Els models anatòmics impresos tridimensionals (3DPAM) semblen ser una eina adequada pel seu valor educatiu i la seva viabilitat. L'objectiu d'aquesta revisió és descriure i analitzar els mètodes utilitzats per crear 3DPAM per a l'ensenyament de l'anatomia humana i avaluar la seva contribució pedagògica.
Es va dur a terme una cerca electrònica a PubMed utilitzant els termes següents: educació, escola, aprenentatge, ensenyament, formació, ensenyament, educació, tridimensional, 3D, 3-dimensional, impressió, impressió, impressió, anatomia, anatomia, anatomia i anatomia. Les troballes van incloure les característiques de l'estudi, el disseny del model, l'avaluació morfològica, el rendiment educatiu, els punts forts i els punts febles.
Entre els 68 articles seleccionats, el nombre més gran d'estudis es va centrar en la regió cranial (33 articles); 51 articles esmenten la impressió òssia. En 47 articles, el 3DPAM es va desenvolupar basat en la tomografia computada. S'enumeren cinc processos d'impressió. En 48 estudis es van utilitzar plàstics i els seus derivats. El preu de cada disseny oscil·la entre els 1,25 i els 2.800 dòlars. Trenta-set estudis van comparar el 3DPAM amb models de referència. Trenta-tres articles van examinar les activitats educatives. Els principals beneficis són la qualitat visual i tàctil, l'eficiència de l'aprenentatge, la repetibilitat, la personalització i l'agilitat, l'estalvi de temps, la integració de l'anatomia funcional, les millors capacitats de rotació mental, la retenció de coneixements i la satisfacció del professorat/estudiant. Els principals desavantatges estan relacionats amb el disseny: consistència, manca de detall o transparència, colors massa brillants, temps d'impressió llargs i cost elevat.
Aquesta revisió sistemàtica demostra que el 3DPAM és rendible i eficaç per a l'ensenyament d'anatomia. Els models més realistes requereixen l'ús de tecnologies d'impressió 3D més cares i temps de disseny més llargs, cosa que augmentarà significativament el cost global. La clau és seleccionar el mètode d'imatge adequat. Des d'un punt de vista pedagògic, el 3DPAM és una eina eficaç per a l'ensenyament d'anatomia, amb un impacte positiu en els resultats d'aprenentatge i la satisfacció. L'efecte docent del 3DPAM és millor quan reprodueix regions anatòmiques complexes i els estudiants l'utilitzen al principi de la seva formació mèdica.
La dissecció de cadàvers d'animals s'ha dut a terme des de l'antiga Grècia i és un dels principals mètodes d'ensenyament d'anatomia. Les disseccions cadavèriques realitzades durant la formació pràctica s'utilitzen en el currículum teòric dels estudiants de medicina universitaris i actualment es consideren el patró d'or per a l'estudi de l'anatomia [1,2,3,4,5]. Tanmateix, hi ha moltes barreres a l'ús d'espècimens cadavèrics humans, cosa que impulsa la cerca de noves eines de formació [6, 7]. Algunes d'aquestes noves eines inclouen la realitat augmentada, les eines digitals i la impressió 3D. Segons una revisió bibliogràfica recent de Santos et al. [8] Pel que fa al valor d'aquestes noves tecnologies per a l'ensenyament d'anatomia, la impressió 3D sembla ser un dels recursos més importants, tant pel que fa al valor educatiu per als estudiants com pel que fa a la viabilitat de la seva implementació [4,9,10].
La impressió 3D no és nova. Les primeres patents relacionades amb aquesta tecnologia daten del 1984: A. Le Méhauté, O. De Witte i JC. André a França, i tres setmanes més tard, C. Hull als EUA. Des de llavors, la tecnologia ha continuat evolucionant i el seu ús s'ha expandit a moltes àrees. Per exemple, la NASA va imprimir el primer objecte fora de la Terra el 2014 [11]. El camp mèdic també ha adoptat aquesta nova eina, augmentant així el desig de desenvolupar una medicina personalitzada [12].
