Üç boyutlu yazdırılmış anatomik modeller (3DPM'ler), eğitimsel değerleri ve uygulanabilirlikleri nedeniyle uygun bir araç gibi görünmektedir. Bu incelemenin amacı, insan anatomisi öğretiminde kullanılan 3DPM oluşturma yöntemlerini tanımlamak ve analiz etmek ve pedagojik katkısını değerlendirmektir.
PubMed'de şu terimler kullanılarak elektronik bir arama yapıldı: eğitim, okul, öğrenme, öğretme, eğitim, öğretim, eğitim, üç boyutlu, 3D, 3 boyutlu, baskı, baskı, baskı, anatomi, anatomi, anatomi ve anatomi. Bulgular arasında çalışma özellikleri, model tasarımı, morfolojik değerlendirme, eğitim performansı, güçlü ve zayıf yönler yer almaktadır.
Seçilen 68 makale arasında, en fazla sayıda çalışma kranial bölgeye odaklanmıştır (33 makale); 51 makalede kemik baskısından bahsedilmiştir. 47 makalede, 3D baskı teknolojisi bilgisayarlı tomografi temel alınarak geliştirilmiştir. Beş baskı işlemi listelenmiştir. 48 çalışmada plastikler ve türevleri kullanılmıştır. Her tasarımın fiyatı 1,25 dolardan 2.800 dolara kadar değişmektedir. Otuz yedi çalışma 3D baskı teknolojisini referans modellerle karşılaştırmıştır. Otuz üç makale eğitim faaliyetlerini incelemiştir. Başlıca faydaları görsel ve dokunsal kalite, öğrenme verimliliği, tekrarlanabilirlik, özelleştirilebilirlik ve çeviklik, zaman tasarrufu, fonksiyonel anatominin entegrasyonu, daha iyi zihinsel döndürme yetenekleri, bilgi kalıcılığı ve öğretmen/öğrenci memnuniyetidir. Başlıca dezavantajları tasarımla ilgilidir: tutarlılık, detay veya şeffaflık eksikliği, çok parlak renkler, uzun baskı süreleri ve yüksek maliyet.
Bu sistematik inceleme, 3D baskı anatomik modellemesinin (3DPAM) anatomi öğretiminde maliyet etkin ve etkili olduğunu göstermektedir. Daha gerçekçi modeller, daha pahalı 3D baskı teknolojilerinin kullanımını ve daha uzun tasarım sürelerini gerektirir; bu da toplam maliyeti önemli ölçüde artıracaktır. Önemli olan, uygun görüntüleme yöntemini seçmektir. Pedagojik açıdan bakıldığında, 3DPAM, öğrenme sonuçları ve memnuniyet üzerinde olumlu bir etkiye sahip, anatomi öğretiminde etkili bir araçtır. 3DPAM'ın öğretim etkisi, karmaşık anatomik bölgeleri yeniden ürettiğinde ve öğrenciler tıp eğitimlerinin erken aşamalarında kullandığında en iyidir.
Hayvan cesetlerinin diseksiyonu antik Yunan'dan beri yapılmaktadır ve anatomi öğretiminin ana yöntemlerinden biridir. Pratik eğitim sırasında yapılan kadavra diseksiyonları, üniversite tıp öğrencilerinin teorik müfredatında kullanılmaktadır ve şu anda anatomi çalışması için altın standart olarak kabul edilmektedir [1,2,3,4,5]. Bununla birlikte, insan kadavra örneklerinin kullanımında birçok engel bulunmaktadır ve bu da yeni eğitim araçlarının aranmasına yol açmaktadır [6, 7]. Bu yeni araçlardan bazıları artırılmış gerçeklik, dijital araçlar ve 3D baskıdır. Santos ve ark. tarafından yapılan yakın tarihli bir literatür incelemesine göre [8], anatomi öğretimi için bu yeni teknolojilerin değeri açısından, 3D baskı hem öğrenciler için eğitim değeri hem de uygulanabilirlik açısından en önemli kaynaklardan biri olarak görünmektedir [4,9,10].
3D baskı yeni bir şey değil. Bu teknolojiyle ilgili ilk patentler 1984 yılına dayanıyor: Fransa'da A Le Méhauté, O De Witte ve JC André, üç hafta sonra da ABD'de C Hull. O zamandan beri teknoloji gelişmeye devam etti ve kullanımı birçok alana yayıldı. Örneğin, NASA 2014 yılında Dünya'nın ötesindeki ilk nesneyi bastı [11]. Tıp alanı da bu yeni aracı benimseyerek kişiselleştirilmiş tıp geliştirme arzusunu artırdı [12].
Birçok yazar, tıp eğitiminde 3 boyutlu yazdırılmış anatomik modellerin (3D baskı) kullanımının faydalarını göstermiştir [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. İnsan anatomisi öğretilirken, patolojik olmayan ve anatomik olarak normal modellere ihtiyaç duyulmaktadır. Bazı incelemeler patolojik veya tıbbi/cerrahi eğitim modellerini incelemiştir [8, 20, 21]. 3 boyutlu baskı gibi yeni araçları içeren hibrit bir insan anatomisi öğretim modeli geliştirmek için, insan anatomisi öğretiminde 3 boyutlu yazdırılmış nesnelerin nasıl oluşturulduğunu ve öğrencilerin bu 3 boyutlu nesneleri kullanarak öğrenmenin etkinliğini nasıl değerlendirdiğini tanımlamak ve analiz etmek amacıyla sistematik bir inceleme gerçekleştirdik.
