περιελάμβαναν χαρακτηριστικά μελέτης, σχεδιασμό μοντέλου, μορφολογική αξιολόγηση, εκπαιδευτικές επιδόσεις, πλεονεκτήματα και αδυναμίες.
Μεταξύ των 68 επιλεγμένων άρθρων, ο μεγαλύτερος αριθμός μελετών επικεντρώθηκε στην κρανιακή περιοχή (33 άρθρα). 51 άρθρα αναφέρουν την εκτύπωση των οστών. Σε 47 άρθρα, το 3DPAM αναπτύχθηκε με βάση την υπολογιστική τομογραφία. Παρατίθενται πέντε διαδικασίες εκτύπωσης. Τα πλαστικά και τα παράγωγά τους χρησιμοποιήθηκαν σε 48 μελέτες. Κάθε σχεδίαση κυμαίνεται σε τιμή από $ 1,25 έως $ 2.800. Τριάντα επτά μελέτες συνέκριναν το 3DPAM με μοντέλα αναφοράς. Τριάντα τρία άρθρα εξέτασαν τις εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Τα κύρια οφέλη είναι η οπτική και απτική ποιότητα, η απόδοση μάθησης, η επαναληψιμότητα, η προσαρμοστικότητα και η ευελιξία, η εξοικονόμηση χρόνου, η ενσωμάτωση της λειτουργικής ανατομίας, οι καλύτερες δυνατότητες διανοητικής περιστροφής, η διατήρηση της γνώσης και η ικανοποίηση των εκπαιδευτικών/μαθητών. Τα κύρια μειονεκτήματα σχετίζονται με το σχεδιασμό: συνέπεια, έλλειψη λεπτομέρειας ή διαφάνειας, χρώματα που είναι πολύ φωτεινά, μακράς εκτύπωσης και υψηλό κόστος.
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση δείχνει ότι το 3DPAM είναι οικονομικά αποδοτικό και αποτελεσματικό για τη διδασκαλία της ανατομίας. Τα πιο ρεαλιστικά μοντέλα απαιτούν τη χρήση πιο ακριβών τεχνολογιών 3D εκτύπωσης και μεγαλύτερων χρόνων σχεδιασμού, οι οποίες θα αυξήσουν σημαντικά το συνολικό κόστος. Το κλειδί είναι να επιλέξετε την κατάλληλη μέθοδο απεικόνισης. Από παιδαγωγική άποψη, το 3DPAM είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο για τη διδασκαλία της ανατομίας, με θετικό αντίκτυπο στα μαθησιακά αποτελέσματα και την ικανοποίηση. Το διδακτικό αποτέλεσμα του 3DPAM είναι καλύτερο όταν αναπαράγει σύνθετες ανατομικές περιοχές και οι μαθητές το χρησιμοποιούν νωρίς στην ιατρική τους κατάρτιση.
Η ανατομή των ζώων των ζώων έχει εκτελεστεί από την αρχαία Ελλάδα και είναι μία από τις κύριες μεθόδους διδασκαλίας της ανατομίας. Οι πτωτικές ανατομές που εκτελούνται κατά τη διάρκεια της πρακτικής κατάρτισης χρησιμοποιούνται στο θεωρητικό πρόγραμμα σπουδών των πανεπιστημιακών φοιτητών ιατρικής και θεωρούνται επί του παρόντος το χρυσό πρότυπο για τη μελέτη της ανατομίας [1,2,3,4,5]. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά εμπόδια στη χρήση ανθρώπινων πτωματικών δειγμάτων, προκαλώντας την αναζήτηση νέων εργαλείων κατάρτισης [6, 7]. Μερικά από αυτά τα νέα εργαλεία περιλαμβάνουν την επαυξημένη πραγματικότητα, τα ψηφιακά εργαλεία και την εκτύπωση 3D. Σύμφωνα με μια πρόσφατη βιβλιογραφική ανασκόπηση από τους Santos et al. [8] Από την άποψη της αξίας αυτών των νέων τεχνολογιών για τη διδασκαλία της ανατομίας, η 3D εκτύπωση φαίνεται να είναι ένας από τους σημαντικότερους πόρους, τόσο από την άποψη της εκπαιδευτικής αξίας για τους μαθητές όσο και από την άποψη της εφαρμογής [4,9,10] .
Η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν είναι νέα. Τα πρώτα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που σχετίζονται με αυτήν την τεχνολογία χρονολογούνται από το 1984: A Le Méhauté, O de Witte και JC André στη Γαλλία και τρεις εβδομάδες αργότερα C Hull στις ΗΠΑ. Από τότε, η τεχνολογία συνέχισε να εξελίσσεται και η χρήση της έχει επεκταθεί σε πολλούς τομείς. Για παράδειγμα, η NASA εκτύπωσε το πρώτο αντικείμενο πέρα από τη Γη το 2014 [11]. Ο ιατρικός τομέας έχει επίσης υιοθετήσει αυτό το νέο εργαλείο, αυξάνοντας έτσι την επιθυμία να αναπτυχθεί εξατομικευμένη ιατρική [12].
Πολλοί συγγραφείς έχουν αποδείξει τα οφέλη από τη χρήση 3D τυπωμένων ανατομικών μοντέλων (3DPAM) στην ιατρική εκπαίδευση [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Κατά τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας, απαιτούνται μη παθολογικά και ανατομικά φυσιολογικά μοντέλα. Ορισμένες αναθεωρήσεις εξέτασαν μοντέλα παθολογικών ή ιατρικών/χειρουργικών εκπαιδευτικών [8, 20, 21]. Για να αναπτυχθεί ένα υβριδικό μοντέλο για τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας που ενσωματώνει νέα εργαλεία όπως η 3D εκτύπωση, πραγματοποιήσαμε μια συστηματική ανασκόπηση για να περιγράψουμε και να αναλύσουμε τον τρόπο δημιουργίας τρισδιάστατων τυπωμένων αντικειμένων για τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας και τον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές αξιολογούν την αποτελεσματικότητα της μάθησης χρησιμοποιώντας αυτά τα 3D αντικείμενα.
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση της βιβλιογραφίας διεξήχθη τον Ιούνιο του 2022 χρησιμοποιώντας οδηγίες PRISMA (προτιμώμενα στοιχεία αναφοράς για συστηματικές ανασκοπήσεις και μετα-αναλύσεις) χωρίς περιορισμούς χρόνου [22].