Molts autors han demostrat els beneficis de l'ús de models anatòmics impresos en 3D (3DPAM) en l'educació mèdica [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Quan s'ensenya anatomia humana, es necessiten models no patològics i anatòmicament normals. Algunes revisions han examinat models d'entrenament patològics o mèdics/quirúrgics [8, 20, 21]. Per desenvolupar un model híbrid per a l'ensenyament d'anatomia humana que incorpori noves eines com la impressió 3D, vam dur a terme una revisió sistemàtica per descriure i analitzar com es creen els objectes impresos en 3D per a l'ensenyament d'anatomia humana i com els estudiants avaluen l'eficàcia de l'aprenentatge mitjançant aquests objectes 3D.
Aquesta revisió sistemàtica de la literatura es va dur a terme el juny de 2022 sense restriccions de temps utilitzant les directrius PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Els criteris d'inclusió van ser tots els articles de recerca que utilitzaven 3DPAM en l'ensenyament/aprenentatge d'anatomia. Es van excloure les revisions bibliogràfiques, les cartes o els articles centrats en models patològics, models animals, models arqueològics i models d'entrenament mèdic/quirúrgic. Només es van seleccionar articles publicats en anglès. Es van excloure articles sense resums disponibles en línia. Es van incloure articles que incloïen diversos models, almenys un dels quals era anatòmicament normal o tenia una patologia menor que no afectava el valor docent.
Es va dur a terme una cerca bibliogràfica a la base de dades electrònica PubMed (National Library of Medicine, NCBI) per identificar estudis rellevants publicats fins al juny de 2022. Utilitzeu els termes de cerca següents: educació, escola, ensenyament, ensenyament, aprenentatge, ensenyament, educació, tridimensional, 3D, 3D, impressió, impressió, impressió, anatomia, anatomia, anatomia i anatomia. Es va executar una sola consulta: (((educació[Títol/Resum] OR escola[Títol/Resum] OR aprenentatge[Títol/Resum] OR ensenyament[Títol/Resum] OR formació[Títol/Resum] OR Reacher[Títol/Resum] ] OR Educació [Títol/Resum]) AND (Three Dimensions [Títol] OR 3D [Títol] OR 3D [Títol])) AND (Imprimir [Títol] OR Imprimir [Títol] OR Imprimir [Títol])) AND (Anatomia) [Títol] ]/resum] o anatomia [títol/resum] o anatomia [títol/resum] o anatomia [títol/resum]). Es van identificar articles addicionals cercant manualment a la base de dades PubMed i revisant referències d'altres articles científics. No es van aplicar restriccions de data, però es va utilitzar el filtre "Persona".
Tots els títols i resums recuperats van ser examinats segons els criteris d'inclusió i exclusió per dos autors (EBR i AL), i qualsevol estudi que no complís tots els criteris d'elegibilitat va ser exclòs. Les publicacions de text complet dels estudis restants van ser recuperades i revisades per tres autors (EBR, EBE i AL). Quan va ser necessari, els desacords en la selecció d'articles van ser resolts per una quarta persona (LT). Les publicacions que complien tots els criteris d'inclusió es van incloure en aquesta revisió.
L'extracció de dades va ser realitzada de manera independent per dos autors (EBR i AL) sota la supervisió d'un tercer autor (LT).
- Dades de disseny del model: regions anatòmiques, parts anatòmiques específiques, model inicial per a la impressió 3D, mètode d'adquisició, programari de segmentació i modelització, tipus d'impressora 3D, tipus i quantitat de material, escala d'impressió, color, cost d'impressió.
- Avaluació morfològica dels models: models utilitzats per a la comparació, avaluació mèdica d'experts/professors, nombre d'avaluadors, tipus d'avaluació.
- Model 3D docent: avaluació dels coneixements dels estudiants, mètode d'avaluació, nombre d'estudiants, nombre de grups de comparació, aleatorització dels estudiants, educació/tipus d'estudiant.
