چاپ سه بعدی به عنوان ابزاری برای تدریس برای آناتومی طبیعی انسان: یک بررسی منظم | آموزش پزشکی BMC

به نظر می رسد مدل های آناتومیکی چاپی سه بعدی (3DPAM) به دلیل ارزش آموزشی و امکان سنجی آنها ابزاری مناسب است. هدف از این بررسی توصیف و تجزیه و تحلیل روشهای مورد استفاده برای ایجاد 3DPAM برای آموزش آناتومی انسان و ارزیابی سهم آموزشی آن است.
یک جستجوی الکترونیکی در PubMed با استفاده از اصطلاحات زیر انجام شد: آموزش ، مدرسه ، یادگیری ، آموزش ، آموزش ، آموزش ، آموزش ، آموزش ، سه بعدی ، سه بعدی ، 3 بعدی ، چاپ ، چاپ ، چاپ ، آناتومی ، آناتومی ، آناتومی و آناتومی بشر بشر یافته ها شامل ویژگی های مطالعه ، طراحی مدل ، ارزیابی مورفولوژیکی ، عملکرد آموزشی ، نقاط قوت و ضعف است.
در میان 68 مقاله منتخب ، بیشترین تعداد مطالعات متمرکز بر منطقه جمجمه (33 مقاله). 51 مقاله به چاپ استخوان اشاره می کند. در 47 مقاله ، 3DPAM بر اساس توموگرافی کامپیوتری تهیه شد. پنج فرآیند چاپ ذکر شده است. پلاستیک و مشتقات آنها در 48 مطالعه استفاده شد. هر طرح از 1.25 دلار تا 2800 دلار قیمت دارد. سی و هفت مطالعه 3DPAM را با مدل های مرجع مقایسه کردند. سی و سه مقاله فعالیتهای آموزشی را مورد بررسی قرار دادند. مزایای اصلی آن کیفیت بصری و لمسی ، بهره وری یادگیری ، تکرارپذیری ، قابلیت شخصی سازی و چابکی ، صرفه جویی در وقت ، ادغام آناتومی عملکردی ، قابلیت های بهتر چرخش ذهنی ، حفظ دانش و رضایت معلم/دانش آموزان است. مضرات اصلی مربوط به طراحی است: قوام ، عدم جزئیات یا شفافیت ، رنگ هایی که خیلی روشن هستند ، زمان چاپ طولانی و هزینه بالایی دارند.
این بررسی سیستماتیک نشان می دهد که 3DPAM مقرون به صرفه و برای آموزش آناتومی مؤثر است. مدل های واقع بینانه تر نیاز به استفاده از فناوری های گران قیمت چاپ سه بعدی و زمان طراحی طولانی تر دارند که این امر به میزان قابل توجهی هزینه کلی را افزایش می دهد. کلید انتخاب روش تصویربرداری مناسب است. از دیدگاه آموزشی ، 3DPAM ابزاری مؤثر برای آموزش آناتومی است و تأثیر مثبتی بر نتایج یادگیری و رضایت دارد. تأثیر تدریس 3DPAM در زمانی که مناطق پیچیده آناتومیکی را بازتولید می کند بهتر است و دانش آموزان در اوایل آموزش پزشکی از آن استفاده می کنند.
جداسازی اجساد حیوانات از یونان باستان انجام شده است و یکی از روشهای اصلی آموزش آناتومی است. از شکافهای کادوریک انجام شده در طول آموزش عملی در برنامه درسی نظری دانشجویان پزشکی دانشگاه استفاده می شود و در حال حاضر استاندارد طلا برای مطالعه آناتومی در نظر گرفته می شود [1،2،3،4،5]. با این حال ، موانع زیادی برای استفاده از نمونه های کادورویک انسانی وجود دارد و باعث می شود تا ابزارهای جدید آموزشی را جستجو کنید [6 ، 7]. برخی از این ابزارهای جدید شامل واقعیت افزوده ، ابزارهای دیجیتال و چاپ سه بعدی است. طبق بررسی ادبیات اخیر توسط سانتوس و همکاران. [8] از نظر ارزش این فن آوری های جدید برای آموزش آناتومی ، چاپ سه بعدی به نظر می رسد یکی از مهمترین منابع ، هم از نظر ارزش آموزشی برای دانش آموزان و چه از نظر امکان سنجی اجرای [4،9،10] بشر
چاپ سه بعدی چیز جدیدی نیست. اولین ثبت اختراعات مربوط به این فناوری به سال 1984 باز می گردد: A Le Méhauté ، O de Witte و JC André در فرانسه و سه هفته بعد C Hull در ایالات متحده. از آن زمان ، این فناوری به تکامل خود ادامه داده و استفاده از آن در بسیاری از مناطق گسترش یافته است. به عنوان مثال ، ناسا در سال 2014 اولین شیء را فراتر از زمین چاپ کرد [11]. حوزه پزشکی همچنین این ابزار جدید را اتخاذ کرده است و از این طریق تمایل به توسعه داروهای شخصی شده را افزایش داده است [12].
بسیاری از نویسندگان مزایای استفاده از مدلهای آناتومیکی چاپی سه بعدی (3DPAM) در آموزش پزشکی را نشان داده اند [10 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 ، 19]. هنگام آموزش آناتومی انسان ، مدل های غیر پاتولوژیکی و آناتومیکی طبیعی مورد نیاز است. برخی از بررسی ها مدلهای آموزش پاتولوژیک یا پزشکی/جراحی را مورد بررسی قرار داده اند [8 ، 20 ، 21]. برای تهیه یک مدل ترکیبی برای آموزش آناتومی انسانی که شامل ابزارهای جدیدی مانند چاپ سه بعدی است ، ما یک بررسی منظم برای توصیف و تجزیه و تحلیل چگونگی ایجاد اشیاء چاپی سه بعدی برای آموزش آناتومی انسان و چگونگی ارزیابی دانش آموزان با استفاده از این اشیاء سه بعدی انجام دادیم.