Bu sistematik literatür incelemesi, PRISMA (Sistematik İncelemeler ve Meta-Analizler için Tercih Edilen Raporlama Öğeleri) kılavuzları [22] kullanılarak zaman kısıtlaması olmaksızın Haziran 2022'de gerçekleştirildi.
Dahil etme kriterleri, anatomi öğretimi/öğreniminde 3DPAM kullanan tüm araştırma makaleleriydi. Literatür incelemeleri, mektuplar veya patolojik modeller, hayvan modelleri, arkeolojik modeller ve tıbbi/cerrahi eğitim modellerine odaklanan makaleler hariç tutuldu. Sadece İngilizce olarak yayınlanan makaleler seçildi. Çevrimiçi özetleri bulunmayan makaleler hariç tutuldu. En az biri anatomik olarak normal olan veya öğretim değerini etkilemeyen küçük bir patolojiye sahip olan birden fazla model içeren makaleler dahil edildi.
Haziran 2022'ye kadar yayınlanmış ilgili çalışmaları belirlemek için PubMed (Ulusal Tıp Kütüphanesi, NCBI) elektronik veri tabanında bir literatür taraması yapıldı. Aşağıdaki arama terimlerini kullanın: eğitim, okul, öğretim, öğrenme, eğitim, üç boyutlu, 3D, baskı, anatomi, anatomi ve anatomi. Tek bir sorgu yürütüldü: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] ORlearning[Title/Abstract] OR teaching[Title/Abstract] OR training[Title/Abstract] OReach[Title/Abstract] ] OR Education [Title/Abstract]) AND (Three Dimensions [Title] OR 3D [Title] OR 3D [Title])) AND (Print [Title] OR Print [Title] OR Print [Title])) AND (Anatomy) [Title] ]/abstract] or anatomy [title/abstract] or anatomy [title/abstract] or anatomy [title/abstract]). Ek makaleler, PubMed veritabanında manuel arama yapılarak ve diğer bilimsel makalelerin referansları incelenerek belirlendi. Tarih kısıtlaması uygulanmadı, ancak "Kişi" filtresi kullanıldı.
Elde edilen tüm başlıklar ve özetler, iki yazar (EBR ve AL) tarafından dahil etme ve hariç tutma kriterlerine göre incelendi ve tüm uygunluk kriterlerini karşılamayan çalışmalar dışlandı. Kalan çalışmaların tam metin yayınları elde edildi ve üç yazar (EBR, EBE ve AL) tarafından incelendi. Gerekli durumlarda, makale seçiminde ortaya çıkan anlaşmazlıklar dördüncü bir kişi (LT) tarafından çözüldü. Tüm dahil etme kriterlerini karşılayan yayınlar bu incelemeye dahil edildi.
Veri çıkarma işlemi, üçüncü bir yazarın (LT) gözetimi altında iki yazar (EBR ve AL) tarafından bağımsız olarak gerçekleştirilmiştir.
- Model tasarım verileri: anatomik bölgeler, belirli anatomik parçalar, 3D baskı için başlangıç modeli, veri toplama yöntemi, segmentasyon ve modelleme yazılımı, 3D yazıcı tipi, malzeme türü ve miktarı, baskı ölçeği, renk, baskı maliyeti.
- Modellerin morfolojik değerlendirmesi: karşılaştırma için kullanılan modeller, uzmanların/eğitmenlerin tıbbi değerlendirmesi, değerlendirici sayısı, değerlendirme türü.
- 3 boyutlu model öğretimi: öğrenci bilgisinin değerlendirilmesi, değerlendirme yöntemi, öğrenci sayısı, karşılaştırma grubu sayısı, öğrencilerin rastgele seçimi, eğitim/öğrenci tipi.
MEDLINE'da 418 çalışma belirlendi ve 139 makale "insan" filtresiyle dışlandı. Başlıklar ve özetler incelendikten sonra, tam metin okuma için 103 çalışma seçildi. 34 makale, patolojik modeller (9 makale), tıbbi/cerrahi eğitim modelleri (4 makale), hayvan modelleri (4 makale), 3 boyutlu radyolojik modeller (1 makale) oldukları veya orijinal bilimsel makale olmadıkları (16 bölüm) için dışlandı. Toplamda 68 makale incelemeye dahil edildi. Şekil 1, seçim sürecini akış şeması olarak sunmaktadır.
Bu sistematik incelemede makalelerin tanımlanması, taranması ve dahil edilmesini özetleyen akış şeması.
Tüm çalışmalar 2014 ile 2022 yılları arasında yayınlanmış olup, ortalama yayın yılı 2019'dur. Dahil edilen 68 makaleden 33'ü (%49) tanımlayıcı ve deneysel, 17'si (%25) tamamen deneysel ve 18'i (%26) tamamen tanımlayıcı deneysel çalışmadır. 50 (%73) deneysel çalışmanın 21'inde (%31) rastgeleleştirme kullanılmıştır. Sadece 34 çalışmada (%50) istatistiksel analiz yapılmıştır. Tablo 1, her çalışmanın özelliklerini özetlemektedir.
33 makale (%48) baş bölgesini, 19 makale (%28) göğüs bölgesini, 17 makale (%25) karın ve pelvis bölgesini ve 15 makale (%22) ekstremiteleri incelemiştir. Elli bir makale (%75) 3 boyutlu yazıcıyla üretilmiş kemikleri anatomik model veya çok kesitli anatomik model olarak belirtmiştir.
