Dreidimensionale gedruckte anatomische Modelle (3DPAMs) scheinen aufgrund ihres Bildungswerts und ihrer Machbarkeit ein geeignetes Werkzeug zu sein. Der Zweck dieser Übersicht besteht darin, die Methoden zu beschreiben und zu analysieren, die zur Erstellung von 3DPAM zum Unterrichten menschlicher Anatomie und zur Bewertung des pädagogischen Beitrags verwendet werden.
Eine elektronische Suche wurde in PubMed unter Verwendung der folgenden Begriffe durchgeführt: Bildung, Schule, Lernen, Lehren, Ausbildung, Lehre, Bildung, dreidimensionale, 3D, 3-dimensionale, Druck, Druck, Druck, Anatomie, Anatomie, Anatomie und Anatomie . . Die Ergebnisse umfassten Studienmerkmale, Modelldesign, morphologische Bewertung, Bildungsleistung, Stärken und Schwächen.
Unter den 68 ausgewählten Artikeln konzentrierte sich die größte Anzahl von Studien auf die Schädelregion (33 Artikel); 51 Artikel erwähnen Knochendruck. In 47 Artikeln wurde 3DPAM basierend auf der Computertomographie entwickelt. Fünf Druckprozesse sind aufgeführt. Kunststoffe und ihre Derivate wurden in 48 Studien verwendet. Jedes Entwurf reicht von 1,25 USD bis 2.800 US -Dollar. Siebenunddreißig Studien verglichen 3DPAM mit Referenzmodellen. Dreiunddreißig Artikel untersuchten Bildungsaktivitäten. Die Hauptvorteile sind visuelle und taktile Qualität, Lerneffizienz, Wiederholbarkeit, Anpassbarkeit und Beweglichkeit, Zeiteinsparung, Integration der funktionalen Anatomie, bessere Fähigkeiten zur mentalen Rotation, Wissensbindung und Zufriedenheit der Lehrer/Schüler. Die Hauptnachteile beziehen sich auf das Design: Konsistenz, mangelnde Details oder Transparenz, Farben, die zu hell, lange Druckzeiten und hohen Kosten sind.
Diese systematische Übersicht zeigt, dass 3DPAM kostengünstig und effektiv für das Unterrichten von Anatomie ist. Realistischere Modelle erfordern die Verwendung teurerer 3D -Drucktechnologien und längerer Entwurfszeiten, was die Gesamtkosten erheblich erhöht. Der Schlüssel besteht darin, die entsprechende Bildgebungsmethode auszuwählen. Aus pädagogischer Sicht ist 3DPAM ein wirksames Instrument zum Unterrichten von Anatomie mit positiven Auswirkungen auf die Lernergebnisse und die Zufriedenheit. Der Unterrichtseffekt von 3DPAM ist am besten, wenn es komplexe anatomische Regionen reproduziert und die Schüler sie früh in ihrer medizinischen Ausbildung verwenden.
Seit dem alten Griechenland wurde die Dissektion von tierischen Leichen durchgeführt und ist eine der Hauptmethoden zum Unterrichten von Anatomie. Leichensektionen, die während der praktischen Ausbildung durchgeführt werden, werden im theoretischen Lehrplan der Medizinstudenten der Universität verwendet und werden derzeit als Goldstandard für die Untersuchung der Anatomie angesehen [1,2,3,4,5]. Es gibt jedoch viele Hindernisse für die Verwendung menschlicher Leichenproben, was die Suche nach neuen Trainingstools veranlasst [6, 7]. Einige dieser neuen Tools umfassen Augmented Reality, Digital Tools und 3D -Druck. Nach einer kürzlich von Santos et al. [8] In Bezug auf den Wert dieser neuen Technologien zum Unterrichten von Anatomie scheint der 3D -Druck eine der wichtigsten Ressourcen zu sein, sowohl hinsichtlich des Bildungswerts für Schüler als auch in Bezug auf die Durchführbarkeit der Umsetzung [4,9,10] .
3D -Druck ist nicht neu. Die ersten Patente im Zusammenhang mit dieser Technologie stammen aus dem Jahr 1984: ein Le Méhauté, o de Witte und JC André in Frankreich und drei Wochen später in den USA. Seitdem hat sich die Technologie weiterentwickelt und ihre Nutzung hat sich in viele Bereiche erweitert. Zum Beispiel druckte die NASA 2014 das erste Objekt über die Erde hinaus [11]. Das medizinische Bereich hat auch dieses neue Tool übernommen, wodurch der Wunsch, eine personalisierte Medizin zu entwickeln, erhöht [12].
Viele Autoren haben die Vorteile der Verwendung von 3D -gedruckten anatomischen Modellen (3DPAM) in der medizinischen Ausbildung gezeigt [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Beim Unterrichten menschlicher Anatomie sind nicht pathologische und anatomisch normale Modelle erforderlich. Einige Überprüfungen haben pathologische oder medizinische/chirurgische Trainingsmodelle untersucht [8, 20, 21]. Um ein Hybridmodell für das Unterrichten menschlicher Anatomie zu entwickeln, das neue Tools wie den 3D -Druck einbezieht, haben wir eine systematische Überprüfung durchgeführt, um zu beschreiben und zu analysieren, wie 3D -gedruckte Objekte zum Unterrichten der menschlichen Anatomie erstellt wurden und wie die Schüler die Wirksamkeit des Lernens mit diesen 3D -Objekten bewerten.
