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 bài đánh giá này là mô tả và phân tích các phương pháp được sử dụng để tạo ra 3DPAM nhằm dạy giải phẫu người và đánh giá sự đóng góp về mặt sư phạm của nó.
Một tìm kiếm điện tử được thực hiện trong 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, 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 quả giáo dục, điểm mạnh và điểm yếu.
Trong số 68 bài được chọn, số lượng nghiên cứu tập trung nhiều nhất vào vùng sọ não (33 bài);51 bài đề cập đến việc in xương.Trong 47 bài báo, 3DPAM được phát triển dựa trên phương pháp chụp cắt lớp vi tính.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 dao động từ 1,25 USD đến 2.800 USD.Ba mươi bảy nghiên cứu đã so sánh 3DPAM với các mô hình tham chiếu.Ba mươi ba bài báo khảo sát các hoạt động giáo dục.Những lợi ích chính là chất lượng hình ảnh và xúc giác, hiệu quả học tập, khả năng lặp lại, khả năng tùy chỉnh và tính linh hoạt, tiết kiệm thời gian, tích hợp giải phẫu chức năng, khả năng xoay chuyển tinh thần tốt hơn, khả năng lưu giữ kiến thức và sự hài lòng của giáo viên/học sinh.Những nhược điểm chính liên quan đến thiết kế: tính nhất quán, thiếu chi tiết hoặc độ trong suốt, màu sắc quá sáng, thời gian in lâu và giá thành cao.
Đánh giá có hệ thống này cho thấy 3DPAM tiết kiệm chi phí và hiệu quả cho việc giảng dạy giải phẫu.Các mô hình thực tế hơn yêu cầu sử dụng 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 chụp ảnh thích hợp.Từ quan điểm sư phạm, 3DPAM là một công cụ hiệu quả để dạy giải phẫu, có tác động tích cực đến kết quả học tập và sự hài lòng.Hiệu quả giảng dạy của 3DPAM là tốt nhất khi nó tái tạo các vùng giải phẫu phức tạp và sinh viên sử dụng nó sớm trong quá trình đào tạo y khoa của họ.
Việc mổ xẻ xác động vật đã được thực hiện từ thời Hy Lạp cổ đại và là một trong những phương pháp giảng dạy giải phẫu chính.Mổ xẻ tử thi được thực hiện trong quá trình đào tạo thực hành 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 về giải phẫu [1,2,3,4,5].Tuy nhiên, có nhiều rào cản đối với việc sử dụng mẫu vật tử thi của con người, thúc đẩy việc tìm kiếm các công cụ đào tạo mới [6, 7].Một số 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.[8] Xét về giá trị của các công nghệ mới này trong việc giảng dạy giải phẫu, in 3D dường như là một trong những nguồn tài nguyên quan trọng nhất, cả về giá trị giáo dục cho sinh viên và về tính khả thi khi thực hiện [4,9,10] .
In 3D không phải là mới.Các bằng sáng chế đầu tiên liên quan đến công nghệ này có từ năm 1984: A Le Méhauté, O De Witte và JC André ở Pháp, và ba tuần sau là C Hull ở Mỹ.Kể từ đó, công nghệ này tiếp tục phát triển và việc sử dụng nó đã mở rộng sang nhiều lĩnh vực.Ví dụ, NASA đã in vật thể đầu tiên ngoài Trái đất vào năm 2014 [11].Lĩnh vực y tế cũng đã áp dụng công cụ mới này, từ đó làm tăng mong muốn phát triển y học cá nhân hóa [12].
Nhiều tác giả đã chứng minh lợi ích của việc sử dụng 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, cần có các mô hình không bệnh lý và giải phẫu bình thường.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 kết hợp 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 vật thể in 3D để dạy giải phẫu người và cách học sinh đánh giá hiệu quả của việc học bằng cách sử dụng các vật thể 3D này.
Việc xem xét 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 nguyên tắc PRISMA (Mục báo cáo ưu tiên cho đánh giá hệ thống và phân tích tổng hợp) [22].
