Driedimensionale gedrukte anatomische modellen (3DPAM's) lijken een geschikt hulpmiddel te zijn vanwege hun educatieve waarde en haalbaarheid. Het doel van deze review is het beschrijven en analyseren van de methoden die worden gebruikt om 3DPAM te maken voor het onderwijzen van menselijke anatomie en om de pedagogische bijdrage ervan te evalueren.
Een elektronische zoekopdracht werd uitgevoerd in PubMed met behulp van de volgende termen: onderwijs, school, leren, onderwijs, onderwijs, onderwijs, driedimensionaal, 3D, driedimensionaal, afdrukken, afdrukken, afdrukken, anatomie, anatomie, anatomie en anatomie . . Bevindingen omvatten studiekarakteristieken, modelontwerp, morfologische beoordeling, educatieve prestaties, sterke en zwakke punten.
Onder de 68 geselecteerde artikelen was het grootste aantal studies gericht op de schedelregio (33 artikelen); 51 artikelen noemen botafdrukken. In 47 artikelen werd 3DPAM ontwikkeld op basis van computertomografie. Vijf afdrukprocessen worden vermeld. Plastic en hun derivaten werden gebruikt in 48 studies. Elk ontwerp varieert in prijs van $ 1,25 tot $ 2.800. Zevenendertig studies vergeleken 3DPAM met referentiemodellen. Drieëndertig artikelen onderzocht educatieve activiteiten. De belangrijkste voordelen zijn visuele en tactiele kwaliteit, leerefficiëntie, herhaalbaarheid, aanpasbaarheid en behendigheid, tijdbesparingen, integratie van functionele anatomie, betere mentale rotatiemogelijkheden, kennisbehoud en tevredenheid van leraren/studenten. De belangrijkste nadelen zijn gerelateerd aan het ontwerp: consistentie, gebrek aan details of transparantie, kleuren die te heldere, lange afdruktijden en hoge kosten zijn.
Deze systematische review laat zien dat 3DPAM kosteneffectief en effectief is voor het onderwijzen van anatomie. Meer realistische modellen vereisen het gebruik van duurdere 3D -printtechnologieën en langere ontwerptijden, die de totale kosten aanzienlijk zullen verhogen. De sleutel is om de juiste beeldvormingsmethode te selecteren. Vanuit een pedagogisch oogpunt is 3DPAM een effectief hulpmiddel voor het onderwijzen van anatomie, met een positieve impact op leerresultaten en tevredenheid. Het onderwijseffect van 3DPAM is het beste wanneer het complexe anatomische regio's reproduceert en studenten het vroeg in hun medische training gebruiken.
Dissectie van dierenlichamen is uitgevoerd sinds het oude Griekenland en is een van de belangrijkste methoden om anatomie te onderwijzen. Cadaverische dissecties uitgevoerd tijdens praktische training worden gebruikt in het theoretische curriculum van universitaire medische studenten en worden momenteel beschouwd als de gouden standaard voor de studie van anatomie [1,2,3,4,5]. Er zijn echter veel barrières voor het gebruik van menselijke kadavermonsters, wat de zoektocht naar nieuwe trainingstools aanspreekt [6, 7]. Sommige van deze nieuwe tools omvatten augmented reality, digitale tools en 3D -printen. Volgens een recent literatuuronderzoek door Santos et al. [8] Wat de waarde van deze nieuwe technologieën voor het onderwijzen van anatomie betreft, lijkt 3D -printen een van de belangrijkste bronnen te zijn, zowel in termen van educatieve waarde voor studenten als in termen van haalbaarheid van implementatie [4,9,10] .
3D -printen is niet nieuw. De eerste patenten die verband houden met deze technologie date tot 1984: A Le Méhauté, O de Witte en JC André in Frankrijk, en drie weken later C Hull in de VS. Sindsdien is de technologie blijven evolueren en is het gebruik ervan in veel gebieden uitgebreid. NASA heeft bijvoorbeeld het eerste object buiten de aarde gedrukt in 2014 [11]. Het medische veld heeft ook deze nieuwe tool overgenomen, waardoor de wens om gepersonaliseerde geneeskunde te ontwikkelen te ontwikkelen [12].
Veel auteurs hebben de voordelen aangetoond van het gebruik van 3D -geprinte anatomische modellen (3DPAM) in medisch onderwijs [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Bij het onderwijzen van menselijke anatomie zijn niet-pathologische en anatomisch normale modellen nodig. Sommige beoordelingen hebben pathologische of medische/chirurgische trainingsmodellen onderzocht [8, 20, 21]. Om een hybride model te ontwikkelen voor het onderwijzen van menselijke anatomie met nieuwe tools zoals 3D -printen, hebben we een systematische review uitgevoerd om te beschrijven en te analyseren hoe 3D -geprinte objecten worden gemaakt voor het onderwijzen van menselijke anatomie en hoe studenten de effectiviteit van leren evalueren met behulp van deze 3D -objecten.