Diese systematische Literaturübersicht wurde im Juni 2022 unter Verwendung von Prisma-Richtlinien (bevorzugte Berichterstattungspositionen für systematische Überprüfungen und Metaanalysen) ohne Zeitbeschränkungen durchgeführt [22].
Inklusionskriterien waren alle Forschungsarbeiten mit 3DPAM im Anatomieunterricht/-lernen. Literaturübersicht, Briefe oder Artikel, die sich auf pathologische Modelle, Tiermodelle, archäologische Modelle und medizinische/chirurgische Trainingsmodelle konzentrieren, wurden ausgeschlossen. Es wurden nur in Engländer veröffentlichte Artikel ausgewählt. Artikel ohne verfügbare Online -Abstracts wurden ausgeschlossen. Artikel, die mehrere Modelle enthielten, von denen mindestens eines anatomisch normal war oder eine geringfügige Pathologie hatte, die keinen Einfluss auf den Unterrichtswert hatte, wurden eingeschlossen.
Eine Literaturrecherche wurde in der elektronischen Datenbank PubMed (National Library of Medicine, NCBI) durchgeführt, um relevante Studien zu identifizieren, die bis Juni 2022 veröffentlicht wurden. Verwenden Dimensional, 3D, 3D, Druck, Druck, Druck, Anatomie, Anatomie, Anatomie und Anatomie. Eine einzelne Abfrage wurde ausgeführt: (((Bildung [Titel/Zusammenfassung] oder Schule [Titel/Abstract] Orlearning [Titel/Abstract] oder Lehre [Titel/Abstract] oder Training [Titel/Abstract] Oreach [Titel/Abstract]] oder Bildung [Titel/Abstract]) und (drei Dimensionen [Titel] oder 3D [Titel] oder 3D [Titel])) und (Druck [Titel] oder Print [Titel] oder Print [Titel])) und (Anatomie) [Titel ]]/Abstract] oder Anatomie [Titel/Abstract] oder Anatomie [Titel/Abstract] oder Anatomie [Titel/Abstract]). Zusätzliche Artikel wurden identifiziert, indem die PubMed -Datenbank manuell durchsucht und Referenzen anderer wissenschaftlicher Artikel überprüft wurden. Es wurden keine Datumsbeschränkungen angewendet, aber der "Person" -Filter wurde verwendet.
Alle abgerufenen Titel und Abstracts wurden von zwei Autoren (EBR und AL) gegen Inklusions- und Ausschlusskriterien untersucht, und jede Studie, die nicht alle Zulassungskriterien erfüllte, wurde ausgeschlossen. Volltext-Veröffentlichungen der verbleibenden Studien wurden von drei Autoren (EBR, EBE und AL) abgerufen und überprüft. Bei Bedarf wurden Meinungsverschiedenheiten bei der Auswahl von Artikeln von einer vierten Person (LT) gelöst. Veröffentlichungen, die alle Einschlusskriterien erfüllten, wurden in diese Überprüfung aufgenommen.
Die Datenextraktion wurde unabhängig von zwei Autoren (EBR und AL) unter der Aufsicht eines dritten Autors (LT) durchgeführt.
- Modellentwurfsdaten: Anatomische Regionen, spezifische anatomische Teile, Anfangsmodell für 3D -Druck, Erfassungsmethode, Segmentierungs- und Modellierungssoftware, 3D -Druckertyp, Materialtyp und -menge, Druckskala, Farbe, Druckkosten.
- Morphologische Bewertung von Modellen: Modelle zum Vergleich, medizinische Bewertung von Experten/Lehrern, Anzahl der Bewerter, Art der Bewertung.
- Lehrermodell unterrichten: Bewertung des Wissens von Schülern, Bewertungsmethode, Anzahl der Schüler, Anzahl der Vergleichsgruppen, Randomisierung von Schülern, Bildung/Art des Schülers.
418 Studien wurden in Medline identifiziert und 139 Artikel wurden vom „menschlichen“ Filter ausgeschlossen. Nach Überprüfung von Titeln und Abstracts wurden 103 Studien zum Ablesen in Volltext ausgewählt. 34 Artikel wurden ausgeschlossen, da es sich entweder um pathologische Modelle (9 Artikel), medizinische/chirurgische Trainingsmodelle (4 Artikel), Tiermodelle (4 Artikel), 3D -radiologische Modelle (1 Artikel) oder keine originalen wissenschaftlichen Artikel (16 Kapitel) handelte. ). Insgesamt wurden 68 Artikel in die Überprüfung einbezogen. Abbildung 1 zeigt den Auswahlprozess als Flussdiagramm.
