Driedimensionaal geprinte anatomische modellen (3DPAMs) lijken een geschikt hulpmiddel vanwege hun educatieve waarde en haalbaarheid.Het doel van deze review is het beschrijven en analyseren van de methoden die zijn gebruikt om 3DPAM te creëren voor het onderwijzen van de menselijke anatomie en het evalueren van de pedagogische bijdrage ervan.
Er werd een elektronische zoekopdracht uitgevoerd in PubMed met behulp van de volgende termen: onderwijs, school, leren, onderwijzen, training, onderwijzen, onderwijs, driedimensionaal, 3D, 3-dimensionaal, afdrukken, afdrukken, afdrukken, anatomie, anatomie, anatomie en anatomie ..Bevindingen omvatten studiekenmerken, modelontwerp, morfologische beoordeling, onderwijsprestaties, sterke en zwakke punten.
Van de 68 geselecteerde artikelen concentreerde het grootste aantal onderzoeken zich op het schedelgebied (33 artikelen);51 artikelen vermelden botafdrukken.In 47 artikelen werd 3DPAM ontwikkeld op basis van computertomografie.Er worden vijf afdrukprocessen vermeld.In 48 onderzoeken zijn kunststoffen en hun derivaten gebruikt.Elk ontwerp varieert in prijs van $ 1,25 tot $ 2.800.Zevenendertig onderzoeken vergeleken 3DPAM met referentiemodellen.Drieëndertig artikelen onderzochten educatieve activiteiten.De belangrijkste voordelen zijn visuele en tactiele kwaliteit, leerefficiëntie, herhaalbaarheid, aanpasbaarheid en behendigheid, tijdbesparing, integratie van functionele anatomie, betere mentale rotatiemogelijkheden, kennisbehoud en tevredenheid tussen docenten en studenten.De belangrijkste nadelen hebben betrekking op het ontwerp: consistentie, gebrek aan detail of transparantie, te heldere kleuren, lange printtijden en hoge kosten.
Deze systematische review laat zien dat 3DPAM kosteneffectief en effectief is voor het lesgeven in anatomie.Meer realistische modellen vereisen het gebruik van duurdere 3D-printtechnologieën en langere ontwerptijden, wat de totale kosten aanzienlijk zal verhogen.De sleutel is om de juiste beeldvormingsmethode te selecteren.Vanuit pedagogisch oogpunt is 3DPAM een effectief hulpmiddel voor het lesgeven in anatomie, met een positieve impact op de leerresultaten en tevredenheid.Het leereffect van 3DPAM is het beste wanneer het complexe anatomische regio's reproduceert en studenten het vroeg in hun medische opleiding gebruiken.
Dissectie van lijken van dieren wordt al sinds het oude Griekenland uitgevoerd en is een van de belangrijkste methoden om anatomie te onderwijzen.Kadaverdissecties uitgevoerd tijdens praktijkopleidingen worden gebruikt in het theoretische curriculum van universitaire geneeskundestudenten en worden momenteel beschouwd als de gouden standaard voor de studie van anatomie [1,2,3,4,5].Er zijn echter veel belemmeringen voor het gebruik van menselijke kadavermonsters, wat aanleiding geeft tot de zoektocht naar nieuwe trainingsinstrumenten [6, 7].Sommige van deze nieuwe tools omvatten augmented reality, digitale tools en 3D-printen.Volgens een recent literatuuroverzicht van Santos et al.[8] In termen van de waarde van deze nieuwe technologieën voor het anatomieonderwijs lijkt 3D-printen een van de belangrijkste middelen 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 met betrekking tot deze technologie dateren uit 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 zich blijven ontwikkelen en is het gebruik ervan op veel gebieden uitgebreid.NASA heeft bijvoorbeeld in 2014 het eerste object buiten de aarde geprint [11].Ook de medische wereld heeft dit nieuwe instrument omarmd, waardoor de wens om gepersonaliseerde geneeskunde te ontwikkelen toeneemt [12].
