Os modelos anatómicos impresos tridimensionais (3DPAM) parecen ser unha ferramenta axeitada debido ao seu valor educativo e á súa viabilidade. O obxectivo desta revisión é describir e analizar os métodos empregados para crear 3DPAM para o ensino da anatomía humana e avaliar a súa contribución pedagóxica.
Realizouse unha busca electrónica en PubMed empregando os seguintes termos: educación, escola, aprendizaxe, ensino, formación, ensino, educación, tridimensional, 3D, 3-dimensional, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía e anatomía. Os achados incluíron as características do estudo, o deseño do modelo, a avaliación morfolóxica, o rendemento educativo, os puntos fortes e débiles.
Entre os 68 artigos seleccionados, o maior número de estudos centrouse na rexión cranial (33 artigos); 51 artigos mencionan a impresión ósea. En 47 artigos, o 3DPAM desenvolveuse baseándose na tomografía computarizada. Enuméranse cinco procesos de impresión. Os plásticos e os seus derivados utilizáronse en 48 estudos. O prezo de cada deseño varía entre 1,25 e 2800 dólares. Trinta e sete estudos compararon o 3DPAM con modelos de referencia. Trinta e tres artigos examinaron as actividades educativas. Os principais beneficios son a calidade visual e táctil, a eficiencia da aprendizaxe, a repetibilidade, a capacidade de personalización e a axilidade, o aforro de tempo, a integración da anatomía funcional, as mellores capacidades de rotación mental, a retención de coñecementos e a satisfacción do profesorado/alumnado. As principais desvantaxes están relacionadas co deseño: consistencia, falta de detalles ou transparencia, cores demasiado brillantes, longos tempos de impresión e alto custo.
Esta revisión sistemática demostra que o 3DPAM é rendible e eficaz para o ensino de 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 total. A clave está en seleccionar o método de imaxe axeitado. Desde un punto de vista pedagóxico, o 3DPAM é unha ferramenta eficaz para o ensino de anatomía, cun impacto positivo nos resultados da aprendizaxe e na satisfacción. O efecto docente do 3DPAM é mellor cando reproduce rexións anatómicas complexas e os estudantes o usan ao comezo da súa formación médica.
A disección de cadáveres de animais realízase dende a antiga Grecia e é un dos principais métodos de ensino de anatomía. As diseccións de cadáveres realizadas durante a formación práctica utilízanse no currículo teórico dos estudantes de medicina universitarios e actualmente considéranse o estándar de ouro para o estudo da anatomía [1,2,3,4,5]. Non obstante, existen moitas barreiras para o uso de mostras de cadáveres humanos, o que impulsa a busca de novas ferramentas de formación [6, 7]. Algunhas destas novas ferramentas inclúen a realidade aumentada, as ferramentas dixitais e a impresión 3D. Segundo unha revisión bibliográfica recente de Santos et al. [8] En canto ao valor destas novas tecnoloxías para o ensino de anatomía, a impresión 3D parece ser un dos recursos máis importantes, tanto en termos de valor educativo para os estudantes como en termos de viabilidade da súa implementación [4,9,10].
A impresión 3D non é nova. As primeiras patentes relacionadas con esta tecnoloxía remóntanse a 1984: A. Le Méhauté, O. De Witte e JC André en Francia, e tres semanas despois C. Hull nos EUA. Desde entón, a tecnoloxía continuou a evolucionar e o seu uso expandiuse a moitas áreas. Por exemplo, a NASA imprimiu o primeiro obxecto fóra da Terra en 2014 [11]. O campo da medicina tamén adoptou esta nova ferramenta, o que aumentou 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 anatomicamente normais. Algunhas revisións examinaron modelos de adestramento patolóxico ou médico/cirúrxico [8, 20, 21]. Para desenvolver un modelo híbrido para o ensino de anatomía humana que incorpore novas ferramentas como a impresión 3D, realizamos unha revisión sistemática para describir e analizar como se crean os obxectos impresos en 3D para o ensino de anatomía humana e como os estudantes avalían a eficacia da aprendizaxe utilizando estes obxectos 3D.