3DPAM'ı geliştirmek için kullanılan kaynak modeller veya dosyalarla ilgili olarak, 23 makalede (%34) hasta verilerinin, 20 makalede (%29) kadavra verilerinin ve 17 makalede (%25) veritabanlarının kullanıldığı belirtilmiş olup, 7 çalışmada (%10) kullanılan belgelerin kaynağı açıklanmamıştır.
47 çalışma (%69) bilgisayarlı tomografiye dayalı 3D model geliştirme çalışması yaparken, 3 çalışma (%4) mikroCT kullanımını raporlamıştır. 7 makale (%10) optik tarayıcılar kullanarak, 4 makale (%6) MRI kullanarak ve 1 makale (%1) kameralar ve mikroskoplar kullanarak 3 boyutlu nesneler tasarlamıştır. 14 makale (%21) 3 boyutlu model tasarım kaynak dosyalarının kaynağını belirtmemiştir. 3 boyutlu dosyalar, ortalama 0,5 mm'den daha düşük bir uzamsal çözünürlükle oluşturulmuştur. Optimal çözünürlük 30 μm [80] ve maksimum çözünürlük 1,5 mm'dir [32].
Altmış farklı yazılım uygulaması (segmentasyon, modelleme, tasarım veya baskı) kullanıldı. En sık kullanılan Mimics (Materialise, Leuven, Belçika) oldu (14 çalışma, %21), bunu MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 çalışma, %19), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) (10 çalışma, %15), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 çalışma, %13), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Hollanda) (8 çalışma, %12) ve CURA (Geldemarsen, Hollanda) (7 çalışma, %10) izledi.
Altmış yedi farklı yazıcı modeli ve beş baskı işlemi belirtilmiştir. FDM (Fused Deposition Modeling) teknolojisi 26 üründe (%38), malzeme püskürtme 13 üründe (%19) ve son olarak bağlayıcı püskürtme (11 ürün, %16) kullanılmıştır. En az kullanılan teknolojiler stereolitografi (SLA) (5 ürün, %7) ve seçici lazer sinterleme (SLS) (4 ürün, %6) olmuştur. En yaygın kullanılan yazıcı (7 ürün, %10) Connex 500'dür (Stratasys, Rehovot, İsrail) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
3D baskı polimer agregalarının (3DPAM) yapımında kullanılan malzemeleri belirtirken (51 makale, %75), 48 çalışmada (%71) plastikler ve türevleri kullanılmıştır. Kullanılan başlıca malzemeler PLA (polilaktik asit) (n = 20, %29), reçine (n = 9, %13) ve ABS (akrilonitril bütadien stiren) (7 çeşit, %10) olmuştur. 23 makale (%34) birden fazla malzemeden yapılmış 3DPAM'ı incelemiş, 36 makale (%53) yalnızca bir malzemeden yapılmış 3DPAM'ı sunmuş ve 9 makale (%13) malzeme belirtmemiştir.
Yirmi dokuz makale (%43), 0,25:1 ile 2:1 arasında değişen baskı oranlarını bildirmiş olup, ortalama oran 1:1'dir. Yirmi beş makale (%37) 1:1 oranını kullanmıştır. 28 3DPAM (%41) birden fazla renkten oluşmuş ve 9'u (%13) baskıdan sonra boyanmıştır [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Otuz dört makale (%50) maliyetlerden bahsetmiştir. 9 makale (%13) 3D yazıcıların ve ham maddelerin maliyetinden bahsetmiştir. Yazıcıların fiyatları 302 dolardan 65.000 dolara kadar değişmektedir. Belirtildiğinde, model fiyatları 1,25 dolardan 2.800 dolara kadar değişmektedir; bu uç noktalar iskelet örneklerine [47] ve yüksek doğruluklu retroperitoneal modellere [48] karşılık gelmektedir. Tablo 2, dahil edilen her çalışma için model verilerini özetlemektedir.
Otuz yedi çalışma (%54) 3DAPM'yi bir referans modelle karşılaştırdı. Bu çalışmalar arasında en yaygın karşılaştırma yöntemi, 14 makalede (%38) kullanılan anatomik referans model, 6 makalede (%16) kullanılan plastine edilmiş preparatlar ve 6 makalede (%16) kullanılan plastine edilmiş preparatlar oldu. Sanal gerçeklik, bilgisayarlı tomografi görüntüleme, 5 makalede (%14) bir 3DPAM, 3 makalede (%8) başka bir 3DPAM, 1 makalede (%3) ciddi oyunlar, 1 makalede (%3) radyografiler, 1 makalede (%3) iş modelleri ve 1 makalede (%3) artırılmış gerçeklik kullanıldı. Otuz dört (%50) çalışma 3DPAM'ı değerlendirdi. On beş (%48) çalışma, değerlendiricilerin deneyimlerini ayrıntılı olarak açıkladı (Tablo 3). 3DPAM değerlendirmesi 7 çalışmada (%47) cerrahlar veya uzman hekimler, 6 çalışmada (%40) anatomi uzmanları, 3 çalışmada (%20) öğrenciler, 3 çalışmada (%20) öğretmenler (disiplin belirtilmemiş) ve makalede bir değerlendirici daha (%7) tarafından yapılmıştır. Değerlendirici sayısı ortalama 14'tür (minimum 2, maksimum 30). Otuz üç çalışma (%49) 3DPAM morfolojisini niteliksel olarak, 10 çalışma (%15) ise niceliksel olarak değerlendirmiştir. Niteliksel değerlendirme kullanan 33 çalışmanın 16'sı (%48) tamamen tanımlayıcı değerlendirme, 9'u (%27) test/puanlama/anket ve 8'i (%24) Likert ölçekleri kullanmıştır. Tablo 3, dahil edilen her çalışmadaki modellerin morfolojik değerlendirmelerini özetlemektedir.
