Model anatomi bercetak tiga dimensi (3DPAM) nampaknya merupakan alat yang sesuai kerana nilai pendidikan dan kebolehlaksanaannya. Tujuan ulasan ini adalah untuk menerangkan dan menganalisis kaedah yang digunakan untuk mencipta 3DPAM bagi pengajaran anatomi manusia dan untuk menilai sumbangan pedagoginya.
Carian elektronik telah dijalankan di PubMed menggunakan istilah berikut: pendidikan, sekolah, pembelajaran, pengajaran, latihan, pengajaran, pendidikan, tiga dimensi, 3D, 3 dimensi, percetakan, percetakan, anatomi, anatomi, dan anatomi. . Dapatan kajian merangkumi ciri-ciri kajian, reka bentuk model, penilaian morfologi, prestasi pendidikan, kekuatan dan kelemahan.
Antara 68 artikel yang dipilih, bilangan kajian terbesar tertumpu pada kawasan kranial (33 artikel); 51 artikel menyebut tentang pencetakan tulang. Dalam 47 artikel, 3DPAM dibangunkan berdasarkan tomografi berkomputer. Lima proses pencetakan disenaraikan. Plastik dan terbitannya digunakan dalam 48 kajian. Setiap reka bentuk berharga antara $1.25 hingga $2,800. Tiga puluh tujuh kajian membandingkan 3DPAM dengan model rujukan. Tiga puluh tiga artikel mengkaji aktiviti pendidikan. Faedah utama ialah kualiti visual dan sentuhan, kecekapan pembelajaran, kebolehulangan, kebolehsuaian dan ketangkasan, penjimatan masa, penyepaduan anatomi berfungsi, keupayaan putaran mental yang lebih baik, pengekalan pengetahuan dan kepuasan guru/pelajar. Kelemahan utama berkaitan dengan reka bentuk: konsistensi, kekurangan perincian atau ketelusan, warna yang terlalu terang, masa cetakan yang panjang dan kos yang tinggi.
Kajian sistematik ini menunjukkan bahawa 3DPAM adalah kos efektif dan berkesan untuk mengajar anatomi. Model yang lebih realistik memerlukan penggunaan teknologi percetakan 3D yang lebih mahal dan masa reka bentuk yang lebih lama, yang akan meningkatkan kos keseluruhan dengan ketara. Kuncinya adalah untuk memilih kaedah pengimejan yang sesuai. Dari sudut pandangan pedagogi, 3DPAM ialah alat yang berkesan untuk mengajar anatomi, dengan kesan positif terhadap hasil pembelajaran dan kepuasan. Kesan pengajaran 3DPAM adalah terbaik apabila ia menghasilkan semula kawasan anatomi yang kompleks dan pelajar menggunakannya pada awal latihan perubatan mereka.
Pembedahan mayat haiwan telah dilakukan sejak zaman Yunani purba dan merupakan salah satu kaedah utama dalam pengajaran anatomi. Pembedahan mayat yang dilakukan semasa latihan amali digunakan dalam kurikulum teori pelajar perubatan universiti dan kini dianggap sebagai standard emas untuk kajian anatomi [1,2,3,4,5]. Walau bagaimanapun, terdapat banyak halangan terhadap penggunaan spesimen mayat manusia, yang mendorong pencarian alat latihan baharu [6, 7]. Antara alat baharu ini termasuk realiti imbuhan, alat digital dan percetakan 3D. Menurut tinjauan literatur baru-baru ini oleh Santos et al. [8] Dari segi nilai teknologi baharu ini untuk mengajar anatomi, percetakan 3D nampaknya merupakan salah satu sumber yang paling penting, baik dari segi nilai pendidikan untuk pelajar mahupun dari segi kebolehlaksanaan [4,9,10].
Percetakan 3D bukanlah sesuatu yang baharu. Paten pertama yang berkaitan dengan teknologi ini bermula pada tahun 1984: A Le Méhauté, O De Witte dan JC André di Perancis, dan tiga minggu kemudian C Hull di Amerika Syarikat. Sejak itu, teknologi ini terus berkembang dan penggunaannya telah berkembang ke banyak bidang. Contohnya, NASA mencetak objek pertama di luar Bumi pada tahun 2014 [11]. Bidang perubatan juga telah menerima pakai alat baharu ini, sekali gus meningkatkan keinginan untuk membangunkan perubatan yang diperibadikan [12].
Ramai penulis telah menunjukkan manfaat penggunaan model anatomi bercetak 3D (3DPAM) dalam pendidikan perubatan [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Apabila mengajar anatomi manusia, model bukan patologi dan normal secara anatomi diperlukan. Beberapa ulasan telah mengkaji model latihan patologi atau perubatan/pembedahan [8, 20, 21]. Untuk membangunkan model hibrid untuk mengajar anatomi manusia yang menggabungkan alat baharu seperti percetakan 3D, kami menjalankan kajian sistematik untuk menerangkan dan menganalisis bagaimana objek bercetak 3D dicipta untuk mengajar anatomi manusia dan bagaimana pelajar menilai keberkesanan pembelajaran menggunakan objek 3D ini.
