Трохмерныя друкаваныя анатамічныя мадэлі (3DPAM) з'яўляюцца прыдатным інструментам з-за іх адукацыйнай каштоўнасці і мэтазгоднасці.Мэта гэтага агляду - апісаць і прааналізаваць метады, якія выкарыстоўваюцца для стварэння 3DPAM для навучання анатоміі чалавека, і ацаніць яго педагагічны ўклад.
Электронны пошук быў праведзены ў PubMed з выкарыстаннем наступных тэрмінаў: адукацыя, школа, навучанне, выкладанне, навучанне, навучанне, адукацыя, трохмерны, 3D, 3-мерны, друк, друк, друк, анатомія, анатомія, анатомія і анатомія ..Высновы ўключалі характарыстыкі даследавання, дызайн мадэлі, марфалагічную ацэнку, адукацыйныя паказчыкі, моцныя і слабыя бакі.
Сярод 68 выбраных артыкулаў найбольшая колькасць даследаванняў была засяроджана на вобласці чэрапа (33 артыкулы);У 51 артыкуле згадваецца друк з косці.У 47 артыкулах 3DPAM быў распрацаваны на аснове кампутарнай тамаграфіі.Пералічаны пяць працэсаў друку.Пластмасы і іх вытворныя выкарыстоўваліся ў 48 даследаваннях.Кошт кожнага дызайну вар'іруецца ад 1,25 да 2800 долараў.Трыццаць сем даследаванняў параўноўвалі 3DPAM з эталоннымі мадэлямі.Асветніцкая дзейнасць разглядалася ў 33 артыкулах.Асноўнымі перавагамі з'яўляюцца візуальная і тактыльная якасць, эфектыўнасць навучання, паўтаральнасць, магчымасць наладжвання і манеўранасць, эканомія часу, інтэграцыя функцыянальнай анатоміі, лепшыя магчымасці разумовага кручэння, захаванне ведаў і задаволенасць выкладчыкаў/студэнтаў.Асноўныя недахопы звязаны з дызайнам: паслядоўнасць, адсутнасць дэталяў або празрыстасці, занадта яркія колеры, доўгі час друку і высокі кошт.
Гэты сістэматычны агляд паказвае, што 3DPAM з'яўляецца эканамічна эфектыўным і эфектыўным для навучання анатоміі.Больш рэалістычныя мадэлі патрабуюць выкарыстання больш дарагіх тэхналогій 3D-друку і большага часу распрацоўкі, што значна павялічыць агульны кошт.Галоўнае - выбраць правільны метад візуалізацыі.З педагагічнага пункту гледжання 3DPAM з'яўляецца эфектыўным інструментам для навучання анатоміі, які станоўча ўплывае на вынікі навучання і задавальненне.Навучальны эфект 3DPAM лепшы, калі ён прайгравае складаныя анатамічныя вобласці і студэнты выкарыстоўваюць яго на ранніх стадыях медыцынскай падрыхтоўкі.
Ускрыццё трупаў жывёл праводзіцца з часоў Старажытнай Грэцыі і з'яўляецца адным з асноўных метадаў навучання анатоміі.Ускрыццё трупаў, выкананае падчас практычных заняткаў, выкарыстоўваецца ў тэарэтычнай праграме студэнтаў медыцынскіх універсітэтаў і ў цяперашні час лічыцца залатым стандартам для вывучэння анатоміі [1,2,3,4,5].Тым не менш, існуе шмат бар'ераў для выкарыстання ўзораў трупа чалавека, што падштурхоўвае пошук новых сродкаў навучання [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 каштоўнасці гэтых новых тэхналогій для выкладання анатоміі, 3D-друк здаецца адным з найбольш важных рэсурсаў як з пункту гледжання адукацыйнай каштоўнасці для студэнтаў, так і з пункту гледжання магчымасці ўкаранення [4,9,10] .
3D-друк - гэта не навіна.Першыя патэнты, звязаныя з гэтай тэхналогіяй, адносяцца да 1984 года: A Le Méhauté, O De Witte і JC André у Францыі, а праз тры тыдні C Hull у ЗША.З тых часоў тэхналогія працягвала развівацца, і яе выкарыстанне пашырылася ў многіх сферах.Напрыклад, NASA надрукавала першы аб'ект за межамі Зямлі ў 2014 годзе [11].Медыцынская сфера таксама прыняла гэты новы інструмент, павялічваючы тым самым 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 неабходны непаталагічныя і анатамічна нармальныя мадэлі.Некаторыя агляды разглядалі паталагічныя або медыцынскія / хірургічныя мадэлі навучання [8, 20, 21].Каб распрацаваць гібрыдную мадэль для навучання 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 г. без абмежаванняў па часе з выкарыстаннем рэкамендацый PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Крытэрыямі ўключэння былі ўсе даследчыя работы з выкарыстаннем 3DPAM у выкладанні/вывучэнні анатоміі.Літаратурныя агляды, лісты або артыкулы, якія засяроджваюцца на паталагічных мадэлях, мадэлях жывёл, археалагічных мадэлях і мадэлях медыцынскага/хірургічнага навучання, былі выключаны.Адбіраліся толькі артыкулы, апублікаваныя на англійскай мове.Артыкулы без даступных анлайн-рэфератаў былі выключаны.Былі ўключаны артыкулы, якія ўключалі некалькі мадэляў, прынамсі адна з якіх была анатамічна нармальнай або мела нязначную паталогію, якая не ўплывае на каштоўнасць навучання.