Otuz üç (%48) makale, öğrencilere 3D Görüntü İşleme ve Anatomik Modelleme (3DPAM) öğretiminin etkinliğini incelemiş ve karşılaştırmıştır. Bu çalışmaların 23'ü (%70) öğrenci memnuniyetini değerlendirmiş, 17'si (%51) Likert ölçeklerini kullanmış ve 6'sı (%18) diğer yöntemleri kullanmıştır. Yirmi iki makale (%67) bilgi testi yoluyla öğrenci öğrenimini değerlendirmiş olup, bunlardan 10'u (%30) ön test ve/veya son test kullanmıştır. On bir çalışma (%33) öğrencilerin bilgisini değerlendirmek için çoktan seçmeli sorular ve testler kullanmış, beş çalışma (%15) ise görüntü etiketleme/anatomik tanımlama yöntemini kullanmıştır. Her çalışmaya ortalama 76 öğrenci katılmıştır (minimum 8, maksimum 319). Yirmi dört çalışmanın (%72) bir kontrol grubu bulunmakta olup, bunlardan 20'si (%60) rastgele atama yöntemini kullanmıştır. Buna karşılık, bir çalışma (%3) anatomik modelleri rastgele 10 farklı öğrenciye atamıştır. Ortalama olarak 2,6 grup karşılaştırılmıştır (minimum 2, maksimum 10). Yirmi üç çalışma (%70) tıp öğrencilerini kapsıyordu ve bunların 14'ü (%42) birinci sınıf tıp öğrencisiydi. Altı (%18) çalışma asistan hekimleri, 4 (%12) çalışma diş hekimliği öğrencilerini ve 3 (%9) çalışma fen bilimleri öğrencilerini kapsıyordu. Altı çalışma (%18) 3DPAM kullanarak özerk öğrenmeyi uyguladı ve değerlendirdi. Tablo 4, dahil edilen her çalışma için 3DPAM öğretim etkinliği değerlendirmesinin sonuçlarını özetlemektedir.
Yazarların normal insan anatomisi için 3DPAM'ı bir öğretim aracı olarak kullanmanın başlıca avantajları olarak bildirdikleri özellikler arasında gerçekçilik [55, 67], doğruluk [44, 50, 72, 85] ve tutarlılık değişkenliği [34, 45] gibi görsel ve dokunsal özellikler yer almaktadır. [48, 64], renk ve şeffaflık [28, 45], dayanıklılık [24, 56, 73], eğitimsel etki [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], maliyet [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], tekrarlanabilirlik [80], iyileştirme veya kişiselleştirme olasılığı [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], öğrencileri yönlendirme yeteneği [30, 49], öğretim süresinden tasarruf [61, 80], saklama kolaylığı [61], fonksiyonel anatomiyi entegre etme veya özel yapılar oluşturma yeteneği [51, 53, 67], hızlı tasarım İskelet modelleri [ 81], modelleri birlikte oluşturma ve eve götürme yeteneği [49, 60, 71], zihinsel döndürme yeteneklerini geliştirme [23] ve bilgi tutma [32], ayrıca öğretmen [25, 63] ve öğrenci memnuniyeti [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84] üzerinde olumlu etkileri vardır.
Başlıca dezavantajlar tasarımla ilgilidir: sertlik [80], tutarlılık [28, 62], detay veya şeffaflık eksikliği [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], çok parlak renkler [45] ve zeminin kırılganlığı [71]. Diğer dezavantajlar arasında bilgi kaybı [30, 76], görüntü segmentasyonu için gereken uzun süre [36, 52, 57, 58, 74], baskı süresi [57, 63, 66, 67], anatomik değişkenlik eksikliği [25] ve yüksek maliyet [48] yer almaktadır.
Bu sistematik inceleme, 9 yıl içinde yayınlanan 68 makaleyi özetlemekte ve bilim camiasının normal insan anatomisini öğretme aracı olarak 3D baskı teknolojisine (3DPAM) olan ilgisini vurgulamaktadır. Her anatomik bölge incelenmiş ve 3D olarak basılmıştır. Bu makalelerden 37'si 3DPAM'ı diğer modellerle karşılaştırmış, 33'ü ise 3DPAM'ın öğrenciler için pedagojik önemini değerlendirmiştir.
Anatomik 3D baskı çalışmalarının tasarımındaki farklılıklar göz önüne alındığında, meta-analiz yapmayı uygun görmedik. 2020'de yayınlanan bir meta-analiz, 3DPAM tasarımının ve üretiminin teknik ve teknolojik yönlerini analiz etmeden, esas olarak eğitimden sonra anatomik bilgi testlerine odaklanmıştır [10].