Veel auteurs hebben de voordelen aangetoond van het gebruik van 3D-geprinte anatomische modellen (3DPAM) in het medisch onderwijs [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Bij het onderwijzen van de menselijke anatomie zijn niet-pathologische en anatomisch normale modellen nodig.In sommige reviews zijn pathologische of medisch/chirurgische trainingsmodellen onderzocht [8, 20, 21].Om een hybride model te ontwikkelen voor het onderwijzen van de menselijke anatomie dat nieuwe hulpmiddelen zoals 3D-printen omvat, hebben we een systematische review uitgevoerd om te beschrijven en analyseren hoe 3D-geprinte objecten worden gemaakt voor het onderwijzen van de menselijke anatomie en hoe studenten de effectiviteit van het leren met behulp van deze 3D-objecten evalueren.
Dit systematische literatuuronderzoek werd in juni 2022 zonder tijdsbeperkingen uitgevoerd met behulp van PRISMA-richtlijnen (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Inclusiecriteria waren alle onderzoekspapers waarin 3DPAM werd gebruikt bij het onderwijzen/leren van anatomie.Literatuurrecensies, brieven of artikelen gericht op pathologische modellen, diermodellen, archeologische modellen en medische/chirurgische trainingsmodellen werden uitgesloten.Alleen artikelen die in het Engels zijn gepubliceerd, zijn geselecteerd.Artikelen zonder beschikbare online abstracts werden uitgesloten.Artikelen die meerdere modellen bevatten, waarvan er ten minste één anatomisch normaal was of een kleine pathologie vertoonden die de onderwijswaarde niet beïnvloedde, werden opgenomen.
Er is een literatuuronderzoek uitgevoerd in de elektronische database PubMed (National Library of Medicine, NCBI) om relevante onderzoeken te identificeren die tot juni 2022 zijn gepubliceerd. Gebruik de volgende zoektermen: onderwijs, school, onderwijs, onderwijs, leren, onderwijs, onderwijs, drie- dimensionaal, 3D, 3D, printen, printen, printen, anatomie, anatomie, anatomie en anatomie.Er is één enkele zoekopdracht uitgevoerd: (((onderwijs[Titel/Samenvatting] OR school[Titel/Samenvatting] ORleren[Titel/Samenvatting] OR onderwijs[Titel/Samenvatting] OR training[Titel/Samenvatting] OBereik[Titel/Samenvatting] ] OR Educatie [Titel/Abstract]) AND (Drie dimensies [Titel] OF 3D [Titel] OF 3D [Titel])) AND (Print [Titel] OF Print [Titel] OF Print [Titel])) AND (Anatomie) [Titel] ] ]/abstract] of anatomie [titel/abstract] of anatomie [titel/abstract] of anatomie [titel/abstract]).Aanvullende artikelen werden geïdentificeerd door handmatig in de PubMed-database te zoeken en referenties van andere wetenschappelijke artikelen te bekijken.Er zijn geen datumbeperkingen toegepast, maar er is wel gebruik gemaakt van het filter 'Persoon'.
Alle gevonden titels en samenvattingen werden door twee auteurs (EBR en AL) gescreend op in- en exclusiecriteria, en elk onderzoek dat niet aan alle geschiktheidscriteria voldeed, werd uitgesloten.Full-text publicaties van de overige onderzoeken 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.
De gegevensextractie werd onafhankelijk uitgevoerd door twee auteurs (EBR en AL) onder toezicht van een derde auteur (LT).
- Modelontwerpgegevens: anatomische regio's, specifieke anatomische onderdelen, initieel model voor 3D-printen, acquisitiemethode, segmentatie- en modelleringssoftware, 3D-printertype, materiaaltype en hoeveelheid, printschaal, kleur, printkosten.
- Morfologische beoordeling van modellen: ter vergelijking gebruikte modellen, medische beoordeling van deskundigen/docenten, aantal beoordelaars, type beoordeling.
- Onderwijs 3D-model: beoordeling van kennis van studenten, beoordelingsmethode, aantal studenten, aantal vergelijkingsgroepen, randomisatie van studenten, opleiding/type student.
In MEDLINE werden 418 onderzoeken geïdentificeerd en 139 artikelen werden uitgesloten door het ‘menselijke’ filter.Na het beoordelen van titels en samenvattingen werden 103 onderzoeken geselecteerd voor het lezen van de volledige tekst.34 artikelen werden uitgesloten omdat het pathologische modellen (9 artikelen), medische/chirurgische trainingsmodellen (4 artikelen), diermodellen (4 artikelen), 3D radiologische modellen (1 artikel) of geen originele wetenschappelijke artikelen (16 hoofdstukken) waren.).In totaal zijn er 68 artikelen in de review opgenomen.Figuur 1 presenteert het selectieproces als een stroomschema.
