Os modelos anatómicos impresos en tres dimensións (3DPAMs) parecen ser unha ferramenta adecuada debido ao seu valor educativo e viabilidade. O obxectivo desta revisión é describir e analizar os métodos empregados para crear 3DPAM para ensinar a anatomía humana e avaliar a súa contribución pedagóxica.
Realizouse unha busca electrónica en PubMed utilizando os seguintes termos: Educación, Escola, Aprendizaxe, Ensino, Formación, Ensino, Educación, tridimensional, 3D, 3 dimensional, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía e anatomía . . Os resultados incluíron características de estudo, deseño de modelos, avaliación morfolóxica, rendemento educativo, fortalezas e débiles.
Entre os 68 artigos seleccionados, o maior número de estudos centrados na rexión cranial (33 artigos); 51 artigos mencionan a impresión ósea. En 47 artigos, o 3DPAM foi desenvolvido a partir da tomografía computarizada. Listan cinco procesos de impresión. Os plásticos e os seus derivados usáronse en 48 estudos. Cada deseño vai de prezo de 1,25 a 2.800 dólares. Trinta e sete estudos compararon 3DPAM con modelos de referencia. Trinta e tres artigos examinou actividades educativas. Os principais beneficios son a calidade visual e táctil, a eficiencia da aprendizaxe, a repetibilidade, a personalización e a axilidade, o aforro de tempo, a integración da anatomía funcional, as mellores capacidades de rotación mental, a retención de coñecemento e a satisfacción do profesor/alumno. As principais desvantaxes están relacionadas co deseño: coherencia, falta de detalle ou transparencia, cores demasiado brillantes, longos tempos de impresión e alto custo.
Esta revisión sistemática demostra que o 3DPAM é rendible e eficaz para ensinar a anatomía. Os modelos máis realistas requiren o uso de tecnoloxías de impresión 3D máis caras e tempos de deseño máis longos, o que aumentará significativamente o custo global. A clave é seleccionar o método de imaxe adecuado. Desde o punto de vista pedagóxico, 3DPAM é unha ferramenta eficaz para ensinar a anatomía, cun impacto positivo nos resultados e na satisfacción da aprendizaxe. O efecto docente de 3DPAM é mellor cando reproduce rexións anatómicas complexas e os estudantes úsano cedo na súa formación médica.
A disección de cadáveres de animais realizouse desde a antiga Grecia e é un dos principais métodos para ensinar a anatomía. As diseccións cadáveres realizadas durante a formación práctica úsanse no currículo teórico de estudantes de medicina universitaria e actualmente considéranse o estándar de ouro para o estudo da anatomía [1,2,3,4,5]. Non obstante, hai moitas barreiras para o uso de exemplares cadáveres humanos, o que provocou a busca de novas ferramentas de adestramento [6, 7]. Algunhas destas novas ferramentas inclúen realidade aumentada, ferramentas dixitais e impresión 3D. Segundo unha recente revisión da literatura de Santos et al. [8] En canto ao valor destas novas tecnoloxías para ensinar a anatomía, a impresión 3D parece ser un dos recursos máis importantes, tanto en termos de valor educativo para estudantes como en termos de viabilidade de implementación [4,9,10] .
A impresión 3D non é nova. As primeiras patentes relacionadas con esta tecnoloxía datan de 1984: A Le Méhauté, O de Witte e JC André en Francia, e tres semanas despois C Hull nos EUA. Desde entón, a tecnoloxía seguiu evolucionando e o seu uso expandiuse en moitas áreas. Por exemplo, a NASA imprimiu o primeiro obxecto máis alá da Terra en 2014 [11]. O campo médico tamén adoptou esta nova ferramenta, aumentando así o desexo de desenvolver medicina personalizada [12].
Moitos autores demostraron os beneficios do uso de modelos anatómicos impresos en 3D (3DPAM) na educación médica [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Ao ensinar anatomía humana, necesítanse modelos non patolóxicos e anatómicamente normais. Algunhas revisións examinaron modelos patolóxicos ou médicos/cirúrxicos [8, 20, 21]. Para desenvolver un modelo híbrido para ensinar a anatomía humana que incorpora novas ferramentas como a impresión 3D, realizamos unha revisión sistemática para describir e analizar como se crean obxectos impresos en 3D para ensinar anatomía humana e como os estudantes avalían a eficacia da aprendizaxe usando estes obxectos 3D.