Esta revisión sistemática da literatura realizouse en xuño de 2022 sen restricións de tempo utilizando as directrices PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Os criterios de inclusión foron todos os artigos de investigación que empregasen 3DPAM no ensino/aprendizaxe de anatomía. Excluíronse revisións bibliográficas, cartas ou artigos centrados en modelos patolóxicos, modelos animais, modelos arqueolóxicos e modelos de adestramento médico/cirúrxico. Só se seleccionaron artigos publicados en inglés. Excluíronse artigos sen resumos en liña dispoñibles. Incluíronse artigos que incluían varios modelos, polo menos un dos cales era anatomicamente normal ou presentaba patoloxías menores que non afectaban o valor docente.
Realizouse unha busca bibliográfica na base de datos electrónica PubMed (Biblioteca Nacional de Medicina, NCBI) para identificar estudos relevantes publicados ata xuño de 2022. Empregue os seguintes termos de busca: educación, escola, ensino, ensino, aprendizaxe, ensino, educación, tridimensional, 3D, 3D, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía e anatomía. Executouse unha única consulta: (((education[Título/Resumo] OU escola[Título/Resumo] OU aprendizaxe[Título/Resumo] OU ensino[Título/Resumo] OU formación[Título/Resumo] OReach[Título/Resumo] ] OU Education [Título/Resumo]) AND (Three Dimensions [Título] OU 3D [Título] OU 3D [Título])) AND (Print [Título] OU Print [Título] OU Print [Título])) AND (Anatomy) [Título] ]/resumo] ou anatomy [title/abstract] ou anatomy [title/abstract] ou anatomy [title/abstract]). Identificáronse artigos adicionais mediante unha busca manual na base de datos PubMed e unha revisión das referencias doutros artigos científicos. Non se aplicaron restricións de data, pero utilizouse o filtro "Persoa".
Dous autores (EBR e AL) avaliaron todos os títulos e resumos recuperados segundo os criterios de inclusión e exclusión, e excluíronse os estudos que non cumprían todos os criterios de elixibilidade. Tres autores (EBR, EBE e AL) recuperaron e revisaron as publicacións de texto completo dos estudos restantes. Cando foi necesario, unha cuarta persoa (LT) resolveu os desacordos na selección de artigos. As publicacións que cumprían todos os criterios de inclusión incluíronse nesta revisión.
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 do modelo: rexións anatómicas, partes anatómicas específicas, modelo inicial para impresión 3D, método de adquisición, software de segmentación e modelado, tipo de impresora 3D, tipo e cantidade de material, escala de impresión, cor, custo de impresión.
- Avaliación morfolóxica de modelos: modelos empregados para a comparación, avaliación médica de expertos/profesores, número de avaliadores, tipo de avaliación.
- Modelo 3D de ensino: avaliación dos coñecementos do alumnado, método de avaliación, número de estudantes, número de grupos de comparación, aleatorización do alumnado, educación/tipo de estudante.
Identificáronse 418 estudos en MEDLINE e excluíronse 139 artigos mediante o filtro "humano". Tras revisar os títulos e os resumos, seleccionáronse 103 estudos para a lectura de texto completo. Excluíronse 34 artigos porque eran modelos patolóxicos (9 artigos), modelos de adestramento médico/cirúrxico (4 artigos), modelos animais (4 artigos), modelos radiolóxicos 3D (1 artigo) ou non eran artigos científicos orixinais (16 capítulos). Incluíronse un total de 68 artigos na revisión. A Figura 1 presenta o proceso de selección como un diagrama de fluxo.
Diagrama de fluxo que resume a identificación, selección 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 experimentais. Puramente descritivos. Dos 50 (73 %) estudos experimentais, 21 (31 %) empregaron a aleatorización. Só 34 estudos (50 %) incluíron análises estatísticas. A táboa 1 resume as características de cada estudo.
33 artigos (48 %) examinaron a rexión da cabeza, 19 artigos (28 %) a rexión torácica, 17 artigos (25 %) a rexión abdominopélvica e 15 artigos (22 %) as extremidades. Cincuenta e un artigos (75 %) mencionaron os ósos impresos en 3D como modelos anatómicos ou modelos anatómicos multicorte.
En canto aos modelos ou ficheiros fonte empregados para desenvolver o 3DPAM, 23 artigos (34 %) mencionaron o uso de datos de pacientes, 20 artigos (29 %) mencionaron o uso de datos cadáveres e 17 artigos (25 %) mencionaron o uso de bases de datos. Empregáronse documentos de referencia e 7 estudos (10 %) non revelaron a fonte dos documentos empregados.
47 estudos (69 %) desenvolveron 3DPAM baseado en tomografía computarizada e 3 estudos (4 %) informaron do uso de microTC. 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 fonte 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].
