In 3D như một công cụ giảng dạy cho giải phẫu người bình thường: Đánh giá có hệ thống | Giáo dục y tế BMC

Các mô hình giải phẫu in ba chiều (3DPAM) dường như là một công cụ phù hợp do giá trị giáo dục và tính khả thi của chúng. Mục đích của tổng quan này là để mô tả và phân tích các phương pháp được sử dụng để tạo 3DPAM để dạy giải phẫu người và đánh giá sự đóng góp sư phạm của nó.
Tìm kiếm điện tử được thực hiện ở PubMed bằng các thuật ngữ sau: giáo dục, trường học, học tập, giảng dạy, đào tạo, giảng dạy, giáo dục, ba chiều, 3D, 3 chiều, in ấn, in ấn, in ấn, giải phẫu, giải phẫu, giải phẫu và giải phẫu . . Các phát hiện bao gồm các đặc điểm nghiên cứu, thiết kế mô hình, đánh giá hình thái, hiệu suất giáo dục, điểm mạnh và điểm yếu.
Trong số 68 bài báo được lựa chọn, số lượng nghiên cứu lớn nhất tập trung vào khu vực sọ (33 bài); 51 bài viết đề cập đến in xương. Trong 47 bài báo, 3DPAM được phát triển dựa trên chụp cắt lớp tính toán. Năm quy trình in được liệt kê. Nhựa và các dẫn xuất của chúng đã được sử dụng trong 48 nghiên cứu. Mỗi thiết kế có giá từ $ 1,25 đến $ 2,800. Ba mươi bảy nghiên cứu so sánh 3DPAM với các mô hình tham chiếu. Ba mươi ba bài báo đã kiểm tra các hoạt động giáo dục. Các lợi ích chính là chất lượng trực quan và xúc giác, hiệu quả học tập, khả năng lặp lại, khả năng tùy chỉnh và sự nhanh nhẹn, tiết kiệm thời gian, tích hợp giải phẫu chức năng, khả năng xoay tâm thần tốt hơn, giữ chân kiến ​​thức và sự hài lòng của giáo viên/học sinh. Những nhược điểm chính có liên quan đến thiết kế: tính nhất quán, thiếu chi tiết hoặc minh bạch, màu sắc quá sáng, thời gian in dài và chi phí cao.
Đánh giá có hệ thống này cho thấy 3DPAM là hiệu quả và hiệu quả cho việc dạy giải phẫu. Các mô hình thực tế hơn yêu cầu sử dụng các công nghệ in 3D đắt tiền hơn và thời gian thiết kế dài hơn, điều này sẽ làm tăng đáng kể chi phí chung. Điều quan trọng là chọn phương pháp hình ảnh thích hợp. Từ quan điểm sư phạm, 3DPAM là một công cụ hiệu quả để dạy giải phẫu, với tác động tích cực đến kết quả học tập và sự hài lòng. Hiệu ứng giảng dạy của 3DPAM là tốt nhất khi nó tái tạo các vùng giải phẫu phức tạp và học sinh sử dụng nó sớm trong đào tạo y tế của họ.
Việc mổ xẻ xác chết động vật đã được thực hiện từ Hy Lạp cổ đại và là một trong những phương pháp chính để dạy giải phẫu. Việc mổ xẻ cadaveric được thực hiện trong quá trình đào tạo thực tế được sử dụng trong chương trình giảng dạy lý thuyết của sinh viên y khoa đại học và hiện được coi là tiêu chuẩn vàng cho nghiên cứu giải phẫu [1,2,3,4,5]. Tuy nhiên, có nhiều rào cản đối với việc sử dụng các mẫu vật xác chết của con người, khiến việc tìm kiếm các công cụ đào tạo mới [6, 7]. Một số trong những công cụ mới này bao gồm thực tế tăng cường, công cụ kỹ thuật số và in 3D. Theo một đánh giá tài liệu gần đây của Santos et al. . .
In 3D không phải là mới. Các bằng sáng chế đầu tiên liên quan đến công nghệ này từ năm 1984: Một Le Méhauté, O de Witte và JC André ở Pháp, và ba tuần sau C Hull ở Hoa Kỳ. Kể từ đó, công nghệ đã tiếp tục phát triển và việc sử dụng nó đã mở rộng thành nhiều lĩnh vực. Ví dụ, NASA đã in đối tượng đầu tiên ngoài Trái đất vào năm 2014 [11]. Lĩnh vực y tế cũng đã áp dụng công cụ mới này, do đó làm tăng mong muốn phát triển y học cá nhân [12].
Nhiều tác giả đã chứng minh lợi ích của việc sử dụng các mô hình giải phẫu in 3D (3DPAM) trong giáo dục y tế [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Khi dạy giải phẫu người, các mô hình không bệnh lý và giải phẫu bình thường là cần thiết. Một số đánh giá đã kiểm tra các mô hình đào tạo bệnh lý hoặc y tế/phẫu thuật [8, 20, 21]. Để phát triển một mô hình lai để dạy giải phẫu người kết hợp các công cụ mới như in 3D, chúng tôi đã tiến hành đánh giá có hệ thống để mô tả và phân tích cách tạo ra các đối tượng in 3D để dạy giải phẫu người và cách học sinh đánh giá hiệu quả của việc học sử dụng các đối tượng 3D này.