Es van identificar 418 estudis a MEDLINE i es van excloure 139 articles pel filtre "humà". Després de revisar els títols i els resums, es van seleccionar 103 estudis per a la lectura de text complet. Es van excloure 34 articles perquè eren models patològics (9 articles), models d'entrenament mèdic/quirúrgic (4 articles), models animals (4 articles), models radiològics 3D (1 article) o no eren articles científics originals (16 capítols). Es van incloure un total de 68 articles a la revisió. La figura 1 presenta el procés de selecció com un diagrama de flux.
Diagrama de flux que resumeix la identificació, la selecció i la inclusió d'articles en aquesta revisió sistemàtica
Tots els estudis es van publicar entre el 2014 i el 2022, amb un any mitjà de publicació del 2019. Dels 68 articles inclosos, 33 (49%) estudis eren descriptius i experimentals, 17 (25%) eren purament experimentals i 18 (26%) eren experimentals. Purament descriptius. Dels 50 (73%) estudis experimentals, 21 (31%) van utilitzar l'aleatorització. Només 34 estudis (50%) van incloure anàlisis estadístiques. La Taula 1 resumeix les característiques de cada estudi.
33 articles (48%) van examinar la regió del cap, 19 articles (28%) van examinar la regió toràcica, 17 articles (25%) van examinar la regió abdominopèlvia i 15 articles (22%) van examinar les extremitats. Cinquanta-un articles (75%) esmentaven els ossos impresos en 3D com a models anatòmics o models anatòmics multi-tal·les.
Pel que fa als models o fitxers font utilitzats per desenvolupar el 3DPAM, 23 articles (34%) esmentaven l'ús de dades de pacients, 20 articles (29%) esmentaven l'ús de dades cadàveriques i 17 articles (25%) esmentaven l'ús de bases de dades. Es van utilitzar 10 estudis, i 7 estudis (10%) no van revelar la font dels documents utilitzats.
47 estudis (69%) van desenvolupar 3DPAM basat en tomografia computada, i 3 estudis (4%) van informar de l'ús de microTC. 7 articles (10%) van projectar objectes 3D mitjançant escàners òptics, 4 articles (6%) mitjançant ressonància magnètica i 1 article (1%) mitjançant càmeres i microscopis. 14 articles (21%) no van esmentar la font dels fitxers font de disseny del model 3D. Els fitxers 3D es creen amb una resolució espacial mitjana inferior a 0,5 mm. La resolució òptima és de 30 μm [80] i la resolució màxima és d'1,5 mm [32].
Es van utilitzar seixanta aplicacions de programari diferents (segmentació, modelatge, disseny o impressió). Mimics (Materialise, Leuven, Bèlgica) va ser el més utilitzat (14 estudis, 21%), seguit de MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 estudis, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) (10 estudis, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 estudis, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Països Baixos) (8 estudis, 12%) i CURA (Geldemarsen, Països Baixos) (7 estudis, 10%).
Es mencionen seixanta-set models d'impressora diferents i cinc processos d'impressió. La tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling) es va utilitzar en 26 productes (38%), granallat de materials en 13 productes (19%) i finalment granallat d'aglomerant (11 productes, 16%). Les tecnologies menys utilitzades són l'estereolitografia (SLA) (5 articles, 7%) i la sinterització làser selectiva (SLS) (4 articles, 6%). La impressora més utilitzada (7 articles, 10%) és la Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
A l'hora d'especificar els materials utilitzats per fabricar 3DPAM (51 articles, 75%), 48 estudis (71%) van utilitzar plàstics i els seus derivats. Els principals materials utilitzats van ser PLA (àcid polilàctic) (n = 20, 29%), resina (n = 9, 13%) i ABS (acrilonitril butadiè estirè) (7 tipus, 10%). 23 articles (34%) van examinar 3DPAM fet de múltiples materials, 36 articles (53%) van presentar 3DPAM fet només d'un material i 9 articles (13%) no van especificar cap material.