Быў праведзены пошук літаратуры ў электроннай базе даных PubMed (Нацыянальная медыцынская бібліятэка, NCBI) для выяўлення адпаведных даследаванняў, апублікаваных да чэрвеня 2022 г. Выкарыстоўвайце наступныя тэрміны пошуку: адукацыя, школа, навучанне, навучанне, навучанне, навучанне, адукацыя, тры- памерны, 3D, 3D, друк, друк, друк, анатомія, анатомія, анатомія і анатомія.Быў выкананы адзіны запыт: (((адукацыя[Назва/Анатацыя] OR школа[Назва/Анатацыя] ORlearning[Назва/Анатацыя] OR навучанне[Назва/Анатацыя] OR training[Назва/Анатацыя] OReach[Назва/Анатацыя] ] АБО Адукацыя [Назва/Анатацыя]) І (Тры вымярэнні [Назва] АБО 3D [Назва] АБО 3D [Назва])) І (Друк [Назва] АБО Раздрукаваць [Назва] АБО Раздрукаваць [Назва])) І (Анатомія) [Назва ] ]/рэферат] або анатомія [назва/рэферат] або анатомія [назва/рэферат] або анатомія [назва/рэферат]).Дадатковыя артыкулы былі вызначаны шляхам ручнога пошуку ў базе дадзеных PubMed і прагляду спасылак на іншыя навуковыя артыкулы.Абмежаванняў па датах не прымянялася, але выкарыстоўваўся фільтр «Асоба».
Усе здабытыя загалоўкі і анатацыі былі правераны двума аўтарамі (EBR і AL) на адпаведнасць крытэрам уключэння і выключэння, і любое даследаванне, якое не адпавядае ўсім крытэрыям прыдатнасці, было выключана.Поўны тэкст публікацыі астатніх даследаванняў былі здабыты і прагледжаны трыма аўтарамі (EBR, EBE і AL).Пры неабходнасці рознагалоссі ў выбары артыкулаў вырашала чацвёртая асоба (LT).Публікацыі, якія адпавядаюць усім крытэрыям уключэння, былі ўключаны ў гэты агляд.
Выманне дадзеных ажыццяўлялася незалежна двума аўтарамі (EBR і AL) пад кіраўніцтвам трэцяга аўтара (LT).
- Дадзеныя аб дызайне мадэлі: анатамічныя вобласці, пэўныя анатамічныя часткі, пачатковая мадэль для 3D-друку, метад збору, праграмнае забеспячэнне для сегментацыі і мадэлявання, тып 3D-прынтара, тып і колькасць матэрыялу, маштаб друку, колер, кошт друку.
- Марфалагічная ацэнка мадэляў: мадэлі, якія выкарыстоўваюцца для параўнання, медыцынская ацэнка экспертаў/выкладчыкаў, колькасць ацэншчыкаў, тып ацэнкі.
- Навучальная 3D-мадэль: ацэнка ведаў студэнтаў, метад ацэнкі, колькасць студэнтаў, колькасць груп параўнання, рандомізацыя студэнтаў, адукацыя/тып студэнта.
У MEDLINE было ідэнтыфікавана 418 даследаванняў, а 139 артыкулаў былі выключаны «чалавечым» фільтрам.Пасля праверкі загалоўкаў і рэфератаў для поўнага чытання былі адабраны 103 даследаванні.34 артыкулы былі выключаны, таму што яны былі альбо паталагічнымі мадэлямі (9 артыкулаў), мадэлямі медыцынскага/хірургічнага навучання (4 артыкулы), мадэлямі жывёл (4 артыкулы), трохмернымі радыялагічнымі мадэлямі (1 артыкул), альбо не з'яўляліся арыгінальнымі навуковымі артыкуламі (16 раздзелаў).).Усяго ў агляд увайшлі 68 артыкулаў.На малюнку 1 працэс выбару прадстаўлены ў выглядзе блок-схемы.
Блок-схема, якая абагульняе ідэнтыфікацыю, адбор і ўключэнне артыкулаў у гэты сістэматычны агляд
Усе даследаванні былі апублікаваны ў перыяд з 2014 па 2022 год з сярэднім годам публікацыі 2019. Сярод 68 уключаных артыкулаў 33 (49%) даследаванні былі апісальнымі і эксперыментальнымі, 17 (25%) былі выключна эксперыментальнымі і 18 (26%) былі эксперыментальны.Чыста апісальны.З 50 (73%) эксперыментальных даследаванняў у 21 (31%) выкарыстоўвалася рандомизация.Толькі 34 даследаванні (50%) ўключалі статыстычны аналіз.Табліца 1 абагульняе характарыстыкі кожнага даследавання.
33 артыкулы (48%) даследавалі вобласць галавы, 19 артыкулаў (28%) - грудную вобласць, 17 артыкулаў (25%) - брушна-тазавую вобласць і 15 артыкулаў (22%) - канечнасці.Пяцьдзесят адзін артыкул (75%) згадваў 3D-друкаваныя косці ў якасці анатамічных мадэляў або шматзрэзавых анатамічных мадэляў.