Kajian literatur sistematik ini telah dijalankan pada Jun 2022 tanpa had masa menggunakan garis panduan PRISMA (Item Pelaporan Pilihan untuk Kajian Sistematik dan Meta-Analisis) [22].
Kriteria penyertaan adalah semua kertas penyelidikan yang menggunakan 3DPAM dalam pengajaran/pembelajaran anatomi. Ulasan literatur, surat atau artikel yang memfokuskan pada model patologi, model haiwan, model arkeologi dan model latihan perubatan/pembedahan telah dikecualikan. Hanya artikel yang diterbitkan dalam Bahasa Inggeris dipilih. Artikel tanpa abstrak dalam talian yang tersedia telah dikecualikan. Artikel yang merangkumi berbilang model, sekurang-kurangnya satu daripadanya adalah normal secara anatomi atau mempunyai patologi minor yang tidak menjejaskan nilai pengajaran, telah dimasukkan.
Carian literatur telah dijalankan dalam pangkalan data elektronik PubMed (Perpustakaan Perubatan Negara, NCBI) untuk mengenal pasti kajian berkaitan yang diterbitkan sehingga Jun 2022. Gunakan istilah carian berikut: pendidikan, sekolah, pengajaran, pengajaran, pembelajaran, pengajaran, pendidikan, tiga dimensi, 3D, 3D, percetakan, percetakan, percetakan, anatomi, anatomi, anatomi dan anatomi. Satu pertanyaan telah dilaksanakan: (((education[Title/Abstrak] OR school[Title/Abstrak] ORlearning[Title/Abstrak] OR teaching[Title/Abstrak] OR training[Title/Abstrak] OReach[Title/Abstrak] ] OR Education [Title/Abstrak]) AND (Three Dimensions [Title] OR 3D [Title] OR 3D [Title])) AND (Print [Title] OR Print [Title] OR Print [Title])) AND (Anatomy) [Title] ]/abstract] or anatomy [title/abstrak] or anatomy [title/abstrak] or anatomy [title/abstrak] or anatomy [title/abstrak]). Artikel tambahan dikenal pasti dengan mencari secara manual dalam pangkalan data PubMed dan menyemak rujukan artikel saintifik lain. Tiada sekatan tarikh dikenakan, tetapi penapis “Person” telah digunakan.
Semua tajuk dan abstrak yang diambil telah ditapis berdasarkan kriteria inklusi dan pengecualian oleh dua orang penulis (EBR dan AL), dan sebarang kajian yang tidak memenuhi semua kriteria kelayakan telah dikecualikan. Penerbitan teks penuh kajian yang selebihnya telah diambil dan disemak oleh tiga orang penulis (EBR, EBE dan AL). Apabila perlu, perselisihan pendapat dalam pemilihan artikel diselesaikan oleh orang keempat (LT). Penerbitan yang memenuhi semua kriteria inklusi telah dimasukkan dalam ulasan ini.
Pengekstrakan data dilakukan secara bebas oleh dua penulis (EBR dan AL) di bawah pengawasan penulis ketiga (LT).
- Data reka bentuk model: kawasan anatomi, bahagian anatomi tertentu, model awal untuk percetakan 3D, kaedah pemerolehan, perisian segmentasi dan pemodelan, jenis pencetak 3D, jenis dan kuantiti bahan, skala percetakan, warna, kos percetakan.
- Penilaian morfologi model: model yang digunakan untuk perbandingan, penilaian perubatan pakar/guru, bilangan penilai, jenis penilaian.
- Pengajaran model 3D: penilaian pengetahuan pelajar, kaedah penilaian, bilangan pelajar, bilangan kumpulan perbandingan, pengacakan pelajar, pendidikan/jenis pelajar.
418 kajian telah dikenal pasti dalam MEDLINE, dan 139 artikel telah dikecualikan oleh penapis "manusia". Selepas menyemak tajuk dan abstrak, 103 kajian telah dipilih untuk bacaan teks penuh. 34 artikel telah dikecualikan kerana ia sama ada model patologi (9 artikel), model latihan perubatan/pembedahan (4 artikel), model haiwan (4 artikel), model radiologi 3D (1 artikel) atau bukan artikel saintifik asal (16 bab). Sebanyak 68 artikel telah dimasukkan dalam ulasan. Rajah 1 membentangkan proses pemilihan sebagai carta alir.
Carta alir yang meringkaskan pengenalpastian, penyaringan dan kemasukan artikel dalam ulasan sistematik ini
Semua kajian telah diterbitkan antara tahun 2014 dan 2022, dengan purata tahun penerbitan 2019. Antara 68 artikel yang disertakan, 33 (49%) kajian adalah deskriptif dan eksperimental, 17 (25%) adalah eksperimental semata-mata, dan 18 (26%) adalah eksperimental. Deskriptif semata-mata. Daripada 50 (73%) kajian eksperimental, 21 (31%) menggunakan pengacakan. Hanya 34 kajian (50%) memasukkan analisis statistik. Jadual 1 meringkaskan ciri-ciri setiap kajian.