Vint-i-nou articles (43%) van informar de relacions d'impressió que oscil·laven entre 0,25:1 i 2:1, amb una mitjana d'1:1. Vint-i-cinc articles (37%) van utilitzar una relació d'1:1. 28 3DPAM (41%) constaven de diversos colors i 9 (13%) es van tenyir després de la impressió [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trenta-quatre articles (50%) esmentaven els costos. Nou articles (13%) esmentaven el cost de les impressores 3D i les matèries primeres. El preu de les impressores oscil·la entre els 302 i els 65.000 dòlars. Quan s'especifica, els preus dels models oscil·len entre 1,25 i 2.800 dòlars; aquests extrems corresponen a mostres esquelètiques [47] i models retroperitoneals d'alta fidelitat [48]. La taula 2 resumeix les dades del model per a cada estudi inclòs.
Trenta-set estudis (54%) van comparar el 3DAPM amb un model de referència. Entre aquests estudis, el comparador més comú va ser un model anatòmic de referència, utilitzat en 14 articles (38%), preparacions plastinades en 6 articles (16%), preparacions plastinades en 6 articles (16%). Ús de realitat virtual, imatges de tomografia computada, un 3DPAM en 5 articles (14%), un altre 3DPAM en 3 articles (8%), jocs seriosos en 1 article (3%), radiografies en 1 article (3%), models de negoci en 1 article (3%) i realitat augmentada en 1 article (3%). Trenta-quatre estudis (50%) van avaluar el 3DPAM. Quinze estudis (48%) van descriure detalladament les experiències dels avaluadors (Taula 3). El 3DPAM va ser realitzat per cirurgians o metges assistents en 7 estudis (47%), especialistes anatòmics en 6 estudis (40%), estudiants en 3 estudis (20%), professors (disciplina no especificada) en 3 estudis (20%) per a l'avaluació i un avaluador més en l'article (7%). El nombre mitjà d'avaluadors és de 14 (mínim 2, màxim 30). Trenta-tres estudis (49%) van avaluar la morfologia del 3DPAM qualitativament, i 10 estudis (15%) van avaluar la morfologia del 3DPAM quantitativament. Dels 33 estudis que van utilitzar avaluacions qualitatives, 16 van utilitzar avaluacions purament descriptives (48%), 9 van utilitzar proves/valoracions/enquestes (27%) i 8 van utilitzar escales de Likert (24%). La Taula 3 resumeix les avaluacions morfològiques dels models de cada estudi inclòs.
Trenta-tres (48%) articles van examinar i comparar l'efectivitat de l'ensenyament del 3DPAM als estudiants. D'aquests estudis, 23 (70%) articles van avaluar la satisfacció dels estudiants, 17 (51%) van utilitzar escales de Likert i 6 (18%) van utilitzar altres mètodes. Vint-i-dos articles (67%) van avaluar l'aprenentatge dels estudiants mitjançant proves de coneixements, dels quals 10 (30%) van utilitzar pretests i/o posttests. Onze estudis (33%) van utilitzar preguntes i proves de tipus test per avaluar els coneixements dels estudiants, i cinc estudis (15%) van utilitzar etiquetatge d'imatges/identificació anatòmica. Una mitjana de 76 estudiants van participar en cada estudi (mínim 8, màxim 319). Vint-i-quatre estudis (72%) tenien un grup de control, dels quals 20 (60%) van utilitzar l'aleatorització. En canvi, un estudi (3%) va assignar aleatòriament models anatòmics a 10 estudiants diferents. De mitjana, es van comparar 2,6 grups (mínim 2, màxim 10). Vint-i-tres estudis (70%) van incloure estudiants de medicina, dels quals 14 (42%) eren estudiants de primer any de medicina. Sis (18%) estudis van incloure residents, 4 (12%) estudiants d'odontologia i 3 (9%) estudiants de ciències. Sis estudis (18%) van implementar i avaluar l'aprenentatge autònom mitjançant 3DPAM. La taula 4 resumeix els resultats de l'avaluació de l'eficàcia docent del 3DPAM per a cada estudi inclòs.