Esta revisión sistemática da literatura realizouse en xuño de 2022 sen restricións de tempo mediante Prisma (elementos de presentación preferidos para revisións sistemáticas e metaanálises) [22].
Os criterios de inclusión foron todos os traballos de investigación usando 3DPAM na ensinanza/aprendizaxe de anatomía. Quedaron excluídas revisións de literatura, cartas ou artigos centrados en modelos patolóxicos, modelos animais, modelos arqueolóxicos e modelos de adestramento médico/cirúrxico. Só se seleccionaron artigos publicados en inglés. Quedaron excluídos artigos sen resumos en liña dispoñibles. Incluíronse artigos que incluían múltiples modelos, polo menos un dos cales era anatómicamente normal ou tiña unha patoloxía menor que non afectaba o valor do ensino.
Realizouse unha busca de literatura na base de datos electrónica PubMed (Biblioteca Nacional de Medicina, NCBI) para identificar estudos relevantes publicados ata xuño de 2022. Use os seguintes termos de busca: educación, escola, ensino, ensino, aprendizaxe, ensino, educación, tres- dimensional, 3d, 3d, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía e anatomía. Executouse unha única consulta: (((Educación [Título/Abstract] ou School [Título/Abstract] Orlearning [Título/Abstract] ou Ensino [Título/Abstract] ou Formación [Título/Abstract] OREACH [Título/Abstract]] OU Educación [Título/Resumo]) e (tres dimensións [título] ou 3d [título] ou 3d [título])) e (imprimir [título] ou imprimir [título] ou imprimir [título])) e (anatomía) [título ]]/abstracto] ou anatomía [título/abstracto] ou anatomía [título/abstracto] ou anatomía [título/abstracto]). Identificáronse artigos adicionais buscando manualmente a base de datos PubMed e revisando as referencias doutros artigos científicos. Non se aplicaron restricións de data, pero o filtro "persoa" foi usado.
Todos os autores (EBR e AL) seleccionáronse todos os títulos e resumos recuperados contra os criterios de inclusión e exclusión, e calquera estudo que non cumpriu todos os criterios de elixibilidade foi excluído. As publicacións de texto completo dos restantes estudos foron recuperadas e revisadas por tres autores (EBR, EBE e AL). Cando é necesario, os desacordos na selección de artigos foron resoltos por unha cuarta persoa (LT). Nesta revisión incluíronse publicacións que cumpriron todos os criterios de inclusión.
A extracción de datos foi realizada de forma independente por dous autores (EBR e AL) baixo a supervisión dun terceiro autor (LT).
- Datos de deseño de modelos: rexións anatómicas, pezas anatómicas específicas, modelo inicial para impresión 3D, método de adquisición, software de segmentación e modelado, tipo de impresora 3D, tipo de material e cantidade, escala de impresión, cor, custo de impresión.
- Avaliación morfolóxica de modelos: modelos empregados para comparación, avaliación médica de expertos/profesores, número de avaliadores, tipo de avaliación.
- Modelo 3D de ensino: avaliación do coñecemento dos estudantes, método de avaliación, número de estudantes, número de grupos de comparación, aleatorización de estudantes, educación/tipo de estudante.
Identificáronse 418 estudos en Medline e 139 artigos foron excluídos polo filtro "humano". Despois de revisar os títulos e os abstractos, seleccionáronse 103 estudos para a lectura de texto completo. Quedaron excluídos 34 artigos porque eran modelos patolóxicos (9 artigos), modelos de formación médica/cirúrxica (4 artigos), modelos animais (4 artigos), modelos radiolóxicos 3D (1 artigo) ou non eran artigos científicos orixinais (16 capítulos). ). Na revisión incluíronse un total de 68 artigos. A figura 1 presenta o proceso de selección como cadro de fluxo.
Chart de fluxo resumindo a identificación, cribado e inclusión de artigos nesta revisión sistemática
Todos os estudos publicáronse entre 2014 e 2022, cun ano medio de publicación de 2019. Entre os 68 artigos incluídos, 33 (49%) estudos foron descritivos e experimentais, 17 (25%) foron puramente experimentais e 18 (26%) foron experimental. Puramente descritivo. Dos 50 (73%) estudos experimentais, 21 (31%) utilizaron aleatorización. Só 34 estudos (50%) incluíron análises estatísticas. A táboa 1 resume as características de cada estudo.
