طباعة ثلاثية الأبعاد كأداة تعليمية للتشريح البشري الطبيعي: مراجعة منهجية | التعليم الطبي BMC

يبدو أن النماذج التشريحية المطبوعة ثلاثية الأبعاد (3DPAMs) هي أداة مناسبة بسبب قيمتها التعليمية وجدواتهم. الغرض من هذا الاستعراض هو وصف وتحليل الطرق المستخدمة لإنشاء 3DPAM لتدريس التشريح البشري وتقييم مساهمته التربوية.
تم إجراء بحث إلكتروني في PubMed باستخدام المصطلحات التالية: التعليم ، المدرسة ، التعلم ، التدريس ، التدريب ، التعليم ، التعليم ، ثلاثي الأبعاد ، ثلاثي الأبعاد ، ثلاثي الأبعاد ، الطباعة ، الطباعة ، الطباعة ، التشريح ، التشريح ، التشريح ، والتشريح . . وشملت النتائج خصائص الدراسة ، وتصميم النموذج ، والتقييم المورفولوجي ، والأداء التعليمي ، ونقاط القوة والضعف.
من بين 68 مقالة مختارة ، ركز أكبر عدد من الدراسات على منطقة الجمجمة (33 مقالة) ؛ 51 مقالة ذكر طباعة العظام. في 47 مقالة ، تم تطوير 3DPAM على أساس التصوير المقطعي. يتم سرد خمس عمليات طباعة. واستخدمت المواد البلاستيكية ومشتقاتها في 48 دراسة. يتراوح سعر كل تصميم من 1.25 دولار إلى 2800 دولار. سبعة وثلاثون دراسات قارنت 3DPAM مع النماذج المرجعية. فحص ثلاثة وثلاثون مقالة الأنشطة التعليمية. الفوائد الرئيسية هي الجودة البصرية واللمسية ، وكفاءة التعلم ، والتكرار ، والتخصيص وخفة الحركة ، وتوفير الوقت ، وتكامل التشريح الوظيفي ، وقدرات الدوران العقلي الأفضل ، والاحتفاظ بالمعرفة ورضا المعلم/الطالب. ترتبط العيوب الرئيسية بالتصميم: الاتساق ، والافتقار إلى التفاصيل أو الشفافية ، والألوان المشرقة للغاية ، وأوقات طباعة طويلة وتكلفة عالية.
توضح هذه المراجعة المنهجية أن 3DPAM فعال من حيث التكلفة وفعالة لتدريس التشريح. تتطلب النماذج الأكثر واقعية استخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأكثر تكلفة وأوقات تصميم أطول ، مما سيزيد بشكل كبير من التكلفة الإجمالية. المفتاح هو تحديد طريقة التصوير المناسبة. من وجهة نظر تربوية ، يعد 3DPAM أداة فعالة لتدريس التشريح ، مع وجود تأثير إيجابي على نتائج التعلم والرضا. يكون تأثير التدريس لـ 3DPAM هو الأفضل عندما يعيد إنتاج المناطق التشريحية المعقدة ويستخدمها الطلاب في وقت مبكر من تدريبهم الطبي.
تم تنفيذ تشريح الجثث الحيوانية منذ اليونان القديمة وهي واحدة من الأساليب الرئيسية لتدريس علم التشريح. يتم استخدام تشريحات الجثث التي يتم إجراؤها أثناء التدريب العملي في المناهج النظرية لطلاب الطب الجامعي وتعتبر حاليًا المعيار الذهبي لدراسة التشريح [1،2،3،4،5]. ومع ذلك ، هناك العديد من الحواجز التي تحول دون استخدام العينات الجذابة البشرية ، مما يؤدي إلى البحث عن أدوات تدريب جديدة [6 ، 7]. بعض هذه الأدوات الجديدة تشمل الواقع المعزز والأدوات الرقمية والطباعة ثلاثية الأبعاد. وفقا لمراجعة الأدبيات الأخيرة من قبل سانتوس وآخرون. [8] من حيث قيمة هذه التقنيات الجديدة لتدريس علم التشريح ، يبدو أن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي واحدة من أهم الموارد ، سواء من حيث القيمة التعليمية للطلاب أو من حيث جدوى التنفيذ [4،9،10] .
الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست جديدة. تعود براءات الاختراع الأولى المتعلقة بهذه التكنولوجيا إلى عام 1984: A Le Méhauté و O De Witte و JC André في فرنسا ، وبعد ثلاثة أسابيع C هال في الولايات المتحدة الأمريكية. منذ ذلك الحين ، استمرت التكنولوجيا في التطور وتوسع استخدامها إلى العديد من المناطق. على سبيل المثال ، طبعت ناسا الكائن الأول وراء الأرض في عام 2014 [11]. اعتمد المجال الطبي أيضًا هذه الأداة الجديدة ، مما يزيد من الرغبة في تطوير الطب الشخصي [12].
لقد أظهر العديد من المؤلفين فوائد استخدام النماذج التشريحية المطبوعة ثلاثية الأبعاد (3DPAM) في التعليم الطبي [10 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 ، 19]. عند تعليم التشريح البشري ، هناك حاجة إلى نماذج غير مسببة للتشريحية. درست بعض المراجعات نماذج التدريب المرضية أو الطبية/الجراحية [8 ، 20 ، 21]. لتطوير نموذج هجين لتدريس التشريح البشري الذي يتضمن أدوات جديدة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أجرينا مراجعة منهجية لوصف وتحليل كيفية إنشاء الكائنات المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتدريس التشريح البشري وكيفية تقييم الطلاب لفعالية التعلم باستخدام هذه الكائنات ثلاثية الأبعاد.
تم إجراء مراجعة الأدب المنهجية في يونيو 2022 باستخدام إرشادات PRISMA (عناصر الإبلاغ المفضلة للمراجعات المنهجية والتحليلات التلوية) دون قيود زمنية [22].