این بررسی ادبیات سیستماتیک در ژوئن سال 2022 با استفاده از دستورالعمل های PRISMA (موارد گزارشگر برای بررسی های سیستماتیک و متاآنالیزها) بدون محدودیت زمانی انجام شد [22].
معیارهای ورود به مطالعه همه مقالات پژوهشی با استفاده از 3DPAM در آموزش/یادگیری آناتومی بود. بررسی ادبیات ، نامه ها یا مقالاتی که بر روی مدلهای پاتولوژیک ، مدل های حیوانات ، مدل های باستان شناسی و مدلهای آموزش پزشکی/جراحی متمرکز شده اند ، حذف شدند. فقط مقالات منتشر شده به زبان انگلیسی انتخاب شدند. مقالات بدون چکیده های آنلاین در دسترس حذف شدند. مقالاتی که شامل چندین مدل بود ، حداقل یکی از آنها از نظر طبیعی طبیعی بود یا آسیب شناسی جزئی که بر ارزش تدریس تأثیر نمی گذارد ، گنجانده شده است.
جستجوی ادبیات در پایگاه داده الکترونیکی PubMed (کتابخانه ملی پزشکی ، NCBI) برای شناسایی مطالعات مربوطه منتشر شده تا ژوئن سال 2022 انجام شد. از اصطلاحات جستجوی زیر استفاده کنید: آموزش ، مدرسه ، تدریس ، تدریس ، یادگیری ، آموزش ، آموزش ، سه ابعاد ، 3D ، 3D ، چاپ ، چاپ ، چاپ ، آناتومی ، آناتومی ، آناتومی و آناتومی. یک پرس و جو واحد اجرا شد: ((((آموزش [عنوان/چکیده] یا مدرسه [عنوان/چکیده] orlearning [عنوان/چکیده] یا تدریس [عنوان/چکیده] یا آموزش [عنوان/چکیده] oreach [عنوان/چکیده]] یا] آموزش [عنوان/چکیده]) و (سه بعد [عنوان] یا 3D [عنوان] یا 3D [عنوان])) و (چاپ [عنوان] یا چاپ [عنوان] یا چاپ [عنوان])) و (آناتومی) [عنوان) ]/چکیده] یا آناتومی [عنوان/چکیده] یا آناتومی [عنوان/چکیده] یا آناتومی [عنوان/چکیده]). مقالات اضافی با جستجوی دستی در پایگاه داده PubMed و مرور منابع سایر مقالات علمی مشخص شد. هیچ محدودیتی در تاریخ اعمال نشده است ، اما از فیلتر "شخص" استفاده شده است.
تمام عناوین و خلاصه های بازیابی شده در برابر معیارهای ورود و محرومیت توسط دو نویسنده (EBR و AL) مورد بررسی قرار گرفتند ، و هر مطالعه ای که تمام معیارهای واجد شرایط بودن را برآورده نمی کند ، حذف شد. انتشارات متن کامل از مطالعات باقیمانده توسط سه نویسنده (EBR ، EBE و AL) مورد بررسی و بررسی قرار گرفت. در صورت لزوم ، اختلاف نظرها در انتخاب مقالات توسط شخص چهارم (LT) برطرف شد. انتشاراتی که تمام معیارهای ورود به مطالعه را رعایت می کردند در این بررسی گنجانده شده اند.
استخراج داده ها به طور مستقل توسط دو نویسنده (EBR و AL) تحت نظارت نویسنده سوم (LT) انجام شد.
- داده های طراحی مدل: مناطق آناتومیکی ، قطعات خاص آناتومیکی ، مدل اولیه برای چاپ سه بعدی ، روش دستیابی ، نرم افزار تقسیم بندی و مدل سازی ، نوع چاپگر سه بعدی ، نوع و مقدار مواد ، مقیاس چاپ ، رنگ ، هزینه چاپ.
- ارزیابی مورفولوژیکی مدل ها: مدلهای مورد استفاده برای مقایسه ، ارزیابی پزشکی متخصصان/معلمان ، تعداد ارزیابان ، نوع ارزیابی.
- آموزش مدل سه بعدی: ارزیابی دانش دانش آموزان ، روش ارزیابی ، تعداد دانش آموزان ، تعداد گروه های مقایسه ، تصادفی سازی دانش آموزان ، آموزش/نوع دانش آموز.
418 مطالعه در MEDLINE مشخص شد و 139 مقاله توسط فیلتر "انسانی" حذف شدند. پس از بررسی عناوین و خلاصه ها ، 103 مطالعه برای خواندن متن کامل انتخاب شدند. 34 مقاله از این امر حذف شدند زیرا آنها یا مدل های پاتولوژیک (9 مقاله) ، مدل های آموزش پزشکی/جراحی (4 مقاله) ، مدل های حیوانات (4 مقاله) ، مدل های رادیولوژی سه بعدی (1 مقاله) یا مقالات علمی اصلی (16 فصل) نبودند. ). در مجموع 68 مقاله در این بررسی گنجانده شده است. شکل 1 فرایند انتخاب را به عنوان نمودار جریان ارائه می دهد.
نمودار جریان خلاصه ای از شناسایی ، غربالگری و گنجاندن مقالات در این بررسی سیستماتیک
تمام مطالعات بین سالهای 2014 و 2022 با متوسط ​​سال انتشار سال 2019 منتشر شد. در میان 68 مقاله شامل 33 مورد (49 ٪) مطالعات توصیفی و تجربی بودند ، 17 نفر (25 ٪) صرفاً تجربی بودند و 18 نفر (26 ٪) بودند آزمایشی کاملاً توصیفی از 50 مطالعه تجربی 50 (73 ٪) ، 21 (31 ٪) از تصادفی استفاده کردند. فقط 34 مطالعه (50 ٪) شامل تجزیه و تحلیل آماری بودند. جدول 1 ویژگی های هر مطالعه را خلاصه می کند.