33 artigos (48%) examinaron a rexión principal, 19 artigos (28%) examinaron a rexión torácica, 17 artigos (25%) examinaron a rexión abdominopelvica e 15 artigos (22%) examinaron as extremidades. Cincuenta e un artigos (75%) mencionaron os ósos impresos en 3D como modelos anatómicos ou modelos anatómicos de varias franxas.
En canto aos modelos ou ficheiros de orixe empregados para desenvolver 3DPAM, 23 artigos (34%) mencionaron o uso de datos do paciente, 20 artigos (29%) mencionaron o uso de datos cadáveres e 17 artigos (25%) mencionaron o uso de bases de datos. Utilizáronse e 7 estudos (10%) non revelaron a fonte dos documentos empregados.
47 estudos (69%) desenvolveron 3DPAM baseados na tomografía computarizada e 3 estudos (4%) informaron do uso de microCT. 7 artigos (10%) proxectaron obxectos 3D usando escáneres ópticos, 4 artigos (6%) usando resonancia magnética e 1 artigo (1%) usando cámaras e microscopios. 14 artigos (21%) non mencionaron a fonte dos ficheiros de orixe de deseño do modelo 3D. Os ficheiros 3D créanse cunha resolución espacial media inferior a 0,5 mm. A resolución óptima é de 30 μm [80] e a resolución máxima é de 1,5 mm [32].
Utilizáronse sesenta aplicacións de software (segmentación, modelado, deseño ou impresión). As mímicas (materializar, leuven, Bélxica) usáronse con máis frecuencia (14 estudos, 21%), seguida de Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 estudos, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 estudos, 15%), Slicer 3D (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 estudos, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Holanda) (8 estudos, 12%) e Cura (Geldemarsen, Holanda) (7 estudos, 10%).
Menciónanse sesenta e sete modelos de impresora diferentes e cinco procesos de impresión. A tecnoloxía FDM (modelado de deposición fusionada) utilizouse en 26 produtos (38%), explotación de materiais en 13 produtos (19%) e finalmente Binder Blasting (11 produtos, 16%). As tecnoloxías menos usadas son a estereolitografía (SLA) (5 artigos, 7%) e a sinterización selectiva de láser (SLS) (4 artigos, 6%). A impresora máis usada (7 artigos, 10%) é o Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Ao especificar os materiais empregados para facer 3DPAM (51 artigos, 75%), 48 estudos (71%) utilizaron plásticos e os seus derivados. Os principais materiais empregados foron PLA (ácido poliláctico) (n = 20, 29%), resina (n = 9, 13%) e ABS (estireno de butadieno acrilonitrilo) (7 tipos, 10%). 23 artigos (34%) examinaron 3DPAM feitos con múltiples materiais, 36 artigos (53%) presentaron 3DPAM feitos a partir dun só material e 9 artigos (13%) non especificaron un material.
Vinte e nove artigos (43%) informaron relacións de impresión que oscilan entre 0,25: 1 a 2: 1, cunha media de 1: 1. Vinte e cinco artigos (37%) usaron unha relación 1: 1. 28 3DPAMS (41%) consistían en varias cores e 9 (13%) tinguíronse despois da impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trinta e catro artigos (50%) mencionaron custos. 9 artigos (13%) mencionaron o custo das impresoras 3D e das materias primas. As impresoras varían de prezo de 302 a 65.000 dólares. Cando se especifica, os prezos do modelo oscilan entre 1,25 e 2.800 dólares; Estes extremos corresponden a exemplares esqueléticos [47] e modelos retroperitoneais de alta fidelidade [48]. A táboa 2 resume os datos do modelo para cada estudo incluído.