Dit systematische literatuuronderzoek werd uitgevoerd in juni 2022 met behulp van Prisma (voorkeursrapportage-items voor systematische beoordelingen en meta-analyses) richtlijnen zonder tijdsbeperkingen [22].
Inclusiecriteria waren allemaal onderzoeksdocumenten met 3DPAM in anatomie -onderwijs/leren. Literatuurrecensies, letters of artikelen gericht op pathologische modellen, diermodellen, archeologische modellen en medische/chirurgische trainingsmodellen werden uitgesloten. Alleen in het Engels gepubliceerde artikelen werden geselecteerd. Artikelen zonder beschikbaar online samenvattingen werden uitgesloten. Artikelen die meerdere modellen omvatten, waarvan er ten minste één anatomisch normaal was of een kleine pathologie had die geen invloed had op de leerwaarde, werden opgenomen.
Er werd een literatuuronderzoek uitgevoerd in de elektronische database PubMed (National Library of Medicine, NCBI) om relevante studies te identificeren die tot juni 2022 zijn gepubliceerd. Gebruik de volgende zoektermen: onderwijs, school, onderwijs, leren, onderwijs, onderwijs, drie Dimensionaal, 3D, 3D, afdrukken, afdrukken, afdrukken, anatomie, anatomie, anatomie en anatomie. Er is een enkele query uitgevoerd: (((onderwijs [title/abstract] of school [title/abstract] orlearning [title/abstract] of onderwijs [title/abstract] of training [titel/abstract] oreach [title/abstract]] of Onderwijs [title/abstract]) en (drie dimensies [titel] of 3d [titel] of 3D [titel])) en (print [titel] of print [titel] of print [titel])) en (anatomy) [titel ]]/Abstract] of anatomie [title/abstract] of anatomie [title/abstract] of anatomie [title/abstract]). Aanvullende artikelen werden geïdentificeerd door handmatig de PubMed -database te doorzoeken en referenties van andere wetenschappelijke artikelen te bekijken. Er werden geen datumbeperkingen toegepast, maar het "persoon" -filter werd gebruikt.
Alle opgehaalde titels en samenvattingen werden gescreend op inclusie- en uitsluitingscriteria door twee auteurs (EBR en AL), en elke studie die niet aan alle criteria van de subsidiabiliteit voldeed, werd uitgesloten. Volledige tekstpublicaties van de resterende studies werden opgehaald en beoordeeld door drie auteurs (EBR, EBE en AL). Indien nodig werden meningsverschillen bij de selectie van artikelen opgelost door een vierde persoon (LT). Publicaties die aan alle inclusiecriteria voldeden, werden in deze review opgenomen.
Gegevensextractie werd onafhankelijk uitgevoerd door twee auteurs (EBR en AL) onder toezicht van een derde auteur (LT).
- Modelontwerpgegevens: anatomische regio's, specifieke anatomische onderdelen, eerste model voor 3D -afdrukken, acquisitiemethode, segmentatie- en modelleringssoftware, 3D -printertype, materiaaltype en hoeveelheid, afdrukschaal, kleur, afdrukkosten.
- Morfologische beoordeling van modellen: modellen die worden gebruikt voor vergelijking, medische beoordeling van experts/leraren, aantal evaluatoren, type beoordeling.
- Lesgeven 3D -model: beoordeling van studentenkennis, beoordelingsmethode, aantal studenten, aantal vergelijkingsgroepen, randomisatie van studenten, onderwijs/type studenten.
418 studies werden geïdentificeerd in Medline en 139 artikelen werden uitgesloten door het "menselijke" filter. Na het beoordelen van titels en samenvattingen werden 103 studies geselecteerd voor het lezen van volledige tekst. 34 artikelen werden uitgesloten omdat het pathologische modellen waren (9 artikelen), medische/chirurgische trainingsmodellen (4 artikelen), diermodellen (4 artikelen), 3D -radiologische modellen (1 artikel) of geen originele wetenschappelijke artikelen (16 hoofdstukken). ). In totaal werden 68 artikelen opgenomen in de review. Figuur 1 presenteert het selectieproces als een stroomdiagram.
Stroomdiagram met de identificatie, screening en opname van artikelen in deze systematische review samen
Alle studies werden gepubliceerd tussen 2014 en 2022, met een gemiddeld publicatiejaar van 2019. Onder de 68 opgenomen artikelen, 33 (49%) studies waren beschrijvend en experimenteel, 17 (25%) waren puur experimenteel en 18 (26%) waren waren experimenteel. Puur beschrijvend. Van de 50 (73%) experimentele studies gebruikten 21 (31%) randomisatie. Slechts 34 studies (50%) omvatten statistische analyses. Tabel 1 vat de kenmerken van elke studie samen.
