Трохмерныя друкаваныя анатамічныя мадэлі (3DPAM), здаецца, з'яўляюцца прыдатным інструментам з-за іх адукацыйнай каштоўнасці і мэтазгоднасці. Мэтай гэтага агляду з'яўляецца апісанне і аналіз метадаў, якія выкарыстоўваюцца для стварэння 3DPAM для выкладання анатоміі чалавека і для ацэнкі яго педагагічнага ўкладу.
Электронны пошук праводзіўся ў PubMed з выкарыстаннем наступных тэрмінаў: адукацыя, школа, навучанне, выкладанне, навучанне, выкладанне, адукацыя, трохмерная, 3D, 3-мерная, друк, друк, друк, анатомія, анатомія, анатомія і анатомія . . Высновы ўключалі характарыстыкі даследавання, дызайн мадэлі, марфалагічную ацэнку, адукацыйныя характарыстыкі, моцныя і слабыя бакі.
Сярод 68 выбраных артыкулаў найбольшая колькасць даследаванняў была засяроджана на чэрапным рэгіёне (33 артыкулы); 51 Артыкулы згадваюць пра друк з касцяной тканіны. У 47 артыкулах 3DPAM быў распрацаваны на аснове кампутарнай тамаграфіі. Пералічаныя пяць працэсаў друку. У 48 даследаваннях былі выкарыстаны пластыка і іх вытворныя. Кожны дызайн вагаецца ў кошце ад 1,25 да 2800 долараў. Трыццаць сем даследаванняў параўноўвалі 3DPAM з даведачнымі мадэлямі. Трыццаць тры артыкулы вывучалі адукацыйную дзейнасць. Асноўныя перавагі: візуальная і тактыльная якасць, эфектыўнасць навучання, паўтаральнасць, наладжвальнасць і спрыт, эканомія часу, інтэграцыя функцыянальнай анатоміі, лепшыя магчымасці разумовай ратацыі, захаванне ведаў і задавальненне настаўніка/вучня. Асноўныя недахопы звязаны з дызайнам: паслядоўнасцю, адсутнасцю дэталяў або празрыстасці, колеру, якія занадта яркія, доўгі час друку і высокі кошт.
Гэты сістэматычны агляд паказвае, што 3DPAM з'яўляецца эканамічна эфектыўным і эфектыўным для выкладання анатоміі. Больш рэалістычныя мадэлі патрабуюць выкарыстання больш дарагіх тэхналогій 3D -друку і больш працяглых часу дызайну, што значна павялічыць агульную кошт. Ключ заключаецца ў выбары адпаведнага спосабу візуалізацыі. З педагагічнага пункту гледжання, 3DPAM з'яўляецца эфектыўным інструментам для выкладання анатоміі, які станоўчы ўплыў на вынікі навучання і задавальненне. Навучальны эфект 3DPAM лепш за ўсё, калі ён прайгравае складаныя анатамічныя рэгіёны, а студэнты выкарыстоўваюць яго ў пачатку медыцынскай падрыхтоўкі.
Распушчэнне трупаў жывёл праводзілася з старажытнай Грэцыі і з'яўляецца адным з асноўных метадаў выкладання анатоміі. Кадаверычныя рассяканні, якія праводзяцца падчас практычнай падрыхтоўкі, выкарыстоўваюцца ў тэарэтычнай вучэбнай праграме студэнтаў -медыкаў і ў цяперашні час лічацца залатым стандартам для вывучэння анатоміі [1,2,3,4,5]. Аднак існуе мноства бар'ераў у выкарыстанні кадаверычных узораў чалавека, што выклікае пошук новых інструментаў для трэніровак [6, 7]. Некаторыя з гэтых новых інструментаў ўключаюць дапоўненую рэальнасць, лічбавыя інструменты і 3D -друк. Згодна з нядаўнім аглядам літаратуры Santos et al. [8] З пункту гледжання кошту гэтых новых тэхналогій для выкладання анатоміі, 3D -друк з'яўляецца адным з найважнейшых рэсурсаў, як з пункту гледжання адукацыйнай каштоўнасці для студэнтаў, так і з пункту гледжання мэтазгоднасці рэалізацыі [4,9,10] .
3D -друк не з'яўляецца новым. Першыя патэнты, звязаныя з гэтай тэхналогіяй, датуюцца 1984 год: Le Méhauté, O De Witte і JC André ў Францыі, а праз тры тыдні C Hull у ЗША. З тых часоў тэхналогія працягвае развівацца, і яе выкарыстанне пашырылася ў многія сферы. Напрыклад, NASA надрукавала першы аб'ект за межамі Зямлі ў 2014 годзе [11]. Медыцынская сфера таксама прыняла гэты новы інструмент, тым самым павялічыўшы жаданне развіваць персаналізаваную медыцыну [12].
Многія аўтары прадэманстравалі перавагі выкарыстання 3D -друкаваных анатамічных мадэляў (3DPAM) у медыцынскай адукацыі [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Пры навучанні анатоміі чалавека неабходныя неабходныя непаталагічныя і анатамічна нармальныя мадэлі. Некаторыя агляды вывучалі паталагічныя або медыцынскія/хірургічныя мадэлі навучання [8, 20, 21]. Для распрацоўкі гібрыднай мадэлі выкладання анатоміі чалавека, якая ўключае новыя інструменты, такія як 3D -друк, мы правялі сістэматычны агляд, каб апісаць і прааналізаваць, як ствараюцца 3D -друкаваныя аб'екты для навучання анатоміі чалавека і як студэнты ацэньваюць эфектыўнасць навучання з выкарыстаннем гэтых 3D -аб'ектаў.