Đánh giá tài liệu có hệ thống này được thực hiện vào tháng 6 năm 2022 mà không bị hạn chế về thời gian bằng cách sử dụng các hướng dẫn của PRISMA (các mục báo cáo ưu tiên để đánh giá hệ thống và phân tích tổng hợp)).
Tiêu chí bao gồm tất cả các tài liệu nghiên cứu sử dụng 3DPAM trong việc dạy/học giải phẫu. Đánh giá văn học, thư hoặc bài báo tập trung vào các mô hình bệnh lý, mô hình động vật, mô hình khảo cổ và mô hình đào tạo y tế/phẫu thuật đã bị loại trừ. Chỉ các bài báo được xuất bản bằng tiếng Anh đã được chọn. Các bài viết không có tóm tắt trực tuyến có sẵn đã được loại trừ. Các bài viết bao gồm nhiều mô hình, ít nhất một trong số đó là bình thường về mặt giải phẫu hoặc có bệnh lý nhỏ không ảnh hưởng đến giá trị giảng dạy, đã được đưa vào.
Một tìm kiếm tài liệu đã được thực hiện trong cơ sở dữ liệu điện tử PubMed (Thư viện Y học Quốc gia, NCBI) để xác định các nghiên cứu liên quan được công bố đến tháng 6 năm 2022. Kích thước, 3D, 3D, in ấn, in ấn, in ấn, giải phẫu, giải phẫu, giải phẫu và giải phẫu. Một truy vấn duy nhất đã được thực hiện: (((Giáo dục [Tiêu đề/Tóm tắt] hoặc Trường [Tiêu đề/Tóm tắt] Giáo dục [Tiêu đề/Tóm tắt]) và (ba chiều [Tiêu đề] hoặc 3D [Tiêu đề] hoặc 3D [Tiêu đề])) và (In [Tiêu đề] hoặc In [Tiêu đề] hoặc In [Tiêu đề])) và (Giải phẫu) [Tiêu đề ]]/Tóm tắt] hoặc Giải phẫu [Tiêu đề/Tóm tắt] hoặc Giải phẫu [Tiêu đề/Tóm tắt] hoặc Giải phẫu [Tiêu đề/Tóm tắt]). Các bài viết bổ sung được xác định bằng cách tìm kiếm thủ công cơ sở dữ liệu PubMed và xem xét các tài liệu tham khảo của các bài báo khoa học khác. Không có hạn chế ngày nào được áp dụng, nhưng bộ lọc người của người Viking đã được sử dụng.
Tất cả các tiêu đề và tóm tắt được truy xuất đã được sàng lọc theo tiêu chí bao gồm và loại trừ bởi hai tác giả (EBR và AL), và bất kỳ nghiên cứu nào không đáp ứng tất cả các tiêu chí đủ điều kiện đều bị loại trừ. Các ấn phẩm toàn văn của các nghiên cứu còn lại đã được lấy và xem xét bởi ba tác giả (EBR, EBE và AL). Khi cần thiết, những bất đồng trong việc lựa chọn các bài báo đã được giải quyết bởi một người thứ tư (LT). Các ấn phẩm đáp ứng tất cả các tiêu chí bao gồm đã được đưa vào đánh giá này.
Trích xuất dữ liệu được thực hiện độc lập bởi hai tác giả (EBR và AL) dưới sự giám sát của tác giả thứ ba (LT).
- Dữ liệu thiết kế mô hình: Các vùng giải phẫu, các bộ phận giải phẫu cụ thể, mô hình ban đầu cho in 3D, phương pháp thu nhận, phần mềm phân đoạn và mô hình hóa, loại máy in 3D, loại vật liệu và số lượng, thang in, màu, chi phí in.
- Đánh giá hình thái của các mô hình: Các mô hình được sử dụng để so sánh, đánh giá y tế của các chuyên gia/giáo viên, số lượng người đánh giá, loại đánh giá.
- Dạy mô hình 3D: Đánh giá kiến ​​thức của sinh viên, phương pháp đánh giá, số lượng sinh viên, số lượng nhóm so sánh, ngẫu nhiên hóa học sinh, giáo dục/loại sinh viên.
418 nghiên cứu đã được xác định trong MEDLINE và 139 bài báo đã bị loại trừ bởi bộ lọc con người của người Hồi giáo. Sau khi xem xét các tiêu đề và tóm tắt, 103 nghiên cứu đã được chọn để đọc toàn văn. 34 bài báo đã bị loại vì chúng là mô hình bệnh lý (9 bài báo), mô hình đào tạo y tế/phẫu thuật (4 bài báo), mô hình động vật (4 bài báo), mô hình X quang 3D (1 bài báo) hoặc không phải là bài báo khoa học gốc (16 chương). ). Tổng cộng có 68 bài báo đã được đưa vào đánh giá. Hình 1 trình bày quá trình lựa chọn dưới dạng biểu đồ dòng chảy.
Biểu đồ Flow tóm tắt nhận dạng, sàng lọc và đưa vào các bài viết trong tổng quan hệ thống này
Tất cả các nghiên cứu được công bố từ năm 2014 đến 2022, với năm xuất bản trung bình năm 2019. Trong số 68 bài báo, 33 (49%) nghiên cứu là mô tả và thử nghiệm, 17 (25%) hoàn toàn là thử nghiệm và 18 (26%) thử nghiệm. Hoàn toàn mô tả. Trong số 50 (73%) nghiên cứu thực nghiệm, 21 (31%) đã sử dụng ngẫu nhiên. Chỉ có 34 nghiên cứu (50%) bao gồm các phân tích thống kê. Bảng 1 tóm tắt các đặc điểm của mỗi nghiên cứu.