Empregáronse sesenta aplicacións de software diferentes (segmentación, modelado, deseño ou impresión). Mimics (Materialise, Lovaina, Bélxica) foi o que se empregou con máis frecuencia (14 estudos, 21 %), seguido de MeshMixer (Autodesk, San Rafael, California) (13 estudos, 19 %), Geomagic (3D System, Missouri, Carolina do Norte, Leesville) (10 estudos, 15 %), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, Massachusetts) (9 estudos, 13 %), Blender (Blender Foundation, Ámsterdam, Países Baixos) (8 estudos, 12 %) e CURA (Geldemarsen, Países Baixos) (7 estudos, 10 %).
Menciónanse sesenta e sete modelos de impresoras diferentes e cinco procesos de impresión. A tecnoloxía FDM (Fused Deposition Modeling) empregouse en 26 produtos (38 %), o chorreado de materiais en 13 produtos (19 %) e, finalmente, o chorreado con aglutinante (11 produtos, 16 %). As tecnoloxías menos empregadas son a estereolitografía (SLA) (5 artigos, 7 %) e a sinterización láser selectiva (SLS) (4 artigos, 6 %). A impresora máis empregada (7 artigos, 10 %) é a Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Ao especificar os materiais empregados para fabricar o 3DPAM (51 artigos, 75 %), 48 estudos (71 %) empregaron plásticos e os seus derivados. Os principais materiais empregados foron o PLA (ácido poliláctico) (n = 20, 29 %), a resina (n = 9, 13 %) e o ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) (7 tipos, 10 %). 23 artigos (34 %) examinaron o 3DPAM feito con varios materiais, 36 artigos (53 %) presentaron o 3DPAM feito só cun material e 9 artigos (13 %) non especificaron ningún material.
Vinte e nove artigos (43 %) informaron de proporcións de impresión que oscilaron entre 0,25:1 e 2:1, cunha media de 1:1. Vinte e cinco artigos (37 %) empregaron unha proporción de 1:1. 28 3DPAM (41 %) constaban de varias cores e 9 (13 %) tinguíronse despois da impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trinta e catro artigos (50 %) mencionaron os custos. Nove artigos (13 %) mencionaron o custo das impresoras 3D e as materias primas. O prezo das impresoras oscila entre os 302 $ e os 65 000 $. Cando se especifica, os prezos dos modelos oscilan entre os 1,25 $ e os 2800 $; estes extremos corresponden a mostras esqueléticas [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 anatómico de referencia, utilizado en 14 artigos (38 %), preparacións plastinadas en 6 artigos (16 %), preparacións plastinadas en 6 artigos (16 %). Uso de realidade virtual, imaxes de tomografía computarizada, un 3DPAM en 5 artigos (14 %), outro 3DPAM en 3 artigos (8 %), xogos serios nun artigo (3 %), radiografías nun artigo (3 %), modelos de negocio nun artigo (3 %) e realidade aumentada nun artigo (3 %). Trinta e catro (50 %) estudos avaliaron o 3DPAM. Quince (48 %) estudos describiron en detalle as experiencias dos avaliadores (Táboa 3). A morfoloxía do 3DPAM foi realizada por cirurxiáns ou médicos responsables en 7 estudos (47 %), especialistas en anatomía en 6 estudos (40 %), estudantes en 3 estudos (20 %), profesores (disciplina non especificada) en 3 estudos (20 %) para a 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 a morfoloxía do 3DPAM cualitativamente e 10 estudos (15 %) avaliárona cuantitativamente. Dos 33 estudos que empregaron avaliacións cualitativas, 16 empregaron avaliacións puramente descritivas (48 %), 9 empregaron probas/valoracións/enquisas (27 %) e 8 empregaron escalas de Likert (24 %). A táboa 3 resume as avaliacións morfolóxicas dos modelos en cada estudo incluído.