Tiêu chí lựa chọn là tất cả các tài liệu nghiên cứu sử dụng 3DPAM trong dạy/học giải phẫu.Các bài đánh giá tài liệu, thư từ hoặc bài viết tập trung vào mô hình bệnh lý, mô hình động vật, mô hình khảo cổ học và mô hình đào tạo y tế/phẫu thuật đều bị loại trừ.Chỉ những bài viết được xuất bản bằng tiếng Anh mới được chọn.Các bài viết không có bản tóm tắt trực tuyến có sẵn đã bị 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 khoa Quốc gia, NCBI) để xác định các nghiên cứu có liên quan được xuất bản cho đến tháng 6 năm 2022. Sử dụng các thuật ngữ tìm kiếm sau: giáo dục, trường học, giảng dạy, giảng dạy, học tập, giảng dạy, giáo dục, ba- chiều, 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 thi: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] ORlearning[Title/Abstract] OR Teaching[Title/Abstract] OR Training[Title/Abstract] Oreach[Title/Abstract] ] OR 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 ] ]/trừu tượng] hoặc giải phẫu [tiêu đề/tóm tắt] hoặc giải phẫu [tiêu đề/tóm tắt] hoặc giải phẫu [tiêu đề/tóm tắt]).Các bài báo bổ sung được xác định bằng cách tìm kiếm thủ công cơ sở dữ liệu PubMed và xem xét tài liệu tham khảo của các bài báo khoa học khác.Không có giới hạn ngày nào được áp dụng nhưng bộ lọc “Người” đã được sử dụng.
Tất cả các tiêu đề và tóm tắt được truy xuất đã được hai tác giả (EBR và AL) sàng lọc theo tiêu chí đưa vào và loại trừ, 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 ba tác giả (EBR, EBE và AL) truy xuất và xem xét.Khi cần thiết, những bất đồng trong việc lựa chọn bài viết được giải quyết bởi người thứ tư (LT).Các ấn phẩm đáp ứng tất cả các tiêu chí thu nhận đã được đưa vào đánh giá này.
Việc 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: vùng giải phẫu, 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 và số lượng vật liệu, thang in, màu sắc, chi phí in.
- Đánh giá hình thái của các mô hình: mô hình dùng để so sánh, đánh giá y khoa của chuyên gia/giáo viên, số lượng người đánh giá, loại hình đánh giá.
- Mô hình giảng dạy 3D: đánh giá kiến thức của học sinh, phương pháp đánh giá, số lượng học sinh, số nhóm so sánh, phân ngẫu nhiên học sinh, trình độ học vấn/loại học sinh.
418 nghiên cứu đã được xác định trong MEDLINE và 139 bài báo đã bị loại trừ bởi bộ lọc “con người”.Sau khi xem xét tiêu đề và tóm tắt, 103 nghiên cứu đã được chọn để đọc toàn văn.34 bài báo bị loại vì chúng là mô hình bệnh lý (9 bài), mô hình đào tạo y tế/phẫu thuật (4 bài), mô hình động vật (4 bài), mô hình X quang 3D (1 bài) hoặc không phải là bài báo khoa học gốc (16 chương).).Tổng cộng có 68 bài viết được đưa vào đánh giá.Hình 1 trình bày quá trình lựa chọn dưới dạng biểu đồ dòng chảy.
Sơ đồ tóm tắt việc xác định, sàng lọc và đưa các bài viết vào tổng quan hệ thống này
Tất cả các nghiên cứu đều được xuất bản từ năm 2014 đến năm 2022, với năm xuất bản trung bình là năm 2019. Trong số 68 bài báo được đưa vào, 33 (49%) nghiên cứu mang tính mô tả và thử nghiệm, 17 (25%) là thử nghiệm thuần túy và 18 (26%) thực nghiệm.Hoàn toàn mang tính mô tả.Trong số 50 (73%) nghiên cứu thực nghiệm, 21 (31%) sử dụng phương pháp ngẫu nhiên.Chỉ có 34 nghiên cứu (50%) bao gồm các phân tích thống kê.Bảng 1 tóm tắt các đặc điểm của từng nghiên cứu.
33 bài viết (48%) kiểm tra vùng đầu, 19 bài viết (28%) kiểm tra vùng ngực, 17 bài viết (25%) kiểm tra vùng bụng và 15 bài viết (22%) kiểm tra các chi.Năm mươi mốt bài báo (75%) đề cập đến xương in 3D dưới dạng mô hình giải phẫu hoặc mô hình giải phẫu nhiều lát.