Τα κριτήρια συμπερίληψης ήταν όλα τα ερευνητικά έγγραφα που χρησιμοποιούν το 3DPAM στη διδασκαλία/μάθηση ανατομίας. Οι ανασκοπήσεις της λογοτεχνίας, τα γράμματα ή τα άρθρα που επικεντρώνονται σε παθολογικά μοντέλα, ζωικά μοντέλα, αρχαιολογικά μοντέλα και μοντέλα ιατρικής/χειρουργικής εκπαίδευσης αποκλείστηκαν. Επιλέχθηκαν μόνο άρθρα που δημοσιεύθηκαν στα αγγλικά. Τα άρθρα χωρίς διαθέσιμες διαδικτυακές περιλήψεις αποκλείστηκαν. Τα άρθρα που περιελάμβαναν πολλαπλά μοντέλα, τουλάχιστον ένα από τα οποία ήταν ανατομικά φυσιολογικά ή είχαν μικρή παθολογία που δεν επηρέαζε την αξία διδασκαλίας.
Διεξήχθη αναζήτηση βιβλιογραφίας στην ηλεκτρονική βάση δεδομένων PubMed (Εθνική Βιβλιοθήκη Ιατρικής, NCBI) για τον εντοπισμό σχετικών μελετών που δημοσιεύθηκαν μέχρι τον Ιούνιο του 2022. Χρησιμοποιήστε τους ακόλουθους όρους αναζήτησης: Εκπαίδευση, Σχολείο, Διδασκαλία, Διδασκαλία, Μάθηση, Διδασκαλία, Εκπαίδευση διαστάσεων, 3D, 3D, εκτύπωση, εκτύπωση, εκτύπωση, ανατομία, ανατομία, ανατομία και ανατομία. Εκτέλεσε ένα ενιαίο ερώτημα: (((Εκπαίδευση [Τίτλος/Περίληψη] ή Σχολείο [Τίτλος/Περίληψη] Orlearning [Τίτλος/Περίληψη] ή Διδασκαλία [Τίτλος/Περίληψη] ή Εκπαίδευση [Τίτλος/Περίληψη] OREACH [Τίτλος/Περίληψη]] ή Εκπαίδευση [Τίτλος/Περίληψη]) και (Τρεις Διαστάσεις [Τίτλος] ή 3D [Τίτλος] ή 3D [Τίτλος])) και (εκτύπωση [Τίτλος] ή εκτύπωση [Τίτλος] ή εκτύπωση [Τίτλος]))) και (Ανατομία) [Τίτλος ]]/Περίληψη] ή ανατομία [Τίτλος/Περίληψη] ή Ανατομία [Τίτλος/Περίληψη] ή Ανατομία [Τίτλος/Περίληψη]). Πρόσθετα άρθρα εντοπίστηκαν με το χέρι αναζητώντας τη βάση δεδομένων PubMed και αναθεώρηση αναφορών άλλων επιστημονικών άρθρων. Δεν εφαρμόστηκαν περιορισμοί ημερομηνίας, αλλά χρησιμοποιήθηκε το φίλτρο "άτομο".
Όλοι οι ανακτηθέντες τίτλοι και περιλήψεις υποβλήθηκαν σε εξέταση από τα κριτήρια συμπερίληψης και αποκλεισμού από δύο συγγραφείς (EBR και AL) και αποκλείθηκε οποιαδήποτε μελέτη δεν πληροί όλα τα κριτήρια επιλεξιμότητας. Οι εκδόσεις πλήρους κειμένου των υπόλοιπων μελετών ανακτήθηκαν και εξετάστηκαν από τρεις συγγραφείς (EBR, EBE και AL). Όταν είναι απαραίτητο, οι διαφωνίες στην επιλογή των άρθρων επιλύθηκαν από ένα τέταρτο άτομο (LT). Οι δημοσιεύσεις που πληρούσαν όλα τα κριτήρια ένταξης συμπεριλήφθηκαν σε αυτήν την ανασκόπηση.
Η εξαγωγή δεδομένων πραγματοποιήθηκε ανεξάρτητα από δύο συγγραφείς (EBR και AL) υπό την επίβλεψη ενός τρίτου συγγραφέα (LT).
- Δεδομένα σχεδιασμού μοντέλων: Ανατομικές περιοχές, ειδικά ανατομικά μέρη, αρχικό μοντέλο για 3D εκτύπωση, μέθοδο απόκτησης, λογισμικό τμηματοποίησης και μοντελοποίησης, τύπου εκτυπωτή 3D, τύπου υλικού και ποσότητα, κλίμακα εκτύπωσης, χρώμα, κόστος εκτύπωσης.
- Μορφολογική αξιολόγηση μοντέλων: μοντέλα που χρησιμοποιούνται για σύγκριση, ιατρική αξιολόγηση εμπειρογνωμόνων/εκπαιδευτικών, αριθμός αξιολογητών, τύπος αξιολόγησης.
- Διδασκαλία 3D μοντέλο: Αξιολόγηση της γνώσης των μαθητών, μέθοδος αξιολόγησης, αριθμός μαθητών, αριθμός ομάδων σύγκρισης, τυχαιοποίηση των μαθητών, εκπαίδευση/τύπος μαθητή.
418 μελέτες εντοπίστηκαν στο Medline και 139 άρθρα αποκλείστηκαν από το φίλτρο "ανθρώπινου". Μετά την επανεξέταση των τίτλων και των περιλήψεων, επιλέχθηκαν 103 μελέτες για ανάγνωση πλήρους κειμένου. 34 άρθρα εξαιρέθηκαν επειδή ήταν είτε παθολογικά μοντέλα (9 άρθρα), μοντέλα ιατρικής/χειρουργικής εκπαίδευσης (4 άρθρα), ζωικά μοντέλα (4 άρθρα), 3D ακτινολογικά μοντέλα (1 άρθρο) είτε δεν ήταν πρωτότυπα επιστημονικά άρθρα (16 κεφάλαια). ). Συνολικά 68 άρθρα συμπεριλήφθηκαν στην αναθεώρηση. Το σχήμα 1 παρουσιάζει τη διαδικασία επιλογής ως διάγραμμα ροής.
Διάγραμμα ροής που συνοψίζει την αναγνώριση, τον έλεγχο και τη συμπερίληψη άρθρων σε αυτή τη συστηματική ανασκόπηση
Όλες οι μελέτες δημοσιεύθηκαν μεταξύ 2014 και 2022, με ένα μέσο έτος δημοσίευσης του 2019. Μεταξύ των 68 άρθρων, 33 (49%) μελέτες ήταν περιγραφικές και πειραματικές, 17 (25%) ήταν καθαρά πειραματικές και 18 (26%) ήταν πειραματικός. Καθαρά περιγραφικό. Από τις 50 (73%) πειραματικές μελέτες, 21 (31%) χρησιμοποίησαν τυχαιοποίηση. Μόνο 34 μελέτες (50%) περιελάμβαναν στατιστικές αναλύσεις. Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τα χαρακτηριστικά κάθε μελέτης.