Гэты сістэматычны агляд літаратуры быў праведзены ў чэрвені 2022 года без абмежаванняў часу з выкарыстаннем прынцыпаў PRISMA (пераважныя артыкулы для сістэматычных аглядаў і мета-аналізаў) [22].
Крытэрыі ўключэння былі ўсе даследаванні, якія выкарыстоўваюць 3DPAM ў выкладанні/навучанні анатоміі. Былі выключаны агляды літаратуры, лісты ці артыкулы, арыентаваныя на паталагічныя мадэлі, мадэлі жывёл, археалагічныя мадэлі і медыцынскія/хірургічныя навучальныя мадэлі. Былі абраны толькі артыкулы, апублікаваныя на англійскай мове. Артыкулы без даступных інтэрнэт -рэфератаў былі выключаны. Былі ўключаны артыкулы, якія ўключалі некалькі мадэляў, па меншай меры, адна з якіх была анатамічна нармальнай альбо мела нязначную паталогію, якая не ўплывала на педагагічную каштоўнасць.
Пошук у літаратуры быў праведзены ў электроннай базе дадзеных PubMed (Нацыянальная бібліятэка медыцыны, NCBI) для выяўлення адпаведных даследаванняў, апублікаваных да чэрвеня 2022 года. Выкарыстоўвайце наступныя пошукавыя тэрміны: адукацыя, школа, выкладанне, выкладанне, навучанне, выкладанне, адукацыя, тры- Памерная, 3D, 3D, друк, друк, друк, анатомія, анатомія, анатомія і анатомія. Быў выкананы адзін запыт: ((Адукацыя [Загаловак/Анатацыя] альбо школа [загаловак/Анатацыя] Orlearning [загаловак/Анатацыя] альбо выкладанне [загаловак/Анатацыя] альбо навучанне [загаловак/Анатацыя] Oreach [загаловак/Анатацыя]] альбо Адукацыя [загаловак/анатацыя]) і (тры вымярэнні [загаловак] або 3D [загаловак] або 3D [загаловак])) і (друк [загаловак] альбо друк [загаловак] альбо друк [загаловак])) і (анатомія) [загаловак ]]/Анатацыя] альбо анатомія [загаловак/анатацыя] альбо анатомія [загаловак/анатацыя] альбо анатомія [загаловак/анатацыя]). Дадатковыя артыкулы былі выяўлены ўручную, шукаючы базу дадзеных PubMed і разглядаючы даведкі іншых навуковых артыкулаў. Не было выкарыстана абмежаванні даты, але быў выкарыстаны фільтр "чалавек".
Усе здабытыя загалоўкі і тэзісы былі абследаваны з крытэрыямі ўключэння і выключэння двума аўтарамі (EBR і AL), і любое даследаванне, якое не адпавядае ўсім крытэрыям прыдатнасці, было выключана. Поўнатэкставыя публікацыі астатніх даследаванняў былі атрыманы і разгледжаны трыма аўтарамі (EBR, EBE і AL). Пры неабходнасці рознагалоссі ў выбары артыкулаў былі вырашаны чацвёртай асобай (LT). Публікацыі, якія адпавядалі ўсім крытэрыям уключэння, былі ўключаны ў гэты агляд.
Выдаленне дадзеных праводзілася незалежна двума аўтарамі (EBR і AL) пад наглядам трэцяга аўтара (LT).
- Дадзеныя дызайну мадэлі: анатамічныя рэгіёны, спецыфічныя анатамічныя дэталі, пачатковая мадэль для 3D -друку, метад набыцця, сегментацыю і праграмнае забеспячэнне для мадэлявання, тып 3D -прынтара, тып матэрыялу і колькасць, маштаб друку, колер, кошт друку.
- Марфалагічная ацэнка мадэляў: мадэлі, якія выкарыстоўваюцца для параўнання, медыцынская ацэнка экспертаў/настаўнікаў, колькасць ацэншчыкаў, тып ацэнкі.
- Выкладанне 3D -мадэлі: ацэнка ведаў студэнтаў, метад ацэнкі, колькасць студэнтаў, колькасць параўнальных груп, рандомизация студэнтаў, адукацыя/тып студэнта.
418 даследаванняў былі выяўлены ў Medline, а 139 артыкулаў былі выключаны фільтрам "чалавека". Пасля прагляду загалоўкаў і рэфератаў было абрана 103 даследаванні для поўнага тэксту. 34 артыкулы былі выключаны, паколькі яны былі альбо паталагічнымі мадэлямі (9 артыкулаў), медыцынскімі/хірургічнымі мадэлямі (4 артыкулы), жывёльнымі мадэлямі (4 артыкулы), 3D -рэнтгеналагічнымі мадэлямі (1 артыкул) альбо не былі арыгінальнымі навуковымі артыкуламі (16 раздзелаў). ). У агляд было ўключана 68 артыкулаў. На малюнку 1 прадстаўлены працэс адбору ў якасці схемы патоку.
У гэтым сістэматычным аглядзе вынікі вынікаў ідэнтыфікацыі, скрынінга і ўключэння артыкулаў у гэтым сістэматычным аглядзе
Усе даследаванні былі апублікаваны ў перыяд з 2014 па 2022 год, у сярэднім у 2019 годзе ў 2019 годзе. Сярод 68 артыкулаў 33 (49%) даследаванняў былі апісальнымі і эксперыментальнымі, 17 (25%) былі чыста эксперыментальнымі, а 18 (26%) былі эксперыментальны. Чыста апісальны. З 50 (73%) эксперыментальных даследаванняў 21 (31%) выкарыстоўвалі рандомизацию. Толькі 34 даследаванні (50%) ўключалі статыстычны аналіз. У табліцы 1 абагульнены характарыстыкі кожнага даследавання.