Baş bölgesi en çok incelenen bölgedir, muhtemelen anatomisinin karmaşıklığı nedeniyle öğrencilerin bu anatomik bölgeyi üç boyutlu uzayda tasvir etmesinin uzuvlara veya gövdeye kıyasla daha zor olmasından kaynaklanmaktadır. BT, açık ara en yaygın kullanılan görüntüleme yöntemidir. Bu teknik, özellikle tıbbi ortamlarda yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak sınırlı uzamsal çözünürlüğe ve düşük yumuşak doku kontrastına sahiptir. Bu sınırlamalar, BT taramalarını sinir sisteminin segmentasyonu ve modellenmesi için uygunsuz hale getirmektedir. Öte yandan, bilgisayarlı tomografi kemik dokusu segmentasyonu/modellenmesi için daha uygundur; Kemik/yumuşak doku kontrastı, anatomik modellerin 3D baskısından önce bu adımları tamamlamaya yardımcı olur. Öte yandan, mikroBT, kemik görüntülemede uzamsal çözünürlük açısından referans teknoloji olarak kabul edilir [70]. Görüntü elde etmek için optik tarayıcılar veya MRI da kullanılabilir. Daha yüksek çözünürlük, kemik yüzeylerinin düzleştirilmesini önler ve anatomik yapıların inceliğini korur [59]. Model seçimi de uzamsal çözünürlüğü etkiler: örneğin, plastikleştirme modelleri daha düşük çözünürlüğe sahiptir [45]. Grafik tasarımcıların özel 3B modeller oluşturması gerekiyor, bu da maliyetleri artırıyor (saat başına 25 ila 150 dolar) [43]. Yüksek kaliteli .STL dosyaları elde etmek, yüksek kaliteli anatomik modeller oluşturmak için yeterli değildir. Anatomik modelin baskı plakası üzerindeki yönü gibi baskı parametrelerinin belirlenmesi gereklidir [29]. Bazı yazarlar, 3D baskı anatomik modellerinin doğruluğunu artırmak için mümkün olan her yerde SLS gibi gelişmiş baskı teknolojilerinin kullanılması gerektiğini öne sürüyor [38]. 3D baskı anatomik modellerinin üretimi profesyonel yardım gerektirir; en çok aranan uzmanlar mühendisler [72], radyologlar [75], grafik tasarımcılar [43] ve anatomistlerdir [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Segmentasyon ve modelleme yazılımları, doğru anatomik modeller elde etmede önemli faktörlerdir, ancak bu yazılım paketlerinin maliyeti ve karmaşıklığı kullanımlarını engellemektedir. Birçok çalışma, farklı yazılım paketlerinin ve baskı teknolojilerinin kullanımını karşılaştırarak her teknolojinin avantaj ve dezavantajlarını vurgulamıştır [68]. Modelleme yazılımına ek olarak, seçilen yazıcıyla uyumlu bir baskı yazılımı da gereklidir; bazı yazarlar çevrimiçi 3D baskıyı tercih etmektedir [75]. Yeterli sayıda 3D nesne basılırsa, yatırım finansal getiri sağlayabilir [72].
Plastik, açık ara en yaygın kullanılan malzemedir. Geniş doku ve renk yelpazesi, onu 3DPAM için tercih edilen malzeme haline getirir. Bazı yazarlar, geleneksel kadavra veya plastinlenmiş modellere kıyasla yüksek mukavemetini övmüştür [24, 56, 73]. Bazı plastikler bükülme veya gerilme özelliklerine bile sahiptir. Örneğin, FDM teknolojisine sahip Filaflex %700'e kadar gerilebilir. Bazı yazarlar bunu kas, tendon ve bağ replikasyonu için tercih edilen malzeme olarak değerlendirmektedir [63]. Öte yandan, iki çalışma baskı sırasında lif yönlendirmesi hakkında sorular ortaya atmıştır. Aslında, kas lifi yönlendirmesi, yerleşimi, sinirsel bağlantısı ve işlevi kas modellemesinde kritik öneme sahiptir [33].
Şaşırtıcı bir şekilde, çok az çalışma baskı ölçeğinden bahsediyor. Birçok kişi 1:1 oranını standart olarak kabul ettiğinden, yazar bunu belirtmemeyi tercih etmiş olabilir. Ölçek büyütme, büyük gruplarda yönlendirilmiş öğrenme için faydalı olsa da, özellikle sınıf mevcudunun artması ve modelin fiziksel boyutunun önemli bir faktör olması nedeniyle, ölçek büyütmenin uygulanabilirliği henüz araştırılmamıştır. Elbette, tam boyutlu ölçekler, çeşitli anatomik unsurları hastaya bulmayı ve iletmeyi kolaylaştırır; bu da neden sıklıkla kullanıldıklarını açıklayabilir.