33 مقاله (48 ٪) منطقه را مورد بررسی قرار دادند ، 19 مقاله (28 ٪) منطقه قفسه سینه را مورد بررسی قرار دادند ، 17 مقاله (25 ٪) منطقه شکم را مورد بررسی قرار دادند و 15 مقاله (22 ٪) اندامها را مورد بررسی قرار دادند. پنجاه و یک مقاله (75 ٪) استخوانهای چاپی سه بعدی را به عنوان مدل های آناتومیکی یا مدل های آناتومیکی چند برش ذکر کردند.
با توجه به مدل های منبع یا پرونده های مورد استفاده برای توسعه 3DPAM ، 23 مقاله (34 ٪) به استفاده از داده های بیمار اشاره کردند ، 20 مقاله (29 ٪) به استفاده از داده های cadaveric اشاره کردند و 17 مقاله (25 ٪) از استفاده از پایگاه داده ها یاد کردند. استفاده ، و 7 مطالعه (10 ٪) منبع اسناد مورد استفاده را فاش نکردند.
47 مطالعه (69 ٪) 3DPAM را بر اساس توموگرافی کامپیوتری ایجاد کردند ، و 3 مطالعه (4 ٪) از استفاده از ریزگردها گزارش کردند. 7 مقاله (10 ٪) اشیاء سه بعدی را با استفاده از اسکنرهای نوری ، 4 مقاله (6 ٪) با استفاده از MRI ​​و 1 مقاله (1 ٪) با استفاده از دوربین و میکروسکوپ پیش بینی کردند. 14 مقاله (21 ٪) منبع پرونده های منبع طراحی مدل 3D را ذکر نکرد. پرونده های سه بعدی با وضوح مکانی متوسط ​​کمتر از 0.5 میلی متر ایجاد می شوند. وضوح بهینه 30 میکرومتر [80] و حداکثر وضوح 1.5 میلی متر است [32].
از شصت برنامه نرم افزاری مختلف (از تقسیم بندی ، مدل سازی ، طراحی یا چاپ) استفاده شد. Mimics (Mitleize ، Leuven ، بلژیک) اغلب (14 مطالعه ، 21 ٪) مورد استفاده قرار می گرفت ، و پس از آن Meshmixer (Autodesk ، San Rafael ، CA) (13 مطالعه ، 19 ٪) ، Geomagic (سیستم 3D ، MO ، NC ، Leesville) بشر (10 مطالعه ، 15 ٪) ، برش سه بعدی (آموزش Slicer Developer ، Boston ، MA) (9 مطالعه ، 13 ٪) ، مخلوط کن (بنیاد مخلوط کن ، آمستردام ، هلند) (8 مطالعه ، 12 ٪) و کورا (گلدمارسن ، هلند) (7 مطالعه ، 10 ٪).
شصت و هفت مدل مختلف چاپگر و پنج فرآیند چاپ ذکر شده است. فناوری FDM (مدل سازی رسوب ذوب شده) در 26 محصول (38 ٪) ، انفجار مواد در 13 محصول (19 ٪) و در نهایت انفجار چسبنده (11 محصول ، 16 ٪) استفاده شد. کمترین فن آوری های استفاده شده استریولیتوگرافی (SLA) (5 مقاله ، 7 ٪) و پخت لیزر انتخابی (SLS) (4 مقاله ، 6 ٪). رایج ترین چاپگر (7 مقاله ، 10 ٪) Connex 500 (Stratasys ، Rehovot ، اسرائیل) است [27 ، 30 ، 32 ، 36 ، 45 ، 62 ، 65].
هنگام مشخص کردن مواد مورد استفاده برای ساخت 3DPAM (51 مقاله ، 75 ٪) ، 48 مطالعه (71 ٪) از پلاستیک و مشتقات آنها استفاده کردند. مواد اصلی مورد استفاده PLA (اسید پلیلاکتیک) (20 نفر ، 29 ٪) ، رزین (9 نفر ، 13 ٪) و ABS (استایرن آکریلونیتریل بوتادین) (7 نوع ، 10 ٪) بودند. 23 مقاله (34 ٪) 3DPAM ساخته شده از مواد متعدد را مورد بررسی قرار دادند ، 36 مقاله (53 ٪) 3DPAM ساخته شده از تنها یک ماده را ارائه دادند و 9 مقاله (13 ٪) ماده ای را مشخص نکردند.
بیست و نه مقاله (43 ٪) نسبت های چاپی از 0.25: 1 تا 2: 1 را گزارش کردند ، با میانگین 1: 1. بیست و پنج مقاله (37 ٪) از نسبت 1: 1 استفاده کردند. 28 3DPAM (41 ٪) شامل چندین رنگ و 9 نفر (13 ٪) پس از چاپ رنگ شدند [43 ، 46 ، 49 ، 54 ، 58 ، 59 ، 65 ، 69 ، 75].
سی و چهار مقاله (50 ٪) هزینه های ذکر شده را ذکر کردند. 9 مقاله (13 ٪) هزینه چاپگرهای سه بعدی و مواد اولیه را ذکر کردند. چاپگرها از 302 دلار تا 65000 دلار قیمت دارند. در صورت مشخص شدن ، قیمت مدل از 1.25 دلار تا 2800 دلار است. این افراط و تفریط با نمونه های اسکلتی [47] و مدل های رتروپیتونئال با وفاداری بالا مطابقت دارد [48]. جدول 2 داده های مدل را برای هر مطالعه شامل خلاصه می کند.