Stroomschema met een samenvatting van de identificatie, screening en opname van artikelen in deze systematische review
Alle onderzoeken zijn gepubliceerd tussen 2014 en 2022, met een gemiddeld publicatiejaar van 2019. Van de 68 geïncludeerde artikelen waren 33 (49%) onderzoeken beschrijvend en experimenteel, 17 (25%) puur experimenteel en 18 (26%) waren beschrijvend en experimenteel. experimenteel.Puur beschrijvend.Van de 50 (73%) experimentele onderzoeken maakten er 21 (31%) gebruik van randomisatie.Slechts 34 onderzoeken (50%) omvatten statistische analyses.Tabel 1 vat de kenmerken van elk onderzoek samen.
33 artikelen (48%) onderzochten de hoofdregio, 19 artikelen (28%) onderzochten de thoracale regio, 17 artikelen (25%) onderzochten de buikbekkenregio en 15 artikelen (22%) onderzochten de ledematen.Eenenvijftig artikelen (75%) noemden 3D-geprinte botten als anatomische modellen of anatomische modellen met meerdere plakjes.
Wat betreft de bronmodellen of bestanden die gebruikt zijn om 3DPAM te ontwikkelen, vermeldden 23 artikelen (34%) het gebruik van patiëntgegevens, 20 artikelen (29%) vermeldden het gebruik van kadavergegevens en 17 artikelen (25%) vermeldden het gebruik van databases.werden gebruikt, en in 7 onderzoeken (10%) werd de bron van de gebruikte documenten niet bekendgemaakt.
47 onderzoeken (69%) ontwikkelden 3DPAM op basis van computertomografie, en 3 onderzoeken (4%) rapporteerden het gebruik van microCT.7 artikelen (10%) projecteerden 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.In 14 artikelen (21%) werd de bron van de bronbestanden voor het 3D-modelontwerp niet vermeld.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].
Er werden zestig verschillende softwareapplicaties (segmentatie, modellering, ontwerp of printen) gebruikt.Mimics (Materialise, Leuven, België) werd het vaakst gebruikt (14 onderzoeken, 21%), gevolgd door MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 onderzoeken, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 onderzoeken, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 onderzoeken, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Nederland) (8 onderzoeken, 12%) en CURA (Geldemarsen, Nederland) (7 onderzoeken, 10%).
Er worden zevenenzestig verschillende printermodellen en vijf printprocessen genoemd.FDM-technologie (Fused Deposition Modeling) werd gebruikt in 26 producten (38%), materiaalstralen in 13 producten (19%) en tenslotte bindmiddelstralen (11 producten, 16%).De minst gebruikte technologieën zijn stereolithografie (SLA) (5 artikelen, 7%) en selectief lasersinteren (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 gebruikt zijn om 3DPAM te maken (51 artikelen, 75%), maakten 48 onderzoeken (71%) gebruik van kunststoffen en hun derivaten.De belangrijkste gebruikte materialen waren PLA (polymelkzuur) (n = 20, 29%), hars (n = 9, 13%) en ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) (7 soorten, 10%).23 artikelen (34%) onderzochten 3DPAM gemaakt uit meerdere materialen, 36 artikelen (53%) presenteerden 3DPAM gemaakt uit slechts één materiaal, en 9 artikelen (13%) specificeerden geen materiaal.
Negenentwintig artikelen (43%) rapporteerden 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 na het printen geverfd [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Vierendertig artikelen (50%) vermeldden kosten.In 9 artikelen (13%) werden de kosten van 3D-printers en grondstoffen genoemd.Printers variëren in prijs van $302 tot $65.000.Indien gespecificeerd variëren de modelprijzen van $ 1,25 tot $ 2.800;deze uitersten komen overeen met skeletspecimens [47] en high-fidelity retroperitoneale modellen [48].Tabel 2 vat de modelgegevens voor elk opgenomen onderzoek samen.