33 Άρθρα (48%) εξέτασαν την περιοχή της κεφαλής, 19 άρθρα (28%) εξέτασαν την θωρακική περιοχή, 17 άρθρα (25%) εξέτασαν την περιοχή της κοιλιακής και 15 άρθρα (22%) εξέτασαν τα άκρα. Πενήντα ένα άρθρα (75%) ανέφεραν τρισδιάστατα έντυπα ως ανατομικά μοντέλα ή ανατομικά μοντέλα πολλαπλών ωρών.
Όσον αφορά τα μοντέλα προέλευσης ή τα αρχεία που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη 3DPAM, 23 άρθρα (34%) ανέφεραν τη χρήση δεδομένων ασθενών, 20 άρθρα (29%) ανέφεραν τη χρήση πτωμάτων και 17 άρθρα (25%) ανέφεραν τη χρήση βάσεων δεδομένων. Η χρήση και 7 μελέτες (10%) δεν αποκάλυψαν την πηγή των χρησιμοποιούμενων εγγράφων.
47 μελέτες (69%) ανέπτυξαν 3DPAM με βάση την υπολογιστική τομογραφία και 3 μελέτες (4%) ανέφεραν τη χρήση του microct. 7 άρθρα (10%) προβάλλουν 3D αντικείμενα που χρησιμοποιούν οπτικά σαρωτές, 4 άρθρα (6%) χρησιμοποιώντας MRI και 1 άρθρο (1%) χρησιμοποιώντας κάμερες και μικροσκόπια. 14 άρθρα (21%) δεν ανέφεραν την πηγή των αρχείων προέλευσης 3D μοντέλου. Τα αρχεία 3D δημιουργούνται με μέση χωρική ανάλυση μικρότερη από 0,5 mm. Η βέλτιστη ανάλυση είναι 30 μm [80] και η μέγιστη ανάλυση είναι 1,5 mm [32].
Χρησιμοποιήθηκαν εξήντα διαφορετικές εφαρμογές λογισμικού (τμηματοποίηση, μοντελοποίηση, σχεδιασμός ή εκτύπωση). Το Mimics (Myperize, Leuven, Βέλγιο) χρησιμοποιήθηκε συχνότερα (14 μελέτες, 21%), ακολουθούμενη από Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 μελέτες, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 Μελέτες, 15%), 3D Slicer (Εκπαίδευση προγραμματιστών Slicer, Boston, MA) (9 μελέτες, 13%), Blender (Blender Foundation, Άμστερνταμ, Ολλανδία) (8 Μελέτες, 12%) και Cura (Geldemarsen, Ολλανδία) (7 μελέτες, 10%).
Αναφέρονται εξήντα επτά διαφορετικά μοντέλα εκτυπωτή και πέντε διαδικασίες εκτύπωσης. Η τεχνολογία FDM (μοντελοποίηση εναπόθεσης) χρησιμοποιήθηκε σε 26 προϊόντα (38%), ανατινάξεις υλικών σε 13 προϊόντα (19%) και τελικά ανατίναξη συνδετικού υλικού (11 προϊόντα, 16%). Οι λιγότερο χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες είναι η στερεολιθογραφία (SLA) (5 άρθρα, 7%) και η επιλεκτική συσσώρευση λέιζερ (SLS) (4 άρθρα, 6%). Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος εκτυπωτής (7 άρθρα, 10%) είναι το Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Ισραήλ) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Κατά τον προσδιορισμό των υλικών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή 3DPAM (51 άρθρα, 75%), 48 μελέτες (71%) χρησιμοποίησαν πλαστικά και τα παράγωγά τους. Τα κύρια υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν PLA (πολυλογκικό οξύ) (n = 20, 29%), ρητίνη (n = 9, 13%) και ABS (ακρυλονιτρίλιο βουταδιενίου) (7 τύποι, 10%). 23 άρθρα (34%) εξέτασαν το 3DPAM από πολλαπλά υλικά, 36 άρθρα (53%) παρουσίασαν το 3DPAM από ένα μόνο υλικό και 9 άρθρα (13%) δεν διευκρίνησαν υλικό.
Είκοσι εννέα άρθρα (43%) ανέφεραν αναλογίες εκτύπωσης που κυμαίνονται από 0,25: 1 έως 2: 1, με μέσο όρο 1: 1. Είκοσι πέντε άρθρα (37%) χρησιμοποίησαν αναλογία 1: 1. 28 3DPAMS (41%) αποτελούνταν από πολλαπλά χρώματα και 9 (13%) βαμμένα μετά την εκτύπωση [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Τριάντα τέσσερα άρθρα (50%) αναφέρθηκαν έξοδα. 9 άρθρα (13%) ανέφεραν το κόστος των 3D εκτυπωτών και των πρώτων υλών. Οι εκτυπωτές κυμαίνονται σε τιμή από $ 302 έως $ 65.000. Όταν καθορίζονται, οι τιμές των μοντέλων κυμαίνονται από $ 1,25 έως $ 2.800. Αυτά τα ακραία αντιστοιχούν σε σκελετικά δείγματα [47] και σε μοντέλα οπισθοπεριτοναϊκής υψηλής πιστότητας [48]. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει τα δεδομένα μοντέλου για κάθε μελέτη που περιλαμβάνεται.
Τριάντα επτά μελέτες (54%) συνέκριναν το 3DAPM σε ένα μοντέλο αναφοράς. Μεταξύ αυτών των μελετών, ο συνηθέστερος συγκριτής ήταν ένα ανατομικό μοντέλο αναφοράς, που χρησιμοποιήθηκε σε 14 άρθρα (38%), πλαστινοποιημένα παρασκευάσματα σε 6 άρθρα (16%) και πλαστινοποιημένα παρασκευάσματα σε 6 άρθρα (16%). Χρήση εικονικής πραγματικότητας, υπολογισμένη τομογραφία απεικόνιση ενός 3DPAM σε 5 άρθρα (14%), άλλα 3DPAM σε 3 άρθρα (8%), σοβαρά παιχνίδια σε 1 άρθρο (3%), ακτινογραφίες σε 1 άρθρο (3%), επιχειρηματικά μοντέλα στο 1 άρθρο (3%) και επαυξημένη πραγματικότητα σε 1 άρθρο (3%). Τριάντα τέσσερις (50%) μελέτες αξιολόγησαν το 3DPAM. Δεκαπέντε (48%) μελετών λεπτομερείς εμπειρίες βαθμολογητών (Πίνακας 3). Το 3DPAM πραγματοποιήθηκε από χειρουργούς ή παρακολούθησαν γιατρούς σε 7 μελέτες (47%), ανατομικούς ειδικούς σε 6 μελέτες (40%), φοιτητές σε 3 μελέτες (20%), εκπαιδευτικοί (πειθαρχία που δεν καθορίζονται) σε 3 μελέτες (20%) για αξιολόγηση και ένας ακόμη αξιολογητής στο άρθρο (7%). Ο μέσος αριθμός αξιολογητών είναι 14 (ελάχιστο 2, μέγιστο 30). Τριάντα τρεις μελέτες (49%) αξιολόγησαν ποιοτικά τη μορφολογία 3DPAM και 10 μελέτες (15%) αξιολόγησαν ποσοτικά τη μορφολογία 3DPAM. Από τις 33 μελέτες που χρησιμοποίησαν ποιοτικές αξιολογήσεις, 16 χρησιμοποίησαν καθαρά περιγραφικές αξιολογήσεις (48%), 9 χρησιμοποιούσαν δοκιμές/αξιολογήσεις/έρευνες (27%) και 8 χρησιμοποιούσαν κλίμακες Likert (24%). Ο Πίνακας 3 συνοψίζει τις μορφολογικές αξιολογήσεις των μοντέλων σε κάθε μελέτη που περιλαμβάνεται.