Về các mô hình hoặc tệp nguồn được sử dụng để phát triển 3DPAM, 23 bài báo (34%) đề cập đến việc sử dụng dữ liệu bệnh nhân, 20 bài báo (29%) đề cập đến việc sử dụng dữ liệu tử thi và 17 bài báo (25%) 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 vi tính và 3 nghiên cứu (4%) báo cáo việc sử dụng microCT.7 bài viết (10%) chiếu vật thể 3D bằng máy quét quang học, 4 bài viết (6%) sử dụng MRI và 1 bài viết (1%) sử dụng máy ảnh và kính hiển vi.14 bài viết (21%) không đề cập đến nguồn file 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 ấn) đã được sử dụng.Mimics (Materialise, Leuven, Bỉ) được sử dụng thường xuyên nhất (14 nghiên cứu, 21%), tiếp theo là MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 nghiên cứu, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 nghiên cứu, 15%), Máy cắt 3D (Đào tạo nhà phát triển máy cắt, Boston, MA) (9 nghiên cứu, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Hà Lan) (8 nghiên cứu, 12%) và CURA (Geldemarsen, Hà Lan) (7 nghiên cứu, 10%).
Sáu mươi bảy kiểu máy in khác nhau và năm quy trình in được đề cập.Công nghệ FDM (Fused Deposition Modeling) được sử dụng trong 26 sản phẩm (38%), phun vật liệu trong 13 sản phẩm (19%) và cuối cùng là phun chất kết dính (11 sản phẩm, 16%).Các công nghệ ít được sử dụng nhất là in li-tô lập thể (SLA) (5 bài, 7%) và thiêu kết laser chọn lọc (SLS) (4 bài, 6%).Máy in được sử dụng phổ biến nhất (7 bài, 10%) là Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Khi xác định vật liệu được sử dụng để tạo ra 3DPAM (51 bài báo, 75%), 48 nghiên cứu (71%) đã sử dụng nhựa và các dẫn xuất của chúng.Nguyên 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 vật liệu, 36 bài báo (53%) trình bày 3DPAM chỉ được làm từ một vật liệu và 9 bài báo (13%) không chỉ rõ vật liệu.
Hai mươi chín bài báo (43%) báo cáo tỷ lệ in nằm trong khoảng từ 0,25:1 đến 2:1, trung bình là 1:1.25 bài viết (37%) 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%) đề cập đến chi phí.9 bài báo (13%) đề cập đến chi phí của máy in 3D và nguyên liệu thô.Máy in có giá dao động từ 302 USD đến 65.000 USD.Khi được chỉ định, giá mẫu dao động từ 1,25 USD đến 2.800 USD;những thái cực này tương ứng với các mẫu xương [47] và các mô hình sau phúc mạc có độ chính xác cao [48].Bảng 2 tóm tắt dữ liệu mô hình cho từng nghiên cứu được đưa vào.
Ba mươi bảy nghiên cứu (54%) so sánh 3DAPM với mô hình tham chiếu.Trong số các nghiên cứu này, công cụ so sánh phổ biến nhất là mô hình tham chiếu giải phẫu, được sử dụng trong 14 bài báo (38%), chế phẩm nhựa hóa trong 6 bài báo (16%), chế phẩm nhựa hóa trong 6 bài báo (16%).Sử dụng thực tế ảo, chụp cắt lớp vi tính một 3DPAM trong 5 bài (14%), 3DPAM khác trong 3 bài (8%), trò chơi nghiêm túc trong 1 bài (3%), chụp X quang trong 1 bài (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 đã đánh giá 3DPAM.Mười lăm (48%) nghiên cứu mô tả chi tiết trải nghiệm của người đánh giá (Bảng 3).3DPAM được thực hiện bởi bác sĩ phẫu thuật hoặc bác sĩ điều trị trong 7 nghiên cứu (47%), chuyên gia giải phẫu trong 6 nghiên cứu (40%), sinh viên trong 3 nghiên cứu (20%), giáo viên (không xác định ngành học) trong 3 nghiên cứu (20%) để đánh giá và một người đánh giá nữa 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%) đánh giá hình thái 3DPAM một cách định tính và 10 nghiên cứu (15%) đánh giá hình thái 3DPAM một cách định lượng.Trong số 33 nghiên cứu sử dụng đánh giá định tính, 16 nghiên cứu sử dụng đánh giá mô tả thuần túy (48%), 9 nghiên cứu sử dụng bài kiểm tra/xếp hạng/khảo sát (27%) và 8 nghiên cứu sử dụng thang đo Likert (24%).Bảng 3 tóm tắt các đánh giá hình thái của các mô hình trong mỗi nghiên cứu được đưa vào.