كانت معايير التضمين جميعها أوراق بحثية باستخدام 3DPAM في علم التشريح/التعلم. تم استبعاد مراجعات الأدب ، والرسائل ، أو المقالات التي تركز على النماذج المرضية ، والنماذج الحيوانية ، والنماذج الأثرية ، ونماذج التدريب الطبي/الجراحي. تم اختيار فقط المقالات المنشورة باللغة الإنجليزية. تم استبعاد المقالات بدون ملخصات متوفرة عبر الإنترنت. تم تضمين المقالات التي شملت نماذج متعددة ، على الأقل واحدة منها طبيعية تشريحية أو كان لها أمراض بسيطة لا تؤثر على قيمة التدريس.
تم إجراء بحث في الأدب في قاعدة البيانات الإلكترونية PubMed (المكتبة الوطنية للطب ، NCBI) لتحديد الدراسات ذات الصلة المنشورة حتى يونيو 2022. استخدم مصطلحات البحث التالية: التعليم ، المدرسة ، التدريس ، التعلم ، التعليم ، التعليم ، ثلاثة- الأبعاد ، ثلاثية الأبعاد ، ثلاثية الأبعاد ، الطباعة ، الطباعة ، الطباعة ، التشريح ، التشريح ، التشريح والتشريح. تم تنفيذ استعلام واحد: (((التعليم [العنوان/الملخص] أو المدرسة [العنوان/الملخص] Orlearning [العنوان/الملخص] أو التدريس [العنوان/الملخص] أو التدريب [العنوان/الملخص] OREACH التعليم [العنوان/الملخص]) و (ثلاثة أبعاد [العنوان] أو 3D [العنوان] أو ثلاثي الأبعاد [العنوان])) و (طباعة [العنوان] أو طباعة [العنوان] أو طباعة [العنوان])) و (Anatomy) [العنوان) ]/الملخص] أو التشريح [العنوان/الملخص] أو التشريح [العنوان/الملخص] أو التشريح [العنوان/الملخص]). تم تحديد مقالات إضافية من خلال البحث يدويًا في قاعدة بيانات PubMed ومراجعة مراجع المقالات العلمية الأخرى. لم يتم تطبيق أي قيود على تاريخ ، ولكن تم استخدام مرشح "الشخص".
تم فحص جميع الألقاب والملخصات التي تم استرجاعها ضد معايير التضمين والاستبعاد من قبل اثنين من المؤلفين (EBR و AL) ، وتم استبعاد أي دراسة لا تفي بجميع معايير الأهلية. تم استرداد المنشورات النصية الكاملة للدراسات المتبقية ومراجعتها من قبل ثلاثة مؤلفين (EBR ، EBE و AL). عند الضرورة ، تم حل الخلافات في اختيار المقالات من قبل شخص رابع (LT). تم تضمين المنشورات التي واجهت جميع معايير الاشتمال في هذا الاستعراض.
تم تنفيذ استخراج البيانات بشكل مستقل من قبل اثنين من المؤلفين (EBR و AL) تحت إشراف مؤلف ثالث (LT).
- بيانات تصميم النماذج: المناطق التشريحية ، والأجزاء التشريحية المحددة ، والنموذج الأولي للطباعة ثلاثية الأبعاد ، وطريقة الاستحواذ ، وبرامج التجزئة ونمذجة ، ونوع الطابعة ثلاثية الأبعاد ، ونوع المواد وكمية ، ومقياس الطباعة ، واللون ، وتكاليف الطباعة.
- التقييم المورفولوجي للنماذج: النماذج المستخدمة للمقارنة ، والتقييم الطبي للخبراء/المعلمين ، وعدد المقيمين ، ونوع التقييم.
- تدريس النموذج ثلاثي الأبعاد: تقييم معرفة الطالب ، طريقة التقييم ، عدد الطلاب ، عدد مجموعات المقارنة ، التوزيع العشوائي للطلاب ، التعليم/نوع الطالب.
تم تحديد 418 دراسات في Medline ، وتم استبعاد 139 مقالة بواسطة مرشح "الإنسان". بعد مراجعة العناوين والملخصات ، تم اختيار 103 دراسات للقراءة النص الكاملة. تم استبعاد 34 مقالة لأنها كانت إما نماذج مرضية (9 مقالات) ، نماذج تدريب طبية/جراحية (4 مقالات) ، نماذج حيوانية (4 مقالات) ، نماذج إشعاعية ثلاثية الأبعاد (مقالة واحدة) أو لم تكن مقالات علمية أصلية (16 فصول). ). تم تضمين ما مجموعه 68 مقالة في المراجعة. يعرض الشكل 1 عملية الاختيار كمخطط تدفق.
مخطط التدفق الذي يلخص تحديد المقالات وفحصها وإدراجها في هذه المراجعة المنهجية
تم نشر جميع الدراسات بين عامي 2014 و 2022 ، مع متوسط ​​عام نشر عام 2019. من بين 68 مقالات شملتها ، كانت 33 (49 ٪) دراسات وصفية وتجريبية ، و 17 (25 ٪) كانت تجريبية بحتة ، و 18 (26 ٪) تجريبي. وصفية بحتة. من بين 50 دراسات تجريبية (73 ٪) ، استخدم 21 (31 ٪) التوزيع العشوائي. وشملت 34 دراسة فقط (50 ٪) التحليلات الإحصائية. يلخص الجدول 1 خصائص كل دراسة.
33 مقالة (48 ٪) فحصت منطقة الرأس ، وفحصت 19 مقالة (28 ٪) المنطقة الصدرية ، و 17 مقالة (25 ٪) فحص منطقة البطن ، وفحصت 15 مقالة (22 ٪) الأطراف. ذكرت خمسة وخمسين مقالة (75 ٪) العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد كنماذج تشريحية أو نماذج تشريحية متعددة الشرائح.