Trinta e sete estudos (54%) compararon o 3DAPM cun modelo de referencia. Entre estes estudos, o comparador máis común foi un modelo de referencia anatómico, usado en 14 artigos (38%), preparados plastinados en 6 artigos (16%), preparados plastinados en 6 artigos (16%). Uso da realidade virtual, tomografía computarizada Imaxe un 3dpam en 5 artigos (14%), outro 3dpam en 3 artigos (8%), xogos serios en 1 artigo (3%), radiografías en 1 artigo (3%), modelos de negocio en 1 artigo (3%) e realidade aumentada en 1 artigo (3%). Trinta e catro (50%) estudos avaliaron o 3DPAM. Quince (48%) estudos describiron en detalle as experiencias dos ratadores (táboa 3). 3DPAM foi realizado por cirurxiáns ou médicos asistentes en 7 estudos (47%), especialistas anatómicos en 6 estudos (40%), estudantes en 3 estudos (20%), profesores (disciplina non especificada) en 3 estudos (20%) para a súa avaliación e un avaliador máis no artigo (7%). O número medio de avaliadores é de 14 (mínimo 2, máximo 30). Trinta e tres estudos (49%) avaliaron cualitativamente a morfoloxía 3DPAM e 10 estudos (15%) avaliaron cuantitativamente a morfoloxía 3DPAM. Dos 33 estudos que utilizaron avaliacións cualitativas, 16 utilizaron avaliacións puramente descritivas (48%), 9 probas/clasificacións/enquisas utilizadas (27%) e 8 escalas Likert utilizadas (24%). A táboa 3 resume as avaliacións morfolóxicas dos modelos en cada estudo incluído.
Trinta e tres (48%) artigos examinados e compararon a eficacia do ensino 3DPAM cos estudantes. Destes estudos, 23 (70%) artigos avaliaron a satisfacción dos estudantes, 17 (51%) usaron escalas Likert e 6 (18%) usaron outros métodos. Vinte e dous artigos (67%) evaluaron a aprendizaxe dos estudantes a través de probas de coñecemento, das cales 10 (30%) usaron pretestes e/ou post-probas. Once estudos (33%) utilizaron preguntas e probas de elección múltiple para avaliar o coñecemento dos estudantes e cinco estudos (15%) empregaron a etiquetaxe de imaxes/identificación anatómica. Participaron unha media de 76 estudantes en cada estudo (mínimo 8, máximo 319). Vinte e catro estudos (72%) tiveron un grupo control, dos cales 20 (60%) usaron aleatorización. En contraste, un estudo (3%) asignou de xeito aleatorio modelos anatómicos a 10 estudantes diferentes. Comparáronse en media 2,6 grupos (mínimo 2, máximo 10). Vinte e tres estudos (70%) implicaron estudantes de medicina, dos cales 14 (42%) eran estudantes de medicina de primeiro ano. Seis (18%) estudos participaron residentes, 4 (12%) estudantes dentais e 3 (9%) estudantes de ciencias. Seis estudos (18%) implementaron e avaliaron a aprendizaxe autónoma mediante 3DPAM. A táboa 4 resume os resultados da avaliación de eficacia do ensino 3DPAM para cada estudo incluído.
As principais vantaxes informadas polos autores para usar 3DPAM como ferramenta de ensino para a anatomía humana normal son características visuais e táctiles, incluído o realismo [55, 67], a precisión [44, 50, 72, 85] e a variabilidade da coherencia [34, 45 ]. , 48, 64], cor e transparencia [28, 45], durabilidade [24, 56, 73], efecto educativo [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], custo [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproducibilidade [80], posibilidade de mellora ou personalización [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], a capacidade de manipular aos estudantes [30, 49], aforrando o tempo de ensino [61, 80], facilidade de almacenamento [61], a capacidade de integrar anatomía funcional ou crear estruturas específicas [51, 53], 67] , Deseño rápido de modelos esqueléticos [81], a capacidade de co-crear modelos e levalos a casa [49, 60, 71], mellorar as habilidades de rotación mental [23] e a retención de coñecemento [32], así como no profesor [ 25, 63] e satisfacción dos estudantes [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
As principais desvantaxes están relacionadas co deseño: rixidez [80], coherencia [28, 62], falta de detalle ou transparencia [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], cores demasiado brillantes [45]. e a fraxilidade do chan [71]. Outras desvantaxes inclúen a perda de información [30, 76], necesaria moito tempo para a segmentación de imaxes [36, 52, 57, 58, 74], tempo de impresión [57, 63, 66, 67], falta de variabilidade anatómica [25], e custo. Alto [48].
Esta revisión sistemática resume 68 artigos publicados ao longo de 9 anos e destaca o interese da comunidade científica en 3DPAM como ferramenta para ensinar anatomía humana normal. Estudouse cada rexión anatómica e impresa en 3D. Destes artigos, 37 artigos compararon o 3DPAM con outros modelos e 33 artigos avaliaron a relevancia pedagóxica de 3DPAM para os estudantes.