33 bài báo (48%) đã kiểm tra khu vực đầu, 19 bài báo (28%) đã kiểm tra vùng ngực, 17 bài báo (25%) đã kiểm tra vùng abdominopelvic và 15 bài báo (22%) kiểm tra các chi. Năm mươi mốt bài viết (75%) đã đề cập đến xương in 3D như các mô hình giải phẫu hoặc các mô hình giải phẫu đa lát.
Liên quan đến các mô hình nguồn hoặc tệp được sử dụng để phát triển 3DPAM, 23 bài viết (34%) đã đề cập đến việc sử dụng dữ liệu bệnh nhân, 20 bài báo (29%) đã đề cập đến việc sử dụng dữ liệu xác định và 17 bài báo (25%) đã đề cập đến việc sử dụng cơ sở dữ liệu. đã được sử dụng và 7 nghiên cứu (10%) không tiết lộ nguồn gốc của các tài liệu được sử dụng.
47 nghiên cứu (69%) đã phát triển 3DPAM dựa trên chụp cắt lớp tính toán và 3 nghiên cứu (4%) đã báo cáo việc sử dụng microct. 7 bài viết (10%) dự kiến ​​các đối tượng 3D sử dụng máy quét quang học, 4 bài viết (6%) sử dụng MRI và 1 bài viết (1%) bằng máy ảnh và kính hiển vi. 14 Bài viết (21%) không đề cập đến nguồn của các tệp nguồn thiết kế mô hình 3D. Các tệp 3D được tạo với độ phân giải không gian trung bình dưới 0,5 mm. Độ phân giải tối ưu là 30 μM [80] và độ phân giải tối đa là 1,5 mm [32].
Sáu mươi ứng dụng phần mềm khác nhau (phân đoạn, mô hình hóa, thiết kế hoặc in) đã được sử dụng. Bắt chước (vật chất hóa, Leuven, Bỉ) được sử dụng thường xuyên nhất (14 nghiên cứu, 21%), tiếp theo là Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 nghiên cứu, 19%), địa chất (hệ thống 3D, MO, NC, Leesville) . . (7 nghiên cứu, 10%).
Sáu mươi bảy mô hình máy in khác nhau và năm quy trình in được đề cập. Công nghệ FDM (mô hình lắng đọng được hợp nhất) đã được sử dụng trong 26 sản phẩm (38%), nổ mìn trong 13 sản phẩm (19%) và cuối cùng là Binder Blasting (11 sản phẩm, 16%). Các công nghệ ít được sử dụng nhất là Stereolithography (SLA) (5 bài báo, 7%) và thiêu kết laser chọn lọc (SLS) (4 bài báo, 6%). Máy in được sử dụng phổ biến nhất (7 bài viết, 10%) là Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Khi chỉ định các vật liệu được sử dụng để tạo 3DPAM (51 bài viết, 75%), 48 nghiên cứu (71%) đã sử dụng nhựa và các dẫn xuất của chúng. Các vật liệu chính được sử dụng là PLA (axit polylactic) (n = 20, 29%), nhựa (n = 9, 13%) và abs (acrylonitrile butadiene styrene) (7 loại, 10%). 23 bài báo (34%) đã kiểm tra 3DPAM được làm từ nhiều tài liệu, 36 bài báo (53%) trình bày 3DPAM được làm từ chỉ một tài liệu và 9 bài báo (13%) không chỉ định một tài liệu.
Hai mươi chín bài viết (43%) đã báo cáo tỷ lệ in dao động từ 0,25: 1 đến 2: 1, với trung bình 1: 1. Hai mươi lăm bài viết (37%) đã sử dụng tỷ lệ 1: 1. 28 3DPAM (41%) bao gồm nhiều màu và 9 (13%) được nhuộm sau khi in [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Ba mươi bốn bài báo (50%) đã đề cập đến chi phí. 9 bài báo (13%) đã đề cập đến chi phí của máy in 3D và nguyên liệu thô. Máy in có giá từ $ 302 đến $ 65.000. Khi được chỉ định, giá mô hình dao động từ $ 1,25 đến $ 2,800; Các thái cực này tương ứng với các mẫu bệnh phẩm [47] và các mô hình sau phúc mạc có độ chính xác cao [48]. Bảng 2 tóm tắt dữ liệu mô hình cho mỗi nghiên cứu được bao gồm.
