Τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα ανατομικά μοντέλα (3DPAM) φαίνεται να αποτελούν ένα κατάλληλο εργαλείο λόγω της εκπαιδευτικής τους αξίας και της σκοπιμότητάς τους. Σκοπός της παρούσας ανασκόπησης είναι να περιγράψει και να αναλύσει τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία 3DPAM για τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας και να αξιολογήσει την παιδαγωγική τους συμβολή.
Πραγματοποιήθηκε ηλεκτρονική αναζήτηση στο PubMed χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους όρους: εκπαίδευση, σχολείο, μάθηση, διδασκαλία, κατάρτιση, διδασκαλία, εκπαίδευση, τρισδιάστατο, τρισδιάστατο, τρισδιάστατο, τρισδιάστατο, τρισδιάστατο, εκτύπωση, εκτύπωση, ανατομία, ανατομία, ανατομία και ανατομία. Τα ευρήματα περιελάμβαναν τα χαρακτηριστικά της μελέτης, τον σχεδιασμό του μοντέλου, την μορφολογική αξιολόγηση, την εκπαιδευτική επίδοση, τα δυνατά και αδύνατα σημεία.
Μεταξύ των 68 επιλεγμένων άρθρων, ο μεγαλύτερος αριθμός μελετών επικεντρώθηκε στην κρανιακή περιοχή (33 άρθρα). 51 άρθρα αναφέρουν την εκτύπωση οστών. Σε 47 άρθρα, η 3DPAM αναπτύχθηκε με βάση την αξονική τομογραφία. Παρατίθενται πέντε διαδικασίες εκτύπωσης. Πλαστικά και τα παράγωγά τους χρησιμοποιήθηκαν σε 48 μελέτες. Κάθε σχέδιο κυμαίνεται σε τιμή από 1,25 $ έως 2.800 $. Τριάντα επτά μελέτες συνέκριναν την 3DPAM με μοντέλα αναφοράς. Τριάντα τρία άρθρα εξέτασαν εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Τα κύρια οφέλη είναι η οπτική και απτική ποιότητα, η μαθησιακή αποτελεσματικότητα, η επαναληψιμότητα, η προσαρμοστικότητα και η ευελιξία, η εξοικονόμηση χρόνου, η ενσωμάτωση της λειτουργικής ανατομίας, οι καλύτερες δυνατότητες νοητικής εναλλαγής, η διατήρηση γνώσεων και η ικανοποίηση εκπαιδευτικού/μαθητή. Τα κύρια μειονεκτήματα σχετίζονται με τον σχεδιασμό: συνέπεια, έλλειψη λεπτομέρειας ή διαφάνειας, πολύ φωτεινά χρώματα, μεγάλοι χρόνοι εκτύπωσης και υψηλό κόστος.
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση δείχνει ότι η 3DPAM είναι οικονομικά αποδοτική και αποτελεσματική για τη διδασκαλία της ανατομίας. Τα πιο ρεαλιστικά μοντέλα απαιτούν τη χρήση πιο ακριβών τεχνολογιών τρισδιάστατης εκτύπωσης και μεγαλύτερους χρόνους σχεδιασμού, γεγονός που θα αυξήσει σημαντικά το συνολικό κόστος. Το κλειδί είναι να επιλέξετε την κατάλληλη μέθοδο απεικόνισης. Από παιδαγωγική άποψη, η 3DPAM είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο για τη διδασκαλία της ανατομίας, με θετικό αντίκτυπο στα μαθησιακά αποτελέσματα και την ικανοποίηση. Το διδακτικό αποτέλεσμα της 3DPAM είναι καλύτερο όταν αναπαράγει σύνθετες ανατομικές περιοχές και οι φοιτητές τη χρησιμοποιούν νωρίς στην ιατρική τους εκπαίδευση.
Η ανατομή πτωμάτων ζώων πραγματοποιείται από την αρχαία Ελλάδα και αποτελεί μία από τις κύριες μεθόδους διδασκαλίας της ανατομίας. Οι ανατομές πτωμάτων που πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια της πρακτικής άσκησης χρησιμοποιούνται στο θεωρητικό πρόγραμμα σπουδών των φοιτητών ιατρικής πανεπιστημίου και θεωρούνται σήμερα το χρυσό πρότυπο για τη μελέτη της ανατομίας [1,2,3,4,5]. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά εμπόδια στη χρήση δειγμάτων ανθρώπινων πτωμάτων, γεγονός που οδηγεί στην αναζήτηση νέων εργαλείων εκπαίδευσης [6, 7]. Μερικά από αυτά τα νέα εργαλεία περιλαμβάνουν την επαυξημένη πραγματικότητα, τα ψηφιακά εργαλεία και την τρισδιάστατη εκτύπωση. Σύμφωνα με πρόσφατη βιβλιογραφική ανασκόπηση των Santos et al. [8] Όσον αφορά την αξία αυτών των νέων τεχνολογιών για τη διδασκαλία της ανατομίας, η τρισδιάστατη εκτύπωση φαίνεται να είναι ένας από τους σημαντικότερους πόρους, τόσο από άποψη εκπαιδευτικής αξίας για τους φοιτητές όσο και από άποψη σκοπιμότητας εφαρμογής [4,9,10].
Η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν είναι κάτι καινούργιο. Τα πρώτα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που σχετίζονται με αυτήν την τεχνολογία χρονολογούνται από το 1984: των A Le Méhauté, O De Witte και JC André στη Γαλλία, και τρεις εβδομάδες αργότερα του C Hull στις ΗΠΑ. Έκτοτε, 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 για ανάπτυξη εξατομικευμένης ιατρικής [12].
Πολλοί συγγραφείς έχουν καταδείξει τα οφέλη της χρήσης τρισδιάστατα εκτυπωμένων 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 ανασκοπήσεις έχουν εξετάσει παθολογικά ή ιατρικά/χειρουργικά μοντέλα εκπαίδευσης [8, 20, 21]. Για να αναπτύξουμε ένα υβριδικό μοντέλο για τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας που ενσωματώνει νέα εργαλεία όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση, πραγματοποιήσαμε μια συστηματική ανασκόπηση για να περιγράψουμε και να αναλύσουμε πώς δημιουργούνται τρισδιάστατα εκτυπωμένα αντικείμενα για τη διδασκαλία της ανθρώπινης ανατομίας και πώς οι μαθητές αξιολογούν την αποτελεσματικότητα της μάθησης χρησιμοποιώντας αυτά τα τρισδιάστατα αντικείμενα.