33 артыкулы (48%) вывучылі рэгіён галавы, 19 артыкулаў (28%) агледзелі грудную вобласць, 17 артыкулаў (25%) вывучылі вобласць брушной залозы, а 15 артыкулаў (22%) агледзелі канечнасці. Пяцьдзесят адзін артыкулы (75%) згадалі 3D-друкаваныя косці ў якасці анатамічных мадэляў або шматлікіх анатамічных мадэляў.
Што тычыцца зыходных мадэляў або файлаў, якія выкарыстоўваюцца для распрацоўкі 3DPAM, 23 артыкулы (34%) згадалі пра выкарыстанне дадзеных пацыентаў, 20 артыкулаў (29%) згадалі пра выкарыстанне кадаверычных дадзеных, а 17 артыкулаў (25%) згадалі выкарыстанне баз дадзеных. былі выкарыстаны, і 7 даследаванняў (10%) не раскрывалі крыніцу выкарыстаных дакументаў.
47 даследаванняў (69%) распрацавалі 3DPAM на аснове кампутарнай тамаграфіі, а 3 даследаванні (4%) паведамілі пра выкарыстанне мікрактолага. 7 артыкулаў (10%) прагназавалі 3D -аб'екты з выкарыстаннем аптычных сканараў, 4 артыкулаў (6%) з выкарыстаннем МРТ і 1 артыкула (1%) з выкарыстаннем камер і мікраскопаў. 14 артыкулаў (21%) не згадвалі крыніцу зыходных файлаў 3D -мадэлі. 3D -файлы ствараюцца з сярэднім прасторавым дазволам менш 0,5 мм. Аптымальнае дазвол складае 30 мкм [80], а максімальнае дазвол - 1,5 мм [32].
Былі выкарыстаны шэсцьдзесят розных праграмных прыкладанняў (сегментацыя, мадэляванне, дызайн або друк). Міміка (матэрыялізаваны, Левен, Бельгія) выкарыстоўвалася часцей за ўсё (14 даследаванняў, 21%), за ім ідуць Meshmixer (Autodesk, San Rafael, Каліфорнія) (13 даследаванняў, 19%), геамагічная (3D -сістэма, Mo, NC, Leesville) . . (7 даследаванняў, 10%).
Згадваюцца шэсцьдзесят сем розных мадэляў друкаркі і пяць працэсаў друку. Тэхналогія FDM (злітага мадэлявання адкладу) была выкарыстана ў 26 прадуктах (38%), матэрыяльнай выбуху ў 13 прадуктах (19%) і, нарэшце, выбуховым развязкай (11 прадуктаў, 16%). Найменшымі выкарыстанымі тэхналогіямі з'яўляюцца стэрэалітаграфія (SLA) (5 артыкулаў, 7%) і селектыўнае лазернае спяканне (SLS) (4 артыкулы, 6%). Часцей за ўсё выкарыстоўваецца прынтэр (7 артыкулаў, 10%) - Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Указаўшы матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца для вырабу 3DPAM (51 артыкулы, 75%), 48 даследаванняў (71%) выкарыстоўвалі пластмасу і іх вытворныя. Асноўнымі матэрыяламі былі PLA (полілактычная кіслата) (n = 20, 29%), смала (n = 9, 13%) і ABS (акрыланітрыл Бутадзіен -стырол) (7 тыпаў, 10%). 23 артыкулы (34%) вывучылі 3DPAM, зробленыя з некалькіх матэрыялаў, 36 артыкулаў (53%) прадстаўлены 3DPAM, зробленыя толькі з аднаго матэрыялу, а 9 артыкулаў (13%) не ўказалі матэрыял.
Дваццаць дзевяць артыкулаў (43%) паведамілі пра каэфіцыент друку ў межах ад 0,25: 1 да 2: 1, у сярэднім 1: 1. Дваццаць пяць артыкулаў (37%) выкарыстоўвалі суадносіны 1: 1. 28 3DPAM (41%) складаліся з некалькіх колераў, а 9 (13%) былі пафарбаваны пасля друку [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Трыццаць чатыры артыкулы (50%) згаданыя выдаткі. У 9 артыкулах (13%) згадваюцца кошт 3D -прынтэраў і сыравіны. Прынтэры вар'іруюцца ў кошце ад 302 да 65 000 долараў. Пры вызначэнні цэны на мадэль вар'іруюцца ад 1,25 да 2800 долараў; Гэтыя крайнасці адпавядаюць шкілетным узорам [47] і высокадакладна-рэтраператэннымі мадэлямі [48]. У табліцы 2 прыведзены дадзеныя мадэлі для кожнага ўключанага даследавання.