Ba mươi bảy nghiên cứu (54%) so sánh 3DAPM với mô hình tham chiếu. Trong số các nghiên cứu này, bộ so sánh phổ biến nhất là một mô hình tham chiếu giải phẫu, được sử dụng trong 14 bài viết (38%), chuẩn bị plastin trong 6 bài viết (16%), chuẩn bị plastin trong 6 bài viết (16%). Sử dụng thực tế ảo, chụp cắt lớp vi tính Một 3DPAM trong 5 bài viết (14%), 3DPAM khác trong 3 bài viết (8%), trò chơi nghiêm túc trong 1 bài viết (3%), X quang trong 1 bài viết (3%), mô hình kinh doanh trong 1 bài viết (3%) và thực tế tăng cường trong 1 bài viết (3%). Ba mươi bốn (50%) nghiên cứu đánh giá 3DPAM. Mười lăm (48%) nghiên cứu mô tả chi tiết kinh nghiệm của người xếp loại (Bảng 3). 3DPAM được thực hiện bởi các bác sĩ phẫu thuật hoặc tham gia các bác sĩ trong 7 nghiên cứu (47%), chuyên gia giải phẫu trong 6 nghiên cứu (40%), học sinh trong 3 nghiên cứu (20%), giáo viên (kỷ luật không được chỉ định) trong 3 nghiên cứu (20%) để đánh giá và thêm một người đánh giá trong bài viết (7%). Số lượng người đánh giá trung bình là 14 (tối thiểu 2, tối đa 30). Ba mươi ba nghiên cứu (49%) đã đánh giá hình thái 3DPAM một cách định tính và 10 nghiên cứu (15%) đã đánh giá hình thái 3DPAM một cách định lượng. Trong số 33 nghiên cứu sử dụng các đánh giá định tính, 16 đánh giá mô tả hoàn toàn (48%), 9 bài kiểm tra/xếp hạng/khảo sát đã sử dụng (27%) và 8 thang đo Likert được sử dụng (24%). Bảng 3 tóm tắt các đánh giá hình thái của các mô hình trong mỗi nghiên cứu được bao gồm.
Ba mươi ba bài báo (48%) được kiểm tra và so sánh hiệu quả của việc dạy 3DPAM với học sinh. Trong số các nghiên cứu này, 23 (70%) bài báo đã đánh giá sự hài lòng của sinh viên, 17 (51%) đã sử dụng thang đo Likert và 6 (18%) đã sử dụng các phương pháp khác. Hai mươi hai bài báo (67%) đã đánh giá học tập của sinh viên thông qua kiểm tra kiến ​​thức, trong đó 10 (30%) đã sử dụng giả định và/hoặc posttests. Mười một nghiên cứu (33%) đã sử dụng các câu hỏi và bài kiểm tra trắc nghiệm để đánh giá kiến ​​thức của học sinh và năm nghiên cứu (15%) đã sử dụng ghi nhãn hình ảnh/nhận dạng giải phẫu. Trung bình 76 sinh viên tham gia vào mỗi nghiên cứu (tối thiểu 8, tối đa 319). Hai mươi bốn nghiên cứu (72%) có một nhóm kiểm soát, trong đó 20 (60%) sử dụng ngẫu nhiên. Ngược lại, một nghiên cứu (3%) đã chỉ định ngẫu nhiên các mô hình giải phẫu cho 10 sinh viên khác nhau. Trung bình, 2,6 nhóm được so sánh (tối thiểu 2, tối đa 10). Hai mươi ba nghiên cứu (70%) liên quan đến sinh viên y khoa, trong đó 14 (42%) là sinh viên y khoa năm thứ nhất. Sáu (18%) nghiên cứu liên quan đến cư dân, 4 (12%) sinh viên nha khoa và 3 (9%) sinh viên khoa học. Sáu nghiên cứu (18%) đã thực hiện và đánh giá học tập tự trị bằng 3DPAM. Bảng 4 tóm tắt kết quả đánh giá hiệu quả giảng dạy 3DPAM cho mỗi nghiên cứu được bao gồm.
Những lợi thế chính được báo cáo bởi các tác giả đã sử dụng 3DPAM làm công cụ giảng dạy cho giải phẫu người bình thường là đặc điểm thị giác và xúc giác, bao gồm chủ nghĩa hiện thực [55, 67], độ chính xác [44, 50, 72, 85] và tính nhất quán [34, 45 ]. , 48, 64], màu sắc và độ trong suốt [28, 45], độ bền [24, 56, 73], hiệu ứng giáo dục [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], chi phí [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], khả năng tái tạo [80], khả năng cải thiện hoặc cá nhân hóa [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], khả năng thao túng học sinh [30, 49], tiết kiệm thời gian giảng dạy [61, 80], dễ lưu trữ [61], khả năng tích hợp giải phẫu chức năng hoặc tạo ra các cấu trúc cụ thể [51, 53], 67] , Thiết kế nhanh chóng các mô hình xương [81], khả năng đồng sáng tạo các mô hình và đưa chúng về nhà [49, 60, 71], cải thiện khả năng xoay vòng tinh thần [23] và duy trì kiến ​​thức [32], cũng như trên giáo viên [giáo viên [ 25, 63] và sự hài lòng của sinh viên [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Các nhược điểm chính có liên quan đến thiết kế: độ cứng [80], tính nhất quán [28, 62], thiếu chi tiết hoặc minh bạch [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], màu quá sáng [45]. và sự mong manh của sàn [71]. Những nhược điểm khác bao gồm mất thông tin [30, 76], cần thiết thời gian dài để phân đoạn hình ảnh [36, 52, 57, 58, 74], thời gian in [57, 63, 66, 67], thiếu biến đổi giải phẫu [25], và chi phí. Cao [48].
Đánh giá có hệ thống này tóm tắt 68 bài báo được xuất bản trong hơn 9 năm và nêu bật sự quan tâm của cộng đồng khoa học đối với 3DPAM như một công cụ để dạy giải phẫu người bình thường. Mỗi khu vực giải phẫu được nghiên cứu và in 3D. Trong số các bài viết này, 37 bài báo đã so sánh 3DPAM với các mô hình khác và 33 bài báo đã đánh giá mức độ liên quan của sư phạm của 3DPAM cho sinh viên.