FLOSE -Diagramm zusammenfassen die Identifizierung, das Screening und die Einbeziehung von Artikeln in diese systematische Überprüfung
Alle Studien wurden zwischen 2014 und 2022 mit einem durchschnittlichen Veröffentlichungsjahr 2019 veröffentlicht. Unter den 68 eingeschlossenen Artikeln waren 33 (49%) Studien deskriptiv und experimentell, 17 (25%) waren rein experimentell und 18 (26%) waren Experimental. Rein beschreibend. Von den 50 (73%) experimentellen Studien verwendeten 21 (31%) Randomisierung. Nur 34 Studien (50%) umfassten statistische Analysen. Tabelle 1 fasst die Eigenschaften jeder Studie zusammen.
33 Artikel (48%) untersuchten die Kopfregion, 19 Artikel (28%) untersuchten die Thoraxregion, 17 Artikel (25%) die Bauchabdominopelvic -Region, und 15 Artikel (22%) untersuchten die Extremitäten. Einundfünfzig Artikel (75%) erwähnten 3D-gedruckte Knochen als anatomische Modelle oder anatomische Modelle mit mehreren Slice.
In Bezug auf die Quellmodelle oder Dateien, die zur Entwicklung von 3DPAM verwendet wurden, erwähnten 23 Artikel (34%) die Verwendung von Patientendaten, 20 Artikel (29%) die Verwendung von Leichendaten und 17 Artikel (25%) erwähnten die Verwendung von Datenbanken. Die Verwendung und 7 Studien (10%) haben die Quelle der verwendeten Dokumente nicht offengelegt.
47 Studien (69%) entwickelten 3DPAM basierend auf der Computertomographie, und 3 Studien (4%) berichteten über die Verwendung von microct. 7 Artikel (10%) projizierte 3D -Objekte unter Verwendung optischer Scanner, 4 Artikel (6%) unter Verwendung von MRT und 1 Artikel (1%) unter Verwendung von Kameras und Mikroskopen. 14 Artikel (21%) erwähnten nicht die Quelle der 3D -Modelldesign -Quelldateien. 3D -Dateien werden mit einer durchschnittlichen räumlichen Auflösung von weniger als 0,5 mm erstellt. Die optimale Auflösung beträgt 30 μm [80] und die maximale Auflösung 1,5 mm [32].
Es wurden sechzig verschiedene Softwareanwendungen (Segmentierung, Modellierung, Design oder Druck) verwendet. Mimics (Materialize, Leuven, Belgien) wurde am häufigsten verwendet (14 Studien, 21%), gefolgt von Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 Studien, 19%), geomagisch (3D -System, MO, NC, Leesville) . (10 Studien, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 Studien, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Niederlande) (8 Studien, 12%) und Cura (Geldemarsen, Niederlande) (7 Studien, 10%).
Sechzig verschiedene Druckermodelle und fünf Druckprozesse werden erwähnt. Die FDM -Technologie (Fused Deposition Modeling) wurde in 26 Produkten (38%), Materialsprengungen in 13 Produkten (19%) und schließlich Bindemittel -Spreng (11 Produkte, 16%) verwendet. Die am wenigsten verwendeten Technologien sind Stereolithographie (SLA) (5 Artikel, 7%) und selektives Lasersintern (SLS) (4 Artikel, 6%). Der am häufigsten verwendete Drucker (7 Artikel, 10%) ist der Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Bei der Angabe der Materialien, die zur Herstellung von 3DPAM (51 Artikel, 75%) verwendet wurden, verwendeten 48 Studien (71%) Kunststoffe und deren Derivate. Die verwendeten Hauptmaterialien waren PLA (Polylactsäure) (n = 20, 29%), Harz (n = 9, 13%) und ABS (Acrylonitril -Butadien -Styrol) (7 Typen, 10%). 23 Artikel (34%) untersuchten 3DPAM aus mehreren Materialien, 36 Artikel (53%), die 3DPAM aus nur einem Material vorgestellt wurden, und 9 Artikel (13%) gaben kein Material an.
29 Artikel (43%) berichteten über Druckverhältnisse zwischen 0,25: 1 bis 2: 1 mit einem Durchschnitt von 1: 1. 25 Artikel (37%) verwendeten ein Verhältnis von 1: 1. 28 3DPAMs (41%) bestanden aus mehreren Farben, und 9 (13%) wurden nach dem Druck gefärbt [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Vierunddreißig Artikel (50%) erwähnten die Kosten. 9 Artikel (13%) erwähnten die Kosten von 3D -Druckern und Rohstoffen. Die Drucker haben einen Preis von 302 USD bis 65.000 US -Dollar. Bei Angabe liegen die Modellpreise zwischen 1,25 und 2.800 US -Dollar. Diese Extreme entsprechen Skelettproben [47] und retroperitonealen Modellen mit hohem Fidelity [48]. Tabelle 2 fasst die Modelldaten für jede eingeschlossene Studie zusammen.