Трыццаць сем даследаванняў (54%) параўноўвалі 3DAPM з эталоннай мадэллю. Сярод гэтых даследаванняў найбольш распаўсюджаным кампаратарам была анатамічная эталонная мадэль, якая выкарыстоўвалася ў 14 артыкулах (38%), пластынавай прэпараты ў 6 артыкулах (16%), пластынавай прэпараты ў 6 артыкулах (16%). Выкарыстанне віртуальнай рэальнасці, кампутарная тамаграфія, якая выяўляе адзін 3DPAM ў 5 артыкулах (14%), яшчэ 3DPAM у 3 артыкулах (8%), сур'ёзныя гульні ў 1 артыкуле (3%), рэнтгенаграмы ў 1 артыкуле (3%), бізнес -мадэлі ў 1 артыкул (3%) і дапоўненая рэальнасць у 1 артыкуле (3%). Трыццаць чатыры (50%) даследаванняў ацанілі 3DPAM. Пятнаццаць (48%) даследаванняў падрабязна апісалі вопыт Eraters (табліца 3). 3DPAM праводзіўся хірургамі альбо наведвалі медыкаў у 7 даследаваннях (47%), анатамічных спецыялістаў у 6 даследаваннях (40%), студэнтаў у трох даследаваннях (20%), выкладчыкі (дысцыпліна не вызначана) у 3 даследаваннях (20%) для ацэнкі ацэнкі і яшчэ адзін ацэншчык у артыкуле (7%). Сярэдняя колькасць ацэншчыкаў складае 14 (мінімум 2, максімум 30). Трыццаць тры даследаванні (49%) якасна ацанілі марфалогію 3DPAM, а 10 даследаванняў (15%) ацэньвалі марфалогію 3DPAM колькасна. З 33 даследаванняў, у якіх выкарыстоўваліся якасныя ацэнкі, 16 выкарыстоўвалі чыста апісальныя ацэнкі (48%), 9 выкарыстоўвалі тэсты/рэйтынгі/апытанні (27%) і 8 выкарыстоўваныя маштабы Лікерта (24%). У табліцы 3 прыводзяцца марфалагічныя ацэнкі мадэляў у кожным уключаным даследаванні.
Трыццаць тры (48%) артыкулаў вывучалі і параўноўвалі эфектыўнасць выкладання 3DPAM са студэнтамі. З гэтых даследаванняў 23 (70%) артыкулаў ацанілі задаволенасць студэнтаў, 17 (51%) выкарыстоўвалі маштабы Лікерта, а 6 (18%) выкарыстоўвалі іншыя метады. Дваццаць два артыкулы (67%) ацанілі навучанне студэнтаў з дапамогай тэставання ведаў, з якіх 10 (30%) выкарыстоўвалі пратэсты і/або посттэсты. Адзінаццаць даследаванняў (33%) выкарыстоўвалі пытанні і тэсты з многім выбарам для ацэнкі ведаў студэнтаў, а пяць даследаванняў (15%) выкарыстоўвалі маркіроўку малюнка/анатамічную ідэнтыфікацыю. У сярэднім 76 студэнтаў удзельнічалі ў кожным даследаванні (мінімум 8, максімум 319). Дваццаць чатыры даследаванні (72%) мелі кантрольную групу, з якіх 20 (60%) выкарыстоўвалі рандомізацыю. У адрозненне ад гэтага, адно даследаванне (3%) выпадкова прызначала анатамічныя мадэлі 10 розных студэнтаў. У сярэднім параўноўвалі 2,6 групы (мінімум 2, максімум 10). Дваццаць тры даследаванні (70%) удзельнічалі ў студэнтаў-медыкаў, з якіх 14 (42%) былі студэнтамі-медыкамі. Шэсць (18%) даследаванняў удзельнічалі жыхароў, 4 (12%) стаматалагічных студэнтаў і 3 (9%) студэнтаў навукі. Шэсць даследаванняў (18%) рэалізавалі і ацэньвалі аўтаномнае навучанне з выкарыстаннем 3DPAM. У табліцы 4 прыведзены вынікі ацэнкі эфектыўнасці выкладання 3DPAM для кожнага ўключанага даследавання.
Асноўныя перавагі, пра якія паведамляюць аўтарам, выкарыстоўваюцца 3DPAM як інструмент навучання нармальнай анатоміі чалавека, - гэта візуальныя і тактыльныя характарыстыкі, у тым ліку рэалізм [55, 67], дакладнасць [44, 50, 72, 85] і зменлівасць паслядоўнасці [34, 45 ]. , 48, 64], колер і празрыстасць [28, 45], даўгавечнасць [24, 56, 73], адукацыйны эфект [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], кошт [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], узнаўляльнасць [80], магчымасць удасканалення або персаналізацыі [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 61, 67, 80], здольнасць маніпуляваць студэнтамі [30, 49], захаванне часу выкладання [61, 80], прастата захоўвання [61], здольнасць інтэграваць функцыянальную анатомію альбо стварыць пэўныя структуры [51, 53], 67] . 25, 63] і задавальненне студэнтаў [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Асноўныя недахопы звязаны з дызайнам: калянасць [80], узгодненасць [28, 62], адсутнасць дэталяў або празрыстасці [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], колеры занадта яркія [45]. і далікатнасць падлогі [71]. Іншыя недахопы ўключаюць страту інфармацыі [30, 76], неабходныя для сегментацыі малюнкаў [36, 52, 57, 58, 74], час друку [57, 63, 66, 67], адсутнасць анатамічнай зменлівасці [25], і кошт. Высокі [48].
У гэтым сістэматычным аглядзе абагульнена 68 артыкулаў, апублікаваных за 9 гадоў, і падкрэслівае цікавасць навуковай супольнасці да 3DPAM як інструмент для навучання нармальнай анатоміі чалавека. Кожная анатамічная вобласць была вывучана і 3D друкавана. З гэтых артыкулаў 37 артыкулаў параўноўваюць 3DPAM з іншымі мадэлямі, і 33 артыкулы ацанілі педагагічную значнасць 3DPAM для студэнтаў.