Dadas as diferenzas no deseño de estudos de impresión 3D anatómicos, non consideramos apropiado realizar unha metaanálise. Unha metaanálise publicada en 2020 centrouse principalmente nas probas de coñecemento anatómico despois da formación sen analizar os aspectos técnicos e tecnolóxicos do deseño e produción 3DPAM [10].
A rexión principal é a máis estudada, probablemente porque a complexidade da súa anatomía fai que sexa máis difícil para os estudantes representar esta rexión anatómica nun espazo tridimensional en comparación coas extremidades ou torso. O CT é de lonxe a modalidade de imaxe máis usada. Esta técnica é amplamente utilizada, especialmente nos escenarios médicos, pero ten unha resolución espacial limitada e un baixo contraste de tecidos brandos. Estas limitacións fan que as tomografías non sexan adecuadas para a segmentación e o modelo do sistema nervioso. Por outra banda, a tomografía computarizada é máis adecuada para a segmentación/modelado de tecidos óseos; O contraste de ósos/tecidos brandos axuda a completar estes pasos antes de imprimir 3D modelos anatómicos. Por outra banda, considérase microCT a tecnoloxía de referencia en termos de resolución espacial na imaxe ósea [70]. Os escáneres ópticos ou a resonancia magnética tamén se poden usar para obter imaxes. A maior resolución impide o alisado das superficies óseas e conserva a sutileza das estruturas anatómicas [59]. A elección do modelo tamén afecta á resolución espacial: por exemplo, os modelos de plastificación teñen unha resolución máis baixa [45]. Os deseñadores gráficos teñen que crear modelos 3D personalizados, o que aumenta os custos (25 a 150 dólares por hora) [43]. A obtención de ficheiros .STL de alta calidade non é suficiente para crear modelos anatómicos de alta calidade. É necesario determinar parámetros de impresión, como a orientación do modelo anatómico na placa de impresión [29]. Algúns autores suxiren que as tecnoloxías avanzadas de impresión como SLS deben usarse sempre que sexa posible para mellorar a precisión de 3DPAM [38]. A produción de 3DPAM require asistencia profesional; Os especialistas máis buscados son enxeñeiros [72], radiólogos, [75], deseñadores gráficos [43] e anatomistas [25, 28, 51, 57, 76, 77].
O software de segmentación e modelado son factores importantes para obter modelos anatómicos precisos, pero o custo destes paquetes de software e a súa complexidade dificultan o seu uso. Varios estudos compararon o uso de diferentes paquetes de software e tecnoloxías de impresión, destacando as vantaxes e os inconvenientes de cada tecnoloxía [68]. Ademais do software de modelado, tamén é necesario un software de impresión compatible coa impresora seleccionada; Algúns autores prefiren usar a impresión 3D en liña [75]. Se se imprimen suficientes obxectos 3D, o investimento pode levar a rendementos financeiros [72].
O plástico é de lonxe o material máis usado. A súa ampla gama de texturas e cores convérteno no material escollido para 3DPAM. Algúns autores eloxiaron a súa alta resistencia en comparación cos modelos tradicionais cadáveres ou plastinados [24, 56, 73]. Algúns plásticos incluso teñen propiedades dobladas ou de estiramento. Por exemplo, Filaflex coa tecnoloxía FDM pode estender ata o 700%. Algúns autores consideran que o material escollido para a replicación muscular, tendón e ligamento [63]. Por outra banda, dous estudos plantexaron preguntas sobre a orientación á fibra durante a impresión. De feito, a orientación á fibra muscular, a inserción, a inervación e a función son críticas no modelado muscular [33].
Sorprendentemente, poucos estudos mencionan a escala de impresión. Dado que moitas persoas consideran que a proporción 1: 1 é estándar, o autor pode que elixise non mencionalo. Aínda que a ampliación sería útil para a aprendizaxe dirixida en grandes grupos, aínda non se explorou a viabilidade da escala, especialmente cos tamaños de clase en crecemento e o tamaño físico do modelo é un factor importante. Por suposto, as escalas de tamaño completo facilitan a localización e comunicar varios elementos anatómicos ao paciente, o que pode explicar por que adoitan usarse.