فيما يتعلق بنماذج المصدر أو الملفات المستخدمة لتطوير 3DPAM ، ذكرت 23 مقالة (34 ٪) استخدام بيانات المريض ، و 20 مقالة (29 ٪) ذكرت استخدام البيانات الجذابة ، و 17 مقالة (25 ٪) ذكرت استخدام قواعد البيانات. الاستخدام ، و 7 دراسات (10 ٪) لم تكشف عن مصدر المستندات المستخدمة.
طورت 47 دراسات (69 ٪) 3DPAM استنادًا إلى التصوير المقطعي المحسوب ، وأبلغت 3 دراسات (4 ٪) عن استخدام microct. 7 مقالات (10 ٪) كائنات ثلاثية الأبعاد متوقعة باستخدام الماسحات الضوئية البصرية ، 4 مقالات (6 ٪) باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ، ومقال واحد (1 ٪) باستخدام الكاميرات والمجاهر. 14 مقالة (21 ٪) لم تذكر مصدر ملفات مصدر تصميم النماذج ثلاثية الأبعاد. يتم إنشاء الملفات ثلاثية الأبعاد بدقة مكانية متوسط ​​أقل من 0.5 مم. الدقة المثلى هي 30 ميكرون [80] والحد الأقصى دقة هي 1.5 مم [32].
تم استخدام ستين تطبيقات برامج مختلفة (تجزئة ، نمذجة ، تصميم أو طباعة). تم استخدام تقليد (تجسس ، لوفين ، بلجيكا) في أغلب الأحيان (14 دراسة ، 21 ٪) ، يليه meshmixer (Autodesk ، San Rafael ، CA) (13 دراسة ، 19 ٪) ، Geomagic (نظام ثلاثي الأبعاد ، MO ، NC ، Leesville) . (10 دراسات ، 15 ٪) ، Slicer 3D (تدريب مطور Slicer ، بوسطن ، MA) (9 دراسات ، 13 ٪) ، Blender (Blender Foundation ، Amsterdam ، هولندا) (8 دراسات ، 12 ٪) و Cura (Geldemarsen ، هولندا) (7 دراسات ، 10 ٪).
تم ذكر سبعة وستين نماذج طابعة مختلفة وخمس عمليات طباعة. تم استخدام تقنية FDM (نمذجة الترسب المنصهر) في 26 منتجًا (38 ٪) ، وتفجير المواد في 13 منتجًا (19 ٪) وأخيراً تفجير الموثق (11 منتجًا ، 16 ٪). تقل التقنيات الأقل استخدامًا هي تصوير مجسم (SLA) (5 مقالات ، 7 ٪) وتلبيث الليزر الانتقائي (SLS) (4 مقالات ، 6 ٪). الطابعة الأكثر استخدامًا (7 مقالات ، 10 ٪) هي كونكس 500 (Stratasys ، Rehovot ، Israel) [27 ، 30 ، 32 ، 36 ، 45 ، 62 ، 65].
عند تحديد المواد المستخدمة لصنع 3DPAM (51 مقالة ، 75 ٪) ، استخدمت 48 دراسة (71 ٪) البلاستيك ومشتقاتها. كانت المواد الرئيسية المستخدمة هي PLA (حمض بولييلاكتيك) (ن = 20 ، 29 ٪) ، والراتنج (ن = 9 ، 13 ٪) و ABS (الستايرين الأكريلونيتريل) (7 أنواع ، 10 ٪). 23 مقالة (34 ٪) فحصت 3DPAM المصنوعة من مواد متعددة ، و 36 مقالة (53 ٪) قدمت 3DPAM المصنوعة من مادة واحدة فقط ، و 9 مقالات (13 ٪) لم تحدد مادة.
ذكرت تسعة وعشرون مقالة (43 ٪) نسب طباعة تتراوح من 0.25: 1 إلى 2: 1 ، بمتوسط ​​1: 1. استخدمت خمسة وعشرون مقالة (37 ٪) نسبة 1: 1. 28 3dpams (41 ٪) تتكون من ألوان متعددة ، و 9 (13 ٪) تم صبغها بعد الطباعة [43 ، 46 ، 49 ، 54 ، 58 ، 59 ، 65 ، 69 ، 75].
أربعة وثلاثون مقالة (50 ٪) التكاليف المذكورة. ذكرت 9 مقالات (13 ٪) تكلفة الطابعات ثلاثية الأبعاد والمواد الخام. تتراوح السعر من الأسعار بين 302 دولارًا إلى 65000 دولار. عند تحديد ، تتراوح أسعار النماذج بين 1.25 دولار إلى 2800 دولار ؛ تتوافق هذه الأطراف مع العينات الهيكلية [47] ونماذج خلف الصفاق عالي الدقة [48]. يلخص الجدول 2 بيانات النموذج لكل دراسة مشمولة.