Улічваючы адрозненні ў распрацоўцы анатамічных 3D-друкаваных даследаванняў, мы не лічылі мэтазгодным праводзіць метааналіз. Мета-аналіз, апублікаваны ў 2020 годзе, у асноўным засяроджаны на анатамічных тэстах ведаў пасля трэніровак, не аналізуючы тэхнічныя і тэхналагічныя аспекты праектавання і вытворчасці 3DPAM [10].
Рэгіён галавы з'яўляецца найбольш вывучанай, верагодна, таму, што складанасць яе анатоміі абцяжарвае адлюстраванне гэтай анатамічнай вобласці ў трохмернай прасторы ў параўнанні з канечнасцямі або тулавам. КТ, безумоўна, найбольш часта выкарыстоўваецца мадальнасць візуалізацыі. Гэтая методыка шырока выкарыстоўваецца, асабліва ў медыцынскіх умовах, але мае абмежаванае прасторавае дазвол і нізкі кантраст мяккіх тканін. Гэтыя абмежаванні робяць КТ непрыдатным для сегментацыі і мадэлявання нервовай сістэмы. З іншага боку, кампутарная тамаграфія лепш падыходзіць для сегментацыі/мадэлявання касцяных тканін; Кантраст костак/мяккіх тканін дапамагае завяршыць гэтыя крокі перад анатамічнымі мадэлямі 3D -друку. З іншага боку, MICROCT лічыцца даведачнай тэхналогіяй з пункту гледжання прасторавага дазволу ў костках [70]. Аптычныя сканеры або МРТ таксама могуць быць выкарыстаны для атрымання малюнкаў. Больш высокае дазвол прадухіляе разгладжванне касцяных паверхняў і захоўвае тонкасць анатамічных структур [59]. Выбар мадэлі таксама ўплывае на прасторавае дазвол: напрыклад, мадэлі пластыфікацыі маюць меншае дазвол [45]. Графічныя дызайнеры павінны ствараць карыстацкія 3D -мадэлі, што павялічвае выдаткі (ад 25 да 150 долараў у гадзіну) [43]. Атрыманне якасных файлаў .stl недастаткова для стварэння якасных анатамічных мадэляў. Неабходна вызначыць параметры друку, такія як арыентацыя анатамічнай мадэлі на друкаванай пласціне [29]. Некаторыя аўтары мяркуюць, што пашыраныя тэхналогіі друку, такія як SLS, павінны выкарыстоўвацца, калі толькі магчыма, для павышэння дакладнасці 3DPAM [38]. Вытворчасць 3DPAM патрабуе прафесійнай дапамогі; Самымі запатрабаванымі спецыялістамі з'яўляюцца інжынеры [72], рэнтгенолагі [75], графічныя дызайнеры [43] і анатомісты [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Праграмнае забеспячэнне для сегментацыі і мадэлявання - важныя фактары ў атрыманні дакладных анатамічных мадэляў, але кошт гэтых праграмных пакетаў і іх складанасць перашкаджаюць іх выкарыстанню. Шэраг даследаванняў параўноўваюць выкарыстанне розных праграмных пакетаў і тэхналогій друку, падкрэсліваючы перавагі і недахопы кожнай тэхналогіі [68]. У дадатак да праграмнага забеспячэння для мадэлявання, таксама патрабуецца праграмнае забеспячэнне для друку, сумяшчальнае з выбраным прынтарам; Некаторыя аўтары аддаюць перавагу выкарыстоўваць 3D -друк у Інтэрнэце [75]. Калі надрукавана 3D -аб'екты, інвестыцыі могуць прывесці да фінансавай прыбытковасці [72].
Пластык на сённяшні дзень з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным матэрыялам. Яго шырокі спектр тэкстур і колераў робіць яго матэрыялам выбару для 3DPAM. Некаторыя аўтары высока ацанілі сваю высокую трываласць у параўнанні з традыцыйнымі трупнымі або пластынаванымі мадэлямі [24, 56, 73]. Некаторыя пластмасы нават маюць згінанне або расцяжку. Напрыклад, FIRAFLEX з тэхналогіяй FDM можа цягнуцца да 700%. Некаторыя аўтары лічаць гэта матэрыялам выбару для цягліц, сухажылляў і рэплікацыі звязкаў [63]. З іншага боку, два даследаванні выклікалі пытанні па арыентацыі на валакна падчас друку. На самай справе, арыентацыя на цягліцавыя валакна, увядзенне, інервацыя і функцыі маюць вырашальнае значэнне для мадэлявання цягліц [33].
Дзіўна, але некалькі даследаванняў згадваюць маштаб друку. Паколькі многія людзі лічаць стандартным суадносінамі 1: 1, аўтар, магчыма, вырашыў не згадваць пра гэта. Хоць маштабаванне было б карысным для накіраванага навучання ў вялікіх групах, мэтазгоднасць маштабавання яшчэ не вывучана, асабліва з ростам памераў класа і фізічным памерам мадэлі, які з'яўляецца важным фактарам. Зразумела, поўнапамерныя шалі палягчаюць пошук і перадачу пацыенту розныя анатамічныя элементы, што можа растлумачыць, чаму яны часта выкарыстоўваюцца.