Das moitas impresoras dispoñibles no mercado, aquelas que usan tecnoloxía Polyjet (material ou tinta de tinta) para proporcionar un custo de impresión de alta definición de cor e varias capas (e polo tanto multi-textura) entre US $ 20.000 e 250.000 dólares (https: // www .aniwaa.com/). Este elevado custo pode limitar a promoción de 3DPAM nas escolas médicas. Ademais do custo da impresora, o custo dos materiais necesarios para a impresión a inxección de tinta é maior que para as impresoras SLA ou FDM [68]. Os prezos para as impresoras SLA ou FDM tamén son máis asequibles, oscilando entre os 576 e os 4.999 € nos artigos que figuran nesta revisión. Segundo Tripodi e colegas, cada parte esquelética pódese imprimir por 1,25 dólares [47]. Once estudos concluíron que a impresión 3D é máis barata que a plastificación ou modelos comerciais [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Ademais, estes modelos comerciais están deseñados para proporcionar información sobre o paciente sen detalles suficientes para o ensino de anatomía [80]. Estes modelos comerciais considéranse inferiores a 3DPAM [44]. É de destacar que, ademais da tecnoloxía de impresión empregada, o custo final é proporcional á escala e, polo tanto, o tamaño final do 3DPAM [48]. Por estas razóns, prefírese a escala de tamaño completo [37].
Só un estudo comparou 3DPAM cos modelos anatómicos dispoñibles comercialmente [72]. As mostras cadáveres son o comparador máis usado para 3DPAM. A pesar das súas limitacións, os modelos cadáveres seguen sendo unha valiosa ferramenta para ensinar a anatomía. Debe facerse unha distinción entre a autopsia, a disección e o óso seco. Con base en probas de formación, dous estudos demostraron que o 3DPAM foi significativamente máis eficaz que a disección plastinada [16, 27]. Un estudo comparou unha hora de adestramento usando 3DPAM (extremidade inferior) cunha hora de disección da mesma rexión anatómica [78]. Non houbo diferenzas significativas entre os dous métodos de ensino. É probable que haxa poucas investigacións sobre este tema porque esas comparacións son difíciles de facer. A disección é unha preparación que leva moito tempo para os estudantes. Ás veces son necesarias decenas de horas de preparación, dependendo do que se estea preparando. Pódese facer unha terceira comparación cos ósos secos. Un estudo de Tsai e Smith descubriu que as puntuacións das probas foron significativamente mellores no grupo usando 3DPAM [51, 63]. Chen e colegas observaron que os estudantes que usaban modelos 3D melloraron mellor na identificación de estruturas (cranios), pero non houbo diferenzas nas puntuacións MCQ [69]. Finalmente, Tanner e colegas demostraron mellores resultados post-proba neste grupo usando 3DPAM da fosa pterygopalatina [46]. Nesta revisión da literatura identificáronse outras novas ferramentas de ensino. O máis común entre eles son a realidade aumentada, a realidade virtual e os xogos serios [43]. Segundo Mahrous e colegas, a preferencia polos modelos anatómicos depende do número de horas que os estudantes xogan videoxogos [31]. Por outra banda, un importante inconveniente das novas ferramentas de ensino de anatomía é o feedback háptico, especialmente para ferramentas puramente virtuais [48].
A maioría dos estudos que avalían o novo 3DPAM utilizaron pretensións de coñecemento. Estes pretestos axudan a evitar o sesgo na avaliación. Algúns autores, antes de realizar estudos experimentais, exclúen a todos os estudantes que marcaron por encima da media na proba preliminar [40]. Entre os sesgos mencionados Garas e colegas mencionados estaban a cor do modelo e a selección de voluntarios na clase de estudantes [61]. A mancha facilita a identificación de estruturas anatómicas. Chen e colegas estableceron condicións experimentais estritas sen diferenzas iniciais entre os grupos e o estudo cegáronse na medida máxima posible [69]. LIM e os compañeiros recomendan que a avaliación post-proba sexa completada por un terceiro para evitar o sesgo na avaliación [16]. Algúns estudos utilizaron escalas Likert para avaliar a viabilidade de 3DPAM. Este instrumento é adecuado para avaliar a satisfacción, pero aínda hai sesgos importantes para ter coñecemento [86].