Τριάντα τρία (48%) άρθρα εξέτασαν και συνέκριναν την αποτελεσματικότητα της διδασκαλίας 3DPAM στους μαθητές. Από αυτές τις μελέτες, 23 (70%) άρθρα αξιολόγησαν την ικανοποίηση των μαθητών, 17 (51%) χρησιμοποίησαν κλίμακες Likert και 6 (18%) χρησιμοποίησαν άλλες μεθόδους. Είκοσι δύο άρθρα (67%) αξιολόγησαν τη μάθηση των μαθητών μέσω των δοκιμών γνώσης, εκ των οποίων 10 (30%) χρησιμοποίησαν προκαταβολές ή/και μετα-δοκιμές. Έντεκα μελέτες (33%) χρησιμοποίησαν ερωτήσεις και δοκιμές πολλαπλών επιλογών για να αξιολογήσουν τη γνώση των μαθητών και πέντε μελέτες (15%) χρησιμοποίησαν την επισήμανση εικόνας/ανατομική ταυτοποίηση. Κατά μέσο όρο 76 μαθητές συμμετείχαν σε κάθε μελέτη (τουλάχιστον 8, μέγιστο 319). Είκοσι τέσσερις μελέτες (72%) είχαν μια ομάδα ελέγχου, εκ των οποίων 20 (60%) χρησιμοποίησαν τυχαιοποίηση. Αντίθετα, μία μελέτη (3%) ανατέθηκε τυχαία ανατομικά μοντέλα σε 10 διαφορετικούς μαθητές. Κατά μέσο όρο, συγκρίθηκαν 2,6 ομάδες (τουλάχιστον 2, μέγιστο 10). Είκοσι τρεις μελέτες (70%) αφορούσαν φοιτητές ιατρικής, εκ των οποίων 14 (42%) ήταν φοιτητές ιατρικής πρώτης χρονιάς. Έξι (18%) μελέτες αφορούσαν κατοίκους, 4 (12%) οδοντιατρικούς φοιτητές και 3 (9%) φοιτητές επιστήμης. Έξι μελέτες (18%) εφάρμοσαν και αξιολόγησαν την αυτόνομη μάθηση χρησιμοποιώντας το 3DPAM. Ο Πίνακας 4 συνοψίζει τα αποτελέσματα της αξιολόγησης της αποτελεσματικότητας της διδασκαλίας 3DPAM για κάθε μελέτη.
Τα κύρια οφέλη από τη χρήση του 3DPAM ως εργαλείου διδασκαλίας για τη διδασκαλία της φυσιολογικής ανθρώπινης ανατομίας που αναφέρονται από τους συγγραφείς είναι οπτικά και αφτικά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένου του ρεαλισμού [55, 67], της ακρίβειας [44, 50, 72, 85] και της μεταβλητότητας συνέπειας [34] . , 45, 48, 64], χρώμα και διαφάνεια [28, 45], αξιοπιστία [24, 56, 73], εκπαιδευτικό αποτέλεσμα [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], κόστος [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], αναπαραγωγιμότητα [80], δυνατότητα βελτίωσης ή εξατομίκευσης [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], η δυνατότητα χειρισμού των μαθητών [30, 49], εξοικονόμηση χρόνου διδασκαλίας [61, 80], ευκολία αποθήκευσης [61], η δυνατότητα ενσωμάτωσης της λειτουργικής ανατομίας ή δημιουργίας συγκεκριμένων δομών [51, 53], 67], ταχεία σχεδίαση του σκελετού μοντέλων [81], η δυνατότητα συνεργασίας δημιουργούν και χρησιμοποιούν μοντέλα σπιτιών [49, 60, 71], βελτιωμένες ικανότητες ψυχικής περιστροφής [23] και διατήρηση γνώσεων [32], καθώς και στον δάσκαλο [ 25, 63] και ικανοποίηση των μαθητών [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Τα κύρια μειονεκτήματα σχετίζονται με το σχεδιασμό: ακαμψία [80], συνέπεια [28, 62], έλλειψη λεπτομερειών ή διαφάνειας [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], χρώματα πολύ φωτεινά [45]. και την ευθραυστότητα του δαπέδου [71]. Άλλα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την απώλεια πληροφοριών [30, 76], πολύ καιρό που απαιτείται για την κατάτμηση της εικόνας [36, 52, 57, 58, 74], ο χρόνος εκτύπωσης [57, 63, 66, 67], η έλλειψη ανατομικής μεταβλητότητας [25], και το κόστος. Υψηλή [48].
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση συνοψίζει 68 άρθρα που δημοσιεύονται πάνω από 9 χρόνια και υπογραμμίζει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για το 3DPAM ως εργαλείο για τη διδασκαλία της κανονικής ανθρώπινης ανατομίας. Κάθε ανατομική περιοχή μελετήθηκε και εκτυπώθηκε 3D. Από αυτά τα άρθρα, 37 άρθρα συνέκριναν το 3DPAM με άλλα μοντέλα και 33 άρθρα αξιολόγησαν την παιδαγωγική σημασία του 3DPAM για τους μαθητές.
Δεδομένων των διαφορών στο σχεδιασμό ανατομικών μελετών 3D εκτύπωσης, δεν θεωρήσαμε σκόπιμο να διεξάγουμε μετα-ανάλυση. Μια μετα-ανάλυση που δημοσιεύθηκε το 2020 επικεντρώθηκε κυρίως στις ανατομικές δοκιμές γνώσης μετά την εκπαίδευση χωρίς να αναλύσει τις τεχνικές και τεχνολογικές πτυχές του σχεδιασμού και της παραγωγής 3DPAM [10].