Trinta e tres (48 %) artigos examinaron e compararon a eficacia do ensino de 3DPAM ao alumnado. Destes estudos, 23 (70 %) artigos avaliaron a satisfacción do alumnado, 17 (51 %) empregaron escalas de Likert e 6 (18 %) empregaron outros métodos. Vinte e dous artigos (67 %) avaliaron a aprendizaxe do alumnado mediante probas de coñecementos, das cales 10 (30 %) empregaron preprobas e/ou posprobas. Once estudos (33 %) empregaron preguntas e probas de opción múltiple para avaliar os coñecementos do alumnado e cinco estudos (15 %) empregaron etiquetado de imaxes/identificación anatómica. Unha media de 76 estudantes participaron en cada estudo (mínimo 8, máximo 319). Vinte e catro estudos (72 %) tiñan un grupo de control, dos cales 20 (60 %) empregaron a aleatorización. Pola contra, un estudo (3 %) asignou ao chou modelos anatómicos a 10 estudantes diferentes. De media, comparáronse 2,6 grupos (mínimo 2, máximo 10). Vinte e tres estudos (70 %) participaron en estudantes de medicina, dos cales 14 (42 %) eran estudantes de primeiro ano de medicina. Seis (18 %) estudos participaron en residentes, 4 (12 %) estudantes de odontoloxía 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 da eficacia da ensinanza mediante 3DPAM para cada estudo incluído.
As principais vantaxes sinaladas polos autores para o uso do 3DPAM como ferramenta de ensino para a anatomía humana normal son as características visuais e táctiles, incluíndo o realismo [55, 67], a precisión [44, 50, 72, 85] e a variabilidade da consistencia [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], capacidade de manipular estudantes [30, 49], aforro de tempo de ensino [61, 80], facilidade de almacenamento [61], capacidade de integrar anatomía funcional ou crear estruturas específicas [51, 53], 67], deseño rápido de esqueletos modelos [81], a capacidade de cocrear modelos e levalos para a casa [49, 60, 71], mellorar as capacidades de rotación mental [23] e a retención de coñecementos [32], así como na satisfacción do profesorado [25, 63] e do alumnado [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
As principais desvantaxes están relacionadas co deseño: rixidez [80], consistencia [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], o longo tempo necesario para a segmentación da imaxe [36, 52, 57, 58, 74], o tempo de impresión [57, 63, 66, 67], a falta de variabilidade anatómica [25] e o custo elevado [48].
Esta revisión sistemática resume 68 artigos publicados ao longo de 9 anos e destaca o interese da comunidade científica no 3DPAM como ferramenta para o ensino da anatomía humana normal. Cada rexión anatómica foi estudada e impresa en 3D. Destes artigos, 37 artigos compararon o 3DPAM con outros modelos e 33 artigos avaliaron a relevancia pedagóxica do 3DPAM para o alumnado.
Dadas as diferenzas no deseño dos estudos de impresión 3D anatómica, non consideramos axeitado realizar unha metaanálise. Unha metaanálise publicada en 2020 centrouse principalmente nas probas de coñecemento anatómico despois do adestramento sen analizar os aspectos técnicos e tecnolóxicos do deseño e a produción de 3DPAM [10].
A rexión da cabeza é a máis estudada, probablemente porque a complexidade da súa anatomía fai que sexa máis difícil para os estudantes representar esta rexión anatómica no espazo tridimensional en comparación coas extremidades ou o torso. A TC é, de lonxe, a modalidade de imaxe máis utilizada. Esta técnica úsase amplamente, especialmente en entornos médicos, pero ten unha resolución espacial limitada e un baixo contraste de tecidos brandos. Estas limitacións fan que as tomografías computarizadas non sexan axeitadas para a segmentación e modelaxe do sistema nervioso. Por outra banda, a tomografía computarizada é máis axeitada para a segmentación/modelado de tecido óseo; o contraste óso/tecido brando axuda a completar estes pasos antes da impresión en 3D de modelos anatómicos. Por outra banda, a microTC considérase 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. Unha maior resolución impide o alisado das superficies óseas e preserva 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 (de 25 a 150 dólares por hora) [43]. Obter ficheiros .STL de alta calidade non abonda para crear modelos anatómicos de alta calidade. É necesario determinar os parámetros de impresión, como a orientación do modelo anatómico na placa de impresión [29]. Algúns autores suxiren que se deben usar tecnoloxías de impresión avanzadas como SLS sempre que sexa posible para mellorar a precisión do 3DPAM [38]. A produción de 3DPAM require asistencia profesional; os especialistas máis solicitados 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 desvantaxes de cada tecnoloxía [68]. Ademais do software de modelado, tamén se require 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 xerar retornos financeiros [72].