33 artikelen (48%) onderzochten het hoofdgebied, 19 artikelen (28%) onderzochten het thoracale gebied, 17 artikelen (25%) onderzochten de buiksperiode en 15 artikelen (22%) onderzocht de ledematen. Eenenvijftig artikelen (75%) noemden 3D-geprinte botten als anatomische modellen of multi-slice anatomische modellen.
Wat betreft de bronmodellen of bestanden die worden gebruikt om 3DPAM te ontwikkelen, noemden 23 artikelen (34%) het gebruik van patiëntgegevens, 20 artikelen (29%) noemden het gebruik van cadaverische gegevens en 17 artikelen (25%) noemden het gebruik van databases. Gebruik en 7 studies (10%) hebben de bron van de gebruikte documenten niet bekendgemaakt.
47 studies (69%) ontwikkelden 3DPAM op basis van computertomografie en 3 studies (4%) rapporteerden het gebruik van microct. 7 artikelen (10%) geprojecteerde 3D -objecten met behulp van optische scanners, 4 artikelen (6%) met behulp van MRI en 1 artikel (1%) met behulp van camera's en microscopen. 14 artikelen (21%) vermeldden de bron van de 3D -modelontwerpbronbestanden niet. 3D -bestanden worden gemaakt met een gemiddelde ruimtelijke resolutie van minder dan 0,5 mm. De optimale resolutie is 30 μm [80] en de maximale resolutie is 1,5 mm [32].
Zestig verschillende softwaretoepassingen (segmentatie, modellering, ontwerp of afdrukken) werden gebruikt. Mimics (materialiseren, leuven, België) werd het meest gebruikt (14 studies, 21%), gevolgd door meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studies, 19%), Geomagic (3D System, Mo, NC, Leesville) . (10 studies, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studies, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nederland) (8 studies, 12%) en Cura (Geldemarsen, Nederland) (7 studies, 10%).
Zevenenzestig verschillende printermodellen en vijf afdrukprocessen worden genoemd. FDM -technologie (gefuseerde depositiemodellering) werd gebruikt in 26 producten (38%), materiaalstralende in 13 producten (19%) en uiteindelijk bindmiddelstralen (11 producten, 16%). De minst gebruikte technologieën zijn stereolithografie (SLA) (5 artikelen, 7%) en selectieve lasersintering (SLS) (4 artikelen, 6%). De meest gebruikte printer (7 artikelen, 10%) is de Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israël) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Bij het specificeren van de materialen die worden gebruikt om 3DPAM (51 artikelen, 75%) te maken, gebruikten 48 studies (71%) kunststoffen en hun derivaten. De gebruikte belangrijkste materialen waren PLA (polylactinezuur) (n = 20, 29%), hars (n = 9, 13%) en ABS (acrylonitril butadieen styreen) (7 typen, 10%). 23 artikelen (34%) onderzocht 3DPAM gemaakt van meerdere materialen, 36 artikelen (53%) presenteerden 3DPAM gemaakt van slechts één materiaal en 9 artikelen (13%) specificeerden geen materiaal.
Negenentwintig artikelen (43%) meldden printverhoudingen variërend van 0,25: 1 tot 2: 1, met een gemiddelde van 1: 1. Vijfentwintig artikelen (37%) gebruikten een verhouding van 1: 1. 28 3DPAM's (41%) bestonden uit meerdere kleuren en 9 (13%) werden geverfd na het afdrukken [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Vierendertig artikelen (50%) noemden kosten. 9 artikelen (13%) noemden de kosten van 3D -printers en grondstoffen. Printers variëren in prijs van $ 302 tot $ 65.000. Indien gespecificeerd, variëren modelprijzen van $ 1,25 tot $ 2.800; Deze uitersten komen overeen met skeletmonsters [47] en retroperitoneale modellen met high-fidelity [48]. Tabel 2 vat de modelgegevens voor elke opgenomen studie samen.