Што тычыцца зыходных мадэляў або файлаў, якія выкарыстоўваліся для распрацоўкі 3DPAM, у 23 артыкулах (34%) згадвалася выкарыстанне даных пацыентаў, у 20 артыкулах (29%) згадвалася выкарыстанне трупных даных і ў 17 артыкулах (25%) згадвалася выкарыстанне баз даных.выкарыстоўваліся, а 7 даследаванняў (10%) не раскрывалі крыніцу выкарыстаных дакументаў.
47 даследаванняў (69%) распрацавалі 3DPAM на аснове кампутарнай тамаграфіі, а 3 даследаванні (4%) паведамілі аб выкарыстанні мікраКТ.7 артыкулаў (10%) праектавалі 3D-аб'екты з дапамогай аптычных сканараў, 4 артыкулы (6%) з дапамогай МРТ і 1 артыкул (1%) з дапамогай камер і мікраскопаў.У 14 артыкулах (21%) не згадваецца крыніца зыходных файлаў дызайну 3D-мадэлі.3D-файлы ствараюцца з сярэднім прасторавым раздзяленнем менш за 0,5 мм.Аптымальнае раздзяленне складае 30 мкм [80], а максімальнае раздзяленне - 1,5 мм [32].
Шэсцьдзесят розных праграмных прыкладанняў (сегментацыя, мадэляванне, дызайн або друк) былі выкарыстаны.Часцей за ўсё выкарыстоўваўся Mimics (Materialise, Leuven, Бельгія) (14 даследаванняў, 21%), затым ідуць MeshMixer (Autodesk, Сан-Рафаэль, Каліфорнія) (13 даследаванняў, 19%), Geomagic (3D System, Місуры, Паўночная Караліна, Лісвіл) .(10 даследаванняў, 15%), 3D Slicer (Навучанне распрацоўшчыкаў Slicer, Бостан, Масачусэтс) (9 даследаванняў, 13%), Blender (Blender Foundation, Амстэрдам, Нідэрланды) (8 даследаванняў, 12%) і CURA (Гельдэмарсен, Нідэрланды) (7 даследаванняў, 10%).
Згадваецца 67 розных мадэляў друкарак і пяць працэсаў друку.Тэхналогія FDM (Fused Deposition Modeling) была выкарыстана ў 26 прадуктах (38%), струйная апрацоўка матэрыялаў - у 13 прадуктах (19%) і, нарэшце, струйная апрацоўка звязальных рэчываў (11 прадуктаў, 16%).Найменш выкарыстоўваюцца тэхналогіі стэрэалітаграфіі (SLA) (5 артыкулаў, 7%) і селектыўнага лазернага спякання (SLS) (4 артыкулы, 6%).Найбольш часта выкарыстоўваным прынтарам (7 артыкулаў, 10%) з'яўляецца Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Ізраіль) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Пры ўказанні матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца для вырабу 3DPAM (51 артыкул, 75%), 48 даследаванняў (71%) выкарыстоўвалі пластмасы і іх вытворныя.У якасці асноўных матэрыялаў выкарыстоўваліся PLA (полімалочная кіслата) (n = 20, 29%), смала (n = 9, 13%) і ABS (акрыланітрылбутадыенстырол) (7 тыпаў, 10%).У 23 артыкулах (34%) разглядаўся 3DPAM, зроблены з некалькіх матэрыялаў, у 36 артыкулах (53%) быў прадстаўлены 3DPAM, зроблены толькі з аднаго матэрыялу, а ў 9 артыкулах (13%) матэрыял не быў указаны.
Дваццаць дзевяць артыкулаў (43%) паведамляюць пра суадносіны друку ў дыяпазоне ад 0,25:1 да 2:1, у сярэднім 1:1.У 25 артыкулах (37%) выкарыстоўвалася прапорцыя 1:1.28 3DPAM (41%) складаліся з некалькіх колераў, а 9 (13%) былі афарбаваны пасля друку [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
У трыццаці чатырох артыкулах (50%) згадваюцца выдаткі.У 9 артыкулах (13%) згадваецца кошт 3D-прынтараў і сыравіны.Цэны на прынтэры вар'іруюцца ад 302 да 65 000 долараў.Пры ўказанні цэны на мадэлі вар'іруюцца ад 1,25 да 2800 долараў;гэтыя экстрэмумы адпавядаюць шкілетным узорам [47] і забрюшинным мадэлям высокай дакладнасці [48].Табліца 2 абагульняе 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, выкарыстаная ў 14 артыкулах (38%), пластинированные прэпараты ў 6 артыкулах (16%), пластинированные прэпараты ў 6 артыкулах (16%).Выкарыстанне віртуальнай рэальнасці, кампутарная тамаграфія: адзін 3DPAM у 5 артыкулах (14%), іншы 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%) даследаванні ацэньвалі 3DPAM.Пятнаццаць (48%) даследаванняў падрабязна апісвалі вопыт ацэншчыкаў (табл. 3).3DPAM выконваўся хірургамі або лечачымі ўрачамі ў 7 даследаваннях (47%), анатамікамі ў 6 даследаваннях (40%), студэнтамі ў 3 даследаваннях (20%), выкладчыкамі (дысцыпліна не ўказана) у 3 даследаваннях (20%) для ацэнкі і яшчэ адзін ацэншчык у артыкуле (7%).Сярэдняя колькасць ацэншчыкаў - 14 (мінімум 2, максімум 30).Трыццаць тры даследаванні (49%) ацэньвалі марфалогію 3DPAM якасна, а 10 даследаванняў (15%) ацэньвалі марфалогію 3DPAM колькасна.З 33 даследаванняў, якія выкарыстоўвалі якасныя ацэнкі, 16 выкарыстоўвалі чыста апісальныя ацэнкі (48%), 9 выкарыстоўвалі тэсты/рэйтынгі/апытанні (27%) і 8 выкарыстоўвалі шкалы Лайкерта (24%).Табліца 3 абагульняе марфалагічныя ацэнкі мадэляў у кожным уключаным даследаванні.