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση της βιβλιογραφίας διεξήχθη τον Ιούνιο του 2022 χωρίς χρονικούς περιορισμούς χρησιμοποιώντας τις οδηγίες PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses - Προτιμώμενα Στοιχεία Αναφοράς για Συστηματικές Ανασκοπήσεις και Μετα-Αναλύσεις) [22].
Κριτήρια ένταξης ήταν όλες οι ερευνητικές εργασίες που χρησιμοποιούν το 3DPAM στη διδασκαλία/μάθηση της ανατομίας. Αποκλείστηκαν βιβλιογραφικές ανασκοπήσεις, επιστολές ή άρθρα που επικεντρώνονταν σε παθολογικά μοντέλα, ζωικά μοντέλα, αρχαιολογικά μοντέλα και μοντέλα ιατρικής/χειρουργικής εκπαίδευσης. Επιλέχθηκαν μόνο άρθρα που δημοσιεύθηκαν στα αγγλικά. Αποκλείστηκαν άρθρα χωρίς διαθέσιμες διαδικτυακές περιλήψεις. Συμπεριλήφθηκαν άρθρα που περιελάμβαναν πολλαπλά μοντέλα, τουλάχιστον ένα από τα οποία ήταν ανατομικά φυσιολογικό ή είχε μικρή παθολογία που δεν επηρέαζε τη διδακτική αξία.
Πραγματοποιήθηκε αναζήτηση βιβλιογραφίας στην ηλεκτρονική βάση δεδομένων PubMed (Εθνική Βιβλιοθήκη Ιατρικής, NCBI) για τον εντοπισμό σχετικών μελετών που δημοσιεύθηκαν έως τον Ιούνιο του 2022. Χρησιμοποιήστε τους ακόλουθους όρους αναζήτησης: εκπαίδευση, σχολείο, διδασκαλία, διδασκαλία, μάθηση, διδασκαλία, εκπαίδευση, τρισδιάστατο, 3D, 3D, εκτύπωση, εκτύπωση, εκτύπωση, ανατομία, ανατομία, ανατομία και ανατομία. Εκτελέστηκε ένα μόνο ερώτημα: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] ORlearning[Title/Abstract] OR teaching[Title/Abstract] OR training[Title/Abstract] OReach[Title/Abstract] ] OR Education [Title/Abstract]) AND (Three Dimensions [Title] OR 3D [Title] OR 3D [Title])) AND (Print [Title] OR Print [Title] OR Print [Title])) AND (Anatomy) [Title] ]/abstract] ή anatomy [title/abstract] ή anatomy [title/abstract] ή anatomy [title/abstract] ή anatomy [title/abstract]). Πρόσθετα άρθρα εντοπίστηκαν με χειροκίνητη αναζήτηση στη βάση δεδομένων PubMed και ανασκόπηση αναφορών άλλων επιστημονικών άρθρων. Δεν εφαρμόστηκαν περιορισμοί ημερομηνίας, αλλά χρησιμοποιήθηκε το φίλτρο "Πρόσωπο".
Όλοι οι τίτλοι και οι περιλήψεις που ανακτήθηκαν ελέγχθηκαν με βάση τα κριτήρια ένταξης και αποκλεισμού από δύο συγγραφείς (EBR και AL) και κάθε μελέτη που δεν πληρούσε όλα τα κριτήρια επιλεξιμότητας αποκλείστηκε. Οι δημοσιεύσεις πλήρους κειμένου των υπόλοιπων μελετών ανακτήθηκαν και αξιολογήθηκαν από τρεις συγγραφείς (EBR, EBE και AL). Όταν ήταν 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 αξιολόγηση.
Η εξαγωγή δεδομένων πραγματοποιήθηκε ανεξάρτητα από δύο συγγραφείς (EBR και AL) υπό την επίβλεψη ενός τρίτου συγγραφέα (LT).
- Δεδομένα σχεδιασμού μοντέλου: ανατομικές περιοχές, συγκεκριμένα ανατομικά μέρη, αρχικό μοντέλο για τρισδιάστατη εκτύπωση, μέθοδος λήψης, λογισμικό τμηματοποίησης και μοντελοποίησης, τύπος τρισδιάστατου εκτυπωτή, τύπος και ποσότητα υλικού, κλίμακα εκτύπωσης, χρώμα, κόστος εκτύπωσης.
- Μορφολογική αξιολόγηση μοντέλων: μοντέλα που χρησιμοποιούνται για σύγκριση, ιατρική αξιολόγηση εμπειρογνωμόνων/εκπαιδευτικών, αριθμός αξιολογητών, τύπος αξιολόγησης.
- Τρισδιάστατο μοντέλο διδασκαλίας: αξιολόγηση των γνώσεων των μαθητών, μέθοδος αξιολόγησης, αριθμός μαθητών, αριθμός ομάδων σύγκρισης, τυχαιοποίηση μαθητών, εκπαίδευση/τύπος μαθητή.
Στο MEDLINE εντοπίστηκαν 418 μελέτες και 139 άρθρα αποκλείστηκαν από το φίλτρο «ανθρώπινης χρήσης». Μετά την εξέταση τίτλων και περιλήψεων, επιλέχθηκαν 103 μελέτες για ανάγνωση πλήρους κειμένου. 34 άρθρα αποκλείστηκαν επειδή ήταν είτε παθολογικά μοντέλα (9 άρθρα), μοντέλα ιατρικής/χειρουργικής εκπαίδευσης (4 άρθρα), ζωικά μοντέλα (4 άρθρα), τρισδιάστατα ακτινολογικά μοντέλα (1 άρθρο) είτε δεν ήταν πρωτότυπα επιστημονικά άρθρα (16 κεφάλαια). Συνολικά 68 άρθρα συμπεριλήφθηκαν στην ανασκόπηση. Το Σχήμα 1 παρουσιάζει τη διαδικασία επιλογής ως διάγραμμα ροής.