Zevenendertig onderzoeken (54%) vergeleken de 3DAPM met een referentiemodel. Onder deze studies was de meest voorkomende comparator een anatomisch referentiemodel, dat werd gebruikt in 14 artikelen (38%), geplastineerde preparaten in 6 artikelen (16%) en geplastineerde preparaten in 6 artikelen (16%). Gebruik van virtual reality, computertomografie beeldvorming van één 3DPAM in 5 artikelen (14%), een ander 3DPAM in 3 artikelen (8%), serieuze games in 1 artikel (3%), röntgenfoto's in 1 artikel (3%), bedrijfsmodellen in 1 artikel (3%) en augmented reality in 1 artikel (3%). Vierendertig (50%) studies beoordeelden 3DPAM. Vijftien (48%) studies gedetailleerde ervaringen van raters (tabel 3). 3DPAM werd uitgevoerd door chirurgen of artsen aanwezig in 7 studies (47%), anatomische specialisten in 6 studies (40%), studenten in 3 studies (20%), leraren (discipline niet gespecificeerd) in 3 studies (20%) voor beoordeling en nog een evaluator in het artikel (7%). Het gemiddelde aantal evaluatoren is 14 (minimaal 2, maximaal 30). Drieëndertig studies (49%) beoordeelden 3DPAM-morfologie kwalitatief en 10 studies (15%) beoordeelden 3DPAM-morfologie kwantitatief. Van de 33 studies die kwalitatieve beoordelingen gebruikten, gebruikten 16 puur beschrijvende beoordelingen (48%), 9 gebruikte tests/beoordelingen/enquêtes (27%) en 8 gebruikte Likert -schalen (24%). Tabel 3 vat de morfologische beoordelingen van de modellen in elke opgenomen studie samen.
Drieëndertig (48%) artikelen onderzocht en vergeleken de effectiviteit van het onderwijzen van 3DPAM met studenten. Van deze studies beoordeelden 23 (70%) artikelen de tevredenheid van studenten, 17 (51%) Likert -schalen en 6 (18%) gebruikten andere methoden. Tweeëntwintig artikelen (67%) beoordeelden het leren van studenten door middel van kennistests, waarvan 10 (30%) pretests en/of posttests gebruikten. Elf studies (33%) gebruikten meerkeuzevragen en tests om de kennis van studenten te beoordelen, en vijf studies (15%) gebruikten beeldetikettering/anatomische identificatie. Een gemiddelde van 76 studenten namen deel aan elke studie (minimaal 8, maximaal 319). Vierentwintig studies (72%) hadden een controlegroep, waarvan 20 (60%) randomisatie gebruikten. Daarentegen heeft één studie (3%) willekeurig anatomische modellen toegewezen aan 10 verschillende studenten. Gemiddeld werden 2,6 groepen vergeleken (minimaal 2, maximaal 10). Drieëntwintig studies (70%) betrof medische studenten, waarvan 14 (42%) eerstejaars medische studenten waren. Zes (18%) studies betroffen bewoners, 4 (12%) tandheelkundige studenten en 3 (9%) wetenschapsstudenten. Zes studies (18%) hebben autonoom leren geïmplementeerd en geëvalueerd met behulp van 3DPAM. Tabel 4 vat de resultaten samen van de 3DPAM -onderwij effectiviteitsbeoordeling voor elke opgenomen studie.
De belangrijkste voordelen van het gebruik van 3DPAM als leerinstrument voor het onderwijzen van normale menselijke anatomie gerapporteerd door de auteurs zijn visuele en tactiele kenmerken, waaronder realisme [55, 67], nauwkeurigheid [44, 50, 72, 85] en consistentievariabiliteit [34] . , 45, 48, 64], kleur en transparantie [28, 45], betrouwbaarheid [24, 56, 73], educatief effect [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], kosten [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproduceerbaarheid [80], mogelijkheid van verbetering of personalisatie [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], het vermogen om studenten te manipuleren [30, 49], het besparen van onderwijstijd [61, 80], opslaggemak [61], de mogelijkheid om functionele anatomie te integreren of specifieke structuren te creëren [51, 53], 67], snel ontwerp van modellen skelet [81], de mogelijkheid om samenhangend huismodellen te maken en te gebruiken [49, 60, 71], verbeterde mentale rotatievaardigheden [23] en kennisbehoud [32], evenals in de leraar [ 25, 63] en de tevredenheid van studenten [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De belangrijkste nadelen zijn gerelateerd aan ontwerp: stijfheid [80], consistentie [28, 62], gebrek aan detail of transparantie [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], kleuren te helder [45]. en de kwetsbaarheid van de vloer [71]. Andere nadelen zijn onder meer verlies van informatie [30, 76], lange tijd vereist voor beeldsegmentatie [36, 52, 57, 58, 74], afdruktijd [57, 63, 66, 67], gebrek aan anatomische variabiliteit [25], en kosten. Hoog [48].
Deze systematische review vat 68 artikelen over 9 jaar samen en benadrukt de interesse van de wetenschappelijke gemeenschap in 3DPAM als hulpmiddel voor het onderwijzen van normale menselijke anatomie. Elk anatomisch gebied werd bestudeerd en 3D gedrukt. Van deze artikelen vergeleken 37 artikelen 3DPAM met andere modellen en 33 artikelen beoordeelden de pedagogische relevantie van 3DPAM voor studenten.