سی و هفت مطالعه (54 ٪) 3DAPM را با یک مدل مرجع مقایسه کردند. در بین این مطالعات ، متداول ترین مقایسه کننده یک مدل مرجع آناتومیکی بود که در 14 مقاله (38 ٪) ، آماده سازی پلاستیکی در 6 مقاله (16 ٪) و آماده سازی پلاستیک در 6 مقاله (16 ٪) استفاده می شود. استفاده از واقعیت مجازی ، تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری یک 3DPAM در 5 مقاله (14 ٪) ، 3DPAM دیگر در 3 مقاله (8 ٪) ، بازی های جدی در 1 مقاله (3 ٪) ، رادیوگرافی در 1 مقاله (3 ٪) ، مدل های تجاری در 1 مقاله (3 ٪) و واقعیت افزوده در 1 مقاله (3 ٪). سی و چهار (50 ٪) مطالعه 3DPAM را ارزیابی کردند. پانزده (48 ٪) مطالعه تجربیات دقیق رأی دهندگان (جدول 3). 3DPAM توسط جراحان یا حضور در پزشکان در 7 مطالعه (47 ٪) ، متخصصان آناتومیک در 6 مطالعه (40 ٪) ، دانش آموزان در 3 مطالعه (20 ٪) ، معلمان (نظم و انضباط مشخص نشده) در 3 مطالعه (20 ٪) برای ارزیابی انجام شد. و یک ارزیاب دیگر در مقاله (7 ٪). میانگین تعداد ارزیابان 14 (حداقل 2 ، حداکثر 30) است. سی و سه مطالعه (49 ٪) مورفولوژی 3DPAM را از نظر کیفی ارزیابی کردند ، و 10 مطالعه (15 ٪) مورفولوژی 3DPAM را از نظر کمی ارزیابی کردند. از 33 مطالعه که از ارزیابی های کیفی استفاده می کردند ، 16 مورد ارزیابی کاملاً توصیفی (48 ٪) ، 9 آزمایش/رتبه بندی/نظرسنجی (27 ٪) و 8 مقیاس لیکرت استفاده شده (24 ٪) استفاده کردند. جدول 3 ارزیابی های مورفولوژیکی مدل ها در هر مطالعه شامل را خلاصه می کند.
سی و سه (48 ٪) مقاله بررسی و مقایسه اثربخشی آموزش 3DPAM با دانشجویان. از این مطالعات ، 23 مقاله (70 ٪) رضایت دانش آموزان را ارزیابی کردند ، 17 نفر (51 ٪) از مقیاس لیکرت استفاده کردند و 6 نفر (18 ٪) از روشهای دیگر استفاده کردند. بیست و دو مقاله (67 ٪) یادگیری دانش آموزان را از طریق آزمایش دانش ارزیابی کردند ، که از این تعداد 10 (30 ٪) از پیش آزمون و/یا پس آزمون استفاده می کردند. یازده مطالعه (33 ٪) برای ارزیابی دانش دانش آموزان از سؤالات و آزمون های چند گزینه ای استفاده کردند و پنج مطالعه (15 ٪) از برچسب زدن به تصویر/شناسایی آناتومیکی استفاده کردند. به طور متوسط ​​76 دانش آموز در هر مطالعه شرکت کردند (حداقل 8 ، حداکثر 319). بیست و چهار مطالعه (72 ٪) دارای یک گروه کنترل بودند که از این تعداد 20 نفر (60 ٪) از تصادفی استفاده کردند. در مقابل ، یک مطالعه (3 ٪) به طور تصادفی مدلهای آناتومیکی را به 10 دانش آموز مختلف اختصاص داده است. به طور متوسط ​​، 2.6 گروه مقایسه شدند (حداقل 2 ، حداکثر 10). بیست و سه مطالعه (70 ٪) دانشجویان پزشکی را درگیر کردند که از این تعداد 14 نفر (42 ٪) دانشجویان سال اول پزشکی بودند. شش مطالعه (18 ٪) شامل ساکنان ، 4 نفر (12 ٪) دانش آموز دندانپزشکی و 3 دانشجوی (9 ٪) علوم. شش مطالعه (18 ٪) یادگیری خودمختار را با استفاده از 3DPAM اجرا و ارزیابی کردند. جدول 4 نتایج ارزیابی اثربخشی تدریس 3DPAM را برای هر مطالعه شامل خلاصه می کند.
مزایای اصلی استفاده از 3DPAM به عنوان ابزاری برای آموزش آناتومی طبیعی انسانی گزارش شده توسط نویسندگان ، خصوصیات بصری و لمسی از جمله واقع گرایی [55 ، 67] ، دقت [44 ، 50 ، 72 ، 85] و تنوع سازگاری است [34] بشر ، 45 ، 48 ، 64] ، رنگ و شفافیت [28 ، 45] ، قابلیت اطمینان [24 ، 56 ، 73] ، اثر آموزشی [16 ، 32 ، 35 ، 39 ، 52 ، 57 ، 63 ، 69 ، 79] ، هزینه [ 27 ، 41 ، 44 ، 45 ، 48 ، 51 ، 60 ، 64 ، 80 ، 81 ، 83] ، تکرارپذیری [80] ، امکان بهبود یا شخصی سازی [28 ، 30 ، 36 ، 45 ، 48 ، 51 ، 53 ، 59 61 ، 67 ، 80] ، توانایی دستکاری دانش آموزان [30 ، 49] ، صرفه جویی در وقت تدریس [61 ، 80] ، سهولت ذخیره [61] ، توانایی ادغام آناتومی عملکردی یا ایجاد ساختارهای خاص [51 ، 53] ، 67] ، طراحی سریع مدل های اسکلت [81] ، توانایی ایجاد و استفاده از مدل های خانه [49 ، 60 ، 71] ، بهبود توانایی های چرخش ذهنی [23] و حفظ دانش [32] و همچنین در معلم [ 25 ، 63] و رضایت دانشجویی [25 ، 63]. 45 ، 46 ، 52 ، 52 ، 57 ، 63 ، 66 ، 69 ، 84].
مضرات اصلی مربوط به طراحی است: استحکام [80] ، ثبات [28 ، 62] ، عدم جزئیات یا شفافیت [28 ، 30 ، 34 ، 45 ، 48 ، 62 ، 64 ، 81] ، رنگ های خیلی روشن [45]. و شکنندگی کف [71]. سایر معایب شامل از دست دادن اطلاعات [30 ، 76] ، مدت زمان طولانی برای تقسیم تصویر [36 ، 52 ، 57 ، 58 ، 74] ، زمان چاپ [57 ، 63 ، 66 ، 67] ، عدم تغییرپذیری آناتومیکی [25] ، و هزینه بالا [48].