Διάγραμμα ροής που συνοψίζει τον εντοπισμό, την αξιολόγηση και την ένταξη άρθρων σε αυτήν τη συστηματική ανασκόπηση
Όλες οι μελέτες δημοσιεύθηκαν μεταξύ 2014 και 2022, με μέσο έτος δημοσίευσης το 2019. Μεταξύ των 68 άρθρων που συμπεριλήφθηκαν, 33 (49%) μελέτες ήταν περιγραφικές και πειραματικές, 17 (25%) ήταν καθαρά πειραματικές και 18 (26%) ήταν πειραματικές. Καθαρά περιγραφικές. 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 περιοχή του θώρακα, 17 άρθρα (25%) εξέτασαν την κοιλιο-πυελική περιοχή και 15 άρθρα (22%) εξέτασαν τα άκρα. Πενήντα ένα άρθρα (75%) ανέφεραν τρισδιάστατα εκτυπωμένα οστά ως ανατομικά μοντέλα ή ανατομικά μοντέλα πολλαπλών τομών.
Όσον αφορά τα μοντέλα πηγής ή τα αρχεία που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη του 3DPAM, 23 άρθρα (34%) ανέφεραν τη χρήση δεδομένων ασθενών, 20 άρθρα (29%) ανέφεραν τη χρήση δεδομένων πτωμάτων και 17 άρθρα (25%) ανέφεραν τη χρήση βάσεων δεδομένων. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης 7 μελέτες (10%) που δεν αποκάλυψαν την πηγή των εγγράφων που χρησιμοποιήθηκαν.
47 μελέτες (69%) ανέπτυξαν 3DPAM με βάση την αξονική τομογραφία και 3 μελέτες (4%) ανέφεραν τη χρήση μικροαξονικής τομογραφίας. 7 άρθρα (10%) προέβαλαν τρισδιάστατα αντικείμενα χρησιμοποιώντας οπτικούς σαρωτές, 4 άρθρα (6%) χρησιμοποιώντας μαγνητική τομογραφία και 1 άρθρο (1%) χρησιμοποιώντας κάμερες και μικροσκόπια. 14 άρθρα (21%) δεν ανέφεραν την πηγή των αρχείων προέλευσης του σχεδιασμού τρισδιάστατου μοντέλου. Τα αρχεία τρισδιάστατων εικόνων 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). Η Mimics (Materialise, Leuven, Βέλγιο) χρησιμοποιήθηκε συχνότερα (14 μελέτες, 21%), ακολουθούμενη από την MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 μελέτες, 19%), την Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville). (10 μελέτες, 15%), την 3D Slicer (Slicer Developer Training, Βοστώνη, MA) (9 μελέτες, 13%), την Blender (Blender Foundation, Άμστερνταμ, Ολλανδία) (8 μελέτες, 12%) και την CURA (Geldemarsen, Ολλανδία) (7 μελέτες, 10%).
Αναφέρονται εξήντα επτά διαφορετικά μοντέλα εκτυπωτών και πέντε διαδικασίες εκτύπωσης. Η τεχνολογία FDM (Fused Deposition Modeling - Μοντελοποίηση Εναπόθεσης με Συγκόλληση) χρησιμοποιήθηκε σε 26 προϊόντα (38%), η αμμοβολή υλικών σε 13 προϊόντα (19%) και τέλος η αμμοβολή συνδετικού υλικού (11 προϊόντα, 16%). Οι λιγότερο χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες είναι η στερεολιθογραφία (SLA) (5 προϊόντα, 7%) και η επιλεκτική σύντηξη με λέιζερ (SLS) (4 προϊόντα, 6%). Ο εκτυπωτής που χρησιμοποιείται περισσότερο (7 προϊόντα, 10%) είναι ο Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Ισραήλ) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Κατά τον προσδιορισμό των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή 3DPAM (51 άρθρα, 75%), 48 μελέτες (71%) χρησιμοποίησαν πλαστικά και τα παράγωγά τους. Τα κύρια υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν PLA (πολυγαλακτικό οξύ) (n = 20, 29%), ρητίνη (n = 9, 13%) και ABS (ακρυλονιτρίλιο βουταδιένιο στυρόλιο) (7 τύποι, 10%). 23 άρθρα (34%) εξέτασαν 3DPAM κατασκευασμένο από πολλαπλά υλικά, 36 άρθρα (53%) παρουσίασαν 3DPAM κατασκευασμένο από ένα μόνο υλικό και 9 άρθρα (13%) δεν προσδιόρισαν κάποιο υλικό.
Είκοσι εννέα άρθρα (43%) ανέφεραν αναλογίες εκτύπωσης που κυμαίνονταν από 0,25:1 έως 2:1, με μέσο όρο 1:1. Είκοσι πέντε άρθρα (37%) χρησιμοποίησαν αναλογία 1:1. 28 3DPAM (41%) αποτελούνταν από πολλαπλά χρώματα και 9 (13%) βάφτηκαν μετά την εκτύπωση [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Τριάντα τέσσερα άρθρα (50%) ανέφεραν το κόστος. 9 άρθρα (13%) ανέφεραν το κόστος των τρισδιάστατων εκτυπωτών και των πρώτων υλών. Οι τιμές των εκτυπωτών κυμαίνονται από 302 $ έως 65.000 $. Όταν καθορίζονται, οι τιμές των μοντέλων κυμαίνονται από 1,25 $ έως 2.800 $. Αυτά τα άκρα αντιστοιχούν σε σκελετικά δείγματα [47] και οπισθοπεριτοναϊκά μοντέλα υψηλής πιστότητας [48]. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει τα δεδομένα μοντέλου για κάθε μελέτη που συμπεριλήφθηκε.