33 artikel (48%) memeriksa kawasan kepala, 19 artikel (28%) memeriksa kawasan toraks, 17 artikel (25%) memeriksa kawasan abdominopelvis, dan 15 artikel (22%) memeriksa bahagian kaki. Lima puluh satu artikel (75%) menyebut tulang bercetak 3D sebagai model anatomi atau model anatomi berbilang hirisan.
Berkenaan model atau fail sumber yang digunakan untuk membangunkan 3DPAM, 23 artikel (34%) menyebut tentang penggunaan data pesakit, 20 artikel (29%) menyebut tentang penggunaan data kadaver, dan 17 artikel (25%) menyebut tentang penggunaan pangkalan data telah digunakan, dan 7 kajian (10%) tidak mendedahkan sumber dokumen yang digunakan.
47 kajian (69%) membangunkan 3DPAM berdasarkan tomografi berkomputer, dan 3 kajian (4%) melaporkan penggunaan mikroCT. 7 artikel (10%) memproyeksikan objek 3D menggunakan pengimbas optik, 4 artikel (6%) menggunakan MRI, dan 1 artikel (1%) menggunakan kamera dan mikroskop. 14 artikel (21%) tidak menyebut sumber fail sumber reka bentuk model 3D. Fail 3D dicipta dengan resolusi ruang purata kurang daripada 0.5 mm. Resolusi optimum ialah 30 μm [80] dan resolusi maksimum ialah 1.5 mm [32].
Enam puluh aplikasi perisian yang berbeza (segmentasi, pemodelan, reka bentuk atau percetakan) telah digunakan. Mimics (Materialise, Leuven, Belgium) paling kerap digunakan (14 kajian, 21%), diikuti oleh MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 kajian, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville). (10 kajian, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 kajian, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Belanda) (8 kajian, 12%) dan CURA (Geldemarsen, Belanda) (7 kajian, 10%).
Enam puluh tujuh model pencetak yang berbeza dan lima proses percetakan disebut. Teknologi FDM (Fused Deposition Modeling) telah digunakan dalam 26 produk (38%), letupan bahan dalam 13 produk (19%) dan akhirnya letupan pengikat (11 produk, 16%). Teknologi yang paling kurang digunakan ialah stereolitografi (SLA) (5 artikel, 7%) dan pensinteran laser terpilih (SLS) (4 artikel, 6%). Pencetak yang paling biasa digunakan (7 artikel, 10%) ialah Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Apabila menyatakan bahan yang digunakan untuk membuat 3DPAM (51 artikel, 75%), 48 kajian (71%) menggunakan plastik dan derivatifnya. Bahan utama yang digunakan ialah PLA (asid polilaktik) (n = 20, 29%), resin (n = 9, 13%) dan ABS (akrilonitril butadiena stirena) (7 jenis, 10%). 23 artikel (34%) mengkaji 3DPAM yang diperbuat daripada pelbagai bahan, 36 artikel (53%) mempersembahkan 3DPAM yang diperbuat daripada hanya satu bahan, dan 9 artikel (13%) tidak menyatakan bahan.
Dua puluh sembilan artikel (43%) melaporkan nisbah cetakan antara 0.25:1 hingga 2:1, dengan purata 1:1. Dua puluh lima artikel (37%) menggunakan nisbah 1:1. 28 3DPAM (41%) terdiri daripada pelbagai warna, dan 9 (13%) telah dicelup selepas dicetak [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Tiga puluh empat artikel (50%) menyebut kos. 9 artikel (13%) menyebut kos pencetak 3D dan bahan mentah. Harga pencetak adalah antara $302 hingga $65,000. Apabila dinyatakan, harga model adalah antara $1.25 hingga $2,800; ekstrem ini sepadan dengan spesimen rangka [47] dan model retroperitoneal berfideliti tinggi [48]. Jadual 2 meringkaskan data model untuk setiap kajian yang disertakan.
Tiga puluh tujuh kajian (54%) membandingkan 3DAPM dengan model rujukan. Antara kajian-kajian ini, pembanding yang paling biasa ialah model rujukan anatomi, yang digunakan dalam 14 artikel (38%), persediaan plastinasi dalam 6 artikel (16%), persediaan plastinasi dalam 6 artikel (16%). Penggunaan realiti maya, pengimejan tomografi berkomputer satu 3DPAM dalam 5 artikel (14%), satu lagi 3DPAM dalam 3 artikel (8%), permainan serius dalam 1 artikel (3%), radiograf dalam 1 artikel (3%), model perniagaan dalam 1 artikel (3%) dan realiti imbuhan dalam 1 artikel (3%). Tiga puluh empat (50%) kajian menilai 3DPAM. Lima belas (48%) kajian menerangkan pengalaman penilai secara terperinci (Jadual 3). 3DPAM telah dijalankan oleh pakar bedah atau doktor yang merawat dalam 7 kajian (47%), pakar anatomi dalam 6 kajian (40%), pelajar dalam 3 kajian (20%), guru (disiplin tidak dinyatakan) dalam 3 kajian (20%) untuk penilaian dan seorang lagi penilai dalam artikel (7%). Purata bilangan penilai ialah 14 (minimum 2, maksimum 30). Tiga puluh tiga kajian (49%) menilai morfologi 3DPAM secara kualitatif, dan 10 kajian (15%) menilai morfologi 3DPAM secara kuantitatif. Daripada 33 kajian yang menggunakan penilaian kualitatif, 16 menggunakan penilaian deskriptif semata-mata (48%), 9 menggunakan ujian/penarafan/tinjauan (27%), dan 8 menggunakan skala Likert (24%). Jadual 3 meringkaskan penilaian morfologi model dalam setiap kajian yang disertakan.