З мноства прынтэраў, даступных на рынку, тыя, якія выкарыстоўваюць тэхналогію PolyJet (матэрыял або злучныя струны) для забеспячэння колеру і шматслаёвай (і таму мульты-тэкстуру) друку высокай выразнасці паміж 20 000 долараў ЗША і 250 000 долараў ЗША (https: // wwwwww .aniwaa.com/). Гэты высокі кошт можа абмежаваць прасоўванне 3DPAM у медыцынскіх школах. У дадатак да кошту друкаркі, кошт матэрыялаў, неабходных для друку струменевых, вышэй, чым для друкарак SLA або FDM [68]. Цэны на прынтэры SLA або FDM таксама больш даступныя, пачынаючы ад 576 да 4999 еўра ў артыкулах, пералічаных у гэтым аглядзе. Па словах Трыпады і яго калегаў, кожная шкілетная частка можа быць надрукавана за 1,25 долара ЗША [47]. Адзінаццаць даследаванняў прыйшлі да высновы, што 3D -друк танней, чым пластыфікацыя або камерцыйныя мадэлі [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Больш за тое, гэтыя камерцыйныя мадэлі прызначаны для прадастаўлення інфармацыі пра пацыентаў без дастатковай дэталізацыі для выкладання анатоміі [80]. Гэтыя камерцыйныя мадэлі лічацца саступаючымі 3DPAM [44]. Варта адзначыць, што ў дадатак да выкарыстанай тэхналогіі друку канчатковы кошт прапарцыйны маштабу, і таму канчатковы памер 3DPAM [48]. Па гэтых прычынах пераважней поўнапамерная шкала [37].
Толькі адно даследаванне параўноўвала 3DPAM з наяўнымі ў продажы анатамічнымі мадэлямі [72]. Кадаверычныя ўзоры найбольш часта выкарыстоўваюцца для 3DPAM. Нягледзячы на свае абмежаванні, кадаверычныя мадэлі застаюцца каштоўным інструментам для выкладання анатоміі. Неабходна зрабіць адрозненне паміж выкрыццём, рассяканнем і сухой косткай. На падставе трэніровак, два даследаванні паказалі, што 3DPAM быў значна больш эфектыўным, чым пластынавага рассякання [16, 27]. Адно даследаванне параўноўвала адну гадзіну трэніровак з выкарыстаннем 3DPAM (ніжняй канечнасці) з адной гадзінай рассякання той жа анатамічнай вобласці [78]. Не было істотных адрозненняў паміж двума метадамі навучання. Цалкам верагодна, што даследаванняў па гэтай тэме мала, таму што такія параўнанні складана зрабіць. Рассяканне-гэта працаёмкая падрыхтоўка да студэнтаў. Часам патрабуюцца дзясяткі гадзін падрыхтоўкі, у залежнасці ад таго, што рыхтуецца. Трэцяе параўнанне можна зрабіць з сухіх костак. Даследаванне Цая і Сміта паказала, што тэставыя балы ў групе былі значна лепшымі з выкарыстаннем 3DPAM [51, 63]. Чэнь і яго калегі адзначылі, што студэнты, якія выкарыстоўваюць 3D -мадэлі, лепш выступалі на выяўленні структур (чэрапаў), але не было розніцы ў балах MCQ [69]. Нарэшце, Таннер і яго калегі прадэманстравалі лепшыя вынікі пасля тэсту ў гэтай групе, выкарыстоўваючы 3DPAM Pterygopalatine Fossa [46]. У гэтым аглядзе літаратуры былі выяўлены іншыя новыя інструменты для навучання. Самыя распаўсюджаныя сярод іх - дапоўненая рэальнасць, віртуальная рэальнасць і сур'ёзныя гульні [43]. Па словах Махроу і яго калегаў, перавагу анатамічных мадэляў залежыць ад колькасці гадзін, якія студэнты гуляюць у відэагульні [31]. З іншага боку, галоўным недахопам новых інструментаў для выкладання анатоміі з'яўляецца хаптычная зваротная сувязь, асабліва для чыста віртуальных інструментаў [48].
У большасці даследаванняў, якія ацэньваюць новы 3DPAM, выкарыстоўваліся папярэднія веды. Гэтыя пратэсты дапамагаюць пазбегнуць прадузятасці ў ацэнцы. Некаторыя аўтары, перш чым праводзіць эксперыментальныя даследаванні, выключаюць усіх студэнтаў, якія набралі вышэйшы за сярэдні тэст [40]. Сярод згаданых прадузятасцей Гараса і калегаў былі колер мадэлі і выбар добраахвотнікаў у студэнцкім класе [61]. Афарбоўванне палягчае ідэнтыфікацыю анатамічных структур. Чэнь і яго калегі ўсталявалі строгія эксперыментальныя ўмовы без першапачатковых адрозненняў паміж групамі, і даследаванне было аслеплена ў максімальнай ступені [69]. Лім і яго калегі рэкамендуюць завяршыць ацэнку пасля тэсту трэцяй асобай, каб пазбегнуць прадузятасці ў ацэнцы [16]. Некаторыя даследаванні выкарыстоўвалі маштабы Лікерта для ацэнкі мэтазгоднасці 3DPAM. Гэты інструмент падыходзіць для ацэнкі задавальнення, але ёсць яшчэ важныя прадузятасці, пра якія трэба ведаць [86].