A relevancia educativa de 3DPAM avaliouse principalmente entre estudantes de medicina, incluídos estudantes de medicina de primeiro ano, en 14 de 33 estudos. No seu estudo piloto, Wilk e colegas informaron de que os estudantes de Medicina crían que a impresión 3D debería incluírse na súa aprendizaxe de anatomía [87]. O 87% dos estudantes enquisados no estudo de Cercenelli cre que o segundo ano de estudo foi o mellor momento para usar 3DPAM [84]. Os resultados de Tanner e colegas tamén demostraron que os estudantes actuaron mellor se nunca estudaran o campo [46]. Estes datos suxiren que o primeiro ano de facultade de medicina é o momento óptimo para incorporar 3DPAM ao ensino de anatomía. A metaanálise de Ye apoiou esta idea [18]. Nos 27 artigos incluídos no estudo, houbo diferenzas significativas nas puntuacións de proba entre 3DPAM e modelos tradicionais para estudantes de medicina, pero non para residentes.
3DPAM como ferramenta de aprendizaxe mellora o logro académico [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], retención de coñecemento a longo prazo [32] e satisfacción dos estudantes [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Os paneis de expertos tamén atoparon útiles estes modelos [37, 42, 49, 81, 82], e dous estudos atoparon a satisfacción do profesor con 3DPAM [25, 63]. De todas as fontes, o backhouse e os compañeiros consideran que a impresión 3D é a mellor alternativa aos modelos anatómicos tradicionais [49]. Na súa primeira metaanálise, Ye e colegas confirmaron que os estudantes que recibiron instrucións 3DPAM tiñan mellores puntuacións post-proba que os estudantes que recibiron instrucións 2D ou cadáver [10]. Non obstante, diferenciaron o 3DPAM non por complexidade, senón simplemente por corazón, sistema nervioso e cavidade abdominal. En sete estudos, 3DPAM non superou outros modelos baseados en probas de coñecemento administradas a estudantes [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Na súa metaanálise, Salazar e colegas concluíron que o uso de 3DPAM mellora específicamente a comprensión da anatomía complexa [17]. Este concepto é coherente coa carta de Hitos ao editor [88]. Algunhas áreas anatómicas consideradas menos complexas non requiren o uso de 3DPAM, mentres que as áreas anatómicas máis complexas (como o pescozo ou o sistema nervioso) serían unha elección lóxica para 3DPAM. Este concepto pode explicar por que algúns 3DPAMs non se consideran superiores aos modelos tradicionais, especialmente cando os estudantes carecen de coñecemento no dominio onde o rendemento do modelo é superior. Así, presentar un modelo sinxelo aos estudantes que xa teñen coñecemento da materia (estudantes de medicina ou residentes) non é útil para mellorar o rendemento dos estudantes.
De todos os beneficios educativos enumerados, 11 estudos destacaron as calidades visuais ou táctiles dos modelos [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] e 3 estudos melloraron a resistencia e a durabilidade (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). Outras vantaxes son que os estudantes poden manipular as estruturas, os profesores poden aforrar tempo, son máis fáciles de preservar que os cadáveres, o proxecto pódese completar dentro de 24 horas, pódese usar como ferramenta de escolarización doméstica e pódese usar para ensinar grandes cantidades de información. grupos [30, 49, 60, 61, 80, 81]. A impresión 3D repetida para o ensino de anatomía de alto volume fai que os modelos de impresión 3D sexan máis rendibles [26]. O uso de 3DPAM pode mellorar as capacidades de rotación mental [23] e mellorar a interpretación de imaxes transversais [23, 32]. Dous estudos descubriron que os estudantes expostos a 3DPAM tiñan máis probabilidades de someterse a unha cirurxía [40, 74]. Os conectores metálicos pódense incrustar para crear o movemento necesario para estudar a anatomía funcional [51, 53] ou os modelos pódense imprimir mediante deseños de disparo [67].