Zevenendertig onderzoeken (54%) vergeleken de 3DAPM met een referentiemodel.Van deze onderzoeken was de meest voorkomende comparator een anatomisch referentiemodel, gebruikt in 14 artikelen (38%), geplastineerde preparaten in 6 artikelen (16%), geplastineerde preparaten in 6 artikelen (16%).Gebruik van virtual reality, computertomografie beeldvorming van één 3DPAM in 5 artikelen (14%), nog een 3DPAM in 3 artikelen (8%), serious 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%) onderzoeken beoordeelden 3DPAM.Vijftien (48%) onderzoeken beschreven de ervaringen van beoordelaars in detail (Tabel 3).3DPAM werd uitgevoerd door chirurgen of behandelend artsen in 7 onderzoeken (47%), anatomisch specialisten in 6 onderzoeken (40%), studenten in 3 onderzoeken (20%), docenten (discipline niet gespecificeerd) in 3 onderzoeken (20%) ter beoordeling en nog een beoordelaar in het artikel (7%).Het gemiddelde aantal beoordelaars bedraagt 14 (minimaal 2, maximaal 30).Drieëndertig onderzoeken (49%) beoordeelden de 3DPAM-morfologie kwalitatief, en 10 onderzoeken (15%) beoordeelden de 3DPAM-morfologie kwantitatief.Van de 33 onderzoeken die gebruik maakten van kwalitatieve beoordelingen, gebruikten er 16 puur beschrijvende beoordelingen (48%), 9 gebruikten tests/beoordelingen/enquêtes (27%) en 8 gebruikten Likert-schalen (24%).Tabel 3 vat de morfologische beoordelingen van de modellen in elk opgenomen onderzoek samen.
Drieëndertig (48%) artikelen onderzochten en vergeleken de effectiviteit van het onderwijzen van 3DPAM aan studenten.Van deze onderzoeken beoordeelden 23 (70%) artikelen de tevredenheid van studenten, 17 (51%) gebruikten Likert-schalen en 6 (18%) gebruikten andere methoden.Tweeëntwintig artikelen (67%) beoordeelden het leren van studenten door middel van kennistoetsen, waarvan er 10 (30%) pretests en/of posttests gebruikten.Elf onderzoeken (33%) gebruikten meerkeuzevragen en tests om de kennis van leerlingen te beoordelen, en vijf onderzoeken (15%) gebruikten beeldlabeling/anatomische identificatie.Aan elk onderzoek namen gemiddeld 76 studenten deel (minimaal 8, maximaal 319).Vierentwintig onderzoeken (72%) hadden een controlegroep, waarvan er twintig (60%) gebruik maakten van randomisatie.Daarentegen heeft één onderzoek (3%) willekeurig anatomische modellen toegewezen aan 10 verschillende studenten.Gemiddeld werden 2,6 groepen vergeleken (minimaal 2, maximaal 10).Bij 23 onderzoeken (70%) waren geneeskundestudenten betrokken, waarvan 14 (42%) eerstejaars geneeskundestudenten waren.Bij zes (18%) onderzoeken waren bewoners, vier (12%) tandheelkundestudenten en drie (9%) bètastudenten betrokken.Zes onderzoeken (18%) implementeerden en evalueerden autonoom leren met behulp van 3DPAM.Tabel 4 vat de resultaten samen van de 3DPAM-beoordeling van de onderwijseffectiviteit voor elk opgenomen onderzoek.
De belangrijkste voordelen die door de auteurs worden gerapporteerd voor het gebruik van 3DPAM als leermiddel voor de normale menselijke anatomie 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], duurzaamheid [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 tot verbetering of personalisatie [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], het vermogen om leerlingen te manipuleren [30, 49], het besparen van lestijd [61, 80], het gemak van opslag [61], het vermogen om functionele anatomie te integreren of specifieke structuren te creëren [51, 53], 67] , snel ontwerp van skeletmodellen [81], de mogelijkheid om modellen samen te creëren en mee naar huis te nemen [49, 60, 71], het vermogen tot mentale rotatie te verbeteren [23] en het vasthouden van kennis [32], evenals op de leraar [ 25, 63] en studententevredenheid [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
De belangrijkste nadelen hebben betrekking op het ontwerp: stijfheid [80], consistentie [28, 62], gebrek aan detail of transparantie [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], te heldere kleuren [45].en de kwetsbaarheid van de vloer[71].Andere nadelen zijn onder meer verlies van informatie [30, 76], lange tijd die nodig is 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 samen die in de afgelopen negen jaar zijn gepubliceerd en benadrukt de belangstelling van de wetenschappelijke gemeenschap voor 3DPAM als hulpmiddel voor het onderwijzen van de normale menselijke anatomie.Elke anatomische regio werd bestudeerd en 3D-geprint.Van deze artikelen vergeleken 37 artikelen 3DPAM met andere modellen, en 33 artikelen beoordeelden de pedagogische relevantie van 3DPAM voor leerlingen.