Với sự khác biệt trong thiết kế các nghiên cứu in 3D giải phẫu, chúng tôi đã không xem xét nó phù hợp để tiến hành phân tích tổng hợp. Một phân tích tổng hợp được công bố vào năm 2020 chủ yếu tập trung vào các bài kiểm tra kiến ​​thức giải phẫu sau khi đào tạo mà không phân tích các khía cạnh kỹ thuật và công nghệ của thiết kế và sản xuất 3DPAM [10].
Vùng đầu được nghiên cứu nhiều nhất, có lẽ là do sự phức tạp của giải phẫu của nó khiến học sinh khó mô tả khu vực giải phẫu này trong không gian ba chiều hơn so với các chi hoặc thân. CT là phương thức hình ảnh được sử dụng phổ biến nhất. Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các môi trường y tế, nhưng có độ phân giải không gian hạn chế và độ tương phản mô mềm thấp. Những hạn chế này làm cho CT quét không phù hợp để phân đoạn và mô hình hóa hệ thống thần kinh. Mặt khác, chụp cắt lớp được tính toán phù hợp hơn cho phân đoạn/mô hình mô xương; Độ tương phản xương/mô mềm giúp hoàn thành các bước này trước khi in 3D mô hình giải phẫu. Mặt khác, Microct được coi là công nghệ tham chiếu về độ phân giải không gian trong hình ảnh xương [70]. Máy quét quang học hoặc MRI cũng có thể được sử dụng để có được hình ảnh. Độ phân giải cao hơn ngăn ngừa làm mịn các bề mặt xương và bảo tồn sự tinh tế của các cấu trúc giải phẫu [59]. Sự lựa chọn của mô hình cũng ảnh hưởng đến độ phân giải không gian: ví dụ, các mô hình dẻo hóa có độ phân giải thấp hơn [45]. Các nhà thiết kế đồ họa phải tạo ra các mô hình 3D tùy chỉnh, làm tăng chi phí ($ 25 đến $ 150 mỗi giờ) [43]. Có được các tệp .STL chất lượng cao không đủ để tạo các mô hình giải phẫu chất lượng cao. Cần xác định các tham số in, chẳng hạn như hướng của mô hình giải phẫu trên tấm in [29]. Một số tác giả cho rằng các công nghệ in tiên tiến như SLS nên được sử dụng bất cứ khi nào có thể để cải thiện độ chính xác của 3DPAM [38]. Việc sản xuất 3DPAM đòi hỏi hỗ trợ chuyên nghiệp; Các chuyên gia được tìm kiếm nhiều nhất là các kỹ sư [72], bác sĩ X quang, [75], các nhà thiết kế đồ họa [43] và các nhà giải phẫu học [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Phần mềm phân đoạn và mô hình hóa là những yếu tố quan trọng trong việc thu được các mô hình giải phẫu chính xác, nhưng chi phí của các gói phần mềm này và độ phức tạp của chúng cản trở việc sử dụng chúng. Một số nghiên cứu đã so sánh việc sử dụng các gói phần mềm và công nghệ in khác nhau, nêu bật những ưu điểm và nhược điểm của từng công nghệ [68]. Ngoài phần mềm mô hình hóa, phần mềm in tương thích với máy in đã chọn cũng được yêu cầu; Một số tác giả thích sử dụng in 3D trực tuyến [75]. Nếu đủ các đối tượng 3D được in, khoản đầu tư có thể dẫn đến lợi nhuận tài chính [72].
Nhựa là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất. Một loạt các kết cấu và màu sắc của nó làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho 3DPAM. Một số tác giả đã ca ngợi sức mạnh cao của nó so với các mô hình truyền thống hoặc plastin [24, 56, 73]. Một số nhựa thậm chí có đặc tính uốn hoặc kéo dài. Ví dụ, Filaflex với công nghệ FDM có thể kéo dài tới 700%. Một số tác giả coi đó là vật liệu được lựa chọn cho sự nhân lên của cơ, gân và dây chằng [63]. Mặt khác, hai nghiên cứu đã đặt ra câu hỏi về định hướng sợi trong quá trình in. Trong thực tế, định hướng sợi cơ, chèn, bảo tồn và chức năng là rất quan trọng trong mô hình cơ bắp [33].
Đáng ngạc nhiên, một vài nghiên cứu đề cập đến quy mô in ấn. Vì nhiều người coi tỷ lệ 1: 1 là tiêu chuẩn, tác giả có thể đã chọn không đề cập đến nó. Mặc dù việc nhân rộng sẽ hữu ích cho việc học tập theo hướng trong các nhóm lớn, tính khả thi của việc mở rộng vẫn chưa được khám phá, đặc biệt là với kích thước lớp phát triển và kích thước vật lý của mô hình là một yếu tố quan trọng. Tất nhiên, thang đo kích thước đầy đủ giúp dễ dàng xác định vị trí và truyền đạt nhiều yếu tố giải phẫu khác nhau cho bệnh nhân, điều này có thể giải thích tại sao chúng thường được sử dụng.