Els principals avantatges reportats pels autors per utilitzar 3DPAM com a eina d'ensenyament per a l'anatomia humana normal són les característiques visuals i tàctils, incloent-hi el realisme [55, 67], la precisió [44, 50, 72, 85] i la variabilitat de la consistència [34, 45]. , 48, 64], color i transparència [28, 45], durabilitat [24, 56, 73], efecte educatiu [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], cost [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproductibilitat [80], possibilitat de millora o personalització [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], capacitat de manipular estudiants [30, 49], estalvi de temps d'ensenyament [61, 80], facilitat d'emmagatzematge [61], capacitat d'integrar anatomia funcional o crear estructures específiques [51, 53], 67], disseny ràpid d'esquelets models [81], la capacitat de cocrear models i emportar-se'ls a casa [49, 60, 71], millorar les habilitats de rotació mental [23] i la retenció de coneixements [32], així com en la satisfacció del professor [25, 63] i de l'estudiant [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Els principals desavantatges estan relacionats amb el disseny: rigidesa [80], consistència [28, 62], manca de detall o transparència [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], colors massa brillants [45] i la fragilitat del terra [71]. Altres desavantatges inclouen la pèrdua d'informació [30, 76], el llarg temps necessari per a la segmentació d'imatges [36, 52, 57, 58, 74], el temps d'impressió [57, 63, 66, 67], la manca de variabilitat anatòmica [25] i el cost elevat [48].
Aquesta revisió sistemàtica resumeix 68 articles publicats durant 9 anys i destaca l'interès de la comunitat científica en el 3DPAM com a eina per a l'ensenyament de l'anatomia humana normal. Cada regió anatòmica va ser estudiada i impresa en 3D. D'aquests articles, 37 van comparar el 3DPAM amb altres models i 33 van avaluar la rellevància pedagògica del 3DPAM per als estudiants.
Ateses les diferències en el disseny dels estudis d'impressió 3D anatòmica, no vam considerar oportú dur a terme una metaanàlisi. Una metaanàlisi publicada el 2020 es va centrar principalment en proves de coneixement anatòmic després de l'entrenament sense analitzar els aspectes tècnics i tecnològics del disseny i la producció de 3DPAM [10].
La regió del cap és la més estudiada, probablement perquè la complexitat de la seva anatomia fa que sigui més difícil per als estudiants representar aquesta regió anatòmica en un espai tridimensional en comparació amb les extremitats o el tors. La TC és, amb diferència, la modalitat d'imatge més utilitzada. Aquesta tècnica s'utilitza àmpliament, especialment en entorns mèdics, però té una resolució espacial limitada i un contrast baix de teixits tous. Aquestes limitacions fan que les tomografies computades no siguin adequades per a la segmentació i el modelatge del sistema nerviós. D'altra banda, la tomografia computada és més adequada per a la segmentació/modelatge de teixit ossi; el contrast ossi/teixit tou ajuda a completar aquests passos abans d'imprimir models anatòmics en 3D. D'altra banda, la microTC es considera la tecnologia de referència pel que fa a la resolució espacial en la imatge òssia [70]. També es poden utilitzar escàners òptics o ressonància magnètica per obtenir imatges. Una resolució més alta evita el suavitzat de les superfícies òssies i preserva la subtilesa de les estructures anatòmiques [59]. L'elecció del model també afecta la resolució espacial: per exemple, els models de plastificació tenen una resolució més baixa [45]. Els dissenyadors gràfics han de crear models 3D personalitzats, cosa que augmenta els costos (de 25 a 150 dòlars per hora) [43]. Obtenir fitxers .STL d'alta qualitat no és suficient per crear models anatòmics d'alta qualitat. Cal determinar els paràmetres d'impressió, com ara l'orientació del model anatòmic a la planxa d'impressió [29]. Alguns autors suggereixen que s'haurien d'utilitzar tecnologies d'impressió avançades com ara SLS sempre que sigui possible per millorar la precisió del 3DPAM [38]. La producció de 3DPAM requereix assistència professional; els especialistes més sol·licitats són enginyers [72], radiòlegs [75], dissenyadors gràfics [43] i anatomistes [25, 28, 51, 57, 76, 77].