Τριάντα επτά μελέτες (54%) συνέκριναν το 3DAPM με ένα μοντέλο αναφοράς. Μεταξύ αυτών των μελετών, ο πιο συνηθισμένος συγκριτής ήταν ένα ανατομικό μοντέλο αναφοράς, που χρησιμοποιήθηκε σε 14 άρθρα (38%), πλαστινοποιημένα παρασκευάσματα σε 6 άρθρα (16%), πλαστινοποιημένα παρασκευάσματα σε 6 άρθρα (16%). Χρήση εικονικής πραγματικότητας, αξονικής τομογραφίας μίας 3DPAM σε 5 άρθρα (14%), μιας άλλης 3DPAM σε 3 άρθρα (8%), σοβαρών παιχνιδιών σε 1 άρθρο (3%), ακτινογραφιών σε 1 άρθρο (3%), επιχειρηματικών μοντέλων σε 1 άρθρο (3%) και επαυξημένης πραγματικότητας σε 1 άρθρο (3%). Τριάντα τέσσερις (50%) μελέτες αξιολόγησαν το 3DPAM. Δεκαπέντε (48%) μελέτες περιέγραψαν λεπτομερώς τις εμπειρίες των αξιολογητών (Πίνακας 3). Το 3DPAM πραγματοποιήθηκε από χειρουργούς ή θεράποντες ιατρούς σε 7 μελέτες (47%), ειδικούς ανατομικούς σε 6 μελέτες (40%), φοιτητές σε 3 μελέτες (20%), καθηγητές (το γνωστικό αντικείμενο δεν προσδιορίζεται) σε 3 μελέτες (20%) για την αξιολόγηση και έναν ακόμη αξιολογητή στο άρθρο (7%). Ο μέσος αριθμός αξιολογητών είναι 14 (ελάχιστο 2, μέγιστο 30). Τριάντα τρεις μελέτες (49%) αξιολόγησαν ποιοτικά τη μορφολογία της 3DPAM και 10 μελέτες (15%) την αξιολόγησαν ποσοτικά. Από τις 33 μελέτες που χρησιμοποίησαν ποιοτικές αξιολογήσεις, 16 χρησιμοποίησαν καθαρά περιγραφικές αξιολογήσεις (48%), 9 χρησιμοποίησαν δοκιμές/βαθμολογίες/έρευνες (27%) και 8 χρησιμοποίησαν κλίμακες Likert (24%). Ο Πίνακας 3 συνοψίζει τις μορφολογικές αξιολογήσεις των μοντέλων σε κάθε μελέτη που συμπεριλήφθηκε.
Τριάντα τρία (48%) άρθρα εξέτασαν και συνέκριναν την αποτελεσματικότητα της διδασκαλίας του 3DPAM σε 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 δοκιμασιών γνώσης, εκ των οποίων 10 (30%) χρησιμοποίησαν προκαταρκτικά και/ή μετα-τεστ. Έντεκα μελέτες (33%) χρησιμοποίησαν ερωτήσεις και τεστ πολλαπλής επιλογής για την αξιολόγηση των γνώσεων των μαθητών και πέντε μελέτες (15%) χρησιμοποίησαν επισήμανση εικόνων/ανατομική αναγνώριση. Κατά μέσο όρο 76 μαθητές συμμετείχαν σε κάθε μελέτη (ελάχιστο 8, μέγιστο 319). Είκοσι τέσσερις μελέτες (72%) είχαν ομάδα ελέγχου, εκ των οποίων 20 (60%) χρησιμοποίησαν τυχαιοποίηση. Αντίθετα, μία μελέτη (3%) ανέθεσαν τυχαία ανατομικά μοντέλα σε 10 διαφορετικούς μαθητές. Κατά μέσο όρο, συγκρίθηκαν 2,6 ομάδες (ελάχιστο 2, μέγιστο 10). Είκοσι τρεις μελέτες (70%) αφορούσαν φοιτητές ιατρικής, εκ των οποίων οι 14 (42%) ήταν πρωτοετείς φοιτητές ιατρικής. Έξι (18%) μελέτες αφορούσαν ειδικευόμενους, 4 (12%) φοιτητές οδοντιατρικής και 3 (9%) φοιτητές θετικών επιστημών. Έξι μελέτες (18%) εφάρμοσαν και αξιολόγησαν την αυτόνομη μάθηση χρησιμοποιώντας 3DPAM. Ο Πίνακας 4 συνοψίζει τα αποτελέσματα της αξιολόγησης της αποτελεσματικότητας της διδασκαλίας 3DPAM για κάθε μελέτη που συμπεριλήφθηκε.
Τα κύρια πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν από τους συγγραφείς για τη χρήση του 3DPAM ως εργαλείου διδασκαλίας για την φυσιολογική ανθρώπινη ανατομία είναι τα οπτικά και απτικά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένου του ρεαλισμού [55, 67], της ακρίβειας [44, 50, 72, 85] και της μεταβλητότητας της συνέπειας [34, 45]. , 48, 64], χρώμα και διαφάνεια [28, 45], ανθεκτικότητα [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], ικανότητα χειραγώγησης των μαθητών [30, 49], εξοικονόμηση χρόνου διδασκαλίας [61, 80], ευκολία αποθήκευσης [61], δυνατότητα ενσωμάτωσης λειτουργικής ανατομίας ή δημιουργίας συγκεκριμένων δομών [51, 53], 67], γρήγορος σχεδιασμός σκελετικών μοντέλα [81], η ικανότητα συνδημιουργίας μοντέλων και η μεταφορά τους στο σπίτι [49, 60, 71], η βελτίωση των ικανοτήτων νοητικής εναλλαγής [23] και της διατήρησης γνώσης [32], καθώς και στον εκπαιδευτικό [25, 63] και την ικανοποίηση των μαθητών [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Τα κύρια μειονεκτήματα σχετίζονται με τον σχεδιασμό: ακαμψία [80], συνέπεια [28, 62], έλλειψη λεπτομέρειας ή διαφάνειας [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], πολύ φωτεινά χρώματα [45] και ευθραυστότητα του δαπέδου [71]. Άλλα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την απώλεια πληροφοριών [30, 76], τον μεγάλο χρόνο που απαιτείται για την τμηματοποίηση της εικόνας [36, 52, 57, 58, 74], τον χρόνο εκτύπωσης [57, 63, 66, 67], την έλλειψη ανατομικής μεταβλητότητας [25] και το κόστος. Υψηλό [48].