Siebenunddreißig Studien (54%) verglichen das 3DAPM mit einem Referenzmodell. Unter diesen Studien war der häufigste Komparator ein anatomisches Referenzmodell, das in 14 Artikeln (38%), plastinierte Präparate in 6 Artikeln (16%) und plastinierte Präparationen in 6 Artikeln (16%) verwendet wurde. Verwendung von Virtual Reality, Computed Tomography Imaging One 3DPAM in 5 Artikeln (14%), einem weiteren 3DPAM in 3 Artikeln (8%), ernsthaften Spielen in 1 Artikel (3%), Röntgenaufnahmen in 1 Artikel (3%), Geschäftsmodelle in 1 Artikel (3%) und Augmented Reality in 1 Artikel (3%). Vierunddreißig (50%) Studien bewerteten 3DPAM. Fünfzehn (48%) Studien detaillierten Erfahrungen der Bewerter (Tabelle 3). 3DPAM wurde in 7 Studien (47%), anatomische Spezialisten in 6 Studien (40%), Studien in 3 Studien (20%), Lehrern (Disziplin nicht angegeben) in 3 Studien (20%) zur Bewertung durchgeführt und ein weiterer Bewerter im Artikel (7%). Die durchschnittliche Anzahl der Bewerter beträgt 14 (mindestens 2, maximal 30). Dreiunddreißig Studien (49%) bewerteten 3DPAM-Morphologie qualitativ und 10 Studien (15%) bewerteten die 3DPAM-Morphologie quantitativ. Von den 33 Studien, in denen qualitative Bewertungen verwendet wurden, verwendeten 16 reindeskriptive Bewertungen (48%), 9 verwendete Tests/Bewertungen/Umfragen (27%) und 8 verwendete Likert -Skalen (24%). Tabelle 3 fasst die morphologischen Bewertungen der Modelle in jeder eingeschlossenen Studie zusammen.
Dreiunddreißig (48%) Artikel wurden die Wirksamkeit des Unterrichtens von 3DPAM mit den Schülern untersucht und verglichen. Von diesen Studien verwendeten 23 (70%) Artikel die Zufriedenheit der Schüler, 17 (51%) Likert -Skalen und 6 (18%) andere Methoden. Zweiundzwanzig Artikel (67%) bewerteten das Lernen der Schüler durch Wissenstests, von denen 10 (30%) Pretests und/oder Posttests verwendeten. Elf Studien (33%) verwendeten Multiple-Choice-Fragen und -Tests, um das Wissen der Schüler zu bewerten, und fünf Studien (15%) verwendeten Bildmarkierung/anatomische Identifizierung. An jeder Studie nahmen durchschnittlich 76 Schüler teil (mindestens 8, maximal 319). Vierundzwanzig Studien (72%) hatten eine Kontrollgruppe, von denen 20 (60%) Randomisierung verwendeten. Im Gegensatz dazu hat eine Studie (3%) 10 verschiedene Schüler zufällig anatomische Modelle zugewiesen. Im Durchschnitt wurden 2,6 Gruppen verglichen (mindestens 2, maximal 10). 23 Studien (70%) beteiligten Medizinstudenten, von denen 14 (42%) Medizinstudenten im ersten Jahr waren. Sechs (18%) Studien betrafen Einwohner, 4 (12%) Zahnstudenten und 3 (9%) Wissenschaftsstudenten. Sechs Studien (18%) haben autonomes Lernen mit 3DPAM implementiert und bewertet. Tabelle 4 fasst die Ergebnisse der 3DPAM -Unterrichtseffektivitätsbewertung für jede eingeschlossene Studie zusammen.
Die Hauptvorteile der Verwendung von 3DPAM als Lehrmittel zum Unterrichten einer normalen menschlichen Anatomie, die von den Autoren berichtet, sind visuelle und taktile Eigenschaften, einschließlich Realismus [55, 67], Genauigkeit [44, 50, 72, 85] und Konsistenzvariabilität [34] . , 45, 48, 64], Farbe und Transparenz [28, 45], Zuverlässigkeit [24, 56, 73], Bildungseffekt [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], Kosten [Kosten [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], Reproduzierbarkeit [80], Möglichkeit der Verbesserung oder Personalisierung [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], Die Fähigkeit, Schüler zu manipulieren [30, 49], die Unterrichtszeit [61, 80], Leichtigkeit der Speicherung [61], die Fähigkeit, funktionale Anatomie zu integrieren oder spezifische Strukturen zu erstellen [51, 53], 67], Rapid Design of Models Skeletton [81], die Fähigkeit, Hausmodelle zu erstellen und zu verwenden [49, 60, 71], verbesserte mentale Rotationsfähigkeiten [23] und Wissensbindung [32] sowie im Lehrer [ 25, 63] und die Zufriedenheit der Schüler [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Die Hauptnachteile beziehen sich auf das Design: Starrheit [80], Konsistenz [28, 62], mangelnde Details oder Transparenz [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], Farben zu hell [45]. und die Zerbrechlichkeit des Bodens [71]. Weitere Nachteile sind Informationsverlust [30, 76], lange Zeit für die Bildsegmentierung [36, 52, 57, 58, 74], Druckzeit [57, 63, 66, 67], fehlende anatomische Variabilität [25], und Kosten. Hoch [48].
Diese systematische Übersicht fasst 68 Artikel zusammen, die über 9 Jahre veröffentlicht wurden, und zeigt das Interesse der wissenschaftlichen Gemeinschaft an 3DPAM als Instrument zum Unterrichten einer normalen menschlichen Anatomie. Jede anatomische Region wurde untersucht und 3D gedruckt. Von diesen Artikeln verglichen 37 Artikel 3DPAM mit anderen Modellen, und 33 Artikel bewerteten die pädagogische Relevanz von 3DPAM für Studenten.