Tiga puluh tiga (48%) artikel mengkaji dan membandingkan keberkesanan pengajaran 3DPAM kepada pelajar. Daripada kajian ini, 23 (70%) artikel menilai kepuasan pelajar, 17 (51%) menggunakan skala Likert, dan 6 (18%) menggunakan kaedah lain. Dua puluh dua artikel (67%) menilai pembelajaran pelajar melalui ujian pengetahuan, yang mana 10 (30%) menggunakan praujian dan/atau pascaujian. Sebelas kajian (33%) menggunakan soalan dan ujian aneka pilihan untuk menilai pengetahuan pelajar, dan lima kajian (15%) menggunakan pelabelan imej/pengenalpastian anatomi. Purata 76 pelajar mengambil bahagian dalam setiap kajian (minimum 8, maksimum 319). Dua puluh empat kajian (72%) mempunyai kumpulan kawalan, yang mana 20 (60%) menggunakan pengacakan. Sebaliknya, satu kajian (3%) secara rawak menugaskan model anatomi kepada 10 pelajar yang berbeza. Secara purata, 2.6 kumpulan telah dibandingkan (minimum 2, maksimum 10). Dua puluh tiga kajian (70%) melibatkan pelajar perubatan, di mana 14 (42%) daripadanya adalah pelajar perubatan tahun pertama. Enam (18%) kajian melibatkan residen, 4 (12%) pelajar pergigian, dan 3 (9%) pelajar sains. Enam kajian (18%) melaksanakan dan menilai pembelajaran autonomi menggunakan 3DPAM. Jadual 4 meringkaskan keputusan penilaian keberkesanan pengajaran 3DPAM untuk setiap kajian yang disertakan.
Kelebihan utama yang dilaporkan oleh penulis untuk menggunakan 3DPAM sebagai alat pengajaran untuk anatomi manusia normal adalah ciri-ciri visual dan sentuhan, termasuk realisme [55, 67], ketepatan [44, 50, 72, 85], dan kepelbagaian konsistensi [34, 45]. , 48, 64], warna dan ketelusan [28, 45], ketahanan [24, 56, 73], kesan pendidikan [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], kos [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], kebolehulangan [80], kemungkinan penambahbaikan atau pemperibadian [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67 , 80], keupayaan untuk memanipulasi pelajar [30, 49], menjimatkan masa pengajaran [61, 80], kemudahan penyimpanan [61], keupayaan untuk mengintegrasikan anatomi berfungsi atau mencipta struktur tertentu [51, 53], 67], reka bentuk model rangka yang pantas [81], keupayaan untuk mencipta bersama model dan membawanya pulang [49, 60, 71], meningkatkan kebolehan putaran mental [23] dan pengekalan pengetahuan [32], serta kepuasan guru [25, 63] dan pelajar [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Kelemahan utama berkaitan dengan reka bentuk: ketegaran [80], konsistensi [28, 62], kekurangan perincian atau ketelusan [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], warna terlalu terang [45]. dan kerapuhan lantai [71]. Kelemahan lain termasuk kehilangan maklumat [30, 76], masa yang lama diperlukan untuk segmentasi imej [36, 52, 57, 58, 74], masa percetakan [57, 63, 66, 67], kekurangan kebolehubahan anatomi [25], dan kos. Tinggi [48].
Kajian sistematik ini meringkaskan 68 artikel yang diterbitkan selama 9 tahun dan mengetengahkan minat komuniti saintifik terhadap 3DPAM sebagai alat untuk mengajar anatomi manusia normal. Setiap kawasan anatomi telah dikaji dan dicetak 3D. Daripada artikel ini, 37 artikel membandingkan 3DPAM dengan model lain, dan 33 artikel menilai kerelevanan pedagogi 3DPAM untuk pelajar.
Memandangkan perbezaan dalam reka bentuk kajian percetakan 3D anatomi, kami menganggap ia tidak sesuai untuk menjalankan meta-analisis. Meta-analisis yang diterbitkan pada tahun 2020 tertumpu terutamanya pada ujian pengetahuan anatomi selepas latihan tanpa menganalisis aspek teknikal dan teknologi reka bentuk dan pengeluaran 3DPAM [10].