Ba mươi ba (48%) bài báo đã kiểm tra và so sánh hiệu quả của việc dạy 3DPAM cho học sinh.Trong số các nghiên cứu này, 23 (70%) bài báo đánh giá sự hài lòng của sinh viên, 17 (51%) sử dụng thang đo Likert và 6 (18%) sử dụng các phương pháp khác.Hai mươi hai bài báo (67%) đánh giá việc học của học sinh thông qua kiểm tra kiến thức, trong đó 10 (30%) sử dụng bài kiểm tra trước và/hoặc sau.Mười một nghiên cứu (33%) sử dụng các câu hỏi và bài kiểm tra trắc nghiệm để đánh giá kiến thức của học sinh và năm nghiên cứu (15%) sử dụng nhãn hình ảnh/nhận dạng giải phẫu.Trung bình có 76 sinh viên tham gia vào mỗi nghiên cứu (tối thiểu 8, tối đa 319).Hai mươi bốn nghiên cứu (72%) có nhóm đối chứng, trong đó 20 (60%) sử dụng phương pháp ngẫu nhiên.Ngược lại, một nghiên cứu (3%) phân ngẫu nhiên các mô hình giải phẫu cho 10 sinh viên khác nhau.Trung bình có 2,6 nhóm được so sánh (tối thiểu 2, tối đa 10).Hai mươi ba nghiên cứu (70%) có sự tham gia của sinh viên y khoa, trong đó 14 (42%) là sinh viên y khoa năm thứ nhất.Sáu (18%) nghiên cứu có sự tham gia của bác sĩ nội trú, 4 (12%) sinh viên nha khoa và 3 (9%) sinh viên khoa học.Sáu nghiên cứu (18%) đã triển khai và đánh giá việc học tự chủ bằng 3DPAM.Bảng 4 tóm tắt kết quả đánh giá hiệu quả giảng dạy 3DPAM cho từng nghiên cứu được đưa vào.
Những ưu điểm chính được các tác giả báo cáo khi sử dụng 3DPAM làm công cụ giảng dạy về giải phẫu người bình thường là các đặc điểm thị giác và xúc giác, bao gồm tính chân thực [55, 67], độ chính xác [44, 50, 72, 85] và khả năng thay đổi tính nhất quán [34, 45] ]., 48, 64], màu sắc và độ trong suốt [28, 45], độ bền [24, 56, 73], tác dụng giáo dục [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], giá thành [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], khả năng tái tạo [80], khả năng cải tiến hoặc cá nhân hóa [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], khả năng thao tác với học sinh [30, 49], tiết kiệm thời gian giảng dạy [61, 80], dễ bảo quản [61], khả năng tích hợp giải phẫu chức năng hoặc tạo các cấu trúc cụ thể [51, 53], 67] , thiết kế nhanh chóng các mô hình bộ xương [ 81], khả năng đồng tạo mô hình và mang chúng về nhà [49, 60, 71], cải thiện khả năng xoay chuyển tinh thần [23] và khả năng ghi nhớ kiến thức [32], cũng như ở giáo viên [ 25, 63] và sự hài lòng của sinh viên [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Những nhược điểm chính liên quan đến thiết kế: độ cứng [80], tính nhất quán [28, 62], thiếu chi tiết hoặc độ trong suốt [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], màu sắc quá sáng [45].và độ dễ vỡ của sàn [71].Những nhược điểm khác bao gồm mất thông tin [30, 76], thời gian dài để phân đoạn hình ảnh [36, 52, 57, 58, 74], thời gian in [57, 63, 66, 67], thiếu tính biến đổi về mặt giải phẫu [25], và chi phí.Cao [48].
Đánh giá có hệ thống này tóm tắt 68 bài báo được xuất bản trong 9 năm và nêu bật sự quan tâm của cộng đồng khoa học đối với 3DPAM như một công cụ giảng dạy giải phẫu người bình thường.Mỗi vùng giải phẫu đều được nghiên cứu và in 3D.Trong số các bài viết này, có 37 bài so sánh 3DPAM với các mô hình khác và 33 bài đánh giá tính phù hợp về mặt sư phạm của 3DPAM đối với học sinh.