این بررسی سیستماتیک خلاصه 68 مقاله منتشر شده در طی 9 سال است و علاقه جامعه علمی به 3DPAM را به عنوان ابزاری برای آموزش آناتومی طبیعی انسان برجسته می کند. هر منطقه آناتومیک مورد مطالعه قرار گرفت و سه بعدی چاپ شد. از این مقالات ، 37 مقاله 3DPAM را با سایر مدل ها مقایسه کردند و 33 مقاله اهمیت آموزشی 3DPAM را برای دانشجویان ارزیابی کردند.
با توجه به تفاوت در طراحی مطالعات چاپ سه بعدی آناتومیکی ، ما آن را مناسب برای انجام یک متاآنالیز نمی دانیم. متاآنالیز منتشر شده در سال 2020 عمدتاً بر تست های دانش آناتومیکی پس از آموزش بدون تجزیه و تحلیل جنبه های فنی و فناوری طراحی و تولید 3DPAM متمرکز شده است [10].
ناحیه سر مورد مطالعه قرار گرفته است ، احتمالاً به این دلیل که پیچیدگی آناتومی آن باعث می شود دانش آموزان بتوانند این منطقه آناتومیکی را در فضای سه بعدی نسبت به اندام یا تنه به تصویر بکشد. CT تاکنون متداول ترین روش تصویربرداری است. این تکنیک به ویژه در تنظیمات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد ، اما دارای وضوح مکانی محدود و کنتراست بافت نرم کم است. این محدودیت ها اسکن های CT را برای تقسیم بندی و مدل سازی سیستم عصبی نامناسب می کند. از طرف دیگر ، توموگرافی کامپیوتری برای تقسیم/مدل سازی بافت استخوان بهتر است. کنتراست بافت استخوان/نرم به تکمیل این مراحل قبل از چاپ سه بعدی مدل های آناتومیکی کمک می کند. از طرف دیگر ، MicroCT از نظر وضوح مکانی در تصویربرداری استخوان ، فناوری مرجع در نظر گرفته می شود [70]. از اسکنرهای نوری یا MRI نیز می توان برای به دست آوردن تصاویر استفاده کرد. وضوح بالاتر از صاف کردن سطوح استخوان جلوگیری می کند و ظرافت ساختارهای آناتومیکی را حفظ می کند [59]. انتخاب مدل همچنین بر وضوح مکانی تأثیر می گذارد: به عنوان مثال ، مدل های پلاستیک سازی وضوح کمتری دارند [45]. طراحان گرافیک باید مدل های سه بعدی سفارشی ایجاد کنند که این هزینه ها (25 تا 150 دلار در ساعت) را افزایش می دهد [43]. به دست آوردن پرونده های با کیفیت بالا .STL برای ایجاد مدلهای آناتومیکی با کیفیت بالا کافی نیست. تعیین پارامترهای چاپ ، مانند جهت گیری مدل آناتومیکی در صفحه چاپ ضروری است [29]. برخی از نویسندگان پیشنهاد می کنند که فن آوری های پیشرفته چاپ مانند SLS در هر کجا ممکن است برای بهبود صحت 3DPAM استفاده شود [38]. تولید 3DPAM نیاز به کمک حرفه ای دارد. بیشترین متخصصان متخصص مهندسین [72] ، رادیولوژیست ، [75] ، طراحان گرافیک [43] و آناتومیست ها هستند [25 ، 28 ، 51 ، 57 ، 76 ، 77].
نرم افزار تقسیم بندی و مدل سازی عوامل مهمی در به دست آوردن مدلهای دقیق آناتومیکی هستند ، اما هزینه این بسته های نرم افزاری و پیچیدگی آنها مانع استفاده از آنها می شود. مطالعات متعددی استفاده از بسته های نرم افزاری و فن آوری های چاپی مختلف را با هم مقایسه کرده است ، و مزایا و مضرات هر فناوری را برجسته می کند [68]. علاوه بر نرم افزار مدل سازی ، چاپ نرم افزار سازگار با چاپگر انتخاب شده نیز لازم است. برخی از نویسندگان ترجیح می دهند از چاپ سه بعدی آنلاین استفاده کنند [75]. اگر اشیاء سه بعدی کافی چاپ شوند ، سرمایه گذاری می تواند منجر به بازده مالی شود [72].
پلاستیک تقریباً متداول ترین مواد است. طیف گسترده ای از بافت ها و رنگ های آن ، آن را به عنوان ماده انتخابی برای 3DPAM تبدیل می کند. برخی از نویسندگان در مقایسه با مدلهای سنتی کادورویک یا روکش سنتی ، از قدرت بالای آن تمجید کرده اند [24 ، 56 ، 73]. برخی از پلاستیک ها حتی خاصیت خمشی یا کششی دارند. به عنوان مثال ، Filaflex با فناوری FDM می تواند تا 700 ٪ افزایش یابد. برخی از نویسندگان آن را ماده انتخابی برای تکثیر عضلات ، تاندون و رباط می دانند [63]. از طرف دیگر ، دو مطالعه سؤالاتی در مورد جهت گیری فیبر در هنگام چاپ ایجاد کرده اند. در حقیقت ، جهت گیری فیبر عضلانی ، درج ، عصب سازی و عملکرد در مدل سازی عضلات بسیار مهم است [33].
با کمال تعجب ، مطالعات کمی از مقیاس چاپ اشاره می کند. از آنجا که بسیاری از افراد نسبت 1: 1 را استاندارد می دانند ، نویسنده ممکن است تصمیم گرفته باشد که از آن یاد نکند. اگرچه مقیاس گذاری برای یادگیری کارگردانی در گروه های بزرگ مفید خواهد بود ، اما امکان سنجی مقیاس گذاری هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است ، به خصوص با رشد اندازه کلاس و اندازه فیزیکی مدل یک عامل مهم است. البته ، مقیاس های با اندازه کامل ، مکان یابی و برقراری ارتباط عناصر مختلف آناتومیکی را به بیمار آسان تر می کنند ، که ممکن است توضیح دهد که چرا اغلب از آنها استفاده می شود.