Angesichts der Unterschiede in der Gestaltung anatomischer 3D-Druckstudien betrachteten wir es nicht für angemessen, eine Metaanalyse durchzuführen. Eine im Jahr 2020 veröffentlichte Metaanalyse konzentrierte sich hauptsächlich auf anatomische Wissenstests nach dem Training ohne Analyse der technischen und technologischen Aspekte von 3DPAM-Design und -produktion [10].
Die Kopfregion ist am meisten untersucht, wahrscheinlich weil die Komplexität ihrer Anatomie es den Schülern schwieriger macht, diese anatomische Region im dreidimensionalen Raum im Vergleich zu Gliedmaßen oder Oberkörper darzustellen. CT ist bei weitem die am häufigsten verwendete Bildgebungsmodalität. Diese Technik wird weit verbreitet, insbesondere in medizinischen Umgebungen, hat jedoch eine begrenzte räumliche Auflösung und einen geringen Weichgewebekontrast. Diese Einschränkungen machen CT -Scans für die Segmentierung und Modellierung des Nervensystems ungeeignet. Andererseits ist die Computertomographie besser für die Segmentierung/Modellierung von Knochengewebe geeignet. Knochen-/Weichgewebekontrast hilft, diese Schritte vor anatomischen Modellen des 3D -Drucks zu vervollständigen. Andererseits wird Microct als Referenztechnologie als räumliche Auflösung in der Knochenbildgebung angesehen [70]. Optische Scanner oder MRT können auch verwendet werden, um Bilder zu erhalten. Eine höhere Auflösung verhindert die Glättung von Knochenoberflächen und bewahrt die Subtilität anatomischer Strukturen [59]. Die Wahl des Modells beeinflusst auch die räumliche Auflösung: Beispielsweise haben Plastikmodelle eine geringere Auflösung [45]. Grafikdesigner müssen benutzerdefinierte 3D -Modelle erstellen, die die Kosten erhöhen (25 bis 150 US -Dollar pro Stunde) [43]. Das Erhalten hochwertiger .stl-Dateien reicht nicht aus, um hochwertige anatomische Modelle zu erstellen. Es ist notwendig, die Druckparameter wie die Ausrichtung des anatomischen Modells auf der Druckplatte zu bestimmen [29]. Einige Autoren schlagen vor, dass fortschrittliche Drucktechnologien wie SLS verwendet werden sollten, um die Genauigkeit von 3DPAM zu verbessern [38]. Die Produktion von 3DPAM erfordert professionelle Unterstützung. Die gefragtesten Spezialisten sind Ingenieure [72], Radiologen, [75], Grafikdesigner [43] und Anatomisten [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentierungs- und Modellierungssoftware sind wichtige Faktoren, um genaue anatomische Modelle zu erhalten, aber die Kosten dieser Softwarepakete und deren Komplexität behindern ihre Verwendung. Mehrere Studien haben den Einsatz verschiedener Softwarepakete und Drucktechnologien verglichen und die Vor- und Nachteile jeder Technologie hervorgehoben [68]. Zusätzlich zur Modellierungssoftware ist auch Drucksoftware erforderlich, die mit dem ausgewählten Drucker kompatibel ist. Einige Autoren bevorzugen es, den Online -3D -Druck zu verwenden [75]. Wenn genügend 3D -Objekte gedruckt werden, kann die Investition zu finanziellen Renditen führen [72].
Kunststoff ist bei weitem das am häufigsten verwendete Material. Die breite Palette von Texturen und Farben macht es zum Material der Wahl für 3DPAM. Einige Autoren haben ihre hohe Stärke im Vergleich zu herkömmlichen Leichen- oder Planmodellen gelobt [24, 56, 73]. Einige Kunststoffe haben sogar Biege- oder Dehnungseigenschaften. Beispielsweise kann Filaflex mit der FDM -Technologie bis zu 700%dehnen. Einige Autoren betrachten es als das Material der Wahl für die Replikation von Muskeln, Sehnen und Banden [63]. Andererseits haben zwei Studien Fragen zur Faserorientierung während des Drucks aufgeworfen. Tatsächlich sind Muskelfaserorientierung, Insertion, Innervation und Funktion bei der Muskelmodellierung von entscheidender Bedeutung [33].
Überraschenderweise erwähnen nur wenige Studien das Ausmaß des Druckens. Da viele Menschen das Verhältnis von 1: 1 als Standard betrachten, hat der Autor möglicherweise nicht zu erwähnen. Obwohl die Skalierung für das gerichtete Lernen in großen Gruppen nützlich wäre, wurde die Machbarkeit der Skalierung noch nicht untersucht, insbesondere bei wachsenden Klassengrößen und die physische Größe des Modells ein wichtiger Faktor. Natürlich erleichtert Skalen in voller Größe den Patienten, verschiedene anatomische Elemente zu lokalisieren und zu kommunizieren, was möglicherweise erklärt, warum sie häufig verwendet werden.