Gezien de verschillen in het ontwerp van anatomische 3D-printstudies, hebben we het niet geschikt geacht om een meta-analyse uit te voeren. Een meta-analyse gepubliceerd in 2020, voornamelijk gericht op anatomische kennistests na training zonder de technische en technologische aspecten van 3DPAM-ontwerp en productie te analyseren [10].
Het hoofdgebied is het meest bestudeerd, waarschijnlijk omdat de complexiteit van de anatomie het voor studenten moeilijker maakt om dit anatomische gebied in driedimensionale ruimte weer te geven in vergelijking met de ledematen of romp. CT is verreweg de meest gebruikte beeldvormingsmodaliteit. Deze techniek wordt veel gebruikt, vooral in medische omgevingen, maar heeft een beperkte ruimtelijke resolutie en laag weefselcontrast. Deze beperkingen maken CT -scans ongeschikt voor segmentatie en modellering van het zenuwstelsel. Aan de andere kant is computertomografie beter geschikt voor botweefselsegmentatie/modellering; Bot/zacht weefselcontrast helpt deze stappen te voltooien voordat 3D -printenanatomische modellen. Aan de andere kant wordt microct beschouwd als de referentietechnologie in termen van ruimtelijke resolutie bij botbeeldvorming [70]. Optische scanners of MRI kunnen ook worden gebruikt om afbeeldingen te verkrijgen. Hogere resolutie voorkomt afvlakking van botoppervlakken en behoudt de subtiliteit van anatomische structuren [59]. De keuze van het model heeft ook invloed op de ruimtelijke resolutie: kunststofmodellen hebben bijvoorbeeld een lagere resolutie [45]. Grafische ontwerpers moeten aangepaste 3D -modellen maken, wat de kosten verhoogt ($ 25 tot $ 150 per uur) [43]. Het verkrijgen van hoogwaardige .stl-bestanden is niet voldoende om anatomische modellen van hoge kwaliteit te maken. Het is noodzakelijk om afdrukparameters te bepalen, zoals de oriëntatie van het anatomische model op de drukplaat [29]. Sommige auteurs suggereren dat geavanceerde druktechnologieën zoals SLS waar mogelijk moeten worden gebruikt om de nauwkeurigheid van 3DPAM te verbeteren [38]. De productie van 3DPAM vereist professionele hulp; De meest gewilde specialisten zijn ingenieurs [72], radiologen, [75], grafische ontwerpers [43] en anatomisten [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentatie- en modelleringssoftware zijn belangrijke factoren bij het verkrijgen van nauwkeurige anatomische modellen, maar de kosten van deze softwarepakketten en hun complexiteit belemmeren het gebruik ervan. Verschillende studies hebben het gebruik van verschillende softwarepakketten en printtechnologieën vergeleken, wat de voor- en nadelen van elke technologie benadrukt [68]. Naast modelleringssoftware is ook afdruksoftware die compatibel is met de geselecteerde printer vereist; Sommige auteurs gebruiken liever online 3D -printen [75]. Als er voldoende 3D -objecten worden afgedrukt, kan de investering leiden tot financieel rendement [72].
Plastic is verreweg het meest gebruikte materiaal. Het brede scala aan texturen en kleuren maakt het het materiaal bij uitstek voor 3DPAM. Sommige auteurs hebben zijn hoge sterkte geprezen in vergelijking met traditionele kadaverische of vergulde modellen [24, 56, 73]. Sommige kunststoffen hebben zelfs buig- of stretch -eigenschappen. Filaflex met FDM -technologie kan bijvoorbeeld tot 700%strekken. Sommige auteurs beschouwen het als het materiaal bij uitstek voor spier-, pees- en ligament replicatie [63]. Aan de andere kant hebben twee onderzoeken tijdens het afdrukken vragen gesteld over vezeloriëntatie. In feite zijn spiervezeloriëntatie, insertie, innervatie en functie van cruciaal belang bij spiermodellering [33].
Verrassend genoeg vermelden weinig studies de schaal van afdrukken. Aangezien veel mensen de 1: 1 -verhouding standaard beschouwen, kan de auteur ervoor hebben gekozen dit niet te vermelden. Hoewel het opschalen van gericht leren in grote groepen nuttig zou zijn, is de haalbaarheid van schalen nog niet onderzocht, vooral met groeiende klassen en de fysieke grootte van het model als een belangrijke factor. Natuurlijk maken full-size schalen het gemakkelijker om verschillende anatomische elementen te vinden en te communiceren met de patiënt, wat kan verklaren waarom ze vaak worden gebruikt.