از بسیاری از چاپگرهای موجود در بازار ، آنهایی که از فناوری PolyJet (جوهر افشان مواد یا جوهر افشان) استفاده می کنند تا رنگ با کیفیت بالا و هزینه چاپ چند ماده (و بنابراین چند متن) را بین 20،000 دلار و 250،000 دلار آمریکا (https:/// /www.aniwaa.com/). این هزینه بالا ممکن است ارتقاء 3DPAM را در دانشکده های پزشکی محدود کند. علاوه بر هزینه چاپگر ، هزینه مواد مورد نیاز برای چاپ جوهر افشان بیشتر از چاپگرهای SLA یا FDM است [68]. قیمت چاپگرهای SLA یا FDM نیز مقرون به صرفه تر است ، از 576 یورو تا 4،999 یورو در مقالات ذکر شده در این بررسی. به گفته Tripodi و همکاران ، هر قسمت اسکلتی را می توان با قیمت 1.25 دلار آمریکا چاپ کرد [47]. یازده مطالعه نتیجه گرفتند که چاپ سه بعدی ارزان تر از پلاستیک سازی یا مدل های تجاری است [24 ، 27 ، 41 ، 44 ، 45 ، 48 ، 51 ، 60 ، 63 ، 80 ، 81 ، 83]. علاوه بر این ، این مدل های تجاری به گونه ای طراحی شده اند که اطلاعات بیمار را بدون جزئیات کافی برای آموزش آناتومی ارائه می دهند [80]. این مدل های تجاری نسبت به 3DPAM پایین تر تلقی می شوند [44]. شایان ذکر است که علاوه بر فناوری چاپ مورد استفاده ، هزینه نهایی متناسب با مقیاس و بنابراین اندازه نهایی 3DPAM است [48]. به همین دلایل ، مقیاس با اندازه کامل ترجیح داده می شود [37].
فقط یک مطالعه 3DPAM را با مدلهای آناتومیکی در دسترس تجاری مقایسه کرد [72]. نمونه های cadaveric متداول ترین مقایسه کننده برای 3DPAM هستند. با وجود محدودیت های آنها ، مدل های cadaveric ابزاری با ارزش برای آموزش آناتومی هستند. بین کالبد شکافی ، برش و استخوان خشک باید تمایز قائل شود. بر اساس تست های آموزشی ، دو مطالعه نشان داد که 3DPAM به طور قابل توجهی مؤثرتر از برش پلاستیکی است [16 ، 27]. یک مطالعه یک ساعت آموزش را با استفاده از 3DPAM (اندام تحتانی) با یک ساعت جدا شدن از همان منطقه آناتومیک مقایسه کرد [78]. بین دو روش تدریس تفاوت معنی داری مشاهده نشد. این احتمال وجود دارد که تحقیقات کمی در مورد این موضوع وجود داشته باشد زیرا انجام چنین مقایسه هایی دشوار است. Discection یک آماده سازی وقت گیر برای دانشجویان است. بسته به آنچه تهیه می شود ، ده ها ساعت آماده سازی لازم است. مقایسه سوم را می توان با استخوان های خشک انجام داد. یک مطالعه توسط Tsai و Smith نشان داد که نمرات آزمون در گروه با استفاده از 3DPAM بهتر است [51 ، 63]. چن و همكاران خاطرنشان كردند كه دانش آموزانی كه از مدل های سه بعدی استفاده می كنند در شناسایی ساختارها (جمجمه) بهتر عمل می كنند ، اما هیچ تفاوتی در نمرات MCQ وجود ندارد [69]. سرانجام ، تانر و همكاران با استفاده از 3DPAM از فسیل پریگوپالواتین ، نتایج پس از آزمون بهتر را در این گروه نشان دادند [46]. سایر ابزارهای جدید تدریس در این بررسی ادبیات مشخص شد. رایج ترین آنها در بین آنها واقعیت افزوده ، واقعیت مجازی و بازی های جدی است [43]. به گفته مهروس و همكاران ، ترجیح مدلهای آناتومیکی به تعداد ساعتی كه دانش آموزان بازی های ویدیویی انجام می دهند بستگی دارد [31]. از طرف دیگر ، اشکال اصلی ابزارهای جدید آموزش آناتومی بازخورد هاپتیک است ، به خصوص برای ابزارهای کاملاً مجازی [48].
بیشتر مطالعات ارزیابی 3DPAM جدید از پیش آزمون دانش استفاده کرده اند. این پیش آزمون ها به جلوگیری از تعصب در ارزیابی کمک می کنند. برخی از نویسندگان ، قبل از انجام مطالعات تجربی ، تمام دانش آموزانی را که بالاتر از میانگین در آزمون مقدماتی به ثمر رسانده اند ، حذف می کنند [40]. از جمله تعصبات گاراس و همکاران ذکر شده ، رنگ مدل و انتخاب داوطلبان در کلاس دانشجویی بود [61]. رنگ آمیزی شناسایی ساختارهای آناتومیکی را تسهیل می کند. چن و همکارانش شرایط آزمایشی دقیق و بدون تفاوت اولیه بین گروه ها ایجاد کردند و مطالعه تا حد ممکن کور شد [69]. لیم و همکاران توصیه می کنند که ارزیابی پس آزمون توسط شخص ثالث انجام شود تا از تعصب در ارزیابی جلوگیری شود [16]. برخی از مطالعات از مقیاس های لیکرت برای ارزیابی امکان سنجی 3DPAM استفاده کرده اند. این ابزار برای ارزیابی رضایت مناسب است ، اما هنوز هم تعصبات مهمی وجود دارد که باید از آن آگاه باشید [86].