Gezien de verschillen in de opzet van anatomische 3D-printstudies vonden wij het niet gepast om een meta-analyse uit te voeren.Een in 2020 gepubliceerde meta-analyse richtte zich voornamelijk op anatomische kennistests na training zonder de technische en technologische aspecten van het ontwerp en de productie van 3DPAM 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 een driedimensionale ruimte weer te geven in vergelijking met de ledematen of de romp.CT is veruit de meest gebruikte beeldvormende modaliteit.Deze techniek wordt veel gebruikt, vooral in medische omgevingen, maar heeft een beperkte ruimtelijke resolutie en een laag contrast van zacht weefsel.Deze beperkingen maken CT-scans ongeschikt voor segmentatie en modellering van het zenuwstelsel.Aan de andere kant is computertomografie beter geschikt voor segmentatie/modellering van botweefsel;Bot-/zacht weefselcontrast helpt bij het voltooien van deze stappen voordat anatomische modellen in 3D worden geprint.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 beelden te verkrijgen.Een hogere resolutie voorkomt het gladder worden van botoppervlakken en behoudt de subtiliteit van anatomische structuren [59].De keuze van het model heeft ook invloed op de ruimtelijke resolutie: weekmakermodellen 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 printparameters te bepalen, zoals de oriëntatie van het anatomische model op de printplaat [29].Sommige auteurs suggereren dat geavanceerde printtechnologieën 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], grafisch ontwerpers [43] en anatomen [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 onderzoeken hebben het gebruik van verschillende softwarepakketten en printtechnologieën vergeleken, waarbij de voor- en nadelen van elke technologie werden benadrukt [68].Naast modelleringssoftware is ook printsoftware vereist die compatibel is met de geselecteerde printer;sommige auteurs geven er de voorkeur aan om online 3D-printen te gebruiken [75].Als er voldoende 3D-objecten worden geprint, kan de investering leiden tot financieel rendement [72].
Kunststof is veruit het meest gebruikte materiaal.Het brede scala aan texturen en kleuren maakt dit tot het materiaal bij uitstek voor 3DPAM.Sommige auteurs hebben de hoge sterkte ervan geprezen vergeleken met traditionele kadaver- of geplastineerde modellen [24, 56, 73].Sommige kunststoffen hebben zelfs buig- of rekeigenschappen.Filaflex met FDM-technologie kan bijvoorbeeld tot 700% uitrekken.Sommige auteurs beschouwen het als het materiaal bij uitstek voor replicatie van spieren, pezen en ligamenten [63].Aan de andere kant hebben twee onderzoeken vragen opgeroepen over de vezeloriëntatie tijdens het printen.In feite zijn de oriëntatie, insertie, innervatie en functie van spiervezels van cruciaal belang bij spiermodellering [33].
Verrassend genoeg vermelden maar weinig onderzoeken de omvang van het drukken.Omdat veel mensen de verhouding 1:1 als standaard beschouwen, heeft de auteur er misschien voor gekozen om dit niet te vermelden.Hoewel opschaling nuttig zou zijn voor gericht leren in grote groepen, is de haalbaarheid van opschaling nog niet onderzocht, vooral omdat de groeiende klassengrootte en de fysieke omvang van het model een belangrijke factor zijn.Natuurlijk maken weegschalen op volledige grootte het gemakkelijker om verschillende anatomische elementen te lokaliseren en aan de patiënt te communiceren, wat zou kunnen verklaren waarom ze vaak worden gebruikt.