A impresión 3D permite a creación de modelos anatómicos axustables mellorando certos aspectos durante a fase de modelado, [48, 80] creando unha base adecuada, [59] combinando múltiples modelos, [36] usando transparencia, (49) cor, [45] ou Facendo visibles certas estruturas internas [30]. Tripodi e colegas usaron arxila de esculpido para complementar os seus modelos óseos impresos en 3D, destacando o valor dos modelos co-creados como ferramentas de ensino [47]. En 9 estudos, aplicouse a cor despois da impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], pero os estudantes aplicárono só unha vez [49]. Por desgraza, o estudo non avaliou a calidade da formación do modelo nin a secuencia de adestramento. Isto debe considerarse no contexto da educación de anatomía, xa que os beneficios da aprendizaxe e a co-creación mesturados están ben establecidos [89]. Para facer fronte á crecente actividade publicitaria, utilizouse moitas veces a autoaprendizaxe para avaliar os modelos [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Un estudo concluíu que a cor do material plástico era demasiado brillante [45], outro estudo concluíu que o modelo era demasiado fráxil [71], e outros dous estudos indicaron a falta de variabilidade anatómica no deseño de modelos individuais [25, 45 ]. . Sete estudos concluíron que o detalle anatómico de 3DPAM é insuficiente [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Para modelos anatómicos máis detallados de rexións grandes e complexas, como o retroperitoneo ou a columna cervical, o tempo de segmentación e modelado considérase moi longo e o custo é moi elevado (aproximadamente 2000 dólares) [27, 48]. Hojo e colegas declararon no seu estudo que tardaron 40 horas en crear o modelo anatómico da pelve [42]. O tempo de segmentación máis longo foi de 380 horas nun estudo de Weatherall e colegas, nos que se combinaron múltiples modelos para crear un modelo completo de vías aéreas pediátricas [36]. En nove estudos, consideráronse o tempo de segmentación e impresión de desvantaxes [36, 42, 57, 58, 74]. Non obstante, 12 estudos criticaron as propiedades físicas dos seus modelos, especialmente a súa coherencia, [28, 62] falta de transparencia, [30] fraxilidade e monocromaticidade, [71] falta de tecido brando, [66] ou falta de detalle [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Estas desvantaxes pódense superar aumentando o tempo de segmentación ou simulación. Perder e recuperar información relevante foi un problema ao que se enfrontan os tres equipos [30, 74, 77]. Segundo os informes do paciente, os axentes de contraste iodinados non proporcionaron visibilidade vascular óptima debido ás limitacións da dose [74]. A inxección dun modelo cadáver parece ser un método ideal que se afasta do principio de "o menos posible" e das limitacións da dose de axente de contraste inxectado.
Por desgraza, moitos artigos non mencionan algunhas características clave de 3DPAM. Menos da metade dos artigos declararon explicitamente se o seu 3DPAM foi tintado. A cobertura do alcance da impresión era inconsistente (43% dos artigos) e só o 34% mencionou o uso de varios medios. Estes parámetros de impresión son críticos porque inflúen nas propiedades de aprendizaxe de 3DPAM. A maioría dos artigos non proporcionan información suficiente sobre as complexidades da obtención de 3DPAM (tempo de deseño, cualificacións de persoal, custos de software, custos de impresión, etc.). Esta información é crítica e debe considerarse antes de considerar o inicio dun proxecto para desenvolver un novo 3DPAM.
Esta revisión sistemática demostra que o deseño e a impresión 3D modelos anatómicos normais é factible a baixo custo, especialmente cando se usa impresoras FDM ou SLA e materiais plásticos de unha unha cor barata. Non obstante, estes deseños básicos pódense mellorar engadindo cor ou engadindo deseños en diferentes materiais. Modelos máis realistas (impresos empregando múltiples materiais de diferentes cores e texturas para replicar de preto as calidades táctiles dun modelo de referencia de cadáver) requiren tecnoloxías de impresión 3D máis caras e tempos de deseño máis longos. Isto aumentará significativamente o custo global. Non importa o proceso de impresión, escoller o método de imaxe adecuado é clave para o éxito de 3DPAM. Canto maior sexa a resolución espacial, máis realista será o modelo e pode usarse para a investigación avanzada. Desde o punto de vista pedagóxico, 3DPAM é unha ferramenta eficaz para ensinar a anatomía, como o demostra as probas de coñecemento administradas aos estudantes e a súa satisfacción. O efecto docente de 3DPAM é mellor cando reproduce rexións anatómicas complexas e os estudantes úsano cedo na súa formación médica.
Os conxuntos de datos xerados e/ou analizados no estudo actual non están dispoñibles publicamente debido ás barreiras lingüísticas, pero están dispoñibles do autor correspondente por solicitude razoable.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Unha revisión da anatomía bruta, microanatomía, neurobioloxía e cursos de embrioloxía nos currículos da escola médica dos Estados Unidos. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
Ghosh SK Disección cadáver como ferramenta educativa para a ciencia anatómica no século XXI: Disección como ferramenta educativa. Análise da educación científica. 2017; 10 (3): 286–99.
Tempo de publicación: abril-09-2024