O plástico é, de lonxe, o material máis empregado. A súa ampla gama de texturas e cores convérteno no material elixido para o 3DPAM. Algúns autores eloxiaron a súa alta resistencia en comparación cos modelos tradicionais de cadáveres ou plastinados [24, 56, 73]. Algúns plásticos incluso teñen propiedades de flexión ou estiramento. Por exemplo, o Filaflex con tecnoloxía FDM pode estirarse ata un 700 %. Algúns autores considérano o material elixido para a replicación de músculos, tendóns e ligamentos [63]. Por outra banda, dous estudos suscitaron dúbidas sobre a orientación das fibras durante a impresión. De feito, a orientación, a inserción, a inervación e a función das fibras musculares son fundamentais na modelaxe muscular [33].
Sorprendentemente, poucos estudos mencionan a escala de impresión. Dado que moita xente considera que a proporción 1:1 é o estándar, pode que o autor preferise non mencionala. Aínda que a ampliación sería útil para a aprendizaxe dirixida en grupos grandes, a viabilidade da ampliación aínda non se explorou, especialmente co crecemento do tamaño das clases e o tamaño físico do modelo como un factor importante. Por suposto, as escalas de tamaño real facilitan a localización e a comunicación de varios elementos anatómicos ao paciente, o que pode explicar por que se usan con frecuencia.
Das moitas impresoras dispoñibles no mercado, as que empregan a tecnoloxía PolyJet (inxección de tinta de material ou aglutinante) para proporcionar impresión en cor e multicapa (e, polo tanto, multitextura) de alta definición custan entre 20.000 e 250.000 dólares estadounidenses (https://www.aniwaa.com/). Este elevado custo pode limitar a promoción do 3DPAM nas facultades de medicina. Ademais do custo da impresora, o custo dos materiais necesarios para a impresión por inxección de tinta é maior que o das impresoras SLA ou FDM [68]. Os prezos das impresoras SLA ou FDM tamén son máis accesibles, oscilando entre os 576 e os 4.999 euros nos artigos enumerados nesta revisión. Segundo Tripodi e os seus colegas, cada parte do esqueleto pódese imprimir por 1,25 dólares estadounidenses [47]. Once estudos concluíron que a impresión 3D é máis barata que a plastificación ou os modelos comerciais [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Ademais, estes modelos comerciais están deseñados para proporcionar información ao paciente sen detalles suficientes para a ensinanza da anatomía [80]. Estes modelos comerciais considéranse inferiores ao 3DPAM [44]. Cómpre sinalar que, ademais da tecnoloxía de impresión utilizada, o custo final é proporcional á escala e, polo tanto, ao tamaño final do 3DPAM [48]. Por estas razóns, prefírese a escala de tamaño completo [37].
Só un estudo comparou o 3DPAM con modelos anatómicos dispoñibles comercialmente [72]. As mostras de cadáveres son o comparador máis utilizado para o 3DPAM. Malia as súas limitacións, os modelos de cadáveres seguen sendo unha ferramenta valiosa para o ensino da anatomía. Débese facer unha distinción entre autopsia, disección e óso seco. Baseándose en probas de adestramento, dous estudos demostraron que o 3DPAM era 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 pouca investigación sobre este tema porque tales comparacións son difíciles de facer. A disección é unha preparación que require moito tempo para os estudantes. Ás veces requírense ducias de horas de preparación, dependendo do que se estea preparando. Pódese facer unha terceira comparación con ósos secos. Un estudo de Tsai e Smith descubriu que as puntuacións das probas foron significativamente mellores no grupo que usaba 3DPAM [51, 63]. Chen e os seus colegas sinalaron que os estudantes que empregaban modelos 3D obtiveron mellores resultados na identificación de estruturas (cranios), pero non houbo diferenza nas puntuacións das preguntas de selección múltiple [69]. Finalmente, Tanner e os seus colegas demostraron mellores resultados posteriores á proba neste grupo empregando 3DPAM da fosa pterigopalatina [46]. Nesta revisión bibliográfica identificáronse outras novas ferramentas de ensino. As máis comúns entre elas son a realidade aumentada, a realidade virtual e os xogos serios [43]. Segundo Mahrous e os seus colegas, a preferencia polos modelos anatómicos depende do número de horas que os estudantes xogan a videoxogos [31]. Por outra banda, un inconveniente importante das novas ferramentas de ensino de anatomía é a retroalimentación háptica, especialmente para ferramentas puramente virtuais [48].