Van de vele printers die op de markt verkrijgbaar zijn, kosten de printers die PolyJet-technologie (materiaal- of binder-inkjettechnologie) gebruiken om kleuren- en meerlaagse (en dus multi-textuur) high-definition afdrukken te leveren tussen de 20.000 en 250.000 dollar (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 de materialen die nodig zijn voor inkjetprinten hoger dan voor SLA- of FDM-printers [68].Ook de prijzen voor SLA- of FDM-printers zijn gunstiger, variërend van € 576 tot € 4.999 in de artikelen in deze review.Volgens Tripodi en collega's kan elk skeletonderdeel worden afgedrukt voor 1,25 dollar [47].Elf onderzoeken concludeerden dat 3D-printen goedkoper is dan plastificering of commerciële modellen [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].Bovendien zijn deze commerciële modellen ontworpen om patiënteninformatie te verschaffen zonder voldoende details voor anatomieonderwijs [80].Deze commerciële modellen worden beschouwd als inferieur aan 3DPAM [44].Het is vermeldenswaard dat, naast de gebruikte printtechnologie, de uiteindelijke kosten evenredig zijn aan de schaal en dus de uiteindelijke grootte van de 3DPAM [48].Om deze redenen wordt de voorkeur gegeven aan de schaal op ware grootte [37].
Slechts één onderzoek vergeleek 3DPAM met in de handel verkrijgbare anatomische modellen [72].Kadavermonsters zijn de meest gebruikte comparator voor 3DPAM.Ondanks hun beperkingen blijven kadavermodellen een waardevol hulpmiddel voor het onderwijzen van anatomie.Er moet onderscheid worden gemaakt tussen autopsie, dissectie en droog bot.Op basis van trainingstests hebben twee onderzoeken aangetoond dat 3DPAM significant effectiever was dan geplastineerde dissectie [16, 27].In één onderzoek werd één uur training met 3DPAM (onderste extremiteit) vergeleken met één uur dissectie van hetzelfde anatomische gebied [78].Er waren geen significante verschillen tussen de twee lesmethoden.Waarschijnlijk is er weinig onderzoek naar dit onderwerp omdat dergelijke vergelijkingen moeilijk te maken zijn.Dissectie is een tijdrovende voorbereiding voor studenten.Afhankelijk van wat er wordt voorbereid, zijn soms tientallen uren voorbereiding nodig.Een derde vergelijking kan worden gemaakt met droge botten.Uit een onderzoek van Tsai en Smith bleek dat de testscores significant beter waren in de groep die 3DPAM gebruikte [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].Tenslotte toonden Tanner en collega's betere post-testresultaten aan in deze groep met behulp van 3DPAM van de pterygopalatine fossa [46].Andere nieuwe leermiddelen werden in dit literatuuronderzoek geïdentificeerd.De meest voorkomende daarvan zijn augmented reality, virtual reality en serious 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 haptische feedback een groot nadeel van nieuwe leermiddelen voor anatomie, vooral voor puur virtuele hulpmiddelen [48].
Bij de meeste onderzoeken waarin het nieuwe 3DPAM wordt geëvalueerd, is gebruik gemaakt van pretests van kennis.Deze pretests helpen vertekening in de beoordeling te voorkomen.Sommige auteurs sluiten, voordat ze experimentele onderzoeken uitvoeren, alle studenten uit die op de voorbereidende toets boven het gemiddelde scoorden [40].Tot de vooroordelen die Garas en collega's noemden behoorden de kleur van het model en de selectie van vrijwilligers in de leerlingenklas [61].Kleuring vergemakkelijkt de identificatie van anatomische structuren.Chen en collega's stelden strikte experimentele omstandigheden vast zonder aanvankelijke verschillen tussen groepen, en het onderzoek werd zoveel mogelijk geblindeerd [69].Lim en collega's raden aan dat de beoordeling na de test door een derde partij wordt uitgevoerd om vertekening in de beoordeling te voorkomen [16].Sommige onderzoeken hebben Likert-schalen gebruikt om de haalbaarheid van 3DPAM te beoordelen.Dit instrument is geschikt om de tevredenheid te beoordelen, maar er zijn nog steeds belangrijke vooroordelen waarmee rekening moet worden gehouden [86].