El programari de segmentació i modelització són factors importants per obtenir models anatòmics precisos, però el cost d'aquests paquets de programari i la seva complexitat en dificulten l'ús. Diversos estudis han comparat l'ús de diferents paquets de programari i tecnologies d'impressió, destacant els avantatges i els desavantatges de cada tecnologia [68]. A més del programari de modelització, també es requereix un programari d'impressió compatible amb la impressora seleccionada; alguns autors prefereixen utilitzar la impressió 3D en línia [75]. Si s'imprimeixen prou objectes 3D, la inversió pot generar beneficis financers [72].
El plàstic és, amb diferència, el material més utilitzat. La seva àmplia gamma de textures i colors el converteixen en el material preferit per al 3DPAM. Alguns autors han elogiat la seva alta resistència en comparació amb els models tradicionals de cadavèrics o plastinats [24, 56, 73]. Alguns plàstics fins i tot tenen propietats de flexió o estirament. Per exemple, el Filaflex amb tecnologia FDM pot estirar-se fins a un 700%. Alguns autors el consideren el material preferit per a la replicació de músculs, tendons i lligaments [63]. D'altra banda, dos estudis han plantejat preguntes sobre l'orientació de la fibra durant la impressió. De fet, l'orientació, la inserció, la innervació i la funció de la fibra muscular són crítiques en el modelatge muscular [33].
Sorprenentment, pocs estudis esmenten l'escala d'impressió. Com que molta gent considera que la proporció 1:1 és estàndard, és possible que l'autor hagi optat per no esmentar-la. Tot i que l'escalat seria útil per a l'aprenentatge dirigit en grups grans, encara no s'ha explorat la viabilitat de l'escalat, sobretot amb el creixement de les classes i la mida física del model com a factor important. Per descomptat, les escales de mida real faciliten la localització i la comunicació de diversos elements anatòmics al pacient, cosa que pot explicar per què s'utilitzen sovint.
De les moltes impressores disponibles al mercat, les que utilitzen la tecnologia PolyJet (injecció de tinta de material o aglutinant) per proporcionar impressió d'alta definició en color i multicapa (i per tant multitextura) costen entre 20.000 i 250.000 dòlars americans (https://www.aniwaa.com/). Aquest cost elevat pot limitar la promoció del 3DPAM a les facultats de medicina. A més del cost de la impressora, el cost dels materials necessaris per a la impressió d'injecció de tinta és més elevat que el de les impressores SLA o FDM [68]. Els preus de les impressores SLA o FDM també són més assequibles, i oscil·len entre els 576 i els 4.999 euros als articles que figuren en aquesta revisió. Segons Tripodi i els seus col·legues, cada part de l'esquelet es pot imprimir per 1,25 dòlars americans [47]. Onze estudis van concloure que la impressió 3D és més barata que la plastificació o els models comercials [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. A més, aquests models comercials estan dissenyats per proporcionar informació al pacient sense prou detall per a l'ensenyament de l'anatomia [80]. Aquests models comercials es consideren inferiors al 3DPAM [44]. Cal destacar que, a més de la tecnologia d'impressió utilitzada, el cost final és proporcional a l'escala i, per tant, a la mida final del 3DPAM [48]. Per aquestes raons, es prefereix l'escala a mida real [37].