ارتباط آموزشی 3DPAM در درجه اول در 14 از 33 مطالعه در بین دانشجویان پزشکی ، از جمله دانشجویان سال اول پزشکی ، ارزیابی شد. در مطالعه مقدماتی خود ، ویلک و همکارانش گزارش دادند که دانشجویان پزشکی معتقدند که چاپ سه بعدی باید در یادگیری آناتومی آنها گنجانده شود [87]. 87 ٪ از دانشجویان مورد بررسی در مطالعه Cercenelli معتقدند که سال دوم مطالعه بهترین زمان برای استفاده از 3DPAM است [84]. نتایج تانر و همکاران همچنین نشان داد که دانش آموزان اگر هرگز این زمینه را مطالعه نکرده اند ، عملکرد بهتری دارند [46]. این داده ها حاکی از آن است که سال اول دانشکده پزشکی زمان بهینه برای ترکیب 3DPAM در آموزش آناتومی است. متاآنالیز شما از این ایده پشتیبانی کرد [18]. در بین 27 مقاله موجود در این مطالعه ، در عملکرد 3DPAM در مقایسه با مدلهای سنتی در دانشجویان پزشکی تفاوت معنی داری وجود دارد ، اما در ساکنان نیست.
3DPAM به عنوان یک ابزار یادگیری ، پیشرفت تحصیلی را بهبود می بخشد [16 ، 35 ، 39 ، 52 ، 57 ، 63 ، 69 ، 79] ، حفظ دانش طولانی مدت [32] و رضایت دانش آموزان [25 ، 45 ، 46 ، 52 ، 57 ، 63 ، 66] ، 69 ، 84]. پانل های کارشناسان همچنین این مدل ها را مفید دانستند [37 ، 42 ، 49 ، 81 ، 82] و دو مطالعه نشان دادند که رضایت معلمان از 3PAM [25 ، 63]. از بین همه منابع ، Backhouse و همکارانش چاپ سه بعدی را بهترین گزینه برای مدلهای آناتومیکی سنتی می دانند [49]. در اولین متاآنالیز خود ، شما و همکاران تأیید کردند که دانش آموزانی که دستورالعمل 3DPAM دریافت کرده اند ، نمرات پس آزمون بهتری نسبت به دانش آموزانی که دستورالعمل 2D یا CADAVER دریافت کرده اند ، دارند [10]. با این حال ، آنها 3DPAM را نه با پیچیدگی ، بلکه به سادگی با قلب ، سیستم عصبی و حفره شکم متمایز کردند. در هفت مطالعه ، 3DPAM بر اساس تست های دانش که به دانشجویان تجویز می شود ، از سایر مدل ها بهتر عمل نکردند [32 ، 66 ، 69 ، 77 ، 78 ، 84]. در متاآنالیز خود ، سالازار و همکارانش نتیجه گرفتند که استفاده از 3DPAM به طور خاص درک آناتومی پیچیده را بهبود می بخشد [17]. این مفهوم با نامه هیتاس به ویراستار سازگار است [88]. برخی از مناطق آناتومیکی که پیچیده تر در نظر گرفته می شوند ، نیازی به استفاده از 3DPAM ندارند ، در حالی که مناطق آناتومیکی پیچیده تری (مانند گردن یا سیستم عصبی) یک انتخاب منطقی برای 3DPAM است. این مفهوم ممکن است توضیح دهد که چرا برخی از 3DPAM ها نسبت به مدلهای سنتی برتر نیستند ، به ویژه هنگامی که دانش آموزان در دامنه ای که عملکرد مدل برتر است ، دانش ندارند. بنابراین ، ارائه یک الگوی ساده به دانشجویانی که قبلاً دانش خود را در مورد موضوع (دانشجویان پزشکی یا ساکنان) دارند ، در بهبود عملکرد دانش آموزان مفید نیست.
از بین تمام مزایای آموزشی ذکر شده ، 11 مطالعه بر خصوصیات بصری یا لمسی مدل ها تأکید کردند [27،34،44،45،48،50،55،63،67،72،85] و 3 مطالعه باعث بهبود قدرت و دوام شد (33 ، 50 -52 ، 63 ، 79 ، 85 ، 86). مزایای دیگر این است که دانش آموزان می توانند ساختارها را دستکاری کنند ، معلمان می توانند در وقت خود صرفه جویی کنند ، آنها از حفظ آنها راحت تر از cadavers هستند ، این پروژه می تواند طی 24 ساعت تکمیل شود ، می تواند به عنوان یک ابزار آموزش در خانه استفاده شود و می توان از آن برای آموزش مقادیر زیادی استفاده کرد اطلاعات گروه ها [30 ، 49 ، 60 ، 61 ، 80 ، 81]. چاپ سه بعدی مکرر برای آموزش آناتومی با حجم بالا باعث می شود مدل های چاپ سه بعدی مقرون به صرفه تر شوند [26]. استفاده از 3DPAM می تواند قابلیت های چرخش ذهنی را بهبود بخشد [23] و تفسیر تصاویر مقطعی را بهبود بخشد [23 ، 32]. دو مطالعه نشان داد كه دانش آموزان در معرض 3DPAM احتمالاً تحت عمل جراحی قرار می گیرند [40 ، 74]. اتصالات فلزی را می توان برای ایجاد حرکات مورد نیاز برای مطالعه آناتومی عملکردی [51 ، 53] تعبیه کرد ، یا مدل ها را می توان با استفاده از طرح های ماشه چاپ کرد [67].
چاپ سه بعدی امکان ایجاد مدل های آناتومیکی قابل تنظیم را با بهبود جنبه های خاص در مرحله مدل سازی فراهم می کند ، [48 ، 80] ایجاد یک پایه مناسب ، [59] ترکیب چندین مدل ، [36] با استفاده از شفافیت ، (49) رنگ ، [45] یا ساختارهای داخلی خاص قابل مشاهده است [30]. Tripodi و همکارانش از مجسمه سازی خاک رس برای تکمیل مدل های استخوان چاپی سه بعدی خود استفاده کردند و بر ارزش مدلهای ایجاد شده به عنوان ابزارهای تدریس تأکید کردند [47]. در 9 مطالعه ، رنگ پس از چاپ [43 ، 46 ، 49 ، 54 ، 58 ، 59 ، 65 ، 69 ، 75] اعمال شد ، اما دانش آموزان فقط یک بار آن را اعمال کردند [49]. متأسفانه ، این مطالعه کیفیت آموزش مدل یا دنباله آموزش را ارزیابی نکرده است. این باید در زمینه آموزش آناتومی در نظر گرفته شود ، زیرا مزایای یادگیری ترکیبی و ایجاد همزمان به خوبی مشخص شده است [89]. برای مقابله با فعالیت تبلیغاتی رو به رشد ، از خودداری از خود بارها برای ارزیابی مدل ها استفاده شده است [24 ، 26 ، 27 ، 32 ، 46 ، 69 ، 82].