Trong số nhiều máy in có sẵn trên thị trường, những người sử dụng công nghệ polyjet (vật liệu hoặc in phun) .aniwaa.com/). Chi phí cao này có thể hạn chế việc thúc đẩy 3DPAM trong các trường y. Ngoài chi phí của máy in, chi phí của các vật liệu cần thiết cho việc in phun cao hơn so với máy in SLA hoặc FDM [68]. Giá cho máy in SLA hoặc FDM cũng giá cả phải chăng hơn, từ € 576 đến € 4,999 trong các bài viết được liệt kê trong đánh giá này. Theo Chân máy và đồng nghiệp, mỗi bộ phận bộ xương có thể được in với giá 1,25 đô la Mỹ [47]. Mười một nghiên cứu kết luận rằng in 3D rẻ hơn so với mô hình dẻo hoặc thương mại [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Hơn nữa, các mô hình thương mại này được thiết kế để cung cấp thông tin bệnh nhân mà không có đủ chi tiết cho việc giảng dạy giải phẫu [80]. Các mô hình thương mại này được coi là kém hơn 3DPAM [44]. Điều đáng chú ý là, ngoài công nghệ in được sử dụng, chi phí cuối cùng tỷ lệ thuận với quy mô và do đó kích thước cuối cùng của 3DPAM [48]. Vì những lý do này, thang đo kích thước đầy đủ được ưa thích [37].
Chỉ có một nghiên cứu so sánh 3DPAM với các mô hình giải phẫu có bán trên thị trường [72]. Các mẫu xác chết là bộ so sánh được sử dụng phổ biến nhất cho 3DPAM. Mặc dù có những hạn chế, các mô hình xác định vẫn là một công cụ có giá trị để dạy giải phẫu. Một sự khác biệt phải được thực hiện giữa khám nghiệm tử thi, mổ xẻ và xương khô. Dựa trên các bài kiểm tra đào tạo, hai nghiên cứu cho thấy 3DPAM hiệu quả hơn đáng kể so với mổ xẻ plastin [16, 27]. Một nghiên cứu đã so sánh một giờ đào tạo bằng cách sử dụng 3DPAM (cực dưới) với một giờ mổ xẻ cùng một vùng giải phẫu [78]. Không có sự khác biệt đáng kể giữa hai phương pháp giảng dạy. Có khả năng có rất ít nghiên cứu về chủ đề này bởi vì những so sánh như vậy rất khó thực hiện. Bóc tách là một sự chuẩn bị tốn thời gian cho sinh viên. Đôi khi hàng chục giờ chuẩn bị được yêu cầu, tùy thuộc vào những gì đang được chuẩn bị. Một so sánh thứ ba có thể được thực hiện với xương khô. Một nghiên cứu của Tsai và Smith cho thấy điểm kiểm tra tốt hơn đáng kể trong nhóm sử dụng 3DPAM [51, 63]. Chen và các đồng nghiệp lưu ý rằng các sinh viên sử dụng các mô hình 3D hoạt động tốt hơn trong việc xác định các cấu trúc (hộp sọ), nhưng không có sự khác biệt về điểm MCQ [69]. Cuối cùng, Tanner và các đồng nghiệp đã chứng minh kết quả sau thử nghiệm tốt hơn trong nhóm này bằng cách sử dụng 3DPAM của ppetgopalatine fossa [46]. Các công cụ giảng dạy mới khác đã được xác định trong đánh giá tài liệu này. Phổ biến nhất trong số đó là thực tế tăng cường, thực tế ảo và các trò chơi nghiêm túc [43]. Theo Mahrous và các đồng nghiệp, ưu tiên cho các mô hình giải phẫu phụ thuộc vào số giờ học sinh chơi trò chơi video [31]. Mặt khác, một nhược điểm lớn của các công cụ giảng dạy giải phẫu mới là phản hồi haptic, đặc biệt là đối với các công cụ ảo hoàn toàn [48].
Hầu hết các nghiên cứu đánh giá 3DPAM mới đã sử dụng các kiến ​​thức. Những giả vờ này giúp tránh sai lệch trong đánh giá. Một số tác giả, trước khi tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm, loại trừ tất cả các sinh viên đạt điểm trên mức trung bình trong bài kiểm tra sơ bộ [40]. Trong số các thành kiến ​​mà Garas và các đồng nghiệp được đề cập là màu sắc của mô hình và lựa chọn các tình nguyện viên trong lớp học sinh [61]. Nhuộm tạo điều kiện xác định các cấu trúc giải phẫu. Chen và các đồng nghiệp đã thiết lập các điều kiện thử nghiệm nghiêm ngặt mà không có sự khác biệt ban đầu giữa các nhóm và nghiên cứu bị mù ở mức độ tối đa có thể [69]. Lim và các đồng nghiệp khuyến nghị rằng đánh giá sau thử nghiệm được hoàn thành bởi bên thứ ba để tránh sai lệch trong đánh giá [16]. Một số nghiên cứu đã sử dụng thang đo Likert để đánh giá tính khả thi của 3DPAM. Công cụ này phù hợp để đánh giá sự hài lòng, nhưng vẫn có những thành kiến ​​quan trọng cần nhận thức được [86].