У трыццаці трох (48%) артыкулах разглядалася і параўноўвалася эфектыўнасць навучання студэнтаў 3DPAM.З гэтых даследаванняў у 23 (70%) артыкулах ацэньвалася задаволенасць студэнтаў, у 17 (51%) выкарыстоўваліся шкалы Лайкерта, а ў 6 (18%) выкарыстоўваліся іншыя метады.Дваццаць два артыкулы (67%) ацэньвалі навучанне студэнтаў шляхам праверкі ведаў, з якіх 10 (30%) выкарыстоўвалі прэтэсты і/ці посттэсты.Адзінаццаць даследаванняў (33%) выкарыстоўвалі пытанні і тэсты з некалькімі варыянтамі адказаў для ацэнкі ведаў студэнтаў, а пяць даследаванняў (15%) выкарыстоўвалі маркіроўку малюнкаў/анатамічную ідэнтыфікацыю.У кожным даследаванні ўдзельнічала ў сярэднім 76 студэнтаў (мінімум 8, максімум 319).Дваццаць чатыры даследаванні (72%) мелі кантрольную групу, з якіх 20 (60%) выкарыстоўвалі рандомизацию.Наадварот, адно даследаванне (3%) выпадковым чынам прызначыла анатамічныя мадэлі 10 розным студэнтам.У сярэднім параўноўвалася 2,6 групы (мінімум 2, максімум 10).У 23 даследаваннях (70%) удзельнічалі студэнты-медыкі, з іх 14 (42%) - студэнты першага курса.У шасці (18%) даследаваннях прынялі ўдзел рэзідэнты, 4 (12%) студэнты-стаматолагі і 3 (9%) студэнты-факультатывы.Шэсць даследаванняў (18%) укаранялі і ацэньвалі аўтаномнае навучанне з выкарыстаннем 3DPAM.Табліца 4 абагульняе вынікі ацэнкі эфектыўнасці навучання 3DPAM для кожнага ўключанага даследавання.
Асноўныя перавагі выкарыстання 3DPAM у якасці навучальнага інструмента для нармальнай анатоміі чалавека, пра якія паведамляюць аўтары, - гэта візуальныя і тактыльныя характарыстыкі, у тым ліку рэалізм [55, 67], дакладнасць [44, 50, 72, 85] і зменлівасць кансістэнцыі [34, 45]. ]., 48, 64], колер і празрыстасць [28, 45], трываласць [24, 56, 73], адукацыйны эфект [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], кошт [27, 79]. 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], узнаўляльнасць [80], магчымасць паляпшэння або персаналізацыі [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], здольнасць маніпуляваць студэнтамі [30, 49], эканомія часу навучання [61, 80], лёгкасць захоўвання [61], магчымасць інтэграваць функцыянальную анатомію або ствараць пэўныя структуры [51, 53], 67] , хуткае праектаванне шкілетных мадэляў [81], магчымасць сумесна ствараць мадэлі і браць іх дадому [49, 60, 71], паляпшаць здольнасці разумовага кручэння [23] і захавання ведаў [32], а таксама на настаўніка [ 25, 63] і задаволенасці студэнтаў [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Асноўныя недахопы звязаны з дызайнам: цвёрдасць [80], паслядоўнасць [28, 62], адсутнасць дэталяў або празрыстасці [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], занадта яркія колеры [45].і далікатнасць падлогі[71].Іншыя недахопы ўключаюць страту інфармацыі [30, 76], працяглы час, неабходны для сегментацыі выявы [36, 52, 57, 58, 74], час друку [57, 63, 66, 67], адсутнасць анатамічнай зменлівасці [25], і кошт.Высокі[48].
Гэты сістэматычны агляд абагульняе 68 артыкулаў, апублікаваных за 9 гадоў, і падкрэслівае цікавасць навуковай супольнасці да 3DPAM як інструмента для навучання нармальнай анатоміі чалавека.Кожная анатамічная вобласць была вывучана і раздрукавана на 3D.З гэтых артыкулаў 37 артыкулаў параўноўвалі 3DPAM з іншымі мадэлямі, а 33 артыкулы ацэньвалі педагагічную значнасць 3DPAM для студэнтаў.
Улічваючы адрозненні ў дызайне анатамічных даследаванняў 3D-друку, мы не палічылі мэтазгодным праводзіць мета-аналіз.Мета-аналіз, апублікаваны ў 2020 годзе, у асноўным сканцэнтраваны на тэстах анатамічных ведаў пасля навучання без аналізу тэхнічных і тэхналагічных аспектаў распрацоўкі і вытворчасці 3DPAM [10].