Η περιοχή της κεφαλής είναι η πιο μελετημένη, πιθανώς επειδή η πολυπλοκότητα της ανατομίας της καθιστά πιο δύσκολο για τους μαθητές να απεικονίσουν αυτήν την ανατομική περιοχή σε τρισδιάστατο χώρο σε σύγκριση με τα άκρα ή τον κορμό. Το CT είναι μακράν η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος απεικόνισης. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται ευρέως, ειδικά σε ιατρικά περιβάλλοντα, αλλά έχει περιορισμένη χωρική ανάλυση και χαμηλή αντίθεση μαλακών ιστών. Αυτοί οι περιορισμοί καθιστούν τις σαρώσεις CT ακατάλληλες για την κατάτμηση και τη μοντελοποίηση του νευρικού συστήματος. Από την άλλη πλευρά, η υπολογιστική τομογραφία είναι καλύτερα κατάλληλη για την κατάτμηση/μοντελοποίηση των οστών. Η αντίθεση των οστών/μαλακών ιστών βοηθά στην ολοκλήρωση αυτών των βημάτων πριν από την τρισδιάστατη εκτύπωση ανατομικών μοντέλων. Από την άλλη πλευρά, το Microct θεωρείται η τεχνολογία αναφοράς όσον αφορά τη χωρική ανάλυση στην απεικόνιση των οστών [70]. Οι οπτικοί σαρωτές ή μαγνητική τομογραφία μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την απόκτηση εικόνων. Η υψηλότερη ανάλυση εμποδίζει την εξομάλυνση των επιφανειών των οστών και διατηρεί την λεπτότητα των ανατομικών δομών [59]. Η επιλογή του μοντέλου επηρεάζει επίσης τη χωρική ανάλυση: για παράδειγμα, τα μοντέλα πλαστικοποίησης έχουν χαμηλότερη ανάλυση [45]. Οι σχεδιαστές γραφικών πρέπει να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα μοντέλα 3D, τα οποία αυξάνουν το κόστος ($ 25 έως $ 150 ανά ώρα) [43]. Η απόκτηση αρχείων .stl υψηλής ποιότητας δεν αρκεί για να δημιουργήσει υψηλής ποιότητας ανατομικά μοντέλα. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι παραμέτρους εκτύπωσης, όπως ο προσανατολισμός του ανατομικού μοντέλου στην πλάκα εκτύπωσης [29]. Μερικοί συγγραφείς υποδεικνύουν ότι οι προηγμένες τεχνολογίες εκτύπωσης όπως το SLS θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όπου είναι δυνατόν για τη βελτίωση της ακρίβειας του 3DPAM [38]. Η παραγωγή του 3DPAM απαιτεί επαγγελματική βοήθεια. Οι πιο περιζήτητοι ειδικοί είναι μηχανικοί [72], ακτινολόγοι, [75], σχεδιαστές γραφικών [43] και ανατομικοί [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Το λογισμικό τμηματοποίησης και μοντελοποίησης είναι σημαντικοί παράγοντες για την απόκτηση ακριβών ανατομικών μοντέλων, αλλά το κόστος αυτών των πακέτων λογισμικού και η πολυπλοκότητά τους εμποδίζουν τη χρήση τους. Αρκετές μελέτες έχουν συγκρίνει τη χρήση διαφορετικών πακέτων λογισμικού και τεχνολογιών εκτύπωσης, επισημαίνοντας τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε τεχνολογίας [68]. Εκτός από το λογισμικό μοντελοποίησης, απαιτείται επίσης λογισμικό εκτύπωσης που είναι συμβατό με τον επιλεγμένο εκτυπωτή. Μερικοί συγγραφείς προτιμούν να χρησιμοποιούν online εκτύπωση 3D [75]. Εάν τυπωθούν αρκετά αντικείμενα 3D, η επένδυση μπορεί να οδηγήσει σε οικονομικές αποδόσεις [72].
Το πλαστικό είναι μακράν το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό. Το ευρύ φάσμα των υφασμάτων και των χρωμάτων του καθιστά το υλικό επιλογής για το 3DPAM. Ορισμένοι συγγραφείς έχουν επαίνεσε την υψηλή αντοχή του σε σύγκριση με τα παραδοσιακά πτωτικά ή επιμεταλλωμένα μοντέλα [24, 56, 73]. Ορισμένα πλαστικά έχουν ακόμη και ιδιότητες κάμψης ή τεντώματος. Για παράδειγμα, το FilaFlex με τεχνολογία FDM μπορεί να τεντώσει έως και 700%. Μερικοί συγγραφείς θεωρούν το υλικό επιλογής για την αντιγραφή των μυών, του τένοντα και του συνδέσμου [63]. Από την άλλη πλευρά, δύο μελέτες έθεσαν ερωτήσεις σχετικά με τον προσανατολισμό των ινών κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης. Στην πραγματικότητα, ο προσανατολισμός των μυϊκών ινών, η εισαγωγή, η εννεύρωση και η λειτουργία είναι κρίσιμες στη μοντελοποίηση των μυών [33].
Παραδόξως, λίγες μελέτες αναφέρουν την κλίμακα της εκτύπωσης. Δεδομένου ότι πολλοί άνθρωποι θεωρούν ότι η αναλογία 1: 1 είναι πρότυπη, ο συγγραφέας μπορεί να έχει επιλέξει να μην το αναφέρει. Παρόλο που η κλιμάκωση θα ήταν χρήσιμη για τη κατευθυνόμενη μάθηση σε μεγάλες ομάδες, η σκοπιμότητα της κλιμάκωσης δεν έχει ακόμη διερευνηθεί, ειδικά με τα μεγέθη αναπτυσσόμενων τάξεων και το φυσικό μέγεθος του μοντέλου αποτελεί σημαντικό παράγοντα. Φυσικά, οι κλίμακες πλήρους μεγέθους διευκολύνουν τον εντοπισμό και την επικοινωνία διαφόρων ανατομικών στοιχείων στον ασθενή, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει γιατί χρησιμοποιούνται συχνά.