Piyasada bulunan birçok yazıcıdan, renkli ve çok katmanlı (ve dolayısıyla çok dokulu) yüksek çözünürlüklü baskı sağlayan PolyJet (malzeme veya bağlayıcı mürekkep püskürtme) teknolojisini kullananların maliyeti 20.000 ile 250.000 ABD doları arasında değişmektedir (https://www.aniwaa.com/). Bu yüksek maliyet, tıp fakültelerinde 3D baskı ve mikrobiyolojinin (3DPAM) yaygınlaştırılmasını sınırlayabilir. Yazıcının maliyetine ek olarak, mürekkep püskürtmeli baskı için gerekli malzemelerin maliyeti SLA veya FDM yazıcılara göre daha yüksektir [68]. SLA veya FDM yazıcıların fiyatları da daha uygun olup, bu incelemede listelenen makalelerde 576 € ile 4.999 € arasında değişmektedir. Tripodi ve meslektaşlarına göre, her bir iskelet parçası 1,25 ABD dolarına basılabilir [47]. On bir çalışma, 3 boyutlu baskının plastikleştirme veya ticari modellerden daha ucuz olduğu sonucuna varmıştır [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Dahası, bu ticari modeller, anatomi öğretimi için yeterli ayrıntı içermeyen hasta bilgileri sağlamak üzere tasarlanmıştır [80]. Bu ticari modeller, 3D baskıya göre daha düşük kalitede kabul edilir [44]. Kullanılan baskı teknolojisine ek olarak, nihai maliyetin ölçekle ve dolayısıyla 3D baskının nihai boyutuyla orantılı olduğunu belirtmekte fayda var [48]. Bu nedenlerle, tam boyutlu ölçek tercih edilir [37].
Sadece bir çalışma 3DPAM'ı ticari olarak temin edilebilen anatomik modellerle karşılaştırmıştır [72]. Kadavra örnekleri, 3DPAM için en yaygın kullanılan karşılaştırma yöntemidir. Sınırlamalarına rağmen, kadavra modelleri anatomi öğretimi için değerli bir araç olmaya devam etmektedir. Otopsi, diseksiyon ve kuru kemik arasında bir ayrım yapılmalıdır. Eğitim testlerine dayanarak, iki çalışma 3DPAM'ın plastine edilmiş diseksiyondan önemli ölçüde daha etkili olduğunu göstermiştir [16, 27]. Bir çalışma, 3DPAM (alt ekstremite) kullanılarak yapılan bir saatlik eğitimi, aynı anatomik bölgenin bir saatlik diseksiyonuyla karşılaştırmıştır [78]. İki öğretim yöntemi arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır. Bu konuda az araştırma yapılmasının nedeni, bu tür karşılaştırmaların yapılmasının zor olmasıdır. Diseksiyon, öğrenciler için zaman alıcı bir hazırlıktır. Hazırlanan şeye bağlı olarak bazen onlarca saatlik hazırlık gerekebilir. Üçüncü bir karşılaştırma kuru kemiklerle yapılabilir. Tsai ve Smith tarafından yapılan bir çalışma, 3DPAM kullanan grupta test puanlarının önemli ölçüde daha iyi olduğunu bulmuştur [51, 63]. Chen ve meslektaşları, 3B modeller kullanan öğrencilerin yapıları (kafatası) tanımlamada daha iyi performans gösterdiğini, ancak çoktan seçmeli soru puanlarında bir fark olmadığını belirtmişlerdir [69]. Son olarak, Tanner ve meslektaşları, pterygopalatin fossanın 3D modelini kullanan bu grupta daha iyi test sonrası sonuçlar elde edildiğini göstermiştir [46]. Bu literatür incelemesinde başka yeni öğretim araçları da belirlenmiştir. Bunların en yaygın olanları artırılmış gerçeklik, sanal gerçeklik ve ciddi oyunlardır [43]. Mahrous ve meslektaşlarına göre, anatomik modellere olan tercih, öğrencilerin video oyunları oynama saatlerine bağlıdır [31]. Öte yandan, yeni anatomi öğretim araçlarının en büyük dezavantajı, özellikle tamamen sanal araçlar için dokunsal geri bildirimdir [48].
Yeni 3DPAM'ı değerlendiren çalışmaların çoğu, bilgi ön testlerini kullanmıştır. Bu ön testler, değerlendirmedeki yanlılığı önlemeye yardımcı olur. Bazı yazarlar, deneysel çalışmalar yapmadan önce, ön testte ortalamanın üzerinde puan alan tüm öğrencileri dışlamaktadır [40]. Garas ve meslektaşlarının bahsettiği yanlılıklar arasında modelin rengi ve öğrenci sınıfındaki gönüllülerin seçimi yer almaktadır [61]. Boyama, anatomik yapıların tanımlanmasını kolaylaştırır. Chen ve meslektaşları, gruplar arasında başlangıçta hiçbir fark olmayan katı deneysel koşullar oluşturmuş ve çalışma mümkün olan en geniş ölçüde körleştirilmiştir [69]. Lim ve meslektaşları, değerlendirmedeki yanlılığı önlemek için son test değerlendirmesinin üçüncü bir tarafça tamamlanmasını önermektedir [16]. Bazı çalışmalar, 3DPAM'ın uygulanabilirliğini değerlendirmek için Likert ölçeklerini kullanmıştır. Bu araç, memnuniyeti değerlendirmek için uygundur, ancak yine de farkında olunması gereken önemli yanlılıklar vardır [86].