Kawasan kepala adalah yang paling banyak dikaji, mungkin kerana kerumitan anatominya menjadikannya lebih sukar bagi pelajar untuk menggambarkan kawasan anatomi ini dalam ruang tiga dimensi berbanding anggota badan atau torso. CT setakat ini merupakan modaliti pengimejan yang paling biasa digunakan. Teknik ini digunakan secara meluas, terutamanya dalam persekitaran perubatan, tetapi mempunyai resolusi ruang yang terhad dan kontras tisu lembut yang rendah. Keterbatasan ini menjadikan imbasan CT tidak sesuai untuk segmentasi dan pemodelan sistem saraf. Sebaliknya, tomografi berkomputer lebih sesuai untuk segmentasi/pemodelan tisu tulang; Kontras tulang/tisu lembut membantu menyelesaikan langkah-langkah ini sebelum mencetak model anatomi 3D. Sebaliknya, mikroCT dianggap sebagai teknologi rujukan dari segi resolusi ruang dalam pengimejan tulang [70]. Pengimbas optik atau MRI juga boleh digunakan untuk mendapatkan imej. Resolusi yang lebih tinggi menghalang kelicinan permukaan tulang dan mengekalkan kehalusan struktur anatomi [59]. Pemilihan model juga mempengaruhi resolusi ruang: contohnya, model plastikisasi mempunyai resolusi yang lebih rendah [45]. Pereka grafik perlu mencipta model 3D tersuai, yang meningkatkan kos ($25 hingga $150 sejam) [43]. Memperoleh fail .STL berkualiti tinggi tidak mencukupi untuk mencipta model anatomi berkualiti tinggi. Adalah perlu untuk menentukan parameter percetakan, seperti orientasi model anatomi pada plat percetakan [29]. Sesetengah penulis mencadangkan bahawa teknologi percetakan canggih seperti SLS harus digunakan di mana sahaja yang mungkin untuk meningkatkan ketepatan 3DPAM [38]. Penghasilan 3DPAM memerlukan bantuan profesional; pakar yang paling dicari ialah jurutera [72], ahli radiologi, [75], pereka grafik [43] dan ahli anatomi [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentasi dan perisian pemodelan merupakan faktor penting dalam mendapatkan model anatomi yang tepat, tetapi kos pakej perisian ini dan kerumitannya menghalang penggunaannya. Beberapa kajian telah membandingkan penggunaan pakej perisian dan teknologi percetakan yang berbeza, dengan menonjolkan kelebihan dan kekurangan setiap teknologi [68]. Selain perisian pemodelan, perisian percetakan yang serasi dengan pencetak yang dipilih juga diperlukan; sesetengah penulis lebih suka menggunakan percetakan 3D dalam talian [75]. Jika objek 3D yang mencukupi dicetak, pelaburan boleh membawa kepada pulangan kewangan [72].
Plastik setakat ini merupakan bahan yang paling biasa digunakan. Pelbagai tekstur dan warnanya menjadikannya bahan pilihan untuk 3DPAM. Sesetengah penulis memuji kekuatannya yang tinggi berbanding model kadaverik atau plastinasi tradisional [24, 56, 73]. Sesetengah plastik juga mempunyai sifat lenturan atau regangan. Contohnya, Filaflex dengan teknologi FDM boleh meregang sehingga 700%. Sesetengah penulis menganggapnya sebagai bahan pilihan untuk replikasi otot, tendon dan ligamen [63]. Sebaliknya, dua kajian telah menimbulkan persoalan tentang orientasi gentian semasa pencetakan. Malah, orientasi gentian otot, penyisipan, persarafan dan fungsi adalah penting dalam pemodelan otot [33].
Anehnya, hanya sedikit kajian yang menyebut tentang skala percetakan. Memandangkan ramai orang menganggap nisbah 1:1 sebagai standard, penulis mungkin memilih untuk tidak menyebutnya. Walaupun peningkatan skala akan berguna untuk pembelajaran terarah dalam kumpulan besar, kemungkinan penskalaan masih belum diterokai, terutamanya dengan saiz kelas yang semakin meningkat dan saiz fizikal model menjadi faktor penting. Sudah tentu, skala bersaiz penuh memudahkan untuk mencari dan menyampaikan pelbagai elemen anatomi kepada pesakit, yang mungkin menjelaskan mengapa ia sering digunakan.