Вобласць галавы з'яўляецца найбольш вывучанай, верагодна, таму, што складанасць яе анатоміі абцяжарвае для студэнтаў адлюстраванне гэтай анатамічнай вобласці ў трохмернай прасторы ў параўнанні з канечнасцямі або тулавам.КТ з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным метадам візуалізацыі.Гэты метад шырока выкарыстоўваецца, асабліва ў медыцынскіх установах, але мае абмежаванае прасторавае дазвол і нізкі кантраст мяккіх тканін.Гэтыя абмежаванні робяць кампутарную тамаграфію непрыдатнай для сегментацыі і мадэлявання нервовай сістэмы.З іншага боку, кампутарная тамаграфія лепш падыходзіць для сегментацыі/мадэлявання касцяной тканіны;Кантраст костак/мяккіх тканін дапамагае выканаць гэтыя этапы перад 3D-друкам анатамічных мадэляў.З іншага боку, microCT лічыцца эталоннай тэхналогіяй з пункту гледжання прасторавага дазволу ў візуалізацыі костак [70].Для атрымання малюнкаў таксама можна выкарыстоўваць аптычныя сканеры або МРТ.Больш высокае дазвол прадухіляе згладжванне паверхняў костак і захоўвае тонкасць анатамічных структур [59].Выбар мадэлі таксама ўплывае на прасторавае раздзяленне: напрыклад, мадэлі пластыфікацыі маюць больш нізкае раздзяленне [45].Графічныя дызайнеры павінны ствараць індывідуальныя 3D-мадэлі, што павялічвае выдаткі (ад 25 да 150 долараў у гадзіну) [43].Атрымання высакаякасных файлаў .STL недастаткова для стварэння якасных анатамічных мадэляў.Неабходна вызначыць параметры друку, такія як арыентацыя анатамічнай мадэлі на друкарскай форме [29].Некаторыя аўтары мяркуюць, што перадавыя тэхналогіі друку, такія як SLS, павінны выкарыстоўвацца ўсюды, дзе гэта магчыма, для павышэння дакладнасці 3DPAM [38].Вытворчасць 3DPAM патрабуе прафесійнай дапамогі;найбольш запатрабаванымі спецыялістамі з'яўляюцца інжынеры [72], рэнтгенолагі [75], графікі [43] і анатамы [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Праграмнае забеспячэнне для сегментацыі і мадэлявання з'яўляецца важным фактарам для атрымання дакладных анатамічных мадэляў, але кошт гэтых праграмных пакетаў і іх складанасць перашкаджаюць іх выкарыстанню.Некалькі даследаванняў параўноўвалі выкарыстанне розных праграмных пакетаў і тэхналогій друку, падкрэсліваючы перавагі і недахопы кожнай тэхналогіі [68].У дадатак да праграмнага забеспячэння для мадэлявання неабходна таксама праграмнае забеспячэнне для друку, сумяшчальнае з абраным прынтарам;некаторыя аўтары аддаюць перавагу выкарыстоўваць онлайн-3D-друк [75].Калі надрукавана дастаткова 3D-аб'ектаў, інвестыцыі могуць прывесці да фінансавай аддачы [72].
Пластык, безумоўна, з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным матэрыялам.Яго шырокі спектр тэкстур і колераў робіць яго выбарам матэрыялу для 3DPAM.Некаторыя аўтары высока ацанілі яго высокую трываласць у параўнанні з традыцыйнымі трупнымі або пластинированными мадэлямі [24, 56, 73].Некаторыя пластмасы нават валодаюць уласцівасцю выгібу або расцяжэння.Напрыклад, Filaflex з тэхналогіяй FDM можа расцягвацца да 700%.Некаторыя аўтары лічаць гэта матэрыялам выбару для рэплікацыі цягліц, сухажылляў і звязкаў [63].З іншага боку, два даследаванні паднялі пытанні аб арыентацыі валокнаў падчас друку.На самай справе арыентацыя, устаўка, інервацыя і функцыя цягліцавых валокнаў маюць вырашальнае значэнне пры мадэляванні цягліц [33].
Дзіўна, але ў нешматлікіх даследаваннях згадваецца маштаб друку.Паколькі многія людзі лічаць суадносіны 1:1 стандартнымі, аўтар, магчыма, вырашыў не згадваць пра гэта.Нягледзячы на тое, што павелічэнне маштабаў было б карысным для накіраванага навучання ў вялікіх групах, магчымасць маштабавання яшчэ не вывучана, асабліва з улікам росту колькасці класаў і фізічнага памеру мадэлі, які з'яўляецца важным фактарам.Вядома, поўнапамерныя шалі палягчаюць вызначэнне месцазнаходжання і паведамленне пацыенту розных анатамічных элементаў, што можа растлумачыць, чаму яны часта выкарыстоўваюцца.