33 çalışmanın 14'ünde, 3D baskı anatomisinin (3DPAM) eğitimsel önemi öncelikle tıp öğrencileri, özellikle de birinci sınıf tıp öğrencileri arasında değerlendirilmiştir. Wilk ve meslektaşları, pilot çalışmalarında tıp öğrencilerinin 3D baskının anatomi öğrenimlerine dahil edilmesi gerektiğine inandıklarını bildirmişlerdir [87]. Cercenelli çalışmasında ankete katılan öğrencilerin %87'si, 3DPAM'ı kullanmak için en uygun zamanın ikinci sınıf olduğunu düşünmüştür [84]. Tanner ve meslektaşlarının sonuçları da, bu alanda hiç eğitim almamış öğrencilerin daha iyi performans gösterdiğini ortaya koymuştur [46]. Bu veriler, tıp fakültesinin birinci sınıfının 3DPAM'ı anatomi öğretimine dahil etmek için en uygun zaman olduğunu göstermektedir. Ye'nin meta-analizi de bu fikri desteklemiştir [18]. Çalışmaya dahil edilen 27 makalede, tıp öğrencileri için 3DPAM ve geleneksel modeller arasında test puanlarında anlamlı farklılıklar bulunmuştur, ancak asistan hekimler için böyle bir fark gözlenmemiştir.
3D baskı, bir öğrenme aracı olarak akademik başarıyı [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], uzun vadeli bilgi kalıcılığını [32] ve öğrenci memnuniyetini [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66, 69, 84] artırır. Uzman panelleri de bu modelleri faydalı bulmuştur [37, 42, 49, 81, 82] ve iki çalışma öğretmenlerin 3D baskıdan memnun olduğunu ortaya koymuştur [25, 63]. Tüm kaynaklar arasında Backhouse ve meslektaşları, 3D baskıyı geleneksel anatomik modellere en iyi alternatif olarak değerlendirmektedir [49]. Ye ve meslektaşları ilk meta-analizlerinde, 3D baskı eğitimi alan öğrencilerin, 2D veya kadavra eğitimi alan öğrencilere göre daha iyi sınav sonrası puanlarına sahip olduğunu doğrulamıştır [10]. Bununla birlikte, 3D baskıyı karmaşıklık açısından değil, sadece kalp, sinir sistemi ve karın boşluğu açısından farklılaştırmışlardır. Yedi çalışmada, 3DPAM, öğrencilere uygulanan bilgi testlerine göre diğer modellerden daha iyi performans göstermedi [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Salazar ve meslektaşları meta-analizlerinde, 3DPAM kullanımının özellikle karmaşık anatomi anlayışını geliştirdiği sonucuna vardılar [17]. Bu kavram, Hitas'ın editöre yazdığı mektupla tutarlıdır [88]. Daha az karmaşık kabul edilen bazı anatomik alanlar 3DPAM kullanımını gerektirmezken, daha karmaşık anatomik alanlar (boyun veya sinir sistemi gibi) 3DPAM için mantıklı bir seçim olacaktır. Bu kavram, özellikle öğrencilerin model performansının üstün olduğu alanda bilgi eksikliği olduğunda, bazı 3DPAM'lerin geleneksel modellere göre neden üstün kabul edilmediğini açıklayabilir. Bu nedenle, konu hakkında zaten biraz bilgi sahibi olan öğrencilere (tıp öğrencileri veya asistanlar) basit bir model sunmak, öğrenci performansını iyileştirmede yardımcı olmaz.
Listelenen tüm eğitimsel faydalar arasında, 11 çalışma modellerin görsel veya dokunsal özelliklerini vurgulamıştır [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] ve 3 çalışma mukavemet ve dayanıklılığı iyileştirmiştir (33, 50 -52, 63, 79, 85, 86). Diğer avantajlar arasında öğrencilerin yapıları manipüle edebilmesi, öğretmenlerin zamandan tasarruf etmesi, kadavralardan daha kolay korunabilmesi, projenin 24 saat içinde tamamlanabilmesi, evde eğitim aracı olarak kullanılabilmesi ve büyük miktarda bilgi öğretmek için kullanılabilmesi yer almaktadır [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Yüksek hacimli anatomi öğretimi için tekrarlanan 3D baskı, 3D baskı modellerini daha uygun maliyetli hale getirir [26]. 3DPAM kullanımı zihinsel döndürme yeteneklerini geliştirebilir [23] ve kesitsel görüntülerin yorumlanmasını iyileştirebilir [23, 32]. İki çalışma, 3DPAM'e maruz kalan öğrencilerin ameliyat olma olasılığının daha yüksek olduğunu buldu [40, 74]. Fonksiyonel anatomiyi incelemek için gereken hareketi oluşturmak üzere metal bağlantı elemanları yerleştirilebilir [51, 53] veya tetikleyici tasarımlar kullanılarak modeller basılabilir [67].