Von den vielen auf dem Markt erhältlichen Druckern haben diejenigen, die Polyjet (Material Inkjet- oder Binder Inkjet) -Technologie verwenden, um hochauflösende Farben und multi-materielle (und daher Multi-Textur-) Druckkosten zwischen 20.000 und 250.000 US-Dollar (https:/ /www.aniwaa.com/). Diese hohen Kosten können die Förderung von 3DPAM an medizinischen Fakultäten einschränken. Zusätzlich zu den Kosten des Druckers sind die für den Tintenstrahldruck erforderlichen Materialkosten höher als für SLA- oder FDM -Drucker [68]. Die Preise für SLA- oder FDM -Drucker sind ebenfalls erschwinglicher und liegen in den in dieser Übersicht aufgeführten Artikeln zwischen 576 und 4.999 €. Laut Tripodi und Kollegen kann jedes Skelettteil für 1,25 US -Dollar gedruckt werden [47]. Elf Studien kamen zu dem Schluss, dass der 3D -Druck billiger ist als Plastizisierung oder kommerzielle Modelle [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Darüber hinaus sind diese kommerziellen Modelle so konzipiert, dass sie Patienteninformationen ohne ausreichende Details für die Anatomieunterricht bereitstellen [80]. Diese kommerziellen Modelle gelten als 3DPAM unteren [44]. Es ist erwähnenswert, dass zusätzlich zur verwendeten Drucktechnologie die endgültigen Kosten proportional zur Skala und damit zur endgültigen Größe des 3DPAM sind [48]. Aus diesen Gründen wird die Skala in voller Größe bevorzugt [37].
Nur eine Studie verglich 3DPAM mit im Handel erhältlichen anatomischen Modellen [72]. Leichenproben sind der am häufigsten verwendete Komparator für 3DPAM. Trotz ihrer Einschränkungen bleiben Leichenmodelle ein wertvolles Instrument zum Unterrichten von Anatomie. Es muss zwischen Autopsie, Dissektion und trockenem Knochen unterschieden werden. Basierend auf Trainingstests zeigten zwei Studien, dass 3DPAM signifikant wirksamer war als plastinierte Dissektion [16, 27]. In einer Studie wurde eine Stunde Training unter Verwendung von 3DPAM (untere Extremität) mit einer Stunde Dissektion derselben anatomischen Region verglich [78]. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Lehrmethoden. Es ist wahrscheinlich, dass es nur wenige Forschungen zu diesem Thema gibt, da solche Vergleiche schwer zu machen sind. Die Dissektion ist eine zeitaufwändige Vorbereitung für Schüler. Manchmal sind Dutzende von Stunden Vorbereitung erforderlich, je nachdem, was vorbereitet wird. Ein dritter Vergleich kann mit trockenen Knochen durchgeführt werden. Eine Studie von Tsai und Smith ergab, dass die Testergebnisse in der Gruppe mit 3DPAM signifikant besser waren [51, 63]. Chen und Kollegen stellten fest, dass Schüler, die 3D -Modelle verwendeten, bei der Identifizierung von Strukturen (Schädel) besser abschnitten, aber es gab keinen Unterschied in den MCQ -Werten [69]. Schließlich zeigten Tanner und Kollegen in dieser Gruppe bessere Ergebnisse nach dem Test unter Verwendung von 3DPAM der Pterygopalatin-Fossa [46]. In dieser Literaturrecherche wurden andere neue Lehrinstrumente identifiziert. Die häufigsten unter ihnen sind Augmented Reality, Virtual Reality und ernsthafte Spiele [43]. Laut Mahrous und Kollegen hängt die Präferenz für anatomische Modelle von der Anzahl der Stunden ab, in denen Schüler Videospiele spielen [31]. Auf der anderen Seite ist ein wichtiger Nachteil neuer Anatomie -Lehrwerkzeuge haptisches Feedback, insbesondere für rein virtuelle Tools [48].
Die meisten Studien zur Bewertung des neuen 3DPAM haben Pretests of Knowledge verwendet. Diese Vortester helfen dabei, eine Verzerrung der Bewertung zu vermeiden. Einige Autoren schließen vor experimentellen Studien alle Schüler aus, die über den Durchschnitt bei der vorläufigen Prüfung erzielten [40]. Unter den Vorurteilen waren Garas und Kollegen die Farbe des Modells und die Auswahl der Freiwilligen in der Schülerklasse [61]. Die Färbung erleichtert die Identifizierung anatomischer Strukturen. Chen und Kollegen stellten strenge experimentelle Bedingungen ohne anfängliche Unterschiede zwischen den Gruppen fest, und die Studie war so weit wie möglich geblendet [69]. Lim und Kollegen empfehlen, die Bewertung nach dem Test von einem Dritten abzuschließen, um eine Verzerrung der Bewertung zu vermeiden [16]. Einige Studien haben Likert -Skalen verwendet, um die Machbarkeit von 3DPAM zu bewerten. Dieses Instrument eignet sich zur Beurteilung der Zufriedenheit, es gibt jedoch noch wichtige Vorurteile, die sich bewusst sind [86].