سبعة وثلاثون دراسة (54 ٪) قارنت 3DAPM مع نموذج مرجعي. من بين هذه الدراسات ، كان المقارنة الأكثر شيوعًا نموذجًا مرجعيًا تشريحيًا ، يستخدم في 14 مقالة (38 ٪) ، والمستحضرات المليئة بالملل في 6 مقالات (16 ٪) ، والمستحضرات المملوءة في 6 مقالات (16 ٪). استخدام الواقع الافتراضي ، تصوير التصوير المقطعي المحسوب واحد 3DPAM في 5 مقالات (14 ٪) ، 3DPAM أخرى في 3 مقالات (8 ٪) ، ألعاب خطيرة في مقالة واحدة (3 ٪) ، الصور الشعاعية في مقالة واحدة (3 ٪) ، نماذج الأعمال في 1 المادة (3 ٪) والواقع المعزز في مقال واحد (3 ٪). قامت الدراسات بأربعة وثلاثين (50 ٪) تقييم 3DPAM. خمسة عشر (48 ٪) دراسات تفصيلية تجارب المقيمين (الجدول 3). تم تنفيذ 3DPAM من قبل الجراحين أو حضور الأطباء في 7 دراسات (47 ٪) ، والمتخصصين التشريحيين في 6 دراسات (40 ٪) ، والطلاب في 3 دراسات (20 ٪) ، والمعلمين (الانضباط غير محدد) في 3 دراسات (20 ٪) للتقييم ومقيم آخر في المقالة (7 ٪). متوسط ​​عدد المقيمين هو 14 (الحد الأدنى 2 ، الحد الأقصى 30). قامت ثلاثة وثلاثون دراسة (49 ٪) بتقييم مورفولوجيا 3DPAM نوعيًا ، و 10 دراسات (15 ٪) تقييم مورفولوجيا 3DPAM كمياً. من بين 33 دراسات استخدمت التقييمات النوعية ، استخدم 16 تقييمات وصفية بحتة (48 ٪) ، و 9 اختبارات/تقييمات/استطلاعات (27 ٪) ، و 8 مقاييس ليكرت المستخدمة (24 ٪). يلخص الجدول 3 التقييمات المورفولوجية للنماذج في كل دراسة شملتها.
تم فحص ثلاثة وثلاثون (48 ٪) مقالة وقارنت فعالية تدريس 3DPAM للطلاب. من هذه الدراسات ، استخدمت 23 (70 ٪) مقالات رضا الطلاب ، و 17 (51 ٪) استخدموا مقاييس Likert ، و 6 (18 ٪) استخدموا طرقًا أخرى. قامت اثنان وعشرون مقالة (67 ٪) بتقييم تعلم الطلاب من خلال اختبار المعرفة ، منها 10 (30 ٪) من الاختبار الاختبار و/أو الاختبارات. استخدمت إحدى عشرة دراسة (33 ٪) أسئلة واختبارات متعددة الخيارات لتقييم معرفة الطلاب ، وخمس دراسات (15 ٪) تستخدم وضع العلامات على الصور/التشريحية. شارك 76 طالبًا في المتوسط ​​في كل دراسة (الحد الأدنى 8 ، الحد الأقصى 319). كان أربعة وعشرون دراسة (72 ٪) مجموعة مراقبة ، منها 20 (60 ٪) تستخدم العشوائية. في المقابل ، تم تعيين دراسة واحدة (3 ٪) بشكل عشوائي نماذج تشريحية إلى 10 طلاب مختلفون. في المتوسط ​​، تمت مقارنة 2.6 مجموعة (الحد الأدنى 2 ، الحد الأقصى 10). شملت ثلاثة وعشرون دراسة (70 ٪) طلاب الطب ، منهم 14 (42 ٪) من طلاب الطب في السنة الأولى. ستة دراسات (18 ٪) شملت السكان ، و 4 (12 ٪) من طلاب الأسنان ، و 3 (9 ٪) من طلاب العلوم. ستة دراسات (18 ٪) نفذت وتقييم التعلم المستقل باستخدام 3DPAM. يلخص الجدول 4 نتائج تقييم فعالية التدريس 3DPAM لكل دراسة شملتها.
الفوائد الرئيسية لاستخدام 3DPAM كأداة تعليمية لتدريس التشريح البشري الطبيعي الذي أبلغ عنه المؤلفون هي خصائص بصرية وفضائية ، بما في ذلك الواقعية [55 ، 67] ، الدقة [44 ، 50 ، 72 ، 85] ، وتغير الاتساق [34] . ، 45 ، 48 ، 64] ، اللون والشفافية [28 ، 45] ، الموثوقية [24 ، 56 ، 73] ، التأثير التعليمي [16 ، 32 ، 35 ، 39 ، 52 ، 57 ، 63 ، 69 ، 79] ، التكلفة [ 27 ، 41 ، 44 ، 45 ، 48 ، 51 ، 60 ، 64 ، 80 ، 81 ، 83] ، استنساخ [80] ، إمكانية التحسين أو التخصيص [28 ، 30 ، 36 ، 45 ، 48 ، 51 ، 53 ، 59 ، 61 ، 67 ، 80] ، القدرة على معالجة الطلاب [30 ، 49] ، وتوفير وقت التدريس [61 ، 80] ، سهولة التخزين [61] ، القدرة على دمج التشريح الوظيفي أو إنشاء هياكل محددة [51 ، 53] ، 67] ، التصميم السريع للموديلات العظمية [81] ، القدرة على إنشاء واستخدام نماذج المنازل بشكل تعاوني [49 ، 60 ، 71] ، وتحسين قدرات الدوران العقلي [23] والاحتفاظ المعرفة [32] ، وكذلك في المعلم [ 25 ، 63] ورضا الطلاب [25 ، 63]. 45 ، 46 ، 52 ، 52 ، 57 ، 63 ، 66 ، 69 ، 84].
ترتبط العيوب الرئيسية بالتصميم: الصلابة [80] ، الاتساق [28 ، 62] ، نقص التفاصيل أو الشفافية [28 ، 30 ، 34 ، 45 ، 48 ، 62 ، 64 ، 81] ، ألوان مشرقة للغاية [45]. وهشاشة الأرض [71]. تشمل العيوب الأخرى فقدان المعلومات [30 ، 76] ، وقت طويل مطلوب لتجزئة الصور [36 ، 52 ، 57 ، 58 ، 74] ، وقت الطباعة [57 ، 63 ، 66 ، 67] ، عدم وجود تقلب تشريحي [25] ، والتكلفة. عالية [48].