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση συνοψίζει 68 άρθρα που έχουν δημοσιευτεί σε διάστημα 9 ετών και υπογραμμίζει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για το 3DPAM ως εργαλείο για τη διδασκαλία της φυσιολογικής ανθρώπινης ανατομίας. Κάθε ανατομική περιοχή μελετήθηκε και εκτυπώθηκε σε 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 στον σχεδιασμό των μελετών ανατομικής τρισδιάστατης εκτύπωσης, δεν θεωρήσαμε σκόπιμο να διεξάγουμε μετα-ανάλυση. Μια μετα-ανάλυση που δημοσιεύτηκε το 2020 επικεντρώθηκε κυρίως σε δοκιμασίες ανατομικών γνώσεων μετά την εκπαίδευση, χωρίς να αναλύσει τις τεχνικές και τεχνολογικές πτυχές του σχεδιασμού και της παραγωγής 3DPAM [10].
Η περιοχή της κεφαλής είναι η περιοχή που έχει μελετηθεί περισσότερο, πιθανώς επειδή η πολυπλοκότητα της ανατομίας της καθιστά πιο δύσκολη για τους φοιτητές την απεικόνιση αυτής της ανατομικής περιοχής σε τρισδιάστατο χώρο σε σύγκριση με τα άκρα ή τον κορμό. Η αξονική τομογραφία 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 αξονικές τομογραφίες ακατάλληλες για τμηματοποίηση και μοντελοποίηση του νευρικού συστήματος. Από την άλλη πλευρά, η αξονική τομογραφία είναι καταλληλότερη για τμηματοποίηση/μοντελοποίηση οστικού ιστού. Η αντίθεση οστού/μαλακών ιστών βοηθά στην ολοκλήρωση αυτών των βημάτων πριν από την τρισδιάστατη εκτύπωση ανατομικών μοντέλων. Από την άλλη πλευρά, η μικροαξονική τομογραφία θεωρείται η τεχνολογία αναφοράς όσον αφορά τη χωρική ανάλυση στην απεικόνιση οστών [70]. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν οπτικοί σαρωτές ή μαγνητική τομογραφία για τη λήψη εικόνων. Η υψηλότερη ανάλυση αποτρέπει την εξομάλυνση των οστικών επιφανειών και διατηρεί τη λεπτότητα των ανατομικών δομών [59]. Η επιλογή του μοντέλου επηρεάζει επίσης τη χωρική ανάλυση: για παράδειγμα, τα μοντέλα πλαστικοποίησης έχουν χαμηλότερη ανάλυση [45]. Οι γραφίστες πρέπει να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα τρισδιάστατα μοντέλα, γεγονός που αυξάνει το κόστος (25 έως 150 δολάρια ανά ώρα) [43]. Η απόκτηση αρχείων .STL υψηλής ποιότητας δεν επαρκεί για τη δημιουργία ανατομικών μοντέλων υψηλής ποιότητας. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι παράμετροι εκτύπωσης, όπως ο προσανατολισμός του ανατομικού μοντέλου στην πλάκα εκτύπωσης [29]. Ορισμένοι συγγραφείς προτείνουν ότι οι προηγμένες τεχνολογίες εκτύπωσης, όπως η SLS, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όπου είναι δυνατόν για τη βελτίωση της ακρίβειας της 3DPAM [38]. Η παραγωγή 3DPAM απαιτεί επαγγελματική βοήθεια. Οι πιο περιζήτητοι ειδικοί είναι οι μηχανικοί [72], οι ακτινολόγοι [75], οι γραφίστες [43] και οι ανατόμοι [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 συμβατό με τον επιλεγμένο εκτυπωτή. Ορισμένοι συγγραφείς προτιμούν να χρησιμοποιούν την ηλεκτρονική τρισδιάστατη εκτύπωση [75]. Εάν εκτυπωθούν αρκετά τρισδιάστατα αντικείμενα, η επένδυση μπορεί να οδηγήσει σε οικονομικές αποδόσεις [72].
Το πλαστικό είναι μακράν το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό. Η μεγάλη γκάμα υφών και χρωμάτων του το καθιστά το υλικό επιλογής για 3DPAM. Μερικοί συγγραφείς έχουν επαινέσει την υψηλή αντοχή του σε σύγκριση με τα παραδοσιακά πτωματικά ή πλαστικοποιημένα μοντέλα [24, 56, 73]. Ορισμένα πλαστικά έχουν ακόμη και ιδιότητες κάμψης ή τάνυσης. Για παράδειγμα, το Filaflex με τεχνολογία FDM μπορεί να τεντωθεί έως και 700%. Μερικοί συγγραφείς το θεωρούν το υλικό επιλογής για την αντιγραφή μυών, τενόντων και συνδέσμων [63]. Από την άλλη πλευρά, δύο μελέτες έχουν εγείρει ερωτήματα σχετικά με τον προσανατολισμό των μυϊκών ινών κατά την εκτύπωση. Στην πραγματικότητα, ο προσανατολισμός, η εισαγωγή, η νεύρωση και η λειτουργία των μυϊκών ινών είναι κρίσιμα στη μοντελοποίηση των μυών [33].
Παραδόξως, λίγες μελέτες αναφέρουν την κλίμακα της εκτύπωσης. Δεδομένου ότι πολλοί άνθρωποι θεωρούν την αναλογία 1:1 ως τυπική, ο συγγραφέας μπορεί να επέλεξε να μην την αναφέρει. Παρόλο που η κλιμάκωση θα ήταν χρήσιμη για την κατευθυνόμενη μάθηση σε μεγάλες ομάδες, η σκοπιμότητα της κλιμάκωσης δεν έχει ακόμη διερευνηθεί, ειδικά με την αύξηση του μεγέθους των τάξεων και το φυσικό μέγεθος του μοντέλου να 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, αυτοί που χρησιμοποιούν τεχνολογία PolyJet (υλικό ή συνδετικό inkjet) για την παροχή έγχρωμης και πολυστρωματικής (και επομένως πολυϋφής) εκτύπωσης υψηλής ευκρίνειας κοστίζουν μεταξύ 20.000 και 250.000 δολαρίων ΗΠΑ (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, κυμαινόμενες από 576 έως 4.999 ευρώ στα άρθρα που αναφέρονται σε αυτήν την ανασκόπηση. Σύμφωνα με τον Tripodi και τους συναδέλφους του, κάθε σκελετικό μέρος μπορεί να εκτυπωθεί για 1,25 δολάρια ΗΠΑ [47]. Έντεκα μελέτες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι φθηνότερη από τα μοντέλα πλαστικοποίησης 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 για τον ασθενή χωρίς επαρκείς λεπτομέρειες για τη διδασκαλία της ανατομίας [80]. Αυτά τα εμπορικά μοντέλα θεωρούνται κατώτερα από τα 3DPAM [44]. Αξίζει να σημειωθεί ότι, εκτός από την τεχνολογία εκτύπωσης που χρησιμοποιείται, το τελικό κόστος είναι ανάλογο με την κλίμακα και επομένως το τελικό μέγεθος της 3DPAM [48]. Για αυτούς τους λόγους, προτιμάται η κλίμακα πλήρους μεγέθους [37].