Από τους πολλούς εκτυπωτές που διατίθενται στην αγορά, εκείνοι που χρησιμοποιούν την τεχνολογία εκτύπωσης PolyJet (υλικό inkjet ή συνδετικό υλικό) για την παροχή χρώματος υψηλής ευκρίνειας και πολλαπλών υλικών (και επομένως πολλαπλών υφασμάτων) εκτύπωσης μεταξύ US $ 20.000 και US $ 250.000 (https:/ /www.aniwaa.com/). Αυτό το υψηλό κόστος μπορεί να περιορίσει την προώθηση του 3DPAM στις ιατρικές σχολές. Εκτός από το κόστος του εκτυπωτή, το κόστος των υλικών που απαιτούνται για την εκτύπωση InkJet είναι υψηλότερο από ό, τι για τους εκτυπωτές SLA ή FDM [68]. Οι τιμές για τους εκτυπωτές SLA ή FDM είναι επίσης πιο προσιτές, που κυμαίνονται από € 576 έως € 4.999 στα άρθρα που αναφέρονται σε αυτήν την αναθεώρηση. Σύμφωνα με τον Tripodi και τους συναδέλφους, κάθε σκελετικό τμήμα μπορεί να εκτυπωθεί για US $ 1,25 [47]. Έντεκα μελέτες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι φθηνότερη από την πλαστικοποίηση ή τα εμπορικά μοντέλα [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Επιπλέον, αυτά τα εμπορικά μοντέλα έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν πληροφορίες ασθενών χωρίς επαρκείς λεπτομέρειες για τη διδασκαλία της ανατομίας [80]. Αυτά τα εμπορικά μοντέλα θεωρούνται κατώτερα από το 3DPAM [44]. Αξίζει να σημειωθεί ότι, εκτός από την χρησιμοποιούμενη τεχνολογία εκτύπωσης, το τελικό κόστος είναι ανάλογο με την κλίμακα και επομένως το τελικό μέγεθος του 3DPAM [48]. Για τους λόγους αυτούς, προτιμάται η κλίμακα πλήρους μεγέθους [37].
Μόνο μία μελέτη συνέκρινε το 3DPAM με εμπορικά διαθέσιμα ανατομικά μοντέλα [72]. Τα πτωτικά δείγματα είναι ο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος συγκριτής για το 3DPAM. Παρά τους περιορισμούς τους, τα πτωτικά μοντέλα παραμένουν ένα πολύτιμο εργαλείο για τη διδασκαλία της ανατομίας. Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ της αυτοψίας, της ανατομής και του ξηρού οστού. Με βάση τις δοκιμές κατάρτισης, δύο μελέτες έδειξαν ότι το 3DPAM ήταν σημαντικά πιο αποτελεσματικό από την πλαστιζόμενη ανατομή [16, 27]. Μια μελέτη συνέκρινε μια ώρα κατάρτισης χρησιμοποιώντας 3DPAM (κάτω άκρα) με μία ώρα ανατομής της ίδιας ανατομικής περιοχής [78]. Δεν υπήρξαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο μεθόδων διδασκαλίας. Είναι πιθανό ότι υπάρχει λίγη έρευνα σχετικά με αυτό το θέμα, διότι αυτές οι συγκρίσεις είναι δύσκολο να γίνει. Η ανατομή είναι μια χρονοβόρα προετοιμασία για τους μαθητές. Μερικές φορές απαιτούνται δεκάδες ώρες προετοιμασίας, ανάλογα με το τι προετοιμάζεται. Μια τρίτη σύγκριση μπορεί να γίνει με ξηρά οστά. Μια μελέτη από τους Tsai και Smith διαπίστωσε ότι οι βαθμολογίες των δοκιμών ήταν σημαντικά καλύτερες στην ομάδα χρησιμοποιώντας το 3DPAM [51, 63]. Ο Chen και οι συνάδελφοί του σημείωσαν ότι οι φοιτητές που χρησιμοποιούν μοντέλα 3D είχαν καλύτερη απόδοση στον εντοπισμό δομών (κρανία), αλλά δεν υπήρχε διαφορά στις βαθμολογίες MCQ [69]. Τέλος, ο Tanner και οι συνάδελφοί του κατέδειξαν καλύτερα αποτελέσματα μετά τη δοκιμή σε αυτή την ομάδα χρησιμοποιώντας το 3DPAM του Fossa Pterygopalatine [46]. Άλλα νέα εργαλεία διδασκαλίας εντοπίστηκαν σε αυτήν την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Το πιο συνηθισμένο μεταξύ τους είναι η επαυξημένη πραγματικότητα, η εικονική πραγματικότητα και τα σοβαρά παιχνίδια [43]. Σύμφωνα με τον Mahrous και τους συναδέλφους, η προτίμηση για ανατομικά μοντέλα εξαρτάται από τον αριθμό των ωρών που οι μαθητές παίζουν βιντεοπαιχνίδια [31]. Από την άλλη πλευρά, ένα σημαντικό μειονέκτημα νέων εργαλείων διδασκαλίας ανατομίας είναι η απτική ανατροφοδότηση, ειδικά για καθαρά εικονικά εργαλεία [48].
Οι περισσότερες μελέτες που αξιολογούν το νέο 3DPAM χρησιμοποίησαν τις προεπισκόπηση της γνώσης. Αυτές οι προκαταβολές συμβάλλουν στην αποφυγή της προκατάληψης στην αξιολόγηση. Μερικοί συγγραφείς, πριν από τη διεξαγωγή πειραματικών μελετών, αποκλείουν όλους τους μαθητές που σημείωσαν πάνω από το μέσο όρο στην προκαταρκτική δοκιμή [40]. Μεταξύ των προκαταλήψεων και των συναδέλφων που αναφέρθηκαν ήταν το χρώμα του μοντέλου και η επιλογή εθελοντών στην τάξη των σπουδαστών [61]. Η χρώση διευκολύνει την ταυτοποίηση των ανατομικών δομών. Ο Τσεν και οι συνάδελφοί του καθιέρωσαν αυστηρές πειραματικές συνθήκες χωρίς αρχικές διαφορές μεταξύ των ομάδων και της μελέτης να τυφλωθούν στο μέγιστο δυνατό βαθμό [69]. Ο Lim και οι συνάδελφοί του συνιστούν την ολοκλήρωση της αξιολόγησης μετά τη δοκιμή από τρίτο για να αποφευχθεί η προκατάληψη στην αξιολόγηση [16]. Μερικές μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει κλίμακες Likert για να αξιολογήσουν τη σκοπιμότητα του 3DPAM. Αυτό το μέσο είναι κατάλληλο για την αξιολόγηση της ικανοποίησης, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές προκαταλήψεις που πρέπει να γνωρίζουν [86].
Η εκπαιδευτική σημασία του 3DPAM αξιολογήθηκε κυρίως μεταξύ φοιτητών ιατρικής, συμπεριλαμβανομένων των φοιτητών ιατρικής πρώτης χρονιάς, σε 14 από τις 33 μελέτες. Στην πιλοτική τους μελέτη, ο Wilk και οι συνάδελφοί τους ανέφεραν ότι οι φοιτητές ιατρικής πίστευαν ότι η εκτύπωση 3D πρέπει να συμπεριληφθεί στην ανατομία τους για την εκμάθηση [87]. Το 87% των φοιτητών που ερωτήθηκαν στη μελέτη Cercenelli πίστευαν ότι το δεύτερο έτος μελέτης ήταν η καλύτερη στιγμή για να χρησιμοποιηθεί το 3DPAM [84]. Τα αποτελέσματα του Tanner και των συναδέλφων έδειξαν επίσης ότι οι μαθητές αποδίδουν καλύτερα αν δεν είχαν μελετήσει ποτέ το πεδίο [46]. Αυτά τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι το πρώτο έτος της ιατρικής σχολής είναι ο βέλτιστος χρόνος για την ενσωμάτωση του 3DPAM στη διδασκαλία της ανατομίας. Η μετα-ανάλυση υποστήριξε αυτή την ιδέα [18]. Σε όλα τα 27 άρθρα που περιλαμβάνονται στη μελέτη, υπήρξαν σημαντικές διαφορές στην απόδοση του 3DPAM σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μοντέλα σε φοιτητές ιατρικής, αλλά όχι στους κατοίκους.