تلخص هذه المراجعة المنهجية 68 مقالة تم نشرها على مدار 9 سنوات وتسلط الضوء على اهتمام المجتمع العلمي بـ 3DPAM كأداة لتدريس التشريح البشري الطبيعي. تمت دراسة كل منطقة تشريحية وطباعة ثلاثية الأبعاد. من هذه المقالات ، قارنت 37 مقالة 3dpam مع نماذج أخرى ، و 33 مقالة تقييم الأهمية التربوية لثلاثينات 3DPAM للطلاب.
بالنظر إلى الاختلافات في تصميم دراسات الطباعة ثلاثية الأبعاد التشريحية ، لم نعتبر أنه من المناسب إجراء تحليل تلوي. ركز التحليل التلوي الذي نُشر في عام 2020 بشكل أساسي على اختبارات المعرفة التشريحية بعد التدريب دون تحليل الجوانب التقنية والتكنولوجية لتصميم وإنتاج 3DPAM [10].
منطقة الرأس هي الأكثر دراسة ، ربما لأن تعقيد تشريحها يجعل من الصعب على الطلاب تصوير هذه المنطقة التشريحية في الفضاء ثلاثي الأبعاد مقارنة بالأطراف أو الجذع. التصوير المقطعي هو إلى حد بعيد طريقة التصوير الأكثر شيوعا. تستخدم هذه التقنية على نطاق واسع ، خاصة في الإعدادات الطبية ، ولكن لها دقة مكانية محدودة وتناقض الأنسجة الرخوة المنخفضة. هذه القيود تجعل الأشعة المقطعية غير مناسبة للتجزئة ونمذجة الجهاز العصبي. من ناحية أخرى ، فإن التصوير المقطعي المحسوب أكثر ملاءمة لتجزئة الأنسجة العظمية/النمذجة ؛ يساعد تباين الأنسجة العظمية/النخاعية على إكمال هذه الخطوات قبل طباعة النماذج التشريحية ثلاثية الأبعاد. من ناحية أخرى ، تعتبر MicroCT التكنولوجيا المرجعية من حيث الدقة المكانية في تصوير العظام [70]. يمكن أيضًا استخدام الماسحات الضوئية البصرية أو التصوير بالرنين المغناطيسي للحصول على الصور. دقة أعلى تمنع تجانس أسطح العظام ويحافظ على دقة الهياكل التشريحية [59]. يؤثر اختيار النموذج أيضًا على الدقة المكانية: على سبيل المثال ، فإن نماذج التجميل لها دقة أقل [45]. يتعين على مصممي الجرافيك إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد مخصصة ، مما يزيد من التكاليف (25 إلى 150 دولارًا في الساعة) [43]. لا يكفي الحصول على ملفات .stl عالية الجودة لإنشاء نماذج تشريحية عالية الجودة. من الضروري تحديد معلمات الطباعة ، مثل اتجاه النموذج التشريحي على لوحة الطباعة [29]. يقترح بعض المؤلفين أن تقنيات الطباعة المتقدمة مثل SLS يجب استخدامها حيثما أمكن ذلك لتحسين دقة 3DPAM [38]. يتطلب إنتاج 3DPAM مساعدة مهنية ؛ المتخصصون الأكثر رواجًا هم المهندسون [72] ، أخصائيو الأشعة ، [75] ، مصممي الجرافيك [43] وأطباء الأطراف [25 ، 28 ، 51 ، 57 ، 76 ، 77].
تعد برنامج التجزئة والنمذجة عوامل مهمة في الحصول على نماذج تشريحية دقيقة ، ولكن تكلفة حزم البرامج هذه وتعقيدها تعيق استخدامها. قارنت العديد من الدراسات استخدام حزم البرامج المختلفة وتقنيات الطباعة ، مع تسليط الضوء على مزايا وعيوب كل تقنية [68]. بالإضافة إلى برامج النمذجة ، يلزم أيضًا طباعة البرامج المتوافقة مع الطابعة المحددة ؛ يفضل بعض المؤلفين استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد عبر الإنترنت [75]. إذا تمت طباعة كمية كافية من الكائنات ثلاثية الأبعاد ، فقد يؤدي الاستثمار إلى عوائد مالية [72].
البلاستيك هو إلى حد بعيد المواد الأكثر استخداما. مجموعة واسعة من القوام والألوان تجعلها المادة المفضلة لـ 3DPAM. أشاد بعض المؤلفين بقوته العالية مقارنة بالنماذج التقليدية أو المطلي [24 ، 56 ، 73]. بعض المواد البلاستيكية لديها حتى ثني أو تمدد خصائص. على سبيل المثال ، يمكن أن تمتد Filaflex مع تقنية FDM إلى 700 ٪. يعتبرها بعض المؤلفين المادة المفضلة لتكرار العضلات والأوتار والأربطة [63]. من ناحية أخرى ، أثارت دراستان أسئلة حول اتجاه الألياف أثناء الطباعة. في الواقع ، فإن اتجاه ألياف العضلات والإدراج والتعصب والوظيفة أمر بالغ الأهمية في نمذجة العضلات [33].
والمثير للدهشة أن القليل من الدراسات تذكر حجم الطباعة. نظرًا لأن العديد من الأشخاص يعتبرون نسبة 1: 1 قياسية ، فقد اختار المؤلف ناهيك عنها. على الرغم من أن التحجيم سيكون مفيدًا للتعلم الموجهة في مجموعات كبيرة ، إلا أن جدوى التحجيم لم يتم استكشافها بعد ، خاصة مع وجود أحجام الفصول الدراسية المتنامية والحجم المادي للنموذج هو عامل مهم. بالطبع ، تسهل المقاييس بالحجم الكامل تحديد موقع العناصر التشريحية المختلفة للمريض والتواصل معه ، مما قد يفسر سبب استخدامها في كثير من الأحيان.