A maioría dos estudos que avalían o novo 3DPAM empregaron probas previas de coñecemento. Estas probas previas axudan a evitar sesgos na avaliación. Algúns autores, antes de realizar estudos experimentais, exclúen a todos os estudantes que obtiveron puntuacións superiores á media na proba preliminar [40]. Entre os sesgos que mencionaron Garas e os seus colegas estaban a cor do modelo e a selección de voluntarios na clase de estudantes [61]. A tinción facilita a identificación de estruturas anatómicas. Chen e os seus colegas estableceron condicións experimentais estritas sen diferenzas iniciais entre os grupos e o estudo foi cegado na medida do posible [69]. Lim e os seus colegas recomendan que a avaliación posterior á proba sexa realizada por un terceiro para evitar sesgos na avaliación [16]. Algúns estudos empregaron escalas de Likert para avaliar a viabilidade do 3DPAM. Este instrumento é axeitado para avaliar a satisfacción, pero aínda hai sesgos importantes que hai que ter en conta [86].
A relevancia educativa do 3DPAM avaliouse principalmente entre estudantes de medicina, incluídos estudantes de primeiro ano de medicina, en 14 de 33 estudos. No seu estudo piloto, Wilk e os seus 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 entrevistados no estudo de Cercenelli crían que o segundo ano de estudo era o mellor momento para usar o 3DPAM [84]. Os resultados de Tanner e os seus colegas tamén mostraron que os estudantes obtiveron un mellor rendemento se nunca estudaran o campo [46]. Estes datos suxiren que o primeiro ano da facultade de medicina é o momento óptimo para incorporar o 3DPAM ao ensino de anatomía. A metaanálise de Ye apoiou esta idea [18]. Nos 27 artigos incluídos no estudo, houbo diferenzas significativas nas puntuacións das probas entre o 3DPAM e os modelos tradicionais para estudantes de medicina, pero non para residentes.
O uso do 3DPAM como ferramenta de aprendizaxe mellora o rendemento académico [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], a retención de coñecementos a longo prazo [32] e a satisfacción do alumnado [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66], 69, 84]. Algúns paneis de expertos tamén atoparon útiles estes modelos [37, 42, 49, 81, 82] e dous estudos atoparon satisfacción do profesorado co 3DPAM [25, 63]. De todas as fontes, Backhouse e os seus colegas consideran que a impresión 3D é a mellor alternativa aos modelos anatómicos tradicionais [49]. Na súa primeira metaanálise, Ye e os seus colegas confirmaron que os estudantes que recibiron instrucións de 3DPAM obtiveron mellores puntuacións posteriores á proba que os estudantes que recibiron instrucións en 2D ou de cadáveres [10]. Non obstante, diferenciaron o 3DPAM non pola complexidade, senón simplemente polo corazón, o sistema nervioso e a cavidade abdominal. En sete estudos, o 3DPAM non superou outros modelos baseados en probas de coñecemento administradas a estudantes [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Na súa metaanálise, Salazar e os seus colegas concluíron que o uso do 3DPAM mellora especificamente a comprensión da anatomía complexa [17]. Este concepto é coherente coa carta de Hitas ao editor [88]. Algunhas áreas anatómicas consideradas menos complexas non requiren o uso do 3DPAM, mentres que as áreas anatómicas máis complexas (como o pescozo ou o sistema nervioso) serían unha opción lóxica para o 3DPAM. Este concepto pode explicar por que algúns 3DPAM non se consideran superiores aos modelos tradicionais, especialmente cando os estudantes carecen de coñecementos no dominio onde se considera que o rendemento do modelo é superior. Polo tanto, presentar un modelo sinxelo a estudantes que xa teñen algún coñecemento da materia (estudantes de medicina ou residentes) non axuda a 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 conservar que os cadáveres, o proxecto pódese completar en 24 horas, pódese usar como ferramenta de educación na casa e pódese usar para ensinar grandes cantidades de información en 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 a interpretación de imaxes transversais [23, 32]. Dous estudos descubriron que os estudantes expostos a 3DPAM eran máis propensos a someterse a unha cirurxía [40, 74]. Pódense integrar conectores metálicos para crear o movemento necesario para estudar a anatomía funcional [51, 53] ou pódense imprimir modelos usando deseños de gatillo [67].