Daripada banyak pencetak yang terdapat di pasaran, pencetak yang menggunakan teknologi PolyJet (bahan atau dakwat jet pengikat) untuk menyediakan percetakan definisi tinggi berwarna dan berbilang lapisan (dan oleh itu berbilang tekstur) berharga antara US$20,000 dan US$250,000 (https: //www.aniwaa.com/). Kos yang tinggi ini mungkin mengehadkan promosi 3DPAM di sekolah perubatan. Selain kos pencetak, kos bahan yang diperlukan untuk percetakan dakwat jet adalah lebih tinggi daripada pencetak SLA atau FDM [68]. Harga untuk pencetak SLA atau FDM juga lebih berpatutan, antara €576 hingga €4,999 dalam artikel yang disenaraikan dalam ulasan ini. Menurut Tripodi dan rakan sekerja, setiap bahagian rangka boleh dicetak dengan harga US$1.25 [47]. Sebelas kajian menyimpulkan bahawa percetakan 3D adalah lebih murah daripada plastikisasi atau model komersial [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Tambahan pula, model komersial ini direka bentuk untuk memberikan maklumat pesakit tanpa perincian yang mencukupi untuk pengajaran anatomi [80]. Model komersial ini dianggap lebih rendah daripada 3DPAM [44]. Perlu diingatkan bahawa, selain teknologi percetakan yang digunakan, kos akhir adalah berkadar terus dengan skala dan oleh itu saiz akhir 3DPAM [48]. Atas sebab-sebab ini, skala bersaiz penuh adalah lebih diutamakan [37].
Hanya satu kajian yang membandingkan 3DPAM dengan model anatomi yang tersedia secara komersial [72]. Sampel kadaverik merupakan pembanding yang paling biasa digunakan untuk 3DPAM. Walaupun terdapat batasan, model kadaverik kekal sebagai alat yang berharga untuk mengajar anatomi. Perbezaan mesti dibuat antara autopsi, pembedahan dan tulang kering. Berdasarkan ujian latihan, dua kajian menunjukkan bahawa 3DPAM jauh lebih berkesan daripada pembedahan plastinasi [16, 27]. Satu kajian membandingkan satu jam latihan menggunakan 3DPAM (bahagian bawah badan) dengan satu jam pembedahan kawasan anatomi yang sama [78]. Tiada perbezaan yang ketara antara kedua-dua kaedah pengajaran. Kemungkinan besar terdapat sedikit kajian mengenai topik ini kerana perbandingan sedemikian sukar dibuat. Pembedahan merupakan persediaan yang memakan masa untuk pelajar. Kadangkala berpuluh-puluh jam persediaan diperlukan, bergantung pada apa yang sedang disediakan. Perbandingan ketiga boleh dibuat dengan tulang kering. Satu kajian oleh Tsai dan Smith mendapati bahawa skor ujian jauh lebih baik dalam kumpulan yang menggunakan 3DPAM [51, 63]. Chen dan rakan sekerja menyatakan bahawa pelajar yang menggunakan model 3D menunjukkan prestasi yang lebih baik dalam mengenal pasti struktur (tengkorak), tetapi tiada perbezaan dalam skor MCQ [69]. Akhir sekali, Tanner dan rakan sekerja menunjukkan keputusan pasca ujian yang lebih baik dalam kumpulan ini menggunakan 3DPAM fosa pterygopalatine [46]. Alat pengajaran baharu yang lain telah dikenal pasti dalam tinjauan literatur ini. Yang paling biasa di antaranya ialah realiti imbuhan, realiti maya dan permainan serius [43]. Menurut Mahrous dan rakan sekerja, pilihan untuk model anatomi bergantung pada bilangan jam pelajar bermain permainan video [31]. Sebaliknya, kelemahan utama alat pengajaran anatomi baharu ialah maklum balas haptik, terutamanya untuk alat maya semata-mata [48].
Kebanyakan kajian yang menilai 3DPAM baharu telah menggunakan praujian pengetahuan. Praujian ini membantu mengelakkan bias dalam penilaian. Sesetengah penulis, sebelum menjalankan kajian eksperimen, mengecualikan semua pelajar yang mendapat markah melebihi purata pada ujian awal [40]. Antara bias yang disebut oleh Garas dan rakan sekerja ialah warna model dan pemilihan sukarelawan dalam kelas pelajar [61]. Pewarnaan memudahkan pengenalpastian struktur anatomi. Chen dan rakan sekerja mewujudkan syarat eksperimen yang ketat tanpa perbezaan awal antara kumpulan dan kajian itu dibutakan setakat maksimum yang mungkin [69]. Lim dan rakan sekerja mengesyorkan agar penilaian pascaujian diselesaikan oleh pihak ketiga untuk mengelakkan bias dalam penilaian [16]. Sesetengah kajian telah menggunakan skala Likert untuk menilai kebolehlaksanaan 3DPAM. Instrumen ini sesuai untuk menilai kepuasan, tetapi masih terdapat bias penting yang perlu diberi perhatian [86].
Kaitan pendidikan 3DPAM terutamanya dinilai dalam kalangan pelajar perubatan, termasuk pelajar perubatan tahun pertama, dalam 14 daripada 33 kajian. Dalam kajian rintis mereka, Wilk dan rakan sekerja melaporkan bahawa pelajar perubatan percaya bahawa percetakan 3D harus dimasukkan dalam pembelajaran anatomi mereka [87]. 87% pelajar yang ditinjau dalam kajian Cercenelli percaya bahawa tahun kedua pengajian adalah masa terbaik untuk menggunakan 3DPAM [84]. Keputusan Tanner dan rakan sekerja juga menunjukkan bahawa pelajar menunjukkan prestasi yang lebih baik jika mereka tidak pernah mempelajari bidang ini [46]. Data ini menunjukkan bahawa tahun pertama sekolah perubatan adalah masa yang optimum untuk memasukkan 3DPAM ke dalam pengajaran anatomi. Meta-analisis Ye menyokong idea ini [18]. Dalam 27 artikel yang dimasukkan dalam kajian ini, terdapat perbezaan yang ketara dalam skor ujian antara 3DPAM dan model tradisional untuk pelajar perubatan, tetapi tidak untuk residen.