من بين العديد من الطابعات المتوفرة في السوق ، فإن تلك التي تستخدم تقنية polyjet (نفثة الحبر أو الحبر الموثق) لتوفير تكلفة طباعة عالية الدقة وطباعة متعددة الأدوات (وبالتالي متعددة النصوص) بين 20،000 دولار أمريكي و 250،000 دولار أمريكي (HTTPs:/ https:/ /www.aniwaa.com/). قد تحد هذه التكلفة المرتفعة من ترويج 3DPAM في كليات الطب. بالإضافة إلى تكلفة الطابعة ، تكون تكلفة المواد المطلوبة لطباعة الحبر أعلى من طابعات SLA أو FDM [68]. أسعار طابعات SLA أو FDM هي أيضًا أكثر بأسعار معقولة ، تتراوح من 576 يورو إلى 4،999 يورو في المقالات المدرجة في هذا الاستعراض. وفقًا لـ Tripodi وزملاؤه ، يمكن طباعة كل جزء هيكلي مقابل 1.25 دولار أمريكي [47]. خلصت إحدى عشرة دراسة إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد أرخص من التصنع أو النماذج التجارية [24 ، 27 ، 41 ، 44 ، 45 ، 48 ، 51 ، 60 ، 63 ، 80 ، 81 ، 83]. علاوة على ذلك ، تم تصميم هذه النماذج التجارية لتوفير معلومات المريض دون تفاصيل كافية لتدريس التشريح [80]. تعتبر هذه النماذج التجارية أدنى من 3DPAM [44]. تجدر الإشارة إلى أنه ، بالإضافة إلى تقنية الطباعة المستخدمة ، تتناسب التكلفة النهائية مع المقياس وبالتالي الحجم النهائي لـ 3DPAM [48]. لهذه الأسباب ، يفضل المقياس بالحجم الكامل [37].
دراسة واحدة فقط قارنت 3DPAM مع النماذج التشريحية المتاحة تجاريا [72]. عينات الجثث هي المقارنة الأكثر استخدامًا لـ 3DPAM. على الرغم من قيودها ، تظل النماذج الجدارية أداة قيمة لتدريس التشريح. يجب التمييز بين تشريح الجثة والتشريح والعظام الجافة. بناءً على اختبارات التدريب ، أظهرت دراستان أن 3DPAM كان أكثر فعالية بكثير من التشريح المتلألئ [16 ، 27]. قارنت إحدى الدراسات ساعة واحدة من التدريب باستخدام 3DPAM (الطرف السفلي) مع ساعة واحدة من تشريح نفس المنطقة التشريحية [78]. لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية بين طريقتي التدريس. من المحتمل أن يكون هناك القليل من الأبحاث حول هذا الموضوع لأنه من الصعب إجراء مثل هذه المقارنات. التشريح هو إعداد يستغرق وقتًا طويلاً للطلاب. في بعض الأحيان تكون العشرات من ساعات الإعداد مطلوبة ، اعتمادًا على ما يتم إعداده. يمكن إجراء مقارنة ثالثة مع عظام جافة. وجدت دراسة أجراها تساي وسميث أن درجات الاختبار كانت أفضل بكثير في المجموعة باستخدام 3DPAM [51 ، 63]. أشار تشن وزملاؤه إلى أن الطلاب الذين يستخدمون نماذج ثلاثية الأبعاد كان أداءً أفضل في تحديد الهياكل (الجماجم) ، ولكن لم يكن هناك اختلاف في درجات MCQ [69]. أخيرًا ، أظهر Tanner وزملاؤه نتائج ما بعد الاختبار بشكل أفضل في هذه المجموعة باستخدام 3DPAM من الحفرة Pterygopalatine [46]. تم تحديد أدوات التدريس الجديدة الأخرى في مراجعة الأدبيات هذه. الأكثر شيوعًا بينهم هو الواقع المعزز والواقع الافتراضي والألعاب الخطيرة [43]. وفقًا لـ Mahrous وزملاؤه ، يعتمد تفضيل النماذج التشريحية على عدد الساعات التي يلعب الطلاب ألعاب الفيديو [31]. من ناحية أخرى ، فإن العيب الرئيسي لأدوات التدريس في علم التشريح الجديد هو ردود الفعل ، خاصة بالنسبة للأدوات الافتراضية البحتة [48].
استخدمت معظم الدراسات التي تقيم 3DPAM الجديد اختبارات المعرفة. تساعد هذه الاختبار القبلي في تجنب التحيز في التقييم. يستبعد بعض المؤلفين ، قبل إجراء دراسات تجريبية ، جميع الطلاب الذين سجلوا فوق المتوسط ​​في الاختبار الأولي [40]. وكان من بين التحيزات التي ذكرها غاراس وزملاؤها لون النموذج واختيار المتطوعين في فصل الطلاب [61]. تلطيخ يسهل تحديد الهياكل التشريحية. أنشأ تشن وزملاؤه ظروفًا تجريبية صارمة مع عدم وجود اختلافات أولية بين المجموعات والدراسة أعمى إلى أقصى حد ممكن [69]. يوصي LIM وزملاؤه بإكمال تقييم ما بعد الاختبار من قبل طرف ثالث لتجنب التحيز في التقييم [16]. استخدمت بعض الدراسات مقاييس Likert لتقييم جدوى 3DPAM. هذه الأداة مناسبة لتقييم الرضا ، ولكن لا تزال هناك تحيزات مهمة يجب أن تكون على دراية بها [86].