Do sự khác biệt trong thiết kế nghiên cứu in 3D giải phẫu, chúng tôi không cho rằng việc tiến hành phân tích tổng hợp là phù 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 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 vì tính phức tạp trong giải phẫu của nó khiến học sinh khó mô tả vùng giải phẫu này trong không gian ba chiều hơn so với các chi hoặc thân.CT cho đến nay là phương pháp hình ảnh được sử dụng phổ biến nhất.Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong 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 việc chụp CT không phù hợp để phân đoạn và lập mô hình hệ thần kinh.Mặt khác, chụp cắt lớp vi tính phù hợp hơn cho việc phân đoạn/mô hình hóa mô xương;Độ tương phản xương/mô mềm giúp hoàn thành các bước này trước khi in mô hình giải phẫu 3D.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 thu được hình ảnh.Độ phân giải cao hơn ngăn chặn việc làm mịn bề mặt xương và bảo tồn sự tinh tế của cấu trúc giải phẫu [59].Việc lựa chọn mô hình cũng ảnh hưởng đến độ phân giải không gian: ví dụ, 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, điều này làm tăng chi phí ($25 đến $150 mỗi giờ) [43].Việc có được các tệp .STL chất lượng cao là chưa đủ để tạo ra các mô hình giải phẫu chất lượng cao.Cần xác định các thông số in, chẳng hạn như hướng của mô hình giải phẫu trên tấm in [29].Một số tác giả gợi ý rằng nên sử dụng các công nghệ in tiên tiến như SLS bất cứ khi nào có thể để cải thiện độ chính xác của 3DPAM [38].Việc sản xuất 3DPAM cần có sự hỗ trợ chuyên nghiệp;các chuyên gia được săn đón nhiều nhất là kỹ sư [72], bác sĩ X quang [75], nhà thiết kế đồ họa [43] và nhà giải phẫu học [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Phần mềm phân đoạn và mô hình hóa là những yếu tố quan trọng để có được mô hình giải phẫu chính xác, nhưng giá thành 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, cũng cần có phần mềm in tương thích với máy in đã chọn;một số tác giả thích sử dụng in 3D trực tuyến [75].Nếu đủ đối tượng 3D được in, khoản đầu tư có thể mang lại lợi nhuận tài chính [72].
Nhựa hiện nay là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất.Sự đa dạng về kết cấu và màu sắc khiến nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho 3DPAM.Một số tác giả đã ca ngợi độ bền cao của nó so với các mô hình xác chết hoặc nhựa hóa truyền thống [24, 56, 73].Một số loại nhựa thậm chí còn có đặc tính uốn cong hoặc kéo dài.Ví dụ: Filaflex với công nghệ FDM có thể co giãn tới 700%.Một số tác giả coi nó là vật liệu được lựa chọn để tái tạo cơ, gân và dây chằng [63].Mặt khác, hai nghiên cứu đã đặt ra câu hỏi về định hướng sợi trong quá trình in.Trên thực tế, việc định hướng, chèn, phân bố và chức năng của sợi cơ là rất quan trọng trong mô hình cơ [33].
Đáng ngạc nhiên là rất ít nghiên cứu đề cập đến quy mô in ấn.Vì nhiều người coi tỷ lệ 1:1 là tiêu chuẩn nên có thể tác giả đã chọn không đề cập đến nó.Mặc dù việc mở rộng quy mô sẽ hữu ích cho việc học tập trực tiếp trong các nhóm lớn, nhưng tính khả thi của việc mở rộng quy mô vẫn chưa được khám phá, đặc biệt khi quy mô lớp học ngày càng tăng và quy mô vật lý của mô hình là một yếu tố quan trọng.Tất nhiên, cân kích thước đầy đủ giúp dễ dàng xác định vị trí và truyền đạt các 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 hiện có trên thị trường, những máy in sử dụng công nghệ PolyJet (máy in phun vật liệu hoặc chất kết dính) để cung cấp màu sắc và in độ phân giải cao nhiều lớp (và do đó là nhiều kết cấu) có giá từ 20.000 USD đến 250.000 USD (https: //www .aniwaa.com/).Chi phí cao này có thể hạn chế việc quảng bá 3DPAM trong các trường y.Ngoài chi phí của máy in, chi phí vật liệu cần thiết cho in phun cũng cao hơn so với máy in SLA hoặc FDM [68].Giá cho máy in SLA hoặc FDM cũng phải chăng hơn, dao động từ €576 đến €4.999 trong các bài viết được liệt kê trong bài đánh giá này.Theo Tripodi và các đồng nghiệp, mỗi phần xương có thể được in với giá 1,25 USD [47].Mười một nghiên cứu đã kết luận rằng in 3D rẻ hơn so với mô hình hóa 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].Những 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, quy mô kích thước đầy đủ được ưu tiên [37].