3DPAM sebagai alat pembelajaran meningkatkan pencapaian akademik [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], pengekalan pengetahuan jangka panjang [32], dan kepuasan pelajar [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66]. , 69 , 84]. Panel pakar juga mendapati model ini berguna [37, 42, 49, 81, 82], dan dua kajian mendapati kepuasan guru dengan 3DPAM [25, 63]. Daripada semua sumber, Backhouse dan rakan sekerja menganggap percetakan 3D sebagai alternatif terbaik kepada model anatomi tradisional [49]. Dalam meta-analisis pertama mereka, Ye dan rakan sekerja mengesahkan bahawa pelajar yang menerima arahan 3DPAM mempunyai skor pasca ujian yang lebih baik daripada pelajar yang menerima arahan 2D atau mayat [10]. Walau bagaimanapun, mereka membezakan 3DPAM bukan dengan kerumitan, tetapi hanya dengan jantung, sistem saraf dan rongga abdomen. Dalam tujuh kajian, 3DPAM tidak mengatasi model lain berdasarkan ujian pengetahuan yang diberikan kepada pelajar [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Dalam meta-analisis mereka, Salazar dan rakan sekerja menyimpulkan bahawa penggunaan 3DPAM secara khusus meningkatkan pemahaman tentang anatomi kompleks [17]. Konsep ini selaras dengan surat Hitas kepada editor [88]. Sesetengah kawasan anatomi yang dianggap kurang kompleks tidak memerlukan penggunaan 3DPAM, manakala kawasan anatomi yang lebih kompleks (seperti leher atau sistem saraf) akan menjadi pilihan logik untuk 3DPAM. Konsep ini mungkin menjelaskan mengapa sesetengah 3DPAM tidak dianggap lebih unggul daripada model tradisional, terutamanya apabila pelajar kekurangan pengetahuan dalam domain di mana prestasi model didapati lebih unggul. Oleh itu, pembentangan model mudah kepada pelajar yang sudah mempunyai sedikit pengetahuan tentang subjek (pelajar perubatan atau residen) tidak membantu dalam meningkatkan prestasi pelajar.
Daripada semua faedah pendidikan yang disenaraikan, 11 kajian menekankan kualiti visual atau sentuhan model [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], dan 3 kajian meningkatkan kekuatan dan ketahanan (33, 50 -52, 63, 79, 85, 86). Kelebihan lain ialah pelajar boleh memanipulasi struktur, guru boleh menjimatkan masa, ia lebih mudah dipelihara berbanding mayat, projek boleh disiapkan dalam masa 24 jam, ia boleh digunakan sebagai alat pembelajaran di rumah, dan ia boleh digunakan untuk mengajar sejumlah besar maklumat. [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Percetakan 3D berulang untuk pengajaran anatomi volum tinggi menjadikan model percetakan 3D lebih kos efektif [26]. Penggunaan 3DPAM boleh meningkatkan keupayaan putaran mental [23] dan menambah baik tafsiran imej keratan rentas [23, 32]. Dua kajian mendapati bahawa pelajar yang terdedah kepada 3DPAM lebih cenderung menjalani pembedahan [40, 74]. Penyambung logam boleh dibenamkan untuk mencipta pergerakan yang diperlukan untuk mengkaji anatomi berfungsi [51, 53], atau model boleh dicetak menggunakan reka bentuk pencetus [67].