З мноства прынтараў, даступных на рынку, тыя, якія выкарыстоўваюць струйную тэхналогію PolyJet (струйная тэхналогія матэрыялу або злучнага матэрыялу) для каляровага і шматслаёвага (і, адпаведна, шматфактурнага) друку высокай выразнасці, каштуюць ад 20 000 да 250 000 долараў ЗША (https: //www .aniwaa.com/).Гэты высокі кошт можа абмежаваць прасоўванне 3DPAM у медыцынскіх школах.У дадатак да кошту друкаркі, кошт матэрыялаў, неабходных для струменевага друку, вышэй, чым для друкарак SLA або FDM [68].Цэны на прынтэры SLA або FDM таксама больш даступныя і вар'іруюцца ад 576 еўра да 4999 еўра ў артыкулах, пералічаных у гэтым аглядзе.Па словах Трыподзі і яго калег, кожную частку шкілета можна надрукаваць за 1,25 даляра 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 аб пацыентах без дастатковай дэталізацыі для выкладання анатоміі [80].Гэтыя камерцыйныя мадэлі лічацца ніжэйшымі за 3DPAM [44].Варта адзначыць, што ў дадатак да выкарыстоўванай тэхналогіі друку канчатковы кошт прапарцыянальны маштабу і, такім чынам, канчатковаму памеру 3DPAM [48].Па гэтых прычынах перавага аддаецца поўнапамернаму маштабу [37].
Толькі адно даследаванне параўноўвала 3DPAM з камерцыйна даступнымі анатамічнымі мадэлямі [72].Трупныя ўзоры - найбольш часта выкарыстоўваны кампаратар для 3DPAM.Нягледзячы на свае абмежаванні, трупныя мадэлі застаюцца каштоўным інструментам для навучання анатоміі.Варта адрозніваць выкрыццё, выкрыццё і сухую косць.На аснове трэніровачных тэстаў два даследаванні паказалі, што 3DPAM быў значна больш эфектыўным, чым пластынаванае рассяканне [16, 27].У адным даследаванні параўноўвалі адну гадзіну трэніровак з выкарыстаннем 3DPAM (ніжнія канечнасці) з адной гадзінай рассякання той жа анатамічнай вобласці [78].Істотных адрозненняў паміж двума метадамі навучання не было.Цалкам верагодна, што даследаванняў па гэтай тэме мала, таму што такія параўнанні зрабіць цяжка.Прэпараванне — працаёмкая падрыхтоўка студэнтаў.Часам патрабуюцца дзясяткі гадзін падрыхтоўкі, у залежнасці ад таго, што рыхтуецца.Трэцяе параўнанне можна зрабіць з сухімі косткамі.Даследаванне, праведзенае Цаем і Смітам, паказала, што вынікі тэстаў былі значна лепшымі ў групе з выкарыстаннем 3DPAM [51, 63].Чэнь і яго калегі адзначылі, што студэнты, якія выкарыстоўваюць 3D-мадэлі, лепш вызначалі структуры (чэрапы), але не было розніцы ў балах MCQ [69].Нарэшце, Таннер і яго калегі прадэманстравалі лепшыя вынікі пасля тэставання ў гэтай групе з выкарыстаннем 3DPAM крыла-паднябеннай ямкі [46].Іншыя новыя сродкі навучання былі вызначаны ў гэтым аглядзе літаратуры.Найбольш распаўсюджанымі з іх з'яўляюцца дапоўненая рэальнасць, віртуальная рэальнасць і сур'ёзныя гульні [43].Па словах Махруса і яго калег, перавага анатамічных мадэляў залежыць ад колькасці гадзін, якія студэнты гуляюць у відэагульні [31].З іншага боку, галоўным недахопам новых інструментаў навучання анатоміі з'яўляецца тактыльная зваротная сувязь, асабліва для чыста віртуальных інструментаў [48].
У большасці даследаванняў, якія ацэньваюць новы 3DPAM, выкарыстоўваліся папярэднія тэсты ведаў.Гэтыя папярэднія тэсты дапамагаюць пазбегнуць прадузятасці ў ацэнцы.Некаторыя аўтары перад правядзеннем эксперыментальных даследаванняў выключаюць усіх студэнтаў, якія набралі вышэй сярэдняга бала на папярэднім тэсце [40].Сярод прадузятасцяў Гарас і яго калегі згадвалі колер мадэлі і выбар добраахвотнікаў у студэнцкі клас [61].Афарбоўка палягчае ідэнтыфікацыю анатамічных структур.Чэнь і яго калегі ўсталявалі строгія эксперыментальныя ўмовы без першапачатковых адрозненняў паміж групамі, і даследаванне было максімальна сляпым [69].Лім і яго калегі рэкамендуюць, каб ацэнка пасля тэсту была завершана трэцяй асобай, каб пазбегнуць прадузятасці ў ацэнцы [16].Некаторыя даследаванні выкарыстоўвалі шкалы Лайкерта для ацэнкі магчымасці 3DPAM.Гэты інструмент падыходзіць для ацэнкі задаволенасці, але ўсё яшчэ ёсць важныя прадузятасці, пра якія варта ведаць [86].
Адукацыйная значнасць 3DPAM у першую чаргу ацэньвалася сярод студэнтаў-медыкаў, у тым ліку студэнтаў першага курса, у 14 з 33 даследаванняў.У сваім пілотным даследаванні Уілк і яго калегі паведамілі, што студэнты-медыкі лічаць, што 3D-друк павінна быць уключана ў іх вывучэнне анатоміі [87].87% студэнтаў, апытаных у даследаванні Cercenelli, лічылі, што другі год навучання быў лепшым часам для выкарыстання 3DPAM [84].Вынікі Танера і яго калегаў таксама паказалі, што студэнты мелі лепшыя вынікі, калі ніколі не вывучалі гэтую сферу [46].Гэтыя дадзеныя сведчаць аб тым, што першы год медыцынскай школы - гэта аптымальны час для ўключэння 3DPAM у выкладанне анатоміі.Мета-аналіз Е падтрымаў гэтую ідэю [18].У 27 артыкулах, уключаных у даследаванне, былі істотныя адрозненні ў выніках тэстаў паміж 3DPAM і традыцыйнымі мадэлямі для студэнтаў-медыкаў, але не для рэзідэнтаў.