Die Bildungsrelevanz von 3DPAM wurde in 14 von 33 Studien hauptsächlich bei Medizinstudenten, einschließlich Medizinstudenten im ersten Jahr, bewertet. In ihrer Pilotstudie berichteten Wilk und Kollegen, dass Medizinstudenten der Ansicht waren, dass der 3D -Druck in ihr Anatomie -Lernen einbezogen werden sollte [87]. 87% der in der Cercenelli -Studie befragten Studenten waren der Ansicht, dass das zweite Studienjahr der beste Zeitpunkt für die Verwendung von 3DPAM war [84]. Die Ergebnisse von Tanner und Kollegen zeigten auch, dass die Schüler besser abschneiden, wenn sie das Feld nie untersucht hatten [46]. Diese Daten deuten darauf hin, dass das erste Jahr der medizinischen Fakultät die optimale Zeit ist, 3DPAM in die Anatomieunterricht einzubeziehen. Die Metaanalyse von Ye unterstützte diese Idee [18]. In den 27 in der Studie enthaltenen Artikeln gab es signifikante Unterschiede in der Leistung von 3DPAM im Vergleich zu traditionellen Modellen bei Medizinstudenten, jedoch nicht der Bewohner.
3DPAM als Lerninstrument verbessert die akademischen Leistungen [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], Langzeitwissen beibehalten [32] und die Zufriedenheit der Schüler [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Expertenplatten fanden diese Modelle auch nützlich [37, 42, 49, 81, 82], und zwei Studien fanden die Zufriedenheit der Lehrer mit 3DPAM [25, 63]. Von allen Quellen betrachten Backhouse und Kollegen den 3D -Druck als die beste Alternative zu traditionellen anatomischen Modellen [49]. In ihrer ersten Metaanalyse bestätigten YE und Kollegen, dass Studenten, die 3DPAM-Anweisungen erhielten, bessere Nachprüfungswerte hatten als Schüler, die 2D- oder Leichenanweisungen erhielten [10]. Sie differenzierten jedoch 3DPAM nicht nach Komplexität, sondern einfach auswendig auswendig, Nervensystem und Bauchhöhle. In sieben Studien hat 3DPAM andere Modelle nicht übertroffen, die auf Wissenstests basieren, die den Schülern durchgeführt wurden [32, 66, 69, 77, 78, 84]. In ihrer Metaanalyse kamen Salazar und Kollegen zu dem Schluss, dass die Verwendung von 3DPAM das Verständnis der komplexen Anatomie spezifisch verbessert [17]. Dieses Konzept entspricht dem Brief von Hitas an den Herausgeber [88]. Einige anatomische Bereiche, die als weniger komplex betrachtet werden, erfordern nicht die Verwendung von 3DPAM, während komplexere anatomische Bereiche (wie das Hals oder das Nervensystem) eine logische Wahl für 3DPAM sind. Dieses Konzept könnte erklären, warum einige 3DPAMs traditionellen Modellen nicht als überlegen angesehen werden, insbesondere wenn die Schüler in der Domäne, in der die Modellleistung als überlegen befunden wird, nicht überlegen ist. Daher ist es nicht hilfreich, Studenten, die bereits einige Kenntnisse über das Fach (Medizinstudenten oder Bewohner) haben, ein einfaches Modell zu präsentieren, um die Leistung der Schüler zu verbessern.
Von allen aufgeführten Bildungsvorteilen betonten 11 Studien die visuellen oder taktilen Eigenschaften von Modellen [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] und 3 Studien verbesserte Stärke und Haltbarkeit (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Weitere Vorteile sind, dass die Schüler die Strukturen manipulieren können, Lehrer Zeit sparen können, sie leichter zu bewahren sind als Leichen, das Projekt kann innerhalb von 24 Stunden abgeschlossen werden, es kann als Homeschooling -Tool verwendet werden und kann verwendet werden, um große Mengen zu unterrichten von Informationen. Gruppen [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Der wiederholte 3D-Druck für die Anatomie mit hohem Volumen macht 3D-Druckmodelle kostengünstiger [26]. Die Verwendung von 3DPAM kann die mentalen Rotationsfähigkeiten verbessern [23] und die Interpretation von Querschnittsbildern verbessern [23, 32]. Zwei Studien ergaben, dass Studierende, die 3DPAM ausgesetzt waren, mit größerer Wahrscheinlichkeit einer Operation unterzogen wurden [40, 74]. Metallanschlüsse können eingebettet werden, um die Bewegung zu erstellen, die zur Untersuchung der funktionalen Anatomie erforderlich ist [51, 53], oder Modelle können mit Triggerdesigns gedruckt werden [67].