Το 3DPAM ως εργαλείο μάθησης βελτιώνει το ακαδημαϊκό επίτευγμα [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], τη μακροπρόθεσμη διατήρηση της γνώσης [32] και την ικανοποίηση των μαθητών [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Τα πάνελ των εμπειρογνωμόνων διαπίστωσαν επίσης ότι αυτά τα μοντέλα είναι χρήσιμα [37, 42, 49, 81, 82] και δύο μελέτες βρήκαν την ικανοποίηση των εκπαιδευτικών με το 3DPAM [25, 63]. Από όλες τις πηγές, το backhouse και οι συνάδελφοί του θεωρούν ότι η 3D εκτύπωση είναι η καλύτερη εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά ανατομικά μοντέλα [49]. Στην πρώτη μετα-ανάλυση τους, οι YE και οι συνάδελφοί τους επιβεβαίωσαν ότι οι μαθητές που έλαβαν οδηγίες 3DPAM είχαν καλύτερες βαθμολογίες μετά τη δοκιμή από ό, τι οι μαθητές που έλαβαν οδηγίες 2D ή πτώματος [10]. Ωστόσο, διαφοροποιούσαν το 3DPAM όχι από την πολυπλοκότητα, αλλά απλά από την καρδιά, το νευρικό σύστημα και την κοιλιακή κοιλότητα. Σε επτά μελέτες, το 3DPAM δεν ξεπέρασε άλλα μοντέλα που βασίζονται σε δοκιμές γνώσης που χορηγήθηκαν στους μαθητές [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Στη μετα-ανάλυση τους, ο Salazar και οι συνάδελφοί τους κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η χρήση του 3DPAM βελτιώνει ειδικά την κατανόηση της σύνθετης ανατομίας [17]. Αυτή η ιδέα είναι σύμφωνη με την επιστολή του Hitas στον συντάκτη [88]. Ορισμένες ανατομικές περιοχές που θεωρούνται λιγότερο περίπλοκες δεν απαιτούν τη χρήση του 3DPAM, ενώ οι πιο σύνθετες ανατομικές περιοχές (όπως ο λαιμός ή το νευρικό σύστημα) θα ήταν μια λογική επιλογή για το 3DPAM. Αυτή η ιδέα μπορεί να εξηγήσει γιατί μερικά 3DPAMs δεν θεωρούνται ανώτερα από τα παραδοσιακά μοντέλα, ειδικά όταν οι μαθητές δεν έχουν γνώση στον τομέα όπου η απόδοση του μοντέλου διαπιστώνεται ότι είναι ανώτερη. Έτσι, η παρουσίαση ενός απλού μοντέλου σε φοιτητές που έχουν ήδη γνώση του θέματος (φοιτητές ιατρικής ή κατοίκους) δεν είναι χρήσιμη για τη βελτίωση της απόδοσης των σπουδαστών.
Από όλα τα εκπαιδευτικά οφέλη που απαριθμούνται, 11 μελέτες υπογράμμισαν τις οπτικές ή αφηρημένες ιδιότητες των μοντέλων [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] και 3 μελέτες βελτίωσαν τη δύναμη και την ανθεκτικότητα (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Άλλα πλεονεκτήματα είναι ότι οι μαθητές μπορούν να χειριστούν τις δομές, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να εξοικονομήσουν χρόνο, είναι ευκολότερο να διατηρηθούν από τα πτώματα, το έργο μπορεί να ολοκληρωθεί εντός 24 ωρών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο οικιακής εκπαίδευσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διδάξει μεγάλα ποσά των πληροφοριών. ομάδες [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Η επαναλαμβανόμενη 3D εκτύπωση για τη διδασκαλία ανατομίας μεγάλου όγκου καθιστά τα μοντέλα 3D εκτύπωσης πιο οικονομικά αποδοτικά [26]. Η χρήση του 3DPAM μπορεί να βελτιώσει τις δυνατότητες ψυχικής περιστροφής [23] και να βελτιώσει την ερμηνεία των εικόνων εγκάρσιας τομής [23, 32]. Δύο μελέτες διαπίστωσαν ότι οι μαθητές που εκτέθηκαν σε 3DPAM ήταν πιο πιθανό να υποβληθούν σε χειρουργική επέμβαση [40, 74]. Οι μεταλλικοί συνδετήρες μπορούν να ενσωματωθούν για να δημιουργηθούν η κίνηση που απαιτείται για τη μελέτη της λειτουργικής ανατομίας [51, 53] ή τα μοντέλα μπορούν να εκτυπωθούν χρησιμοποιώντας σχέδια σκανδάλης [67].