Μόνο μία μελέτη συνέκρινε την 3DPAM με εμπορικά διαθέσιμα ανατομικά μοντέλα [72]. Τα δείγματα πτωμάτων είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος συγκριτικός παράγοντας για την 3DPAM. Παρά τους περιορισμούς τους, τα πτωματικά μοντέλα παραμένουν ένα πολύτιμο εργαλείο για τη διδασκαλία της ανατομίας. Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ νεκροψίας, ανατομής και ξηρού οστού. Με βάση τις δοκιμασίες εκπαίδευσης, δύο μελέτες έδειξαν ότι η 3DPAM ήταν σημαντικά πιο αποτελεσματική από την πλαστικοποιημένη ανατομή [16, 27]. Μία μελέτη συνέκρινε μία ώρα εκπαίδευσης χρησιμοποιώντας 3DPAM (κάτω άκρο) με μία ώρα ανατομής της ίδιας ανατομικής περιοχής [78]. Δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο μεθόδων διδασκαλίας. Είναι πιθανό να υπάρχει ελάχιστη έρευνα για αυτό το θέμα, επειδή τέτοιες συγκρίσεις είναι δύσκολο να γίνουν. 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 των Tsai και Smith διαπίστωσε ότι οι βαθμολογίες των εξετάσεων ήταν σημαντικά καλύτερες στην ομάδα που χρησιμοποίησε 3DPAM [51, 63]. Ο Chen και οι συνεργάτες του σημείωσαν ότι οι μαθητές που χρησιμοποίησαν τρισδιάστατα μοντέλα είχαν καλύτερες επιδόσεις στην αναγνώριση δομών (κρανίων), αλλά δεν υπήρξε διαφορά στις βαθμολογίες MCQ [69]. Τέλος, ο Tanner και οι συνεργάτες του επέδειξαν καλύτερα αποτελέσματα μετά την εξέταση σε αυτήν την ομάδα χρησιμοποιώντας 3DPAM του πτερυγοϋπερώιου βόθρου [46]. Άλλα νέα εργαλεία διδασκαλίας εντοπίστηκαν σε αυτήν την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Τα πιο συνηθισμένα μεταξύ τους είναι η επαυξημένη πραγματικότητα, η εικονική πραγματικότητα και τα σοβαρά παιχνίδια [43]. Σύμφωνα με τον Mahrous και τους συνεργάτες του, η προτίμηση για ανατομικά μοντέλα εξαρτάται από τον αριθμό των ωρών που οι μαθητές παίζουν βιντεοπαιχνίδια [31]. Από την άλλη πλευρά, ένα σημαντικό μειονέκτημα των νέων εργαλείων διδασκαλίας ανατομίας είναι η απτική ανάδραση, ειδικά για τα καθαρά εικονικά εργαλεία [48].
Οι περισσότερες μελέτες που αξιολογούν το νέο 3DPAM έχουν χρησιμοποιήσει προκαταρκτικά τεστ γνώσης. Αυτά τα προκαταρκτικά τεστ βοηθούν στην αποφυγή μεροληψίας στην αξιολόγηση. Μερικοί συγγραφείς, πριν από τη διεξαγωγή πειραματικών μελετών, αποκλείουν όλους τους μαθητές που σημείωσαν βαθμολογία πάνω από τον μέσο όρο στο προκαταρκτικό τεστ [40]. Μεταξύ των μεροληψιών που ανέφεραν ο Garas και οι συνεργάτες του ήταν το χρώμα του μοντέλου και η επιλογή των εθελοντών στην τάξη των μαθητών [61]. Η χρώση διευκολύνει την αναγνώριση ανατομικών δομών. Ο Chen και οι συνεργάτες του καθιέρωσαν αυστηρές πειραματικές συνθήκες χωρίς αρχικές διαφορές μεταξύ των ομάδων και η μελέτη ήταν τυφλή στο μέγιστο δυνατό βαθμό [69]. Ο Lim και οι συνεργάτες του συνιστούν η αξιολόγηση μετά το τεστ να ολοκληρώνεται από τρίτο μέρος για να αποφευχθεί η μεροληψία στην αξιολόγηση [16]. Ορισμένες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει κλίμακες Likert για να αξιολογήσουν τη σκοπιμότητα του 3DPAM. Αυτό το εργαλείο είναι κατάλληλο για την αξιολόγηση της ικανοποίησης, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές μεροληψίες που πρέπει να γνωρίζετε [86].