Адукацыйнае значэнне 3DPAM была ў першую чаргу ацэньвалася сярод студэнтаў-медыкаў, у тым ліку студэнтаў-медыкаў, у 14 з 33 даследаванняў. У сваім пілотным даследаванні Уілк і яго калегі паведамілі, што студэнты -медыкі лічылі, што 3D -друк павінен быць уключаны ў іх анатомію [87]. 87% студэнтаў, апытаных у даследаванні Cercenelli, лічылі, што другі год навучання быў лепшым часам для выкарыстання 3DPAM [84]. Вынікі Таннера і яго калегаў таксама паказалі, што студэнты працавалі лепш, калі яны ніколі не вывучалі поле [46]. Гэтыя дадзеныя дазваляюць выказаць здагадку, што першы год медыцынскай школы - гэта аптымальны час для ўключэння 3DPAM у выкладанне анатоміі. Мета-аналіз Ye падтрымаў гэтую ідэю [18]. У 27 артыкулах, уключаных у даследаванне, былі значныя адрозненні ў тэставых балах паміж 3DPAM і традыцыйнымі мадэлямі для студэнтаў -медыкаў, але не для жыхароў.
3DPAM як інструмент навучання паляпшае паспяховасць [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], доўгатэрміновае захаванне ведаў [32] і задавальненне студэнтаў [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Панэлі экспертаў таксама палічылі гэтыя мадэлі карыснымі [37, 42, 49, 81, 82], а два даследаванні выявілі задавальненне настаўніка 3DPAM [25, 63]. З усіх крыніц, Backhouse і калегі лічаць, што 3D -друк з'яўляецца лепшай альтэрнатывай традыцыйным анатамічным мадэлям [49]. У сваім першым метааналізе вы і яго калегі пацвердзілі, што студэнты, якія атрымлівалі інструкцыі па 3DPAM, мелі лепшыя балы пасля тэсту, чым студэнты, якія атрымалі 2D або інструкцыі па трупе [10]. Аднак яны дыферэнцыравалі 3DPAM не па складанасці, а проста на памяць, нервовай сістэме і брушной паражніны. У сямі даследаваннях 3DPAM не пераўзыходзіў іншыя мадэлі, заснаваныя на тэстах ведаў, якія праводзяцца студэнтам [32, 66, 69, 77, 78, 84]. У сваім метааналізе Салазар і яго калегі прыйшлі да высновы, што выкарыстанне 3DPAM спецыяльна паляпшае разуменне складанай анатоміі [17]. Гэтая канцэпцыя адпавядае лісце Hitas да рэдактара [88]. Некаторыя анатамічныя абласцей, якія лічацца менш складанымі, не патрабуюць выкарыстання 3DPAM, тады як больш складаныя анатамічныя абласцей (напрыклад, шыя ці нервовая сістэма) будуць лагічным выбарам для 3DPAM. Гэтая канцэпцыя можа растлумачыць, чаму некаторыя 3DPAM не лічацца пераўзыходзячымі традыцыйнымі мадэлямі, асабліва калі студэнтам не хапае ведаў у дамене, дзе прадукцыйнасць мадэлі пераўзыходзіць. Такім чынам, прадстаўленне простай мадэлі студэнтам, якія ўжо ведаюць тэму (студэнты -медыкі ці жыхары), не карысна для павышэння эфектыўнасці працы студэнтаў.
З усіх пералічаных адукацыйных пераваг у 11 даследаваннях падкрэслівалася візуальныя ці тактыльныя якасці мадэляў [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] і 3 даследаванні палепшылі трываласць і даўгавечнасць (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Іншыя перавагі заключаюцца ў тым, што студэнты могуць маніпуляваць структурамі, выкладчыкі могуць зэканоміць час, іх лягчэй захаваць, чым трусы, праект можа быць завершаны на працягу 24 гадзін, яго можна выкарыстоўваць у якасці інструмента хатняга навучання, і ён можа быць выкарыстаны для выкладання вялікіх колькасцей інфармацыі. групы [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Паўторнае 3D-друк для выкладання анатоміі з высокім аб'ёмам робіць мадэлі 3D-друку больш эканамічна эфектыўнымі [26]. Выкарыстанне 3DPAM можа палепшыць магчымасці разумовага павароту [23] і палепшыць інтэрпрэтацыю малюнкаў папярочнага перасеку [23, 32]. Два даследаванні паказалі, што студэнты, якія падвяргаюцца ўздзеянню 3DPAM, хутчэй за ўсё перанеслі аперацыю [40, 74]. Металічныя раздымы могуць быць убудаваны для стварэння руху, неабходнага для вывучэння функцыянальнай анатоміі [51, 53], альбо мадэлі могуць быць надрукаваны пры дапамозе канструкцый трыгера [67].