3DPAM як інструмент навучання паляпшае паспяховасць [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], доўгатэрміновае захаванне ведаў [32] і задаволенасць студэнтаў [25, 45, 46, 52, 57, 63]. , 66]., 69 , 84].Групы экспертаў таксама палічылі гэтыя мадэлі карыснымі [37, 42, 49, 81, 82], а два даследаванні паказалі, што настаўнікі задаволены 3DPAM [25, 63].З усіх крыніц Backhouse і яго калегі лічаць 3D-друк лепшай альтэрнатывай традыцыйным анатамічным мадэлям [49].У сваім першым мета-аналізе Е і яго калегі пацвердзілі, што студэнты, якія атрымлівалі інструкцыі 3DPAM, мелі лепшыя балы пасля тэставання, чым студэнты, якія атрымлівалі інструкцыі 2D або трупы [10].Аднак яны адрознівалі 3DPAM не па складанасці, а проста па сэрца, нервовай сістэме і брушнай паражніны.У сямі даследаваннях 3DPAM не пераўзыходзіў іншыя мадэлі, заснаваныя на тэстах ведаў, якія праводзяцца для студэнтаў [32, 66, 69, 77, 78, 84].У сваім мета-аналізе Салазар і яго калегі прыйшлі да высновы, што выкарыстанне 3DPAM спецыяльна паляпшае разуменне складанай анатоміі [17].Гэтая канцэпцыя адпавядае лісту Хітаса ў рэдакцыю [88].Некаторыя анатамічныя вобласці, якія лічацца менш складанымі, не патрабуюць выкарыстання 3DPAM, у той час як больш складаныя анатамічныя вобласці (напрыклад, шыя або нервовая сістэма) былі б лагічным выбарам для 3DPAM.Гэтая канцэпцыя можа растлумачыць, чаму некаторыя 3DPAM не лічацца лепшымі ў параўнанні з традыцыйнымі мадэлямі, асабліва калі студэнтам не хапае ведаў у вобласці, дзе прадукцыйнасць мадэлі вышэйшая.Такім чынам, прадстаўленне простай мадэлі студэнтам, якія ўжо маюць пэўныя веды па прадмеце (студэнтам-медыкам або ардынатарам), не дапамагае палепшыць паспяховасць студэнтаў.
З усіх пералічаных адукацыйных пераваг 11 даследаванняў падкрэслівалі візуальныя або тактыльныя якасці мадэляў [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], а 3 даследаванні палепшылі трываласць і даўгавечнасць (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86).Іншыя перавагі заключаюцца ў тым, што студэнты могуць маніпуляваць структурамі, настаўнікі могуць зэканоміць час, іх лягчэй захаваць, чым трупы, праект можа быць завершаны на працягу 24 гадзін, яго можна выкарыстоўваць як інструмент хатняга навучання і можна выкарыстоўваць для навучання вялікай колькасці інфармацыі.групы [30, 49, 60, 61, 80, 81].Паўторны 3D-друк для навучання анатоміі ў вялікіх аб'ёмах робіць мадэлі 3D-друку больш эканамічна эфектыўнымі [26].Выкарыстанне 3DPAM можа палепшыць магчымасці разумовага кручэння [23] і палепшыць інтэрпрэтацыю малюнкаў папярочнага перасеку [23, 32].Два даследаванні паказалі, што студэнты, якія падвяргаліся ўздзеянню 3DPAM, часцей падвяргаліся аперацыі [40, 74].Металічныя злучальнікі могуць быць убудаваныя для стварэння руху, неабходнага для вывучэння функцыянальнай анатоміі [51, 53], або мадэлі могуць быць надрукаваныя з выкарыстаннем трыгерных канструкцый [67].