Η εκπαιδευτική σημασία του 3DPAM αξιολογήθηκε κυρίως μεταξύ φοιτητών ιατρικής, συμπεριλαμβανομένων των πρωτοετών φοιτητών ιατρικής, σε 14 από τις 33 μελέτες. Στην πιλοτική τους μελέτη, ο Wilk και οι συνεργάτες του ανέφεραν ότι οι φοιτητές ιατρικής πίστευαν ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση θα πρέπει να συμπεριληφθεί στη μάθηση της ανατομίας [87]. Το 87% των φοιτητών που συμμετείχαν στην έρευνα Cercenelli πίστευαν ότι το δεύτερο έτος σπουδών ήταν η καλύτερη στιγμή για να χρησιμοποιήσουν το 3DPAM [84]. Τα αποτελέσματα του Tanner και των συνεργατών τους έδειξαν επίσης ότι οι φοιτητές είχαν καλύτερες επιδόσεις αν δεν είχαν μελετήσει ποτέ τον τομέα [46]. Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι το πρώτο έτος της ιατρικής σχολής είναι η βέλτιστη στιγμή για την ενσωμάτωση του 3DPAM στη διδασκαλία της ανατομίας. Η μετα-ανάλυση του Ye υποστήριξε αυτήν την ιδέα [18]. Στα 27 άρθρα που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη, υπήρχαν σημαντικές διαφορές στις βαθμολογίες των εξετάσεων μεταξύ του 3DPAM και των παραδοσιακών μοντέλων για τους φοιτητές ιατρικής, αλλά όχι για τους ειδικευόμενους.
Το 3DPAM ως εργαλείο μάθησης βελτιώνει την ακαδημαϊκή επίδοση [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]. Ομάδες ειδικών βρήκαν επίσης αυτά τα μοντέλα χρήσιμα [37, 42, 49, 81, 82] και δύο μελέτες διαπίστωσαν ικανοποίηση των εκπαιδευτικών με το 3DPAM [25, 63]. Από όλες τις πηγές, ο Backhouse και οι συνεργάτες του θεωρούν την τρισδιάστατη εκτύπωση ως την καλύτερη εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά ανατομικά μοντέλα [49]. Στην πρώτη τους μετα-ανάλυση, ο Ye και οι συνεργάτες του επιβεβαίωσαν ότι οι μαθητές που έλαβαν οδηγίες 3DPAM είχαν καλύτερες βαθμολογίες μετά το τεστ από τους μαθητές που έλαβαν οδηγίες 2D ή πτώματος [10]. Ωστόσο, διαφοροποίησαν το 3DPAM όχι με βάση την πολυπλοκότητα, αλλά απλώς με βάση την καρδιά, το νευρικό σύστημα και την κοιλιακή κοιλότητα. Σε επτά μελέτες, το 3DPAM δεν ξεπέρασε άλλα μοντέλα με βάση τα τεστ γνώσεων που χορηγήθηκαν σε φοιτητές [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Στη μετα-ανάλυσή τους, ο Salazar και οι συνεργάτες του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η χρήση του 3DPAM βελτιώνει συγκεκριμένα την κατανόηση της σύνθετης ανατομίας [17]. Αυτή η έννοια είναι σύμφωνη με την επιστολή του Hitas προς τον εκδότη [88]. Ορισμένες ανατομικές περιοχές που θεωρούνται λιγότερο σύνθετες δεν απαιτούν τη χρήση του 3DPAM, ενώ πιο σύνθετες ανατομικές περιοχές (όπως ο λαιμός ή το νευρικό σύστημα) θα ήταν μια λογική επιλογή για το 3DPAM. Αυτή η έννοια μπορεί να εξηγήσει γιατί ορισμένα 3DPAM δεν θεωρούνται ανώτερα από τα παραδοσιακά μοντέλα, ειδικά όταν οι φοιτητές δεν έχουν γνώσεις στον τομέα όπου η απόδοση του μοντέλου διαπιστώνεται ότι είναι ανώτερη. Έτσι, η παρουσίαση ενός απλού μοντέλου σε φοιτητές που έχουν ήδη κάποια γνώση του αντικειμένου (φοιτητές ιατρικής ή ειδικευόμενους) δεν βοηθά στη βελτίωση της απόδοσης των φοιτητών.
Από όλα τα εκπαιδευτικά οφέλη που αναφέρονται, 11 μελέτες τόνισαν τις οπτικές ή απτικές ιδιότητες των μοντέλων [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], και 3 μελέτες βελτίωσαν την αντοχή 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 πιο εύκολο να διατηρηθούν από τα πτώματα, το έργο μπορεί να ολοκληρωθεί εντός 24 ωρών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο κατ' οίκον διδασκαλίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διδασκαλία μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών σε ομάδες [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Η επαναλαμβανόμενη τρισδιάστατη εκτύπωση για διδασκαλία ανατομίας μεγάλου όγκου καθιστά την τρισδιάστατη εκτύπωση μοντέλων πιο οικονομική [26]. Η χρήση του 3DPAM μπορεί να βελτιώσει τις δυνατότητες νοητικής περιστροφής [23] και να βελτιώσει την ερμηνεία των εικόνων διατομής [23, 32]. Δύο μελέτες διαπίστωσαν ότι οι μαθητές που εκτέθηκαν σε 3DPAM ήταν πιο πιθανό να υποβληθούν σε χειρουργική επέμβαση [40, 74]. Μπορούν να ενσωματωθούν μεταλλικοί σύνδεσμοι για να δημιουργηθεί η κίνηση που απαιτείται για τη μελέτη της λειτουργικής ανατομίας [51, 53] ή μπορούν να εκτυπωθούν μοντέλα χρησιμοποιώντας σχέδια σκανδάλης [67].