3D -друк дазваляе стварыць рэгуляваныя анатамічныя мадэлі, паляпшаючы пэўныя аспекты на этапе мадэлявання [48, 80], ствараючы прыдатная база [59] спалучэнне некалькіх мадэляў [36] з выкарыстаннем празрыстасці, (49) колеру [45] або Зрабіць пэўныя ўнутраныя структуры бачныя [30]. Трыпады і яго калегі выкарыстоўвалі скульптурную гліну, каб дапоўніць свае 3D-друкаваныя касцяныя мадэлі, падкрэсліваючы каштоўнасць сумесных мадэляў як інструментаў навучання [47]. У 9 даследаваннях быў ужыты колер пасля друку [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], але студэнты ўжылі яго толькі адзін раз [49]. На жаль, даследаванне не ацаніла якасць мадэльнага навучання альбо паслядоўнасць навучання. Гэта варта ўлічваць у кантэксце адукацыі анатоміі, паколькі карысць змешанага навучання і сумеснага стварэння добра ўстаноўлены [89]. Каб справіцца з расце рэкламнай актыўнасцю, самастойнае навучанне выкарыстоўвалася шмат разоў для ацэнкі мадэляў [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Адно з даследаванняў прыйшло да высновы, што колер пластыкавага матэрыялу быў занадта яркім [45], яшчэ адно даследаванне прыйшло да высновы, што мадэль была занадта далікатнай [71], а два іншыя даследаванні паказалі, што адсутнасць анатамічнай зменлівасці ў распрацоўцы асобных мадэляў [25, 45 ]. . Сем даследаванняў прыйшлі да высновы, што анатамічная дэталь 3DPAM недастатковая [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Для больш падрабязных анатамічных мадэляў вялікіх і складаных рэгіёнаў, такіх як Retroperitoneum або шыйны пазваночнік, сегментацыя і час мадэлявання лічацца вельмі доўгімі, а кошт вельмі высокі (каля 2000 долараў ЗША) [27, 48]. Ходжо і яго калегі заявілі ў сваім даследаванні, што для стварэння анатамічнай мадэлі таза спатрэбілася 40 гадзін [42]. Самы доўгі час сегментацыі быў 380 гадзін у даследаванні Weatherall і калегаў, у якіх некалькі мадэляў былі аб'яднаны, каб стварыць поўную дзіцячую мадэль дыхальных шляхоў [36]. У дзевяці даследаваннях час сегментацыі і друку лічыўся недахопамі [36, 42, 57, 58, 74]. Аднак 12 даследаванняў раскрытыкавалі фізічныя ўласцівасці сваіх мадэляў, асабліва іх узгодненасць [28, 62] адсутнасць празрыстасці [30] далікатнасць і аднатоннасць [71] адсутнасць мяккіх тканін [66] альбо адсутнасць дэталяў [28, 28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Гэтыя недахопы можна пераадолець за кошт павелічэння часу сегментацыі або мадэлявання. Страта і атрыманне адпаведнай інфармацыі была праблемай, з якой сутыкаюцца тры каманды [30, 74, 77]. Згодна з паведамленнямі пацыентаў, ёдаваныя кантрасныя рэчывы не забяспечваюць аптымальную сасудзістую бачнасць з -за абмежавання дозы [74]. Упырскванне кадаверычнай мадэлі, здаецца, з'яўляецца ідэальным метадам, які адыходзіць ад прынцыпу "як мага менш" і абмежаванняў увядзення кантраснага рэчыва.
На жаль, у многіх артыкулах не згадваецца некаторыя ключавыя асаблівасці 3DPAM. Менш за палову артыкулаў яўна сказана, ці была таніраваная іх 3DPAM. Асвятленне сферы друку было супярэчлівым (43% артыкулаў), і толькі 34% згадвалі выкарыстанне некалькіх сродкаў масавай інфармацыі. Гэтыя параметры друку маюць вырашальнае значэнне, паколькі яны ўплываюць на ўласцівасці навучання 3DPAM. Большасць артыкулаў не даюць дастатковай інфармацыі пра складанасці атрымання 3DPAM (час дызайну, кваліфікацыю персаналу, выдаткі на праграмнае забеспячэнне, выдаткі на друк і г.д.). Гэтая інфармацыя мае вырашальнае значэнне і варта ўлічваць, перш чым разглядаць праект па распрацоўцы новага 3DPAM.
Гэты сістэматычны агляд паказвае, што праектаванне і 3D-друк Нармальныя анатамічныя мадэлі магчымыя пры нізкай цане, асабліва пры выкарыстанні друкарак FDM або SLA і недарагія аднакаляровыя пластыкавыя матэрыялы. Аднак гэтыя асноўныя канструкцыі можна палепшыць, дадаўшы колер або дадаючы канструкцыі ў розных матэрыялах. Больш рэалістычныя мадэлі (надрукаваныя з выкарыстаннем некалькіх матэрыялаў розных колераў і фактур, каб уважліва паўтарыць тактыльныя якасці даведачнай мадэлі трупа) патрабуюць больш дарагіх тэхналогій 3D -друку і больш працяглых часу дызайну. Гэта значна павялічыць агульную кошт. Незалежна ад таго, які працэс друку выбіраецца, выбар адпаведнага метаду візуалізацыі з'яўляецца ключавым для поспеху 3DPAM. Чым вышэй прасторавае дазвол, тым больш рэалістычнай становіцца мадэль і можа быць выкарыстана для перадавых даследаванняў. З педагагічнага пункту гледжання, 3DPAM з'яўляецца эфектыўным інструментам для выкладання анатоміі, пра што сведчаць тэсты ведаў, якія праводзяцца студэнтам і іх задавальненне. Навучальны эфект 3DPAM лепш за ўсё, калі ён прайгравае складаныя анатамічныя рэгіёны, а студэнты выкарыстоўваюць яго ў пачатку медыцынскай падрыхтоўкі.
Згенераваныя і/або прааналізаваныя наборы дадзеных у бягучым даследаванні недаступныя з -за моўных бар'ераў, але даступныя ў адпаведнага аўтара па разумным запыце.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Агляд грубай анатоміі, мікраанатоміі, нейрабіялогіі і эмбрыялогіі ў навучальных праграмах медыцынскай школы ЗША. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Cadaveric рассяканне як адукацыйны інструмент для анатамічнай навукі ў 21 стагоддзі: рассяканне як адукацыйны інструмент. Аналіз навуковай адукацыі. 2017; 10 (3): 286–99.
Час паведамлення: красавік-09-2024