3D-друк дазваляе ствараць наладжвальныя анатамічныя мадэлі шляхам удасканалення пэўных аспектаў на этапе мадэлявання, [48, 80] стварэння адпаведнай базы, [59] камбінавання некалькіх мадэляў, [36] выкарыстання празрыстасці, (49) колеру [45] або робячы пэўныя ўнутраныя структуры бачнымі [30].Tripodi і яго калегі выкарыстоўвалі гліну для лепкі, каб дапоўніць свае 3D-друкаваныя мадэлі костак, падкрэсліваючы каштоўнасць сумесна створаных мадэляў як інструментаў навучання [47].У 9 даследаваннях колер наносіўся пасля друку [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], але студэнты наносілі яго толькі адзін раз [49].На жаль, даследаванне не ацэньвала якасць навучання мадэлі або паслядоўнасць навучання.Гэта варта разглядаць у кантэксце анатомічнай адукацыі, паколькі перавагі змешанага навучання і сумеснай творчасці добра вядомыя [89].Каб справіцца з ростам рэкламнай актыўнасці, для ацэнкі мадэляў шмат разоў выкарыстоўвалася саманавучанне [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Адно даследаванне прыйшло да высновы, што колер пластыкавага матэрыялу быў занадта яркім [45], іншае даследаванне прыйшло да высновы, што мадэль была занадта далікатнай [71], а два іншыя даследаванні паказалі адсутнасць анатамічнай зменлівасці ў дызайне асобных мадэляў [25, 45]. ]..Сем даследаванняў прыйшлі да высновы, што анатамічныя дэталі 3DPAM недастатковыя [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Для больш падрабязных анатамічных мадэляў вялікіх і складаных абласцей, такіх як забрюшинный або шыйны аддзел хрыбетніка, час сегментацыі і мадэлявання лічыцца вельмі доўгім, а кошт вельмі высокай (каля 2000 долараў ЗША) [27, 48].Hojo і яго калегі заявілі ў сваім даследаванні, што для стварэння анатамічнай мадэлі таза спатрэбілася 40 гадзін [42].Самы доўгі час сегментацыі склаў 380 гадзін у даследаванні Weatherall і яго калег, у якім некалькі мадэляў былі аб'яднаны для стварэння поўнай педыятрычнай мадэлі дыхальных шляхоў [36].У дзевяці даследаваннях сегментацыя і час друку лічыліся недахопамі [36, 42, 57, 58, 74].Тым не менш, 12 даследаванняў крытыкавалі фізічныя ўласцівасці іх мадэляў, асабліва іх кансістэнцыю [28, 62] , адсутнасць празрыстасці [30] , далікатнасць і манахраматычнасць [71] , адсутнасць мяккіх тканін [66] або недахоп дэталяў [28 , 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Гэтыя недахопы можна ліквідаваць, павялічыўшы час сегментацыі або мадэлявання.Страта і атрыманне адпаведнай інфармацыі была праблемай, з якой сутыкнуліся тры каманды [30, 74, 77].Па справаздачах пацыентаў, ёдаваныя кантрасныя рэчывы не забяспечвалі аптымальнай бачнасці сасудаў з-за абмежаванняў дозы [74].Ін'екцыя трупнай мадэлі ўяўляецца ідэальным метадам, які адыходзіць ад прынцыпу «як мага менш» і абмежаванняў дозы ўводзімага кантраснага рэчывы.
На жаль, у многіх артыкулах не згадваюцца некаторыя ключавыя магчымасці 3DPAM.Менш за палову артыкулаў прама пазначана, ці быў іх 3DPAM таніраваным.Асвятленне сферы друку было непаслядоўным (43% артыкулаў), і толькі 34% згадвалі выкарыстанне некалькіх СМІ.Гэтыя параметры друку вельмі важныя, таму што яны ўплываюць на ўласцівасці навучання 3DPAM.Большасць артыкулаў не дае дастатковай інфармацыі аб складанасці атрымання 3DPAM (час распрацоўкі, кваліфікацыя персаналу, кошт праграмнага забеспячэння, кошт друку і г.д.).Гэтая інфармацыя вельмі важная, і яе трэба ўлічваць перад тым, як пачаць праект па распрацоўцы новага 3DPAM.
Гэты сістэматычны агляд паказвае, што распрацоўка і 3D-друк нармальных анатамічных мадэляў магчымыя пры нізкіх выдатках, асабліва пры выкарыстанні прынтараў FDM або SLA і недарагіх аднакаляровых пластыкаў.Аднак гэтыя асноўныя дызайны можна палепшыць, дадаўшы колер або дадаўшы дызайн з розных матэрыялаў.Больш рэалістычныя мадэлі (надрукаваныя з выкарыстаннем розных матэрыялаў розных колераў і тэкстур, каб паўтарыць тактыльныя якасці эталоннай мадэлі трупа) патрабуюць больш дарагіх тэхналогій 3D-друку і больш працяглага часу распрацоўкі.Гэта значна павялічыць агульны кошт.Незалежна ад таго, які працэс друку абраны, выбар адпаведнага метаду стварэння малюнкаў з'яўляецца ключом да поспеху 3DPAM.Чым вышэй прасторавае разрозненне, тым больш рэалістычнай становіцца мадэль і яе можна выкарыстоўваць для прасунутых даследаванняў.З педагагічнага пункту гледжання 3DPAM з'яўляецца эфектыўным інструментам для навучання анатоміі, пра што сведчаць тэсты ведаў, якія праводзяцца для студэнтаў, і іх задавальненне.Навучальны эфект 3DPAM лепшы, калі ён прайгравае складаныя анатамічныя вобласці і студэнты выкарыстоўваюць яго на ранніх стадыях медыцынскай падрыхтоўкі.
Наборы дадзеных, створаныя і/або прааналізаваныя ў бягучым даследаванні, не з'яўляюцца агульнадаступнымі з-за моўных бар'ераў, але даступныя ў адпаведнага аўтара па абгрунтаваным запыце.
Дрэйк RL, Лоўры DJ, Пруіт CM.Агляд курсаў грубай анатоміі, мікраанатоміі, нейрабіялогіі і эмбрыялогіі ў навучальных праграмах медыцынскіх школ ЗША.Анат Рэк.2002;269(2):118-22.
Гош С. К. Ускрыццё трупа як навучальны інструмент для анатамічнай навукі ў 21 стагоддзі: Ускрыццё як навучальны інструмент.Аналіз прыродазнаўчай адукацыі.2017;10(3):286–99.
Час публікацыі: 9 красавіка 2024 г