Der 3D -Druck ermöglicht die Erstellung einstellbarer anatomischer Modelle, indem bestimmte Aspekte während der Modellierungsstufe verbessert werden, [48, 80] eine geeignete Basis [59], die mehrere Modelle kombiniert, [36] unter Verwendung von Transparenz, (49) Farben [45] oder mehr bestimmte innere Strukturen sichtbar machen [30]. Tripodi und Kollegen verwendeten einen Bildhauermodus, um ihre 3D-gedruckten Knochenmodelle zu ergänzen, und betonten den Wert Co-erstellter Modelle als Lehrwerkzeuge [47]. In 9 Studien wurde die Farbe nach dem Drucken angewendet [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], die Schüler jedoch nur einmal angewendet [49]. Leider bewertete die Studie weder die Qualität des Modelltrainings noch die Abfolge des Trainings. Dies sollte im Kontext der Anatomieerziehung berücksichtigt werden, da die Vorteile von Blended Learning und Co-Creation gut etabliert sind [89]. Um die wachsende Werbeaktivität zu bewältigen, wurde selbstlernend viele Male zur Bewertung von Modellen verwendet [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Eine Studie kam zu dem Schluss, dass die Farbe des Kunststoffmaterials zu hell war [45], eine andere Studie kam zu dem Schluss, dass das Modell zu fragil war [71], und zwei andere Studien zeigten einen Mangel an anatomischer Variabilität des Designs einzelner Modelle [25, 45 ]. . Sieben Studien kamen zu dem Schluss, dass das anatomische Detail von 3DPAM nicht ausreicht [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Für detailliertere anatomische Modelle großer und komplexer Regionen, wie das Retroperitoneum oder die Gebärmutterhalsregion, werden die Segmentierung und Modellierungszeit als sehr lang angesehen und die Kosten sind sehr hoch (etwa 2000 US -Dollar) [27, 48]. Hojo und Kollegen berichteten in ihrer Studie, dass die Schaffung eines anatomischen Modells des Beckens 40 Stunden dauerte [42]. Die längste Segmentierungszeit betrug 380 Stunden in einer Studie von Weatherall und Kollegen, in der mehrere Modelle kombiniert wurden, um ein komplettes pädiatrisches Atemwegsmodell zu erstellen [36]. In neun Studien wurden Segmentierung und Druckzeit als Nachteile angesehen [36, 42, 57, 58, 74]. 12 Studien kritisierten jedoch die physikalischen Eigenschaften ihrer Modelle, insbesondere deren Konsistenz, [28, 62] mangelnde Transparenz, Fragilität und Monochromatizität, [71] fehlende Weichgewebe, [66] oder mangelnde Details [28, 34]. 45, 48, 62, 63, 81]. Diese Nachteile können durch Erhöhen der Segmentierung oder Simulationszeit überwunden werden. Das Verlieren und Abrufen relevanter Informationen war ein Problem, mit dem drei Teams konfrontiert waren [30, 74, 77]. Laut Patientenberichten lieferten iodierte Kontrastmittel aufgrund von Dosisbeschränkungen keine optimale vaskuläre Sichtbarkeit [74]. Die Injektion eines Leichenmodells scheint eine ideale Methode zu sein, die sich vom Prinzip von „so wenig wie möglich“ entzieht und die Grenzen der injizierten Kontrastmittel.
Leider erwähnen viele Artikel einige wichtige Merkmale von 3DPAM nicht. Weniger als die Hälfte der Artikel erklärte ausdrücklich, ob ihr 3DPAM getönt war. Die Berichterstattung über den Druckumfang war inkonsistent (43% der Artikel), und nur 34% erwähnten die Verwendung mehrerer Medien. Diese Druckparameter sind kritisch, da sie die Lerneigenschaften von 3DPAM beeinflussen. Die meisten Artikel liefern nicht ausreichende Informationen über die Komplexität des Erhaltens von 3DPAM (Entwurfszeit, Personalqualifikationen, Softwarekosten, Druckkosten usw.). Diese Informationen sind kritisch und sollten berücksichtigt werden, bevor Sie in Betracht ziehen, ein Projekt zur Entwicklung eines neuen 3DPAM zu beginnen.
Diese systematische Übersicht zeigt, dass das Entwerfen und 3D-Druck normale anatomische Modelle bei geringen Kosten möglich ist, insbesondere bei der Verwendung von FDM- oder SLA-Druckern und kostengünstigen einfarbigen Kunststoffmaterialien. Diese grundlegenden Konstruktionen können jedoch durch Hinzufügen von Farbe oder Hinzufügen von Designs in verschiedenen Materialien verbessert werden. Realistischere Modelle (gedruckt unter Verwendung mehrerer Materialien verschiedener Farben und Texturen, um die taktilen Eigenschaften eines Leichenreferenzmodells genau zu replizieren) erfordern teurere 3D -Drucktechnologien und längere Designzeiten. Dies wird die Gesamtkosten erheblich erhöhen. Unabhängig davon, welcher Druckprozess ausgewählt wird, ist die Auswahl der entsprechenden Bildgebungsmethode der Schlüssel zum Erfolg von 3DPAM. Je höher die räumliche Auflösung, desto realistischer wird das Modell für fortschrittliche Forschung. Aus pädagogischer Sicht ist 3DPAM ein wirksames Instrument zum Unterrichten von Anatomie, wie die Wissenstests, die den Schülern durchgeführt werden, und deren Zufriedenheit. Der Unterrichtseffekt von 3DPAM ist am besten, wenn es komplexe anatomische Regionen reproduziert und die Schüler sie früh in ihrer medizinischen Ausbildung verwenden.
Die in der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind aufgrund von Sprachbarrieren nicht öffentlich verfügbar, sind jedoch auf angemessene Anfrage beim entsprechenden Autor verfügbar.
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Postzeit: Nov.-13-2023