De onderwijsrelevantie van 3DPAM werd in 14 van de 33 onderzoeken primair beoordeeld onder geneeskundestudenten, inclusief eerstejaars geneeskundestudenten.In hun pilotstudie rapporteerden Wilk en collega's dat medische studenten van mening waren dat 3D-printen onderdeel moest zijn van hun anatomieonderwijs [87].87% van de ondervraagde studenten in het Cercenelli-onderzoek was van mening dat het tweede studiejaar de beste tijd was om 3DPAM te gebruiken [84].De resultaten van Tanner en collega's lieten ook zien dat studenten beter presteerden als ze het vakgebied nooit hadden bestudeerd [46].Deze gegevens suggereren dat het eerste jaar van de medische opleiding de optimale tijd is om 3DPAM in het anatomieonderwijs te integreren.Ye's meta-analyse ondersteunde dit idee [18].In de 27 artikelen die in het onderzoek waren opgenomen, waren er significante verschillen in testscores tussen 3DPAM en traditionele modellen voor medische studenten, maar niet voor bewoners.
3DPAM als leermiddel verbetert de academische prestaties [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], het behoud van kennis op de lange termijn [32] en de tevredenheid van studenten [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69, 84].Panels van deskundigen vonden deze modellen ook nuttig [37, 42, 49, 81, 82], en uit twee onderzoeken bleek dat leerkrachten tevreden waren over 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 kadaver-instructies ontvingen [10].Ze maakten echter geen onderscheid tussen 3DPAM op basis van complexiteit, maar eenvoudigweg op basis van het hart, het zenuwstelsel en de buikholte.In zeven onderzoeken presteerde 3DPAM niet beter dan andere modellen gebaseerd op kennistoetsen afgenomen bij leerlingen [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 komt overeen 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 complexere anatomische gebieden (zoals de nek of het zenuwstelsel) een logische keuze zouden zijn voor 3DPAM.Dit concept kan verklaren waarom sommige 3DPAM's niet als superieur aan traditionele modellen worden beschouwd, vooral wanneer studenten kennis missen op het gebied waar de modelprestaties superieur blijken te zijn.Het presenteren van een eenvoudig model aan studenten die al enige kennis van het onderwerp hebben (studenten geneeskunde of arts-assistenten) helpt dus niet bij het verbeteren van de prestaties van studenten.
Van alle genoemde educatieve voordelen benadrukten 11 onderzoeken de visuele of tactiele kwaliteiten van modellen [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], en verbeterden 3 onderzoeken de sterkte en duurzaamheid (33 , 50-52, 63, 79, 85, 86).Andere voordelen zijn dat leerlingen de structuren kunnen manipuleren, leraren tijd kunnen besparen, ze gemakkelijker te bewaren zijn dan kadavers, het project binnen 24 uur kan worden voltooid, het kan worden gebruikt als hulpmiddel voor thuisonderwijs en het kan worden gebruikt om grote hoeveelheden les te geven. van informatie.groepen [30, 49, 60, 61, 80, 81].Herhaaldelijk 3D-printen voor anatomieonderwijs in grote volumes maakt 3D-printmodellen kosteneffectiever [26].Het gebruik van 3DPAM kan de mentale rotatiemogelijkheden verbeteren [23] en de interpretatie van dwarsdoorsnedebeelden verbeteren [23, 32].Uit twee onderzoeken bleek dat studenten die werden blootgesteld aan 3DPAM een grotere kans hadden een operatie te ondergaan [40, 74].Er kunnen metalen connectoren worden ingebed om de beweging te creëren die nodig is om de functionele anatomie te bestuderen [51, 53], of modellen kunnen worden afgedrukt met behulp van triggerontwerpen [67].