یک مطالعه نتیجه گرفت که رنگ مواد پلاستیکی خیلی روشن است [45] ، یک مطالعه دیگر نتیجه گرفت که این مدل خیلی شکننده است [71] ، و دو مطالعه دیگر حاکی از عدم تنوع آناتومیکی در طراحی مدل های فردی است [25 ، 45 ]. بشر هفت مطالعه نتیجه گرفتند که جزئیات آناتومیکی 3DPAM کافی نیست [28 ، 34 ، 45 ، 48 ، 62 ، 63 ، 81].
برای مدل های آناتومیکی دقیق تر مناطق بزرگ و پیچیده ، مانند رتروپیتون یا منطقه دهانه رحم ، زمان تقسیم و مدل سازی بسیار طولانی در نظر گرفته می شود و هزینه بسیار زیاد است (حدود 2000 دلار آمریکا) [27 ، 48]. هوجو و همکارانش در مطالعه خود گزارش دادند که ایجاد یک مدل آناتومیکی لگن 40 ساعت طول کشید [42]. طولانی ترین زمان تقسیم بندی در یک مطالعه توسط Weatherall و همکارانش 380 ساعت بود که در آن چندین مدل برای ایجاد یک مدل کامل راه هوایی کودکان ترکیب شدند [36]. در نه مطالعه ، تقسیم بندی و زمان چاپ معایبی در نظر گرفته شد [36 ، 42 ، 57 ، 58 ، 74]. با این حال ، 12 مطالعه از خصوصیات بدنی مدل های آنها ، به ویژه قوام آنها ، [28 ، 62] عدم شفافیت ، [30] شکنندگی و تک رنگ ، [71] فقدان بافت نرم ، [66] یا عدم جزئیات [28 ، انتقاد کردند. 34] ، 45 ، 48 ، 62 ، 63 ، 81]. با افزایش زمان تقسیم یا زمان شبیه سازی ، می توان این مضرات را برطرف کرد. از دست دادن و بازیابی اطلاعات مربوطه مشکلی بود که سه تیم با آن روبرو شد [30 ، 74 ، 77]. طبق گزارش های بیمار ، عوامل کنتراست ید به دلیل محدودیت دوز ، دید عروقی بهینه را ارائه نمی دهند [74]. به نظر می رسد تزریق یک مدل cadaveric روشی ایده آل است که از اصل "کمترین حد ممکن" و محدودیت های دوز ماده کنتراست تزریق می شود.
متأسفانه ، بسیاری از مقالات برخی از ویژگی های اصلی 3DPAM را ذکر نمی کنند. کمتر از نیمی از مقالات به صراحت اظهار داشتند که آیا 3DPAM آنها رنگی شده است یا خیر. پوشش دامنه چاپ متناقض بود (43 ٪ از مقالات) و تنها 34 ٪ از استفاده از رسانه های متعدد یاد کردند. این پارامترهای چاپ بسیار مهم هستند زیرا بر خصوصیات یادگیری 3DPAM تأثیر می گذارد. بیشتر مقالات اطلاعات کافی در مورد پیچیدگی های بدست آوردن 3DPAM (زمان طراحی ، صلاحیت پرسنل ، هزینه های نرم افزار ، هزینه های چاپ و غیره) ارائه نمی دهند. این اطلاعات بسیار مهم است و باید قبل از در نظر گرفتن یک پروژه برای توسعه 3DPAM جدید در نظر گرفته شود.
این بررسی سیستماتیک نشان می دهد که طراحی و چاپ سه بعدی مدل های طبیعی آناتومیکی با هزینه کم امکان پذیر است ، به خصوص هنگام استفاده از چاپگرهای FDM یا SLA و مواد پلاستیکی تک رنگ ارزان. با این حال ، این طرح های اساسی با افزودن رنگ یا اضافه کردن طرح ها در مواد مختلف قابل افزایش است. مدل های واقع بینانه تر (چاپ شده با استفاده از چندین ماده با رنگ ها و بافت های مختلف برای تکرار دقیق ویژگی های لمسی یک مدل مرجع Cadaver) به فناوری های چاپ سه بعدی گرانتر و زمان طراحی طولانی تر نیاز دارند. این به طور قابل توجهی هزینه کلی را افزایش می دهد. مهم نیست که کدام فرآیند چاپ انتخاب شده است ، انتخاب روش تصویربرداری مناسب برای موفقیت 3DPAM مهم است. هرچه وضوح مکانی بالاتر باشد ، مدل واقع بینانه تر می شود و می تواند برای تحقیقات پیشرفته استفاده شود. از دیدگاه آموزشی ، 3DPAM ابزاری مؤثر برای آموزش آناتومی است ، همانطور که در آزمون دانش انجام شده به دانش آموزان و رضایت آنها مشهود است. تأثیر تدریس 3DPAM در زمانی که مناطق پیچیده آناتومیکی را بازتولید می کند بهتر است و دانش آموزان در اوایل آموزش پزشکی از آن استفاده می کنند.
مجموعه داده های تولید شده و/یا تجزیه و تحلیل در مطالعه حاضر به دلیل موانع زبانی در دسترس عموم نیستند اما در صورت درخواست معقول از نویسنده مربوطه در دسترس هستند.
Drake RL ، Lowry DJ ، Pruitt CM. مروری بر آناتومی ناخالص ، میکروآناتومی ، عصب شناسی و دوره های جنین شناسی در برنامه های درسی دانشکده پزشکی ایالات متحده. آنات rec 2002 ؛ 269 (2): 118-22.
Discection Cadaveric Ghosh Sk به عنوان ابزاری آموزشی برای علم آناتومیک در قرن بیست و یکم: برش به عنوان یک ابزار آموزشی. تجزیه و تحلیل آموزش علوم. 2017 ؛ 10 (3): 286-99.