Η εκτύπωση 3D επιτρέπει τη δημιουργία ρυθμιζόμενων ανατομικών μοντέλων βελτιώνοντας ορισμένες πτυχές κατά τη διάρκεια του σταδίου μοντελοποίησης, [48, 80] δημιουργώντας μια κατάλληλη βάση, [59] συνδυάζοντας πολλαπλά μοντέλα, [36] χρησιμοποιώντας διαφάνεια, (49) χρώμα, [45] ή καθιστώντας ορισμένες εσωτερικές δομές ορατές [30]. Το Tripodi και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν γλυπτική πηλό για να συμπληρώσουν τα 3D τυπωμένα μοντέλα οστών τους, υπογραμμίζοντας την αξία των συν-δημιουργημένων μοντέλων ως εργαλεία διδασκαλίας [47]. Σε 9 μελέτες εφαρμόστηκε χρώμα μετά την εκτύπωση [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], αλλά οι μαθητές το εφάρμοσαν μόνο μία φορά [49]. Δυστυχώς, η μελέτη δεν αξιολόγησε την ποιότητα της κατάρτισης μοντέλου ή την ακολουθία της κατάρτισης. Αυτό πρέπει να εξεταστεί στο πλαίσιο της εκπαίδευσης της ανατομίας, καθώς τα οφέλη της συνδυασμένης μάθησης και της συν-δημιουργίας είναι καλά καθιερωμένα [89]. Για να αντιμετωπίσει την αναπτυσσόμενη διαφημιστική δραστηριότητα, η αυτο-εκμάθηση έχει χρησιμοποιηθεί πολλές φορές για να αξιολογήσει τα μοντέλα [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Μία μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το χρώμα του πλαστικού υλικού ήταν πολύ φωτεινό [45], μια άλλη μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μοντέλο ήταν πολύ εύθραυστο [71] και δύο άλλες μελέτες έδειξαν έλλειψη ανατομικής μεταβλητότητας στο σχεδιασμό μεμονωμένων μοντέλων [25, 45 ]. . Επτά μελέτες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η ανατομική λεπτομέρεια του 3DPAM είναι ανεπαρκής [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Για πιο λεπτομερή ανατομικά μοντέλα μεγάλων και σύνθετων περιοχών, όπως το οπισθοπεριτόνεο ή η αυχενική περιοχή, ο χρόνος κατάτμησης και μοντελοποίησης θεωρείται πολύ μακρύς και το κόστος είναι πολύ υψηλό (περίπου US $ 2000) [27, 48]. Ο Hojo και οι συνάδελφοί του ανέφεραν στη μελέτη τους ότι η δημιουργία ενός ανατομικού μοντέλου της λεκάνης χρειάστηκε 40 ώρες [42]. Ο μεγαλύτερος χρόνος κατακερματισμού ήταν 380 ώρες σε μια μελέτη από τους Weatherall και τους συναδέλφους, όπου συνδυάστηκαν πολλαπλά μοντέλα για να δημιουργήσουν ένα πλήρες παιδιατρικό μοντέλο αεραγωγών [36]. Σε εννέα μελέτες, ο χρόνος τμηματοποίησης και εκτύπωσης θεωρήθηκε μειονεκτήματα [36, 42, 57, 58, 74]. Ωστόσο, 12 μελέτες επέκριναν τις φυσικές ιδιότητες των μοντέλων τους, ιδιαίτερα τη συνέπεια τους, [28, 62] έλλειψη διαφάνειας, [30] ευθραυστότητα και μονοχρωματικότητα, [71] έλλειψη μαλακού ιστού [66] ή έλλειψη λεπτομέρειας [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Αυτά τα μειονεκτήματα μπορούν να ξεπεραστούν αυξάνοντας τον χρόνο κατάτμησης ή προσομοίωσης. Η απώλεια και η ανάκτηση σχετικών πληροφοριών ήταν ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουν τρεις ομάδες [30, 74, 77]. Σύμφωνα με αναφορές ασθενών, οι ιωδημένοι παράγοντες αντίθεσης δεν παρείχαν τη βέλτιστη αγγειακή ορατότητα λόγω περιορισμών της δόσης [74]. Η έγχυση ενός πτωματικού μοντέλου φαίνεται να είναι μια ιδανική μέθοδος που απομακρύνεται από την αρχή του "όσο το δυνατόν λιγότερο" και των περιορισμών της δόσης του παράγοντα αντίθεσης που εγχύθηκε.
Δυστυχώς, πολλά άρθρα δεν αναφέρουν ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά του 3DPAM. Λιγότερο από το ήμισυ των άρθρων δήλωσαν ρητά εάν το 3DPAM τους ήταν χρωματισμένο. Η κάλυψη του πεδίου εφαρμογής της εκτύπωσης ήταν ασυνεπής (43% των άρθρων) και μόνο το 34% ανέφερε τη χρήση πολλαπλών μέσων. Αυτές οι παράμετροι εκτύπωσης είναι κρίσιμες επειδή επηρεάζουν τις μαθησιακές ιδιότητες του 3DPAM. Τα περισσότερα άρθρα δεν παρέχουν επαρκείς πληροφορίες σχετικά με την πολυπλοκότητα της απόκτησης 3DPAM (χρόνος σχεδιασμού, προσόντα προσωπικού, κόστος λογισμικού, έξοδα εκτύπωσης κ.λπ.). Αυτές οι πληροφορίες είναι κρίσιμες και πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν εξετάσουμε την έναρξη ενός έργου για την ανάπτυξη ενός νέου 3DPAM.
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση δείχνει ότι ο σχεδιασμός και η τρισδιάστατη εκτύπωση κανονικών ανατομικών μοντέλων είναι εφικτό με χαμηλό κόστος, ειδικά όταν χρησιμοποιείτε εκτυπωτές FDM ή SLA και φθηνά πλαστικά υλικά με ένα χρώμα. Ωστόσο, αυτά τα βασικά σχέδια μπορούν να ενισχυθούν με την προσθήκη χρώματος ή την προσθήκη σχεδίων σε διαφορετικά υλικά. Τα πιο ρεαλιστικά μοντέλα (τυπωμένα χρησιμοποιώντας πολλαπλά υλικά διαφορετικών χρωμάτων και υφής για να αναπαράγουν στενά τις αφηρημένες ιδιότητες ενός μοντέλου αναφοράς πτωμάτων) απαιτούν ακριβότερες τεχνολογίες εκτύπωσης 3D και μεγαλύτερους χρόνους σχεδιασμού. Αυτό θα αυξήσει σημαντικά το συνολικό κόστος. Ανεξάρτητα από την επιλεγμένη διαδικασία εκτύπωσης, η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου απεικόνισης είναι το κλειδί για την επιτυχία του 3DPAM. Όσο υψηλότερη είναι η χωρική ανάλυση, τόσο πιο ρεαλιστικό γίνεται το μοντέλο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για προηγμένη έρευνα. Από την παιδαγωγική άποψη, το 3DPAM είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο για τη διδασκαλία της ανατομίας, όπως αποδεικνύεται από τις δοκιμές γνώσης που χορηγούνται στους μαθητές και την ικανοποίησή τους. Το διδακτικό αποτέλεσμα του 3DPAM είναι καλύτερο όταν αναπαράγει σύνθετες ανατομικές περιοχές και οι μαθητές το χρησιμοποιούν νωρίς στην ιατρική τους κατάρτιση.
Τα σύνολα δεδομένων που δημιουργούνται ή/και αναλύθηκαν στην τρέχουσα μελέτη δεν είναι διαθέσιμα στο κοινό λόγω γλωσσικών φραγμών, αλλά διατίθενται από τον αντίστοιχο συγγραφέα κατόπιν εύλογου αιτήματος.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Μια ανασκόπηση των μαθημάτων ακαθάριστης ανατομίας, μικροανατομίας, νευροβιολογίας και εμβρυολογίας σε προγράμματα σπουδών ιατρικών σχολείων των ΗΠΑ. Anat rec. 2002 · 269 (2): 118-22.
Το Ghosh SK Cadaveric Disection ως εκπαιδευτικό εργαλείο για την ανατομική επιστήμη στον 21ο αιώνα: ανατομή ως εκπαιδευτικό εργαλείο. Ανάλυση της επιστημονικής εκπαίδευσης. 2017 · 10 (3): 286-99.
Χρόνος δημοσίευσης: Νοέμβριος-13-2023