Chỉ có một nghiên cứu so sánh 3DPAM với các mô hình giải phẫu thương mại hiện có [72].Mẫu Cadaveric là bộ so sánh được sử dụng phổ biến nhất cho 3DPAM.Bất chấp những hạn chế của chúng, các mô hình tử thi vẫn là một công cụ có giá trị để giảng dạy giải phẫu.Cần phải phân biệt 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 phẫu thuật nhựa hóa [16, 27].Một nghiên cứu đã so sánh một giờ huấn luyện sử dụng 3DPAM (chi dưới) với một giờ phẫu tích cùng một vùng giải phẫu [78].Không có sự khác biệt đáng kể giữa hai phương pháp giảng dạy.Có lẽ có rất ít nghiên cứu về chủ đề này vì khó thực hiện những so sánh như vậy.Giải phẫu là một sự chuẩn bị tốn nhiều thời gian của học sinh.Đôi khi phải mất hàng chục giờ chuẩn bị, tùy thuộc vào những gì đang được chuẩn bị.Sự 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 ở nhóm sử dụng 3DPAM [51, 63].Chen và các đồng nghiệp lưu ý rằng học sinh sử dụng mô hình 3D thực hiện tốt hơn trong việc xác định 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 hố chân bướm khẩu cái [46].Các công cụ giảng dạy mới khác đã được xác định trong bài tổng quan 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, việc ưa thích các mô hình giải phẫu phụ thuộc vào số giờ học sinh chơi trò chơi điện tử [31].Mặt khác, nhược điểm lớn của các công cụ giảng dạy giải phẫu mới là phản hồi xúc giác, đặc biệt đối với các công cụ ảo thuần túy [48].
Hầu hết các nghiên cứu đánh giá 3DPAM mới đều sử dụng các bài kiểm tra kiến thức trước đó.Những thử nghiệm trước này giúp tránh sự thiên vị trong đánh giá.Một số tác giả, trước khi tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, loại trừ tất cả những học sinh đạt điểm trên trung bình trong bài kiểm tra sơ bộ [40].Trong số những thành kiến mà Garas và đồng nghiệp đề cập có màu sắc của người mẫu và việc lựa chọn tình nguyện viên trong lớp học sinh [61].Nhuộm tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định các cấu trúc giải phẫu.Chen và các đồng nghiệp đã thiết lập các điều kiện thí nghiệm nghiêm ngặt, không có sự khác biệt ban đầu giữa các nhóm và nghiên cứu bị làm mù ở mức tối đa có thể [69].Lim và các đồng nghiệp khuyến nghị rằng việc đánh giá sau kiểm tra nên được thực hiện 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 sai lệch quan trọng cần lưu ý [86].
Sự liên quan về mặt giáo dục của 3DPAM được đánh giá chủ yếu ở các sinh viên y khoa, bao gồm cả sinh viên y khoa năm thứ nhất, trong 14 trên 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 nên đưa in 3D vào quá trình học giải phẫu của họ [87].87% sinh viên được khảo sát trong nghiên cứu của Cercenelli tin rằng năm học thứ hai là thời điểm tốt nhất để sử dụng 3DPAM [84].Kết quả của Tanner và đồng nghiệp cũng cho thấy sinh viên thực hiện tốt hơn nếu họ chưa từng nghiên cứu về lĩnh vực này [46].Những dữ liệu này cho thấy năm đầu tiên ở trường y là thời điểm tối ưu để kết hợp 3DPAM vào việc giảng dạy giải phẫu.Phân tích tổng hợp của Ye ủng hộ ý tưởng này [18].Trong 27 bài báo được đưa vào nghiên cứu, có sự khác biệt đáng kể về điểm kiểm tra giữa 3DPAM và các mô hình truyền thống dành cho sinh viên y khoa, nhưng không dành cho sinh viên nội trú.