تم تقييم الأهمية التعليمية لـ 3DPAM بشكل أساسي بين طلاب الطب ، بما في ذلك طلاب الطب في السنة الأولى ، في 14 من 33 دراسة. في دراستهم التجريبية ، ذكر ويلك وزملاؤه أن طلاب الطب يعتقدون أنه ينبغي إدراج الطباعة ثلاثية الأبعاد في تعلم التشريح [87]. يعتقد 87 ٪ من الطلاب الذين شملهم الاستطلاع في دراسة Cercenelli أن السنة الثانية من الدراسة كانت أفضل وقت لاستخدام 3DPAM [84]. أظهرت نتائج Tanner وزملاؤه أيضًا أن الطلاب كانا أفضل إذا لم يدرسوا الحقل أبدًا [46]. تشير هذه البيانات إلى أن السنة الأولى من كلية الطب هي الوقت الأمثل لدمج 3DPAM في تدريس التشريح. أيد التحليل التلوي لك هذه الفكرة [18]. عبر 27 مقالة مدرجة في الدراسة ، كانت هناك اختلافات كبيرة في أداء 3DPAM مقارنة بالنماذج التقليدية في طلاب الطب ، ولكن ليس في السكان.
3DPAM كأداة تعليمية تعمل على تحسين التحصيل الأكاديمي [16 ، 35 ، 39 ، 52 ، 57 ، 63 ، 69 ، 79] ، الاحتفاظ بالمعرفة على المدى الطويل [32] ، ورضا الطلاب [25 ، 45 ، 46 ، 52 ، 57 ، 63 ، 66]. ، 69 ، 84]. وجدت لوحات الخبراء أيضًا أن هذه النماذج مفيدة [37 ، 42 ، 49 ، 81 ، 82] ، ووجدت دراستان رضا المعلمين مع 3DPAM [25 ، 63]. من بين جميع المصادر ، تعتبر Backhouse وزملاؤها أن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي أفضل بديل للنماذج التشريحية التقليدية [49]. في أول تحليل تلوي ، أكد يي وزملاؤه أن الطلاب الذين تلقوا تعليمات 3DPAM لديهم درجات أفضل بعد الاختبار من الطلاب الذين تلقوا تعليمات ثنائية الأبعاد أو جثة [10]. ومع ذلك ، فقد قاموا بتمييز 3DPAM عن طريق التعقيد ، ولكن ببساطة عن طريق القلب ، الجهاز العصبي ، وتجويف البطن. في سبع دراسات ، لم يتفوق 3DPAM على نماذج أخرى تعتمد على اختبارات المعرفة التي تُدار للطلاب [32 ، 66 ، 69 ، 77 ، 78 ، 84]. في تحليلهم التلوي ، خلص سالازار وزملاؤه إلى أن استخدام 3DPAM يحسن على وجه التحديد فهم التشريح المعقد [17]. هذا المفهوم يتماشى مع رسالة Hitas إلى المحرر [88]. بعض المجالات التشريحية التي تعتبر أقل تعقيدًا لا تتطلب استخدام 3DPAM ، في حين أن المناطق التشريحية الأكثر تعقيدًا (مثل الرقبة أو الجهاز العصبي) ستكون خيارًا منطقيًا لـ 3DPAM. قد يفسر هذا المفهوم سبب عدم اعتبار بعض الأشكال 3DPAMs متفوقة على النماذج التقليدية ، خاصةً عندما يفتقر الطلاب إلى المعرفة في المجال حيث يتم العثور على أداء النموذج على أنه متفوق. وبالتالي ، فإن تقديم نموذج بسيط للطلاب الذين لديهم بالفعل بعض المعرفة بالموضوع (طلاب الطب أو السكان) ليس مفيدًا في تحسين أداء الطلاب.
من بين جميع الفوائد التعليمية المدرجة ، أكدت 11 دراسة على الصفات البصرية أو اللمسية للنماذج [27،34،44،45،50،55،63،67،72،85] ، و 3 دراسات محسنة القوة والمتانة (33 ، 50 -52 ، 63 ، 79 ، 85 ، 86). المزايا الأخرى هي أنه يمكن للطلاب التعامل مع الهياكل ، ويمكن للمعلمين توفير الوقت ، وهم أسهل في الحفاظ عليه من الجثث ، ويمكن الانتهاء من المشروع في غضون 24 ساعة ، ويمكن استخدامه كأداة التعليم المنزلي ، ويمكن استخدامه لتدريس كميات كبيرة المعلومات. المجموعات [30 ، 49 ، 60 ، 61 ، 80 ، 81]. الطباعة ثلاثية الأبعاد المتكررة لتدريس التشريح عالية الحجم تجعل نماذج الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر فعالية من حيث التكلفة [26]. يمكن أن يؤدي استخدام 3DPAM إلى تحسين قدرات الدوران العقلي [23] وتحسين تفسير الصور المستعرضة [23 ، 32]. وجدت دراستان أن الطلاب المعرضين لـ 3DPAM كانوا أكثر عرضة للخضوع لعملية جراحية [40 ، 74]. يمكن تضمين موصلات المعادن لإنشاء الحركة اللازمة لدراسة التشريح الوظيفي [51 ، 53] ، أو يمكن طباعة النماذج باستخدام تصميمات الزناد [67].
تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد إنشاء نماذج تشريحية قابلة للتعديل من خلال تحسين جوانب معينة خلال مرحلة النمذجة ، [48 ، 80] إنشاء قاعدة مناسبة ، [59] الجمع بين نماذج متعددة ، [36] باستخدام الشفافية ، (49) ، [45] أو جعل بعض الهياكل الداخلية مرئية [30]. استخدم Tripodi وزملاؤه طين النحت لاستكمال نماذج العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، مع التركيز على قيمة النماذج التي تم إنشاؤها المشترك كأدوات تعليمية [47]. في 9 دراسات ، تم تطبيق اللون بعد الطباعة [43 ، 46 ، 49 ، 54 ، 58 ، 59 ، 65 ، 69 ، 75] ، لكن الطلاب طبقوها مرة واحدة فقط [49]. لسوء الحظ ، لم تقم الدراسة بتقييم جودة التدريب النموذجي أو تسلسل التدريب. يجب مراعاة ذلك في سياق تعليم التشريح ، حيث أن فوائد التعلم المخلوط والتشكيل المشترك راسخة [89]. للتعامل مع النشاط الإعلاني المتنامي ، تم استخدام التعلم الذاتي عدة مرات لتقييم النماذج [24 ، 26 ، 27 ، 32 ، 46 ، 69 ، 82].