Van de vele printers die op de markt beschikbaar zijn, gebruiken die die polyjet (materiële inkjet of bindmiddel inkjet) gebruiken om een high-definition kleur en multi-materiële (en dus multi-texture) afdrukkosten te bieden tussen US $ 20.000 en US $ 250.000 (https:// /www.aniwaa.com/). Deze hoge kosten kunnen de promotie van 3DPAM op medische scholen beperken. Naast de kosten van de printer zijn de kosten van materialen die nodig zijn voor het afdrukken van inkjet hoger dan voor SLA- of FDM -printers [68]. Prijzen voor SLA- of FDM -printers zijn ook betaalbaarder, variërend van € 576 tot € 4.999 in de artikelen die in deze review worden vermeld. Volgens Tripodi en collega's kan elk skeletgedeelte worden afgedrukt voor US $ 1,25 [47]. Elf studies concludeerden dat 3D -printen goedkoper is dan kunststof of commerciële modellen [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Bovendien zijn deze commerciële modellen ontworpen om patiëntinformatie te bieden zonder voldoende details voor anatomie -onderwijs [80]. Deze commerciële modellen worden als inferieur aan 3DPAM beschouwd [44]. Het is vermeldenswaard dat, naast de gebruikte druktechnologie, de uiteindelijke kosten evenredig zijn met de schaal en daarom de uiteindelijke grootte van de 3DPAM [48]. Om deze redenen heeft de full-size schaal de voorkeur [37].
Slechts één studie vergeleek 3DPAM met commercieel beschikbare anatomische modellen [72]. Cadaverische monsters zijn de meest gebruikte comparator voor 3DPAM. Ondanks hun beperkingen blijven kadavermodellen een waardevol hulpmiddel voor het onderwijzen van anatomie. Er moet een onderscheid worden gemaakt tussen autopsie, dissectie en droog bot. Op basis van trainingstests toonden twee onderzoeken aan dat 3DPAM aanzienlijk effectiever was dan geplastineerde dissectie [16, 27]. Eén studie vergeleek een uur training met behulp van 3DPAM (onderste extremiteit) met een uur dissectie van hetzelfde anatomische gebied [78]. Er waren geen significante verschillen tussen de twee onderwijsmethoden. Het is waarschijnlijk dat er weinig onderzoek naar dit onderwerp is, omdat dergelijke vergelijkingen moeilijk te maken zijn. Dissectie is een tijdrovende voorbereiding voor studenten. Soms zijn er tientallen uren voorbereiding vereist, afhankelijk van wat er wordt voorbereid. Een derde vergelijking kan worden gemaakt met droge botten. Een studie van TSAI en Smith wees uit dat testscores aanzienlijk beter waren in de groep met behulp van 3DPAM [51, 63]. Chen en collega's merkten op dat studenten die 3D -modellen gebruikten beter presteerden bij het identificeren van structuren (schedels), maar er was geen verschil in MCQ -scores [69]. Ten slotte vertoonden Tanner en collega's betere resultaten na de test in deze groep met behulp van 3DPAM van de pterygopalatine fossa [46]. Andere nieuwe leermiddelen werden geïdentificeerd in dit literatuuronderzoek. De meest voorkomende onder hen zijn augmented reality, virtual reality en serieuze games [43]. Volgens Mahrous en collega's hangt de voorkeur voor anatomische modellen af van het aantal uren dat studenten videogames spelen [31]. Aan de andere kant is een groot nadeel van nieuwe anatomie -leermiddelen haptische feedback, vooral voor puur virtuele hulpmiddelen [48].
De meeste studies die de nieuwe 3DPAM evalueren hebben gebruik gemaakt van kennis van kennis. Deze pretests helpen vooringenomenheid in de beoordeling te voorkomen. Sommige auteurs, voordat ze experimentele studies uitvoeren, sluiten alle studenten uit die boven het gemiddelde scoorden op de voorlopige test [40]. Onder de vooroordelen die Garas en collega's werden genoemd, waren de kleur van het model en de selectie van vrijwilligers in de studentenklasse [61]. Kleuring vergemakkelijkt de identificatie van anatomische structuren. Chen en collega's hebben strikte experimentele omstandigheden vastgesteld zonder initiële verschillen tussen groepen en de studie was voor zover mogelijk blind [69]. Lim en collega's bevelen aan dat de beoordeling na de test wordt voltooid door een derde partij om vooringenomenheid in de beoordeling te voorkomen [16]. Sommige studies hebben Likert -schalen gebruikt om de haalbaarheid van 3DPAM te beoordelen. Dit instrument is geschikt voor het beoordelen van tevredenheid, maar er zijn nog steeds belangrijke vooroordelen om op de hoogte te zijn van [86].