Percetakan 3D membolehkan penciptaan model anatomi boleh laras dengan menambah baik aspek tertentu semasa peringkat pemodelan, [48, 80] mewujudkan asas yang sesuai, [59] menggabungkan pelbagai model, [36] menggunakan ketelusan, (49) warna, [45] atau menjadikan struktur dalaman tertentu kelihatan [30]. Tripodi dan rakan sekerja menggunakan tanah liat arca untuk melengkapi model tulang cetakan 3D mereka, menekankan nilai model yang dicipta bersama sebagai alat pengajaran [47]. Dalam 9 kajian, warna digunakan selepas mencetak [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], tetapi pelajar hanya menggunakannya sekali [49]. Malangnya, kajian ini tidak menilai kualiti latihan model atau urutan latihan. Ini harus dipertimbangkan dalam konteks pendidikan anatomi, kerana faedah pembelajaran campuran dan penciptaan bersama telah terbukti [89]. Bagi menangani aktiviti pengiklanan yang semakin meningkat, pembelajaran kendiri telah digunakan berkali-kali untuk menilai model [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Satu kajian menyimpulkan bahawa warna bahan plastik terlalu terang[45], satu lagi kajian menyimpulkan bahawa model itu terlalu rapuh[71], dan dua kajian lain menunjukkan kekurangan kepelbagaian anatomi dalam reka bentuk model individu[25, 45]. Tujuh kajian menyimpulkan bahawa perincian anatomi 3DPAM tidak mencukupi [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Untuk model anatomi yang lebih terperinci bagi kawasan yang besar dan kompleks, seperti retroperitoneum atau tulang belakang serviks, masa segmentasi dan pemodelan dianggap sangat panjang dan kosnya sangat tinggi (kira-kira US$2000) [27, 48]. Hojo dan rakan sekerja menyatakan dalam kajian mereka bahawa ia mengambil masa 40 jam untuk mencipta model anatomi pelvis [42]. Masa segmentasi terpanjang ialah 380 jam dalam kajian oleh Weatherall dan rakan sekerja, di mana pelbagai model digabungkan untuk mencipta model saluran udara pediatrik yang lengkap [36]. Dalam sembilan kajian, masa segmentasi dan percetakan dianggap sebagai kelemahan [36, 42, 57, 58, 74]. Walau bagaimanapun, 12 kajian mengkritik sifat fizikal model mereka, terutamanya konsistensinya, [28, 62] kekurangan ketelusan, [30] kerapuhan dan monokromatik, [71] kekurangan tisu lembut, [66] atau kekurangan perincian [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Kelemahan ini boleh diatasi dengan meningkatkan masa segmentasi atau simulasi. Kehilangan dan mendapatkan semula maklumat yang berkaitan merupakan masalah yang dihadapi oleh tiga pasukan [30, 74, 77]. Menurut laporan pesakit, agen kontras beriodin tidak memberikan keterlihatan vaskular yang optimum disebabkan oleh batasan dos [74]. Suntikan model kadaver nampaknya merupakan kaedah ideal yang menjauhi prinsip "sekecil mungkin" dan batasan dos agen kontras yang disuntik.
Malangnya, banyak artikel tidak menyebut beberapa ciri utama 3DPAM. Kurang daripada separuh artikel menyatakan secara eksplisit sama ada 3DPAM mereka diwarnakan. Liputan skop cetakan adalah tidak konsisten (43% artikel), dan hanya 34% menyebut penggunaan pelbagai media. Parameter pencetakan ini adalah kritikal kerana ia mempengaruhi sifat pembelajaran 3DPAM. Kebanyakan artikel tidak memberikan maklumat yang mencukupi tentang kerumitan mendapatkan 3DPAM (masa reka bentuk, kelayakan kakitangan, kos perisian, kos pencetakan, dll.). Maklumat ini adalah kritikal dan harus dipertimbangkan sebelum mempertimbangkan untuk memulakan projek untuk membangunkan 3DPAM baharu.
Kajian sistematik ini menunjukkan bahawa mereka bentuk dan mencetak model anatomi biasa secara 3D boleh dilaksanakan dengan kos yang rendah, terutamanya apabila menggunakan pencetak FDM atau SLA dan bahan plastik satu warna yang murah. Walau bagaimanapun, reka bentuk asas ini boleh dipertingkatkan dengan menambah warna atau menambah reka bentuk dalam bahan yang berbeza. Model yang lebih realistik (dicetak menggunakan pelbagai bahan dengan warna dan tekstur yang berbeza untuk meniru kualiti sentuhan model rujukan mayat) memerlukan teknologi percetakan 3D yang lebih mahal dan masa reka bentuk yang lebih lama. Ini akan meningkatkan kos keseluruhan dengan ketara. Tidak kira proses percetakan yang dipilih, memilih kaedah pengimejan yang sesuai adalah kunci kepada kejayaan 3DPAM. Semakin tinggi resolusi ruang, semakin realistik model tersebut dan boleh digunakan untuk penyelidikan lanjutan. Dari sudut pandangan pedagogi, 3DPAM ialah alat yang berkesan untuk mengajar anatomi, seperti yang dibuktikan oleh ujian pengetahuan yang diberikan kepada pelajar dan kepuasan mereka. Kesan pengajaran 3DPAM adalah terbaik apabila ia menghasilkan semula kawasan anatomi yang kompleks dan pelajar menggunakannya pada awal latihan perubatan mereka.
Set data yang dihasilkan dan/atau dianalisis dalam kajian semasa tidak tersedia secara umum disebabkan oleh halangan bahasa tetapi boleh didapati daripada penulis yang berkaitan atas permintaan yang munasabah.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Satu ulasan tentang kursus anatomi kasar, mikroanatomi, neurobiologi dan embriologi dalam kurikulum sekolah perubatan AS. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Pembedahan kadaver sebagai alat pendidikan untuk sains anatomi pada abad ke-21: Pembedahan sebagai alat pendidikan. Analisis pendidikan sains. 2017;10(3):286–99.
Masa siaran: 9-Apr-2024