3DPAM như một công cụ học tập giúp cải thiện thành tích học tập [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], ghi nhớ kiến thức lâu dài [32] và sự hài lòng của học sinh [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69, 84].Nhóm chuyên gia cũng nhận thấy những 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 giải pháp thay thế tốt nhất cho các mô hình giải phẫu truyền thống [49].Trong phân tích tổng hợp đầu tiên của họ, Ye và các đồng nghiệp đã xác nhận rằng những học sinh nhận được hướng dẫn 3DPAM có điểm sau kiểm tra cao hơn những học sinh nhận được hướng dẫn 2D hoặc xác chết [10].Tuy nhiên, họ phân biệt 3DPAM không phải bằng độ phức tạp mà chỉ bằng tim, hệ thần kinh và khoang bụng.Trong bảy nghiên cứu, 3DPAM không hoạt động tốt hơn các mô hình khác dựa trên các bài kiểm tra kiến thức được thực hiện cho học sinh [32, 66, 69, 77, 78, 84].Trong phân tích tổng hợp của mình, 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].Quan niệm này phù hợp với lá thư Hitas gửi người biên tập [88].Một số vùng giải phẫu được coi là ít phức tạp hơn không yêu cầu sử dụng 3DPAM, trong khi các vùng giải phẫu phức tạp hơn (chẳng hạn như cổ hoặc hệ thần kinh) sẽ là 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 khi sinh viên thiếu kiến thức trong lĩnh vực mà hiệu suất của mô hình được cho là vượt trội.Vì vậy, việc trình bày một mô hình đơn giản cho những sinh viên đã có một số kiến thức về môn học (sinh viên y khoa hoặc nội trú) sẽ không hữu ích trong việc cải thiện kết quả học tập của sinh viên.
Trong số tất cả các lợi ích giáo dục được liệt kê, 11 nghiên cứu nhấn mạnh đến phẩm chất thị giác hoặc xúc giác của 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).Các ưu điểm khác là học sinh có thể thao tác các cấu trúc, giáo viên có thể tiết kiệm thời gian, dễ bảo quản hơn xác chết, dự án có thể hoàn thành trong vòng 24 giờ, có thể được sử dụng như một công cụ giáo dục tại nhà và có thể được sử dụng để dạy số lượng lớn. của thông tin.nhóm [30, 49, 60, 61, 80, 81].Việc in 3D lặp đi lặp lại để giảng dạy giải phẫu số lượng lớn giúp các mô hình in 3D tiết kiệm chi phí hơn [26].Việc sử dụng 3DPAM có thể cải thiện khả năng xoay chuyển tinh thần [23] và cải thiện việc giải thích các hình ảnh cắt ngang [23, 32].Hai nghiên cứu cho thấy những học sinh tiếp xúc với 3DPAM có nhiều khả năng phải phẫu thuật hơn [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 có thể in các mô hình bằng thiết kế kích hoạt [67].
In 3D cho phép tạo ra các mô hình giải phẫu có thể điều chỉnh bằng cách cải thiện các khía cạnh nhất định trong giai đoạn tạo mô hình, [48, 80] tạo cơ sở phù hợp, [59] kết hợp nhiều mô hình, [36] sử dụng độ trong suốt, (49) màu sắc, [45] hoặc làm cho một số cấu trúc bên trong có thể nhìn thấy được [30].Tripodi 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 như công cụ giảng dạy [47].Trong 9 nghiên cứu, màu được áp dụng sau khi in [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], nhưng sinh viên chỉ áp dụng một lần [49].Thật không may, nghiên cứu này không đánh giá được chất lượng đào tạo mô hình hoặc trình tự đào tạo.Điều này cần được xem xét trong bối cảnh giáo dục giải phẫu, vì lợi ích của việc học tập kết hợp và đồng sáng tạo đã được thiết lập rõ ràng [89].