3D baskı, modelleme aşamasında belirli yönleri iyileştirerek [48, 80], uygun bir taban oluşturarak [59], birden fazla modeli birleştirerek [36], şeffaflık kullanarak [49], renk kullanarak [45] veya belirli iç yapıları görünür hale getirerek [30] ayarlanabilir anatomik modellerin oluşturulmasına olanak tanır. Tripodi ve meslektaşları, 3D baskılı kemik modellerini tamamlamak için heykel kilini kullandılar ve ortaklaşa oluşturulan modellerin öğretim araçları olarak değerini vurguladılar [47]. 9 çalışmada, baskıdan sonra renk uygulandı [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], ancak öğrenciler bunu yalnızca bir kez uyguladılar [49]. Ne yazık ki, çalışma model eğitiminin kalitesini veya eğitim sırasını değerlendirmedi. Bu, karma öğrenme ve ortak yaratımın faydaları iyi bilindiğinden [89], anatomi eğitimi bağlamında dikkate alınmalıdır. Artan reklam faaliyetleriyle başa çıkmak için, modelleri değerlendirmek amacıyla öz-öğrenme birçok kez kullanılmıştır [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Bir çalışma plastik malzemenin renginin çok parlak olduğu sonucuna vardı[45], başka bir çalışma modelin çok kırılgan olduğu sonucuna vardı[71] ve diğer iki çalışma bireysel modellerin tasarımında anatomik değişkenliğin eksikliğini gösterdi[25, 45]. Yedi çalışma 3DPAM'ın anatomik detayının yetersiz olduğu sonucuna vardı [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Retroperiton veya servikal omurga gibi büyük ve karmaşık bölgelerin daha ayrıntılı anatomik modelleri için, segmentasyon ve modelleme süresinin çok uzun ve maliyetin çok yüksek olduğu (yaklaşık 2000 ABD doları) kabul edilmektedir [27, 48]. Hojo ve meslektaşları çalışmalarında pelvisin anatomik modelinin oluşturulmasının 40 saat sürdüğünü belirtmişlerdir [42]. En uzun segmentasyon süresi, Weatherall ve meslektaşlarının yaptığı ve birden fazla modelin birleştirilerek eksiksiz bir pediatrik hava yolu modelinin oluşturulduğu bir çalışmada 380 saat olmuştur [36]. Dokuz çalışmada, segmentasyon ve baskı süresi dezavantaj olarak değerlendirilmiştir [36, 42, 57, 58, 74]. Bununla birlikte, 12 çalışma modellerinin fiziksel özelliklerini, özellikle tutarlılıklarını [28, 62], şeffaflık eksikliğini [30], kırılganlıklarını ve tek renkli olmalarını [71], yumuşak doku eksikliğini [66] veya ayrıntı eksikliğini [28, 34] eleştirmiştir. [45, 48, 62, 63, 81]. Bu dezavantajlar, segmentasyon veya simülasyon süresinin artırılmasıyla aşılabilir. İlgili bilgilerin kaybolması ve geri alınması, üç ekip tarafından karşılaşılan bir sorundu [30, 74, 77]. Hasta raporlarına göre, iyotlu kontrast maddeler doz sınırlamaları nedeniyle optimal vasküler görünürlük sağlamadı [74]. Kadavra modeline enjeksiyon, "mümkün olduğunca az" ilkesinden ve enjekte edilen kontrast madde dozunun sınırlamalarından uzaklaşan ideal bir yöntem gibi görünmektedir.
Ne yazık ki, birçok makale 3D baskı materyallerinin (3DPAM) bazı temel özelliklerinden bahsetmiyor. Makalelerin yarısından azı, 3DPAM'lerinin renklendirilmiş olup olmadığını açıkça belirtmiştir. Baskı kapsamının ele alınışı tutarsızdır (%43 makale), ve sadece %34'ü çoklu ortam kullanımından bahsetmiştir. Bu baskı parametreleri, 3DPAM'in öğrenme özelliklerini etkilediği için kritik öneme sahiptir. Çoğu makale, 3DPAM elde etmenin karmaşıklıkları (tasarım süresi, personel nitelikleri, yazılım maliyetleri, baskı maliyetleri vb.) hakkında yeterli bilgi sağlamamaktadır. Bu bilgiler kritik öneme sahiptir ve yeni bir 3DPAM geliştirme projesine başlamadan önce dikkate alınmalıdır.
Bu sistematik inceleme, özellikle FDM veya SLA yazıcılar ve ucuz tek renkli plastik malzemeler kullanıldığında, normal anatomik modellerin tasarlanmasının ve 3 boyutlu yazdırılmasının düşük maliyetle mümkün olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, bu temel tasarımlar renk eklenerek veya farklı malzemelerle tasarımlar eklenerek geliştirilebilir. Daha gerçekçi modeller (bir kadavra referans modelinin dokunsal özelliklerini yakından taklit etmek için farklı renk ve dokularda birden fazla malzeme kullanılarak yazdırılanlar), daha pahalı 3 boyutlu baskı teknolojileri ve daha uzun tasarım süreleri gerektirir. Bu, toplam maliyeti önemli ölçüde artıracaktır. Hangi baskı işlemi seçilirse seçilsin, uygun görüntüleme yönteminin seçilmesi 3D baskı anatomisinin başarısı için çok önemlidir. Mekansal çözünürlük ne kadar yüksek olursa, model o kadar gerçekçi olur ve ileri düzey araştırmalar için kullanılabilir. Pedagojik açıdan bakıldığında, 3D baskı anatomisi, öğrencilere uygulanan bilgi testleri ve memnuniyetleri ile kanıtlandığı gibi, anatomi öğretimi için etkili bir araçtır. 3D baskı anatomisinin öğretim etkisi, karmaşık anatomik bölgeleri yeniden ürettiğinde ve öğrenciler bunu tıp eğitimlerinin başlarında kullandığında en iyidir.
Bu çalışmada oluşturulan ve/veya analiz edilen veri kümeleri, dil engelleri nedeniyle kamuya açık değildir, ancak makul bir talep üzerine ilgili yazardan temin edilebilir.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. ABD tıp fakültesi müfredatlarındaki makro anatomi, mikroanatomi, nörobiyoloji ve embriyoloji derslerinin bir incelemesi. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Kadavra diseksiyonu 21. yüzyılda anatomi bilimi için bir eğitim aracı olarak: Diseksiyon bir eğitim aracı olarak. Bilim eğitimi analizi. 2017;10(3):286–99.
Yayın tarihi: 09.08.2024