Sự liên quan đến giáo dục của 3DPAM chủ yếu được đánh giá trong số các sinh viên y khoa, bao gồm cả sinh viên y khoa năm thứ nhất, trong 14 trong số 33 nghiên cứu. Trong nghiên cứu thí điểm của họ, Wilk và các đồng nghiệp đã báo cáo rằng các sinh viên y khoa tin rằng in 3D nên được đưa vào học giải phẫu của họ [87]. 87% sinh viên được khảo sát trong nghiên cứu Cercenelli tin rằng năm thứ hai của nghiên cứu là thời điểm tốt nhất để sử dụng 3DPAM [84]. Kết quả của Tanner và các đồng nghiệp cũng cho thấy các sinh viên thực hiện tốt hơn nếu họ chưa bao giờ nghiên cứu lĩnh vực [46]. Những dữ liệu này cho thấy năm đầu tiên của trường y là thời gian tối ưu để kết hợp 3DPAM vào giảng dạy giải phẫu. Phân tích tổng hợp của Ye đã hỗ trợ ý tưởng này [18]. Trong 27 bài báo có trong nghiên cứu, có sự khác biệt đáng kể về điểm kiểm tra giữa 3DPAM và các mô hình truyền thống cho sinh viên y khoa, nhưng không phải cho cư dân.
3dpam như một công cụ học tập cải thiện thành tích học tập [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], duy trì kiến ​​thức dài hạn [32] và sự hài lòng của sinh viên [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Các nhóm chuyên gia cũng tìm thấy các mô hình này hữu ích [37, 42, 49, 81, 82] và hai nghiên cứu cho thấy sự hài lòng của giáo viên với 3DPAM [25, 63]. Trong tất cả các nguồn, backhouse và đồng nghiệp coi in 3D là sự thay thế tốt nhất cho các mô hình giải phẫu truyền thống [49]. Trong phân tích tổng hợp đầu tiên của họ, các bạn và các đồng nghiệp đã xác nhận rằng các sinh viên nhận được hướng dẫn 3DPAM có điểm sau bài kiểm tra tốt hơn so với các sinh viên nhận được hướng dẫn 2D hoặc xác nhận [10]. Tuy nhiên, chúng phân biệt 3DPAM không phải bởi sự phức tạp, mà đơn giản là bởi tim, hệ thần kinh và khoang bụng. Trong bảy nghiên cứu, 3DPAM đã không vượt trội hơn các mô hình khác dựa trên các bài kiểm tra kiến ​​thức được quản lý cho sinh viên [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Trong phân tích tổng hợp của họ, Salazar và các đồng nghiệp đã kết luận rằng việc sử dụng 3DPAM đặc biệt cải thiện sự hiểu biết về giải phẫu phức tạp [17]. Khái niệm này phù hợp với thư của Hitas gửi cho biên tập viên [88]. Một số khu vực giải phẫu được coi là ít phức tạp hơn không yêu cầu sử dụng 3DPAM, trong khi các khu vực giải phẫu phức tạp hơn (như cổ hoặc hệ thần kinh) sẽ là một lựa chọn hợp lý cho 3DPAM. Khái niệm này có thể giải thích tại sao một số 3DPAM không được coi là vượt trội so với các mô hình truyền thống, đặc biệt là khi sinh viên thiếu kiến ​​thức trong lĩnh vực mà hiệu suất mô hình được tìm thấy là vượt trội. Do đó, việc trình bày một mô hình đơn giản cho các sinh viên đã có một số kiến ​​thức về môn học (sinh viên y khoa hoặc cư dân) không hữu ích trong việc cải thiện hiệu suất của sinh viên.
Trong tất cả các lợi ích giáo dục được liệt kê, 11 nghiên cứu nhấn mạnh phẩm chất thị giác hoặc xúc giác của các mô hình [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] và 3 nghiên cứu cải thiện sức mạnh và độ bền (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Những lợi thế khác là học sinh có thể điều khiển các cấu trúc, giáo viên có thể tiết kiệm thời gian, chúng dễ bảo tồn hơn so với xác chết, dự án có thể được hoàn thành trong vòng 24 giờ, nó có thể được sử dụng như một công cụ học tại nhà và nó có thể được sử dụng để dạy số lượng lớn thông tin. Nhóm [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Việc in 3D lặp đi lặp lại cho giảng dạy giải phẫu khối lượng lớn làm cho các mô hình in 3D hiệu quả hơn về chi phí [26]. Việc sử dụng 3DPAM có thể cải thiện khả năng xoay tâm thần [23] và cải thiện việc giải thích hình ảnh cắt ngang [23, 32]. Hai nghiên cứu cho thấy các sinh viên tiếp xúc với 3DPAM có nhiều khả năng trải qua phẫu thuật [40, 74]. Các đầu nối kim loại có thể được nhúng để tạo ra chuyển động cần thiết để nghiên cứu giải phẫu chức năng [51, 53] hoặc các mô hình có thể được in bằng các thiết kế kích hoạt [67].