De educatieve relevantie van 3DPAM werd voornamelijk beoordeeld onder medische studenten, waaronder eerstejaars medische studenten, in 14 van de 33 studies. In hun pilotstudie rapporteerden Wilk en collega's dat medische studenten vonden dat 3D -printen moesten worden opgenomen in hun anatomie leren [87]. 87% van de ondervraagde studenten in de Cercenelli -studie geloofde dat het tweede studiejaar de beste tijd was om 3DPAM te gebruiken [84]. De resultaten van Tanner en collega's toonden ook aan dat studenten beter presteerden als ze het veld nooit hadden bestudeerd [46]. Deze gegevens suggereren dat het eerste jaar van de medische school de optimale tijd is om 3DPAM op te nemen in anatomieonderwijs. Ye's meta-analyse ondersteunde dit idee [18]. In de 27 artikelen in het onderzoek waren er significante verschillen in de prestaties van 3DPAM vergeleken met traditionele modellen bij medische studenten, maar niet bij bewoners.
3DPAM als leerinstrument verbetert de academische prestatie [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], langdurige kennisbehoud [32] en de tevredenheid van de student [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Panelen van experts vonden deze modellen ook nuttig [37, 42, 49, 81, 82] en twee studies vonden de tevredenheid van de leraar met 3DPAM [25, 63]. Van alle bronnen beschouwen Backhouse en collega's 3D -printen als het beste alternatief voor traditionele anatomische modellen [49]. In hun eerste meta-analyse bevestigden YE en collega's dat studenten die 3DPAM-instructies ontvingen betere post-testscores hadden dan studenten die 2D- of kadaverinstructies ontvingen [10]. Ze onderscheiden 3DPAM echter niet door complexiteit, maar eenvoudigweg uit het hoofd, het zenuwstelsel en de buikholte. In zeven studies presteerde 3DPAM niet beter dan andere modellen op basis van kennistests die aan studenten zijn afgenomen [32, 66, 69, 77, 78, 84]. In hun meta-analyse concludeerden Salazar en collega's dat het gebruik van 3DPAM specifiek het begrip van complexe anatomie verbetert [17]. Dit concept is consistent met de brief van Hitas aan de redacteur [88]. Sommige anatomische gebieden die als minder complex worden beschouwd, vereisen niet het gebruik van 3DPAM, terwijl meer complexe anatomische gebieden (zoals de nek of het zenuwstelsel) een logische keuze voor 3DPAM zouden zijn. Dit concept kan verklaren waarom sommige 3DPAM's niet worden beschouwd als superieur aan traditionele modellen, vooral wanneer studenten geen kennis hebben in het domein waar modelprestaties superieur worden bevonden. Het is dus niet nuttig om een eenvoudig model te presenteren aan studenten die al enige kennis van het onderwerp (medische studenten of bewoners) hebben bij het verbeteren van de prestaties van studenten.
Van alle vermelde educatieve voordelen benadrukten 11 studies de visuele of tactiele kwaliteiten van modellen [27,34,44,45,48,50,55,63,63,67,72,85], en 3 studies verbeterden sterkte en duurzaamheid (33 (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Andere voordelen zijn dat studenten de structuren kunnen manipuleren, leraren kunnen tijd besparen, ze zijn gemakkelijker te behouden dan kadavers, het project kan binnen 24 uur worden voltooid, het kan worden gebruikt als een homeschooling -tool en het kan worden gebruikt om grote hoeveelheden te onderwijzen van informatie. Groepen [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Herhaald 3D-printen voor hoog-volume anatomie-onderwijs maakt 3D-printmodellen kosteneffectiever [26]. Het gebruik van 3DPAM kan de mentale rotatiemogelijkheden verbeteren [23] en de interpretatie van dwarsdoorsnedebeelden verbeteren [23, 32]. Twee studies wees uit dat studenten die werden blootgesteld aan 3DPAM meer geneigd waren om een operatie te ondergaan [40, 74]. Metaalconnectoren kunnen worden ingebed om de beweging te creëren die nodig is om functionele anatomie te bestuderen [51, 53], of modellen kunnen worden afgedrukt met trigger -ontwerpen [67].