Η τρισδιάστατη εκτύπωση επιτρέπει τη δημιουργία ρυθμιζόμενων ανατομικών μοντέλων βελτιώνοντας ορισμένες πτυχές κατά το στάδιο της μοντελοποίησης, [48, 80] δημιουργώντας μια κατάλληλη βάση, [59] συνδυάζοντας πολλαπλά μοντέλα, [36] χρησιμοποιώντας διαφάνεια, (49) χρώμα, [45] ή καθιστώντας ορατές ορισμένες εσωτερικές δομές [30]. Ο Tripodi και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν πηλό γλυπτικής για να συμπληρώσουν τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα οστικά μοντέλα τους, τονίζοντας την αξία των συν-δημιουργημένων μοντέλων ως εργαλεία διδασκαλίας [47]. Σε 9 μελέτες, το χρώμα εφαρμόστηκε 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 εκπαίδευσης μοντέλων ή την ακολουθία της εκπαίδευσης. Αυτό θα πρέπει να ληφθεί υπόψη στο πλαίσιο της εκπαίδευσης στην ανατομία, καθώς τα οφέλη της μικτής μάθησης και της συν-δημιουργίας είναι καλά εδραιωμένα [89]. Για την αντιμετώπιση της αυξανόμενης διαφημιστικής δραστηριότητας, η αυτοδιδασκαλία έχει χρησιμοποιηθεί πολλές φορές για την αξιολόγηση μοντέλων [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Μία μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το χρώμα του πλαστικού υλικού ήταν πολύ έντονο[45], μια άλλη μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μοντέλο ήταν πολύ εύθραυστο[71] και δύο άλλες μελέτες υπέδειξαν 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 οπισθοπεριτόναιο ή η αυχενική μοίρα της σπονδυλικής στήλης, ο χρόνος τμηματοποίησης και μοντελοποίησης θεωρείται πολύ μεγάλος και το κόστος πολύ υψηλό (περίπου 2000 δολάρια ΗΠΑ) [27, 48]. Ο Hojo και οι συνεργάτες του δήλωσαν στη μελέτη τους ότι χρειάστηκαν 40 ώρες για να δημιουργηθεί το ανατομικό μοντέλο της λεκάνης [42]. Ο μεγαλύτερος χρόνος τμηματοποίησης ήταν 380 ώρες σε μια μελέτη των Weatherall και συνεργατών του, στην οποία συνδυάστηκαν πολλαπλά μοντέλα για να δημιουργηθεί ένα πλήρες παιδιατρικό μοντέλο αεραγωγών [36]. Σε εννέα μελέτες, ο χρόνος τμηματοποίησης και εκτύπωσης θεωρήθηκαν μειονεκτήματα [36, 42, 57, 58, 74]. Ωστόσο, 12 μελέτες επέκριναν τις φυσικές ιδιότητες των μοντέλων τους, ιδιαίτερα τη συνοχή τους, [28, 62] την έλλειψη διαφάνειας, [30] την ευθραυστότητα και τη μονοχρωματικότητα, [71] την έλλειψη μαλακών ιστών, [66] ή την έλλειψη λεπτομέρειας [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Αυτά τα μειονεκτήματα μπορούν να ξεπεραστούν αυξάνοντας τον χρόνο τμηματοποίησης ή προσομοίωσης. Η απώλεια και η ανάκτηση σχετικών πληροφοριών ήταν ένα πρόβλημα που αντιμετώπισαν τρεις ομάδες [30, 74, 77]. Σύμφωνα με αναφορές ασθενών, τα ιωδιούχα σκιαγραφικά μέσα δεν παρείχαν βέλτιστη αγγειακή ορατότητα λόγω περιορισμών στη δόση [74]. Η έγχυση ενός πτωματικού μοντέλου φαίνεται να είναι μια ιδανική μέθοδος που απομακρύνεται από την αρχή του «όσο το δυνατόν λιγότερου» και τους περιορισμούς της δόσης του εγχυόμενου σκιαγραφικού μέσου.
Δυστυχώς, πολλά άρθρα δεν αναφέρουν ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά του 3DPAM. Λιγότερα από τα μισά άρθρα ανέφεραν ρητά εάν το 3DPAM τους ήταν χρωματισμένο. Η κάλυψη του εύρους 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 ιδιότητες εκμάθησης του 3DPAM. Τα περισσότερα άρθρα δεν παρέχουν επαρκείς πληροφορίες σχετικά με την πολυπλοκότητα της απόκτησης του 3DPAM (χρόνος σχεδιασμού, προσόντα προσωπικού, κόστος λογισμικού, κόστος εκτύπωσης κ.λπ.). Αυτές οι πληροφορίες είναι κρίσιμες και θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν από την έναρξη ενός έργου για την ανάπτυξη ενός νέου 3DPAM.
Αυτή η συστηματική ανασκόπηση δείχνει ότι ο σχεδιασμός και η τρισδιάστατη εκτύπωση φυσιολογικών ανατομικών μοντέλων είναι εφικτός με χαμηλό κόστος, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται εκτυπωτές FDM ή SLA και φθηνά πλαστικά υλικά μονού χρώματος. Ωστόσο, αυτά τα βασικά σχέδια μπορούν να βελτιωθούν με την προσθήκη χρώματος ή την προσθήκη σχεδίων σε διαφορετικά υλικά. Τα πιο ρεαλιστικά μοντέλα (εκτυπωμένα χρησιμοποιώντας πολλαπλά υλικά διαφορετικών χρωμάτων και υφών για την πιστή αναπαραγωγή των απτικών ιδιοτήτων ενός μοντέλου αναφοράς πτώματος) απαιτούν πιο ακριβές τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης και μεγαλύτερους χρόνους σχεδιασμού. Αυτό θα αυξήσει σημαντικά το συνολικό κόστος. Ανεξάρτητα από τη διαδικασία εκτύπωσης που επιλέγεται, 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 παιδαγωγική άποψη, το 3DPAM είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο για τη διδασκαλία της ανατομίας, όπως αποδεικνύεται από τα τεστ γνώσεων που διεξάγονται στους φοιτητές και την ικανοποίησή τους. Το διδακτικό αποτέλεσμα του 3DPAM είναι καλύτερο όταν αναπαράγει σύνθετες ανατομικές περιοχές και οι φοιτητές το χρησιμοποιούν νωρίς στην ιατρική τους εκπαίδευση.
Τα σύνολα δεδομένων που δημιουργήθηκαν ή/και αναλύθηκαν στην παρούσα μελέτη δεν είναι δημόσια διαθέσιμα λόγω γλωσσικών φραγμών, αλλά είναι διαθέσιμα από τον αντίστοιχο συγγραφέα κατόπιν εύλογου αιτήματος.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Μια ανασκόπηση των μαθημάτων μακροσκοπικής ανατομίας, μικροανατομίας, νευροβιολογίας και εμβρυολογίας στα προγράμματα σπουδών των ιατρικών σχολών των ΗΠΑ. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Πτωματική ανατομή ως εκπαιδευτικό εργαλείο για την ανατομική επιστήμη στον 21ο αιώνα: Η ανατομή ως εκπαιδευτικό εργαλείο. Ανάλυση της επιστημονικής εκπαίδευσης. 2017;10(3):286–99.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Απριλίου 2024