Només un estudi va comparar el 3DPAM amb models anatòmics disponibles comercialment [72]. Les mostres cadavèriques són el comparador més utilitzat per al 3DPAM. Malgrat les seves limitacions, els models cadavèrics continuen sent una eina valuosa per a l'ensenyament de l'anatomia. Cal distingir entre autòpsia, dissecció i os sec. Basant-se en proves d'entrenament, dos estudis van mostrar que el 3DPAM era significativament més eficaç que la dissecció plastinada [16, 27]. Un estudi va comparar una hora d'entrenament utilitzant 3DPAM (extremitat inferior) amb una hora de dissecció de la mateixa regió anatòmica [78]. No hi va haver diferències significatives entre els dos mètodes d'ensenyament. És probable que hi hagi poca recerca sobre aquest tema perquè aquestes comparacions són difícils de fer. La dissecció és una preparació que requereix molt de temps per als estudiants. De vegades es requereixen desenes d'hores de preparació, depenent del que es prepari. Es pot fer una tercera comparació amb ossos secs. Un estudi de Tsai i Smith va trobar que les puntuacions de les proves eren significativament millors en el grup que utilitzava 3DPAM [51, 63]. Chen i els seus col·legues van observar que els estudiants que utilitzaven models 3D tenien un millor rendiment en la identificació d'estructures (cranis), però no hi havia cap diferència en les puntuacions de les preguntes d'opció múltiple [69]. Finalment, Tanner i els seus col·legues van demostrar millors resultats posteriors a la prova en aquest grup utilitzant 3DPAM de la fossa pterigopalatina [46]. En aquesta revisió bibliogràfica es van identificar altres noves eines docents. Les més comunes entre elles són la realitat augmentada, la realitat virtual i els jocs seriosos [43]. Segons Mahrous i els seus col·legues, la preferència pels models anatòmics depèn del nombre d'hores que els estudiants juguen a videojocs [31]. D'altra banda, un inconvenient important de les noves eines docents d'anatomia és la retroalimentació hàptica, especialment per a eines purament virtuals [48].
La majoria dels estudis que avaluen el nou 3DPAM han utilitzat proves prèvies de coneixement. Aquestes proves prèvies ajuden a evitar biaixos en l'avaluació. Alguns autors, abans de dur a terme estudis experimentals, exclouen tots els estudiants que van obtenir puntuacions superiors a la mitjana a la prova preliminar [40]. Entre els biaixos que Garas i els seus col·legues van esmentar hi havia el color del model i la selecció de voluntaris a la classe d'estudiants [61]. La tinció facilita la identificació d'estructures anatòmiques. Chen i els seus col·legues van establir condicions experimentals estrictes sense diferències inicials entre els grups i l'estudi va ser cegat en la mesura del possible [69]. Lim i els seus col·legues recomanen que l'avaluació posterior a la prova sigui realitzada per un tercer per evitar biaixos en l'avaluació [16]. Alguns estudis han utilitzat escales de Likert per avaluar la viabilitat del 3DPAM. Aquest instrument és adequat per avaluar la satisfacció, però encara hi ha biaixos importants a tenir en compte [86].
La rellevància educativa del 3DPAM es va avaluar principalment entre estudiants de medicina, inclosos estudiants de primer any de medicina, en 14 de 33 estudis. En el seu estudi pilot, Wilk i els seus col·legues van informar que els estudiants de medicina creien que la impressió 3D s'hauria d'incloure en el seu aprenentatge d'anatomia [87]. El 87% dels estudiants enquestats a l'estudi de Cercenelli creien que el segon any d'estudi era el millor moment per utilitzar el 3DPAM [84]. Els resultats de Tanner i els seus col·legues també van mostrar que els estudiants obtenien un millor rendiment si no havien estudiat mai el camp [46]. Aquestes dades suggereixen que el primer any de la facultat de medicina és el moment òptim per incorporar el 3DPAM a l'ensenyament de l'anatomia. La metaanàlisi de Ye va recolzar aquesta idea [18]. En els 27 articles inclosos a l'estudi, hi va haver diferències significatives en les puntuacions de les proves entre el 3DPAM i els models tradicionals per a estudiants de medicina, però no per als residents.