A impresión 3D permite a creación de modelos anatómicos axustables mellorando certos aspectos durante a fase de modelado, [48, 80] creando unha base axeitada, [59] combinando varios modelos, [36] usando transparencia, (49) cor [45] ou facendo visibles certas estruturas internas [30]. Tripodi e os seus colegas empregaron arxila para esculpir para complementar os seus modelos óseos impresos en 3D, facendo fincapé no valor dos modelos cocreados como ferramentas de ensino [47]. En 9 estudos, a cor aplicouse despois da impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], pero os estudantes só a aplicaron unha vez [49]. Desafortunadamente, o estudo non avaliou a calidade do adestramento do modelo nin a secuencia do adestramento. Isto debería considerarse no contexto da educación en anatomía, xa que os beneficios da aprendizaxe combinada e a cocreación están ben establecidos [89]. Para facer fronte á crecente actividade publicitaria, a autoaprendizaxe empregouse moitas veces para avaliar 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 unha falta de variabilidade anatómica no deseño de modelos individuais [25, 45]. Sete estudos concluíron que o detalle anatómico do 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 (uns 2000 dólares estadounidenses) [27, 48]. Hojo e os seus colegas afirmaron no seu estudo que se tardaron 40 horas en crear o modelo anatómico da pelve [42]. O tempo de segmentación máis longo foi de 380 horas nun estudo realizado por Weatherall e os seus colegas, no que se combinaron varios modelos para crear un modelo completo de vías respiratorias pediátricas [36]. En nove estudos, a segmentación e o tempo de impresión consideráronse desvantaxes [36, 42, 57, 58, 74]. Non obstante, 12 estudos criticaron as propiedades físicas dos seus modelos, en particular a súa consistencia [28, 62], a falta de transparencia [30], a fraxilidade e a monocromaticidade [71], a falta de tecido brando [66] ou a falta de detalle [28, 34], 45, 48, 62, 63, 81]. Estas desvantaxes pódense superar aumentando o tempo de segmentación ou simulación. A perda e recuperación de información relevante foi un problema ao que se enfrontaron tres equipos [30, 74, 77]. Segundo os informes dos pacientes, os axentes de contraste iodados non proporcionaron unha visibilidade vascular óptima debido ás limitacións de dose [74]. A inxección dun modelo cadavérico semella ser un método ideal que se afasta do principio do "o menos posible" e das limitacións da dose de axente de contraste inxectado.
Desafortunadamente, moitos artigos non mencionan algunhas características clave do 3DPAM. Menos da metade dos artigos indicaban explicitamente se o seu 3DPAM estaba tinguido. A cobertura do ámbito da impresión foi inconsistente (43 % dos artigos) e só o 34 % mencionaba o uso de múltiples soportes. Estes parámetros de impresión son fundamentais porque inflúen nas propiedades de aprendizaxe do 3DPAM. A maioría dos artigos non proporcionan información suficiente sobre as complexidades da obtención do 3DPAM (tempo de deseño, cualificación do persoal, custos do software, custos de impresión, etc.). Esta información é fundamental e debe terse en conta antes de considerar iniciar un proxecto para desenvolver un novo 3DPAM.
Esta revisión sistemática demostra que o deseño e a impresión en 3D de modelos anatómicos normais é viable a baixo custo, especialmente cando se usan impresoras FDM ou SLA e materiais plásticos dunha soa cor económicos. Non obstante, estes deseños básicos pódense mellorar engadindo cor ou deseños en diferentes materiais. Os modelos máis realistas (impresos con varios materiais de diferentes cores e texturas para replicar fielmente 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 total. Independentemente do proceso de impresión escollido, a elección do método de imaxe axeitado é clave para o éxito do 3DPAM. Canto maior sexa a resolución espacial, máis realista se volve o modelo e pódese usar para investigacións avanzadas. Desde un punto de vista pedagóxico, o 3DPAM é unha ferramenta eficaz para ensinar anatomía, como o demostran as probas de coñecementos administradas aos estudantes e a súa satisfacción. O efecto docente do 3DPAM é mellor cando reproduce rexións anatómicas complexas e os estudantes o usan ao comezo da súa formación médica.
Os conxuntos de datos xerados e/ou analizados no presente estudo non están dispoñibles publicamente debido a barreiras lingüísticas, pero están dispoñibles a través do autor correspondente se se solicita razoablemente.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Unha revisión dos cursos de anatomía macroscópica, microanatomía, neurobioloxía e embrioloxía nos currículos das facultades de medicina dos Estados Unidos. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK A disección de cadáveres como ferramenta educativa para a ciencia anatómica no século XXI: a disección como ferramenta educativa. Análise da educación científica. 2017;10(3):286–99.
Data de publicación: 09-04-2024