Met 3D-printen kunnen aanpasbare anatomische modellen worden gemaakt door bepaalde aspecten tijdens de modelleringsfase te verbeteren, [48, 80] een geschikte basis te creëren, [59] meerdere modellen te combineren, [36] door gebruik te maken van transparantie, (49) kleur, [45] of het zichtbaar maken van bepaalde interne structuren [30].Tripodi en collega's gebruikten beeldhouwklei als aanvulling op hun 3D-geprinte botmodellen, waarbij ze de waarde van gezamenlijk gemaakte modellen als leermiddelen benadrukten [47].In 9 onderzoeken werd kleur toegepast na het printen [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], maar de studenten pasten dit slechts één keer toe [49].Helaas evalueerde het onderzoek de kwaliteit van de modeltraining of de volgorde van de training niet.Dit moet in overweging worden genomen in de context van anatomieonderwijs, aangezien de voordelen van blended learning en co-creatie duidelijk zijn vastgesteld [89].Om de groeiende reclameactiviteit het hoofd te bieden, is zelfleren vaak gebruikt om modellen te evalueren [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Eén onderzoek concludeerde dat de kleur van het plastic materiaal te helder was[45], een ander onderzoek concludeerde dat het model te kwetsbaar was[71], en twee andere onderzoeken wezen op een gebrek aan anatomische variabiliteit in het ontwerp van individuele modellen[25, 45 ]..Zeven onderzoeken concludeerden dat de anatomische details van 3DPAM onvoldoende zijn [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Voor meer gedetailleerde anatomische modellen van grote en complexe gebieden, zoals het retroperitoneum of de cervicale wervelkolom, wordt de segmentatie- en modelleringstijd als zeer lang beschouwd en zijn de kosten zeer hoog (ongeveer 2000 dollar) [27, 48].Hojo en collega's verklaarden in hun onderzoek dat het 40 uur duurde om het anatomische model van het bekken te maken [42].De langste segmentatietijd was 380 uur in een onderzoek van Weatherall en collega's, waarin meerdere modellen werden gecombineerd om een compleet pediatrisch luchtwegmodel te creëren [36].In negen onderzoeken werden segmentatie en printtijd als nadelen beschouwd [36, 42, 57, 58, 74].Twaalf onderzoeken bekritiseerden echter de fysieke 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 detail [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Deze nadelen kunnen worden ondervangen door de segmentatie- of simulatietijd te vergroten.Het verliezen en terugvinden van relevante informatie was een probleem waarmee drie teams te maken kregen [30, 74, 77].Volgens patiëntrapporten boden jodiumhoudende contrastmiddelen geen optimale vasculaire zichtbaarheid vanwege dosisbeperkingen [74].Injectie van een kadavermodel lijkt een ideale methode die afwijkt van het principe van ‘zo weinig mogelijk’ en de beperkingen van de dosis geïnjecteerde contrastmiddel.
Helaas vermelden veel artikelen enkele belangrijke kenmerken van 3DPAM niet.Minder dan de helft van de artikelen vermeldde expliciet of hun 3DPAM getint was.De berichtgeving over de reikwijdte van print was inconsistent (43% van de artikelen) en slechts 34% vermeldde het gebruik van meerdere media.Deze printparameters 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, printkosten, enz.).Deze informatie is van cruciaal belang en moet in overweging worden genomen voordat wordt overwogen een project te starten om een nieuwe 3DPAM te ontwikkelen.
Deze systematische review laat zien dat het ontwerpen en 3D-printen van normale anatomische modellen haalbaar is tegen lage kosten, vooral bij gebruik van FDM- of SLA-printers en goedkope kunststofmaterialen in één kleur.Deze basisontwerpen kunnen echter worden verbeterd door kleur toe te voegen of ontwerpen in verschillende materialen toe te voegen.Meer realistische modellen (geprint met meerdere materialen van verschillende kleuren en texturen om de tactiele eigenschappen van een kadaverreferentiemodel nauwkeurig na te bootsen) vereisen duurdere 3D-printtechnologieën en langere ontwerptijden.Dit zal de totale kosten aanzienlijk verhogen.Welk printproces er ook wordt gekozen, het kiezen van de juiste beeldverwerkingsmethode is de sleutel tot het succes van 3DPAM.Hoe hoger de ruimtelijke resolutie, hoe realistischer het model wordt en kan worden gebruikt voor geavanceerd onderzoek.Vanuit pedagogisch oogpunt is 3DPAM een effectief instrument voor het lesgeven in anatomie, zoals blijkt uit de kennistoetsen die aan de leerlingen worden afgenomen en hun tevredenheid.Het leereffect van 3DPAM is het beste wanneer het complexe anatomische regio's reproduceert en studenten het vroeg in hun medische opleiding gebruiken.
De datasets die in het huidige onderzoek zijn gegenereerd en/of geanalyseerd, zijn vanwege taalbarrières niet openbaar beschikbaar, maar zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de corresponderende auteur.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM.Een overzicht van cursussen grove anatomie, microanatomie, neurobiologie en embryologie in de curricula van Amerikaanse medische scholen.Anat rec.2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadaverdissectie als educatief hulpmiddel voor de anatomische wetenschap in de 21e eeuw: Dissectie als educatief hulpmiddel.Analyse van wetenschappelijk onderwijs.2017;10(3):286–99.
Posttijd: 09 april 2024