وخلصت إحدى الدراسات إلى أن لون المادة البلاستيكية كان مشرقًا للغاية [45] ، وخلصت دراسة أخرى ]. . خلصت سبع دراسات إلى أن التفاصيل التشريحية لـ 3DPAM غير كافية [28 ، 34 ، 45 ، 48 ، 62 ، 63 ، 81].
للحصول على المزيد من النماذج التشريحية التفصيلية للمناطق الكبيرة والمعقدة ، مثل منطقة خلف الصفاق أو عنق الرحم ، يعتبر وقت التجزئة والنمذجة طويلًا للغاية وتكون التكلفة مرتفعة للغاية (حوالي 2000 دولار أمريكي) [27 ، 48]. أبلغ هوجو وزملاؤه في دراستهم أن إنشاء نموذج تشريحي للحوض استغرق 40 ساعة [42]. كان أطول وقت تجزئة 380 ساعة في دراسة أجراها Weatherall وزملاؤه ، حيث تم دمج نماذج متعددة لإنشاء نموذج مجرى الهواء الكامل للأطفال [36]. في تسع دراسات ، تم اعتبار وقت التجزئة والطباعة عيوب [36 ، 42 ، 57 ، 58 ، 74]. ومع ذلك ، انتقدت 12 دراسة الخواص الفيزيائية لنماذجها ، وخاصة اتساقها ، [28 ، 62] عدم وجود الشفافية ، [30] هشاشة وحيوية أحادية اللون ، [71] عدم وجود الأنسجة الرخوة ، [66] أو عدم وجود تفاصيل [28 ، 34]. ، 45 ، 48 ، 62 ، 63 ، 81]. يمكن التغلب على هذه العيوب عن طريق زيادة وقت التجزئة أو المحاكاة. كان فقدان المعلومات ذات الصلة واسترجاعها مشكلة يواجهها ثلاثة فرق [30 ، 74 ، 77]. وفقًا لتقارير المريض ، لم توفر عوامل التباين المقعدة باليود رؤية الأوعية الدموية المثلى بسبب قيود الجرعة [74]. يبدو أن حقن النموذج الجذاب هو طريقة مثالية تنتقل عن مبدأ "أقل من ذلك قدر الإمكان" وقيود جرعة عامل التباين التي تم حقنها.
لسوء الحظ ، لا تذكر العديد من المقالات بعض الميزات الرئيسية لـ 3DPAM. ذكرت أقل من نصف المقالات بشكل صريح ما إذا كان 3DPAM قد ملون. كانت تغطية نطاق الطباعة غير متناسقة (43 ٪ من المقالات) ، وذكر 34 ٪ فقط استخدام وسائط متعددة. تعتبر معلمات الطباعة هذه مهمة لأنها تؤثر على خصائص التعلم لـ 3DPAM. لا توفر معظم المقالات معلومات كافية حول تعقيدات الحصول على 3DPAM (وقت التصميم ، ومؤهلات الموظفين ، وتكاليف البرمجيات ، وتكاليف الطباعة ، وما إلى ذلك). هذه المعلومات أمر بالغ الأهمية ويجب مراعاته قبل التفكير في بدء مشروع لتطوير 3DPAM جديد.
توضح هذه المراجعة المنهجية أن التصميم وطباعة النماذج التشريحية العادية ثلاثية الأبعاد ممكنة بتكلفة منخفضة ، خاصة عند استخدام طابعات FDM أو SLA والمواد البلاستيكية ذات اللون الواحد غير المكلفة. ومع ذلك ، يمكن تعزيز هذه التصميمات الأساسية عن طريق إضافة لون أو إضافة تصميمات في مواد مختلفة. تتطلب النماذج الأكثر واقعية (المطبوعة باستخدام مواد متعددة بألوان وقوام مختلفة لتكرار صفات اللمس في نموذج مرجعي لجعة) تقنيات طباعة ثلاثية الأبعاد أكثر تكلفة وأوقات تصميم أطول. هذا سوف يزيد بشكل كبير من التكلفة الإجمالية. بغض النظر عن عملية الطباعة التي يتم اختيارها ، فإن اختيار طريقة التصوير المناسبة هو مفتاح نجاح 3DPAM. كلما ارتفع الدقة المكانية ، أصبح النموذج أكثر واقعية ويمكن استخدامه للبحث المتقدم. من وجهة نظر تربوية ، يعد 3DPAM أداة فعالة لتدريس علم التشريح ، كما يتضح من اختبارات المعرفة التي تُدار للطلاب ورضاهم. يكون تأثير التدريس لـ 3DPAM هو الأفضل عندما يعيد إنتاج المناطق التشريحية المعقدة ويستخدمها الطلاب في وقت مبكر من تدريبهم الطبي.
لا تتوفر مجموعات البيانات التي تم إنشاؤها و/أو تحليلها في الدراسة الحالية بشكل عام بسبب حواجز اللغة ولكنها متوفرة من المؤلف المقابل بناءً على طلب معقول.
Drake RL ، Lowry DJ ، Pruitt CM. مراجعة لدورات التشريح الجسيمة ، وعلم الأمراض العصبية ، وعلم الأمراض العصبية ، وعلم الأجنة في مناهج كلية الطب في الولايات المتحدة. anat rec. 2002 ؛ 269 (2): 118-22.
تشريح Ghosh SK Cadaveric كأداة تعليمية للعلوم التشريحية في القرن الحادي والعشرين: تشريح كأداة تعليمية. تحليل تعليم العلوم. 2017 ؛ 10 (3): 286–99.