Để đối phó với hoạt động quảng cáo ngày càng phát triển, việc tự học đã được sử dụng nhiều lần để đánh giá các mô hình [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Một nghiên cứu kết luận rằng màu của vật liệu nhựa quá sáng[45], một nghiên cứu khác kết luận rằng mô hình quá mỏng manh[71] và hai nghiên cứu khác chỉ ra rằng thiếu sự thay đổi về mặt giải phẫu trong thiết kế của từng 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 sau phúc mạc hoặc cột sống cổ, thời gian phân đoạn và lập mô hình được coi là rất dài và chi phí rất cao (khoảng US$2000) [27, 48].Hojo và các đồng nghiệp cho biết trong nghiên cứu của họ rằng phải mất 40 giờ để tạo ra mô hình giải phẫu của xương chậu [42].Thời gian phân đoạn dài nhất là 380 giờ trong một nghiên cứu của Weatherall và đồng nghiệp, trong đó nhiều mô hình được kết hợp để tạo ra một mô hình đường thở trẻ em hoàn chỉnh [36].Trong chín nghiên cứu, việc phân đoạn và thời gian in được coi là bất lợi [36, 42, 57, 58, 74].Tuy nhiên, 12 nghiên cứu chỉ trích các đặc tính vật lý của mô hình của họ, đặc biệt là tính nhất quán, [28, 62] thiếu minh bạch, [30] dễ vỡ 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 đoạn hoặc mô phỏng.Mất và lấy lại thông tin liên quan là vấn đề mà ba nhóm phải đối mặt [30, 74, 77].Theo báo cáo của bệnh nhân, thuốc cản quang chứa iod không mang lại khả năng hiển thị mạch máu tối ưu do hạn chế về liều lượng [74].Tiêm mô hình tử thi dường như là một phương pháp lý tưởng thoát khỏi nguyên tắc “càng ít càng tốt” và những hạn chế về liều lượng chất tương phản được tiêm vào.
Đáng tiếc là nhiều bài viết không đề cập đến một số tính năng chính của 3DPAM.Chưa đến một nửa số bài báo nêu rõ liệu 3DPAM của họ có bị nhuốm màu hay không.Phạm vi đưa tin của báo in không nhất quán (43% số bài báo) 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 đặc tính học tập của 3DPAM.Hầu hết các bài viết không cung cấp đầy đủ thông tin về mức độ phức tạp của việc lấy 3DPAM (thời gian thiết kế, trình độ nhân sự, chi phí phần mềm, chi phí in ấn, v.v.).Thông tin này rất quan trọng và cần được xem xét trước khi xem xét bắt đầu dự án phát triển 3DPAM mới.
Tổng quan hệ thống này cho thấy việc thiết kế và in 3D các mô hình giải phẫu bình thường là khả thi với chi phí thấp, đặc biệt khi sử dụng máy in FDM hoặc SLA và các vật liệu nhựa một màu rẻ tiền.Tuy nhiên, những thiết kế cơ bản này có thể được nâng cao bằng cách thêm màu sắc hoặc thêm thiết kế bằng các chất liệu khác nhau.Các mô hình thực tế hơn (được in bằng nhiều vật liệu có màu sắc và kết cấu khác nhau để tái tạo gần giống chất lượng xúc giác của mô hình tham chiếu tử thi) đòi hỏi công nghệ in 3D đắt tiền hơn và thời gian thiết kế dài hơn.Điều này sẽ làm tăng đáng kể chi phí tổng thể.Cho dù chọn quy trình in nào, việc chọn phương pháp tạo ảnh phù hợp là chìa khóa thành công của 3DPAM.Độ phân giải không gian càng cao thì mô hình càng trở nên thực tế hơn 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 thực hiện cho học sinh và sự hài lòng của họ.Hiệu quả giảng dạy của 3DPAM là tốt nhất khi nó tái tạo các vùng giải phẫu phức tạp và sinh viên sử dụng nó sớm trong quá trình đào tạo y khoa của họ.
Các bộ dữ liệu được tạo và/hoặc phân tích trong nghiên cứu hiện tại không được cung cấp công khai do rào cản ngôn ngữ nhưng được cung cấp từ tác giả tương ứng theo yêu cầu hợp lý.
Drake RL, DJ Lowry, Pruitt CM.Đánh giá các khóa học về giải phẫu tổng thể, vi phẫu, sinh học thần kinh và phôi học trong chương trình giảng dạy của trường y Hoa Kỳ.Anat Rec.2002;269(2):118-22.
Giải phẫu Ghosh SK Cadaveric như một công cụ giáo dục cho khoa học giải phẫu trong thế kỷ 21: Giải phẫu như một công cụ giáo dục.Phân tích khoa học giáo dục2017;10(3):286–99.
Thời gian đăng: Apr-09-2024