3D -printen maakt het mogelijk om instelbare anatomische modellen te creëren door bepaalde aspecten tijdens de modelleringsfase te verbeteren, [48, 80] een geschikte basis creëren, [59] die meerdere modellen combineren, [36] met behulp van transparantie, (49) kleur, [45] of bepaalde interne structuren zichtbaar maken [30]. Tripodi en collega's gebruikten beeldhouwenklei als aanvulling op hun 3D-bedrukte botmodellen, waarbij de waarde van co-gecreëerde modellen wordt benadrukt als leermiddelen [47]. In 9 studies werd kleur toegepast na het afdrukken [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], maar studenten pasten het slechts eenmaal toe [49]. Helaas evalueerde de studie de kwaliteit van modeltraining of de volgorde van training niet. Dit moet worden overwogen in de context van anatomie-educatie, omdat de voordelen van blended learning en co-creatie goed zijn vastgesteld [89]. Om de groeiende advertentie-activiteit het hoofd te bieden, is zelfleren vele malen gebruikt om modellen te evalueren [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Eén studie concludeerde dat de kleur van het plastic materiaal te helder was [45], een andere studie concludeerde dat het model te kwetsbaar was [71], en twee andere onderzoeken duidden op een gebrek aan anatomische variabiliteit in het ontwerp van individuele modellen [25, 45 ]. . Zeven studies concludeerden dat het anatomische detail van 3DPAM onvoldoende is [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Voor meer gedetailleerde anatomische modellen van grote en complexe regio's, zoals het retroperitoneum- of cervicale gebied, wordt de segmentatie- en modelleringstijd zeer lang beschouwd en zijn de kosten zeer hoog (ongeveer US $ 2000) [27, 48]. Hojo en collega's meldden in hun onderzoek dat het creëren van een anatomisch model van het bekken 40 uur duurde [42]. De langste segmentatietijd was 380 uur in een studie van Weatherall en collega's, waarin meerdere modellen werden gecombineerd om een compleet pediatrisch luchtwegmodel te creëren [36]. In negen studies werden segmentatie- en afdruktijd beschouwd als nadelen [36, 42, 57, 58, 74]. 12 studies bekritiseerden echter de fysische eigenschappen van hun modellen, met name hun consistentie, [28, 62] gebrek aan transparantie, [30] fragiliteit en monochromaticiteit, [71] Gebrek aan zacht weefsel, [66] of gebrek aan details [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Deze nadelen kunnen worden overwonnen door de segmentatie- of simulatietijd te vergroten. Het verliezen en ophalen van relevante informatie was een probleem voor drie teams [30, 74, 77]. Volgens rapporten van de patiënt boden Jodinated contrastmiddelen geen optimale vasculaire zichtbaarheid vanwege dosisbeperkingen [74]. Injectie van een kadavermodel lijkt een ideale methode te zijn die weggaat van het principe van "zo min mogelijk" en de beperkingen van de dosis van contrastmiddelen geïnjecteerd.
Helaas vermelden veel artikelen geen belangrijke kenmerken van 3DPAM. Minder dan de helft van de artikelen verklaarde expliciet of hun 3DPAM was getint. De dekking van de omvang van de afdruk was inconsistent (43% van de artikelen), en slechts 34% noemde het gebruik van meerdere media. Deze drukparameters zijn van cruciaal belang omdat ze de leereigenschappen van 3DPAM beïnvloeden. De meeste artikelen bieden onvoldoende informatie over de complexiteit van het verkrijgen van 3DPAM (ontwerptijd, personeelskwalificaties, softwarekosten, drukkosten, enz.). Deze informatie is van cruciaal belang en moet worden overwogen voordat u overweegt een project te starten om een nieuw 3DPAM te ontwikkelen.
Deze systematische review laat zien dat het ontwerpen en 3D-printen normale anatomische modellen haalbaar zijn tegen lage kosten, vooral bij het gebruik van FDM- of SLA-printers en goedkope plastic materialen met één kleur. Deze basisontwerpen kunnen echter worden verbeterd door kleur toe te voegen of ontwerpen in verschillende materialen toe te voegen. Meer realistische modellen (gedrukt met meerdere materialen van verschillende kleuren en texturen om de tactiele kwaliteiten van een cadaverreferentiemodel nauwkeurig te repliceren) vereisen duurdere 3D -printtechnologieën en langere ontwerptijden. Dit zal de totale kosten aanzienlijk verhogen. Het maakt niet uit welk afdrukproces wordt gekozen, het kiezen van de juiste beeldvormingsmethode is van cruciaal belang voor het succes van 3DPAM. Hoe hoger de ruimtelijke resolutie, hoe realistischer het model wordt en kan worden gebruikt voor geavanceerd onderzoek. Vanuit een pedagogisch oogpunt is 3DPAM een effectief hulpmiddel voor het onderwijzen van anatomie, zoals blijkt uit de kennistests die aan studenten en hun tevredenheid zijn afgenomen. Het onderwijseffect van 3DPAM is het beste wanneer het complexe anatomische regio's reproduceert en studenten het vroeg in hun medische training gebruiken.
De datasets gegenereerd en/of geanalyseerd in de huidige studie zijn niet openbaar beschikbaar vanwege taalbarrières, maar zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de bijbehorende auteur.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Een overzicht van bruto anatomie, microanatomie, neurobiologie en embryologiecursussen in de curricula van de Amerikaanse medische school. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK -kadaverdissectie als een educatief hulpmiddel voor anatomische wetenschap in de 21ste eeuw: dissectie als educatief hulpmiddel. Analyse van wetenschappelijk onderwijs. 2017; 10 (3): 286–99.
Posttijd: nov-13-2023