In 3D cho phép tạo ra các mô hình giải phẫu có thể điều chỉnh bằng cách cải thiện một số khía cạnh nhất định trong giai đoạn mô hình làm cho các cấu trúc bên trong nhất định có thể nhìn thấy [30]. Chân máy và các đồng nghiệp đã sử dụng đất sét điêu khắc để bổ sung cho các mô hình xương in 3D của họ, nhấn mạnh giá trị của các mô hình đồng tạo làm công cụ giảng dạy [47]. Trong 9 nghiên cứu, màu sắc được áp dụng sau khi in [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], nhưng các sinh viên chỉ áp dụng nó một lần [49]. Thật không may, nghiên cứu đã không đánh giá chất lượng đào tạo mô hình hoặc trình tự đào tạo. Điều này nên được xem xét trong bối cảnh giáo dục giải phẫu, vì lợi ích của việc học tập và đồng sáng tạo được thiết lập tốt [89]. Để đối phó với hoạt động quảng cáo ngày càng tăng, tự học đã được sử dụng nhiều lần để đánh giá các mô hình [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Một nghiên cứu đã kết luận rằng màu của vật liệu nhựa quá sáng [45], một nghiên cứu khác đã kết luận rằng mô hình quá mỏng manh [71], và hai nghiên cứu khác cho thấy thiếu sự thay đổi giải phẫu trong thiết kế các mô hình riêng lẻ [25, 45 ]. . Bảy nghiên cứu kết luận rằng chi tiết giải phẫu của 3DPAM là không đủ [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Đối với các mô hình giải phẫu chi tiết hơn của các vùng lớn và phức tạp, chẳng hạn như retroperitoneum hoặc cột sống cổ, thời gian mô hình hóa và mô hình hóa được coi là rất dài và chi phí rất cao (khoảng 2000 USD) [27, 48]. Hojo và các đồng nghiệp tuyên bố trong nghiên cứu của họ rằng phải mất 40 giờ để tạo ra mô hình giải phẫu của xương chậu [42]. Thời gian phân khúc dài nhất là 380 giờ trong một nghiên cứu của Weatherall và các đồng nghiệp, trong đó nhiều mô hình được kết hợp để tạo ra một mô hình đường thở nhi hoàn chỉnh [36]. Trong chín nghiên cứu, thời gian phân đoạn và in ấn được coi là nhược điểm [36, 42, 57, 58, 74]. Tuy nhiên, 12 nghiên cứu đã chỉ trích các tính chất vật lý của các mô hình của chúng, đặc biệt là tính nhất quán của chúng, [28, 62] thiếu tính minh bạch, [30] sự mong manh và đơn sắc, [71] thiếu mô mềm, [66] hoặc thiếu chi tiết [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Những nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách tăng thời gian phân khúc hoặc mô phỏng. Mất và lấy thông tin liên quan là một vấn đề mà ba đội phải đối mặt [30, 74, 77]. Theo báo cáo của bệnh nhân, các tác nhân tương phản iốt không cung cấp khả năng hiển thị mạch máu tối ưu do các hạn chế về liều [74]. Tiêm một mô hình xác định dường như là một phương pháp lý tưởng di chuyển ra khỏi nguyên tắc của càng ít càng tốt và những hạn chế của liều lượng tương phản được tiêm.
Thật không may, nhiều bài viết không đề cập đến một số tính năng chính của 3DPAM. Ít hơn một nửa các bài báo tuyên bố rõ ràng liệu 3DPAM của họ có được nhuốm màu hay không. Phạm vi phạm vi của phạm vi in ​​không nhất quán (43% bài viết) và chỉ 34% đề cập đến việc sử dụng nhiều phương tiện. Các thông số in này rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng đến các thuộc tính học tập của 3DPAM. Hầu hết các bài viết không cung cấp đủ thông tin về sự phức tạp của việc có được 3DPAM (thời gian thiết kế, trình độ nhân sự, chi phí phần mềm, chi phí in ấn, v.v.). Thông tin này là rất quan trọng và nên được xem xét trước khi xem xét bắt đầu một dự án để phát triển một 3DPAM mới.
Đánh giá có hệ thống này cho thấy rằng việc thiết kế và in 3D Các mô hình giải phẫu bình thường là khả thi với chi phí thấp, đặc biệt là khi sử dụng máy in FDM hoặc SLA và vật liệu nhựa đơn lẻ rẻ tiền. Tuy nhiên, các thiết kế cơ bản này có thể được tăng cường bằng cách thêm màu sắc hoặc thêm thiết kế vào các vật liệu khác nhau. Các mô hình thực tế hơn (được in bằng nhiều vật liệu có màu sắc và kết cấu khác nhau để sao chép chặt chẽ các phẩm chất xúc giác của mô hình tham chiếu xác chết) đòi hỏi các công nghệ in 3D đắt tiền hơn và thời gian thiết kế dài hơn. Điều này sẽ tăng đáng kể chi phí tổng thể. Bất kể quy trình in nào được chọn, chọn phương pháp hình ảnh phù hợp là chìa khóa thành công của 3DPAM. Độ phân giải không gian càng cao, mô hình càng trở nên thực tế và có thể được sử dụng cho nghiên cứu nâng cao. Từ quan điểm sư phạm, 3DPAM là một công cụ hiệu quả để dạy giải phẫu, bằng chứng là các bài kiểm tra kiến ​​thức được quản lý cho sinh viên và sự hài lòng của họ. Hiệu ứng giảng dạy của 3DPAM là tốt nhất khi nó tái tạo các vùng giải phẫu phức tạp và học sinh sử dụng nó sớm trong đào tạo y tế của họ.
Các bộ dữ liệu được tạo và/hoặc phân tích trong nghiên cứu hiện tại không có sẵn công khai do các rào cản ngôn ngữ nhưng có sẵn từ tác giả tương ứng theo yêu cầu hợp lý.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Một đánh giá về giải phẫu tổng thể, vi mô, sinh học thần kinh và các khóa học phôi học trong chương trình giảng dạy trường y ở Hoa Kỳ. Anat rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK xác định cư xử như một công cụ giáo dục cho khoa học giải phẫu trong thế kỷ 21: mổ xẻ như một công cụ giáo dục. Phân tích giáo dục khoa học. 2017; 10 (3): 286 Từ99.