El 3DPAM com a eina d'aprenentatge millora el rendiment acadèmic [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], la retenció de coneixements a llarg termini [32] i la satisfacció dels estudiants [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66], 69, 84]. Grups d'experts també van trobar útils aquests models [37, 42, 49, 81, 82], i dos estudis van trobar satisfacció del professorat amb el 3DPAM [25, 63]. De totes les fonts, Backhouse i els seus col·legues consideren que la impressió 3D és la millor alternativa als models anatòmics tradicionals [49]. En la seva primera metaanàlisi, Ye i els seus col·legues van confirmar que els estudiants que van rebre instruccions de 3DPAM van obtenir millors puntuacions posteriors a la prova que els estudiants que van rebre instruccions en 2D o de cadàver [10]. Tanmateix, van diferenciar el 3DPAM no per complexitat, sinó simplement per cor, sistema nerviós i cavitat abdominal. En set estudis, el 3DPAM no va superar altres models basats en proves de coneixement administrades als estudiants [32, 66, 69, 77, 78, 84]. En la seva metaanàlisi, Salazar i els seus col·legues van concloure que l'ús del 3DPAM millora específicament la comprensió de l'anatomia complexa [17]. Aquest concepte és coherent amb la carta de Hitas al director [88]. Algunes àrees anatòmiques considerades menys complexes no requereixen l'ús del 3DPAM, mentre que les àrees anatòmiques més complexes (com el coll o el sistema nerviós) serien una opció lògica per al 3DPAM. Aquest concepte pot explicar per què alguns 3DPAM no es consideren superiors als models tradicionals, especialment quan els estudiants no tenen coneixements en l'àmbit on es considera que el rendiment del model és superior. Per tant, presentar un model senzill a estudiants que ja tenen alguns coneixements sobre la matèria (estudiants de medicina o residents) no és útil per millorar el rendiment dels estudiants.
De tots els beneficis educatius enumerats, 11 estudis van emfatitzar les qualitats visuals o tàctils dels models [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], i 3 estudis van millorar la resistència i la durabilitat (33, 50-52, 63, 79, 85, 86). Altres avantatges són que els estudiants poden manipular les estructures, els professors poden estalviar temps, són més fàcils de conservar que els cadàvers, el projecte es pot completar en 24 hores, es pot utilitzar com a eina d'educació a casa i es pot utilitzar per ensenyar grans quantitats d'informació en grups [30, 49, 60, 61, 80, 81]. La impressió 3D repetida per a l'ensenyament d'anatomia d'alt volum fa que els models d'impressió 3D siguin més rendibles [26]. L'ús de 3DPAM pot millorar les capacitats de rotació mental [23] i millorar la interpretació d'imatges transversals [23, 32]. Dos estudis van trobar que els estudiants exposats a 3DPAM tenien més probabilitats de sotmetre's a cirurgia [40, 74]. Es poden incrustar connectors metàl·lics per crear el moviment necessari per estudiar l'anatomia funcional [51, 53], o es poden imprimir models utilitzant dissenys de disparador [67].
La impressió 3D permet la creació de models anatòmics ajustables millorant certs aspectes durant la fase de modelatge, [48, 80] creant una base adequada, [59] combinant múltiples models, [36] utilitzant transparència, (49) color, [45] o fent visibles certes estructures internes [30]. Tripodi i els seus col·legues van utilitzar argila per esculpir per complementar els seus models ossis impresos en 3D, emfatitzant el valor dels models cocreats com a eines d'ensenyament [47]. En 9 estudis, el color es va aplicar després de la impressió [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], però els estudiants només el van aplicar una vegada [49]. Malauradament, l'estudi no va avaluar la qualitat de l'entrenament del model ni la seqüència de l'entrenament. Això s'hauria de considerar en el context de l'educació en anatomia, ja que els beneficis de l'aprenentatge combinat i la cocreació estan ben establerts [89]. Per fer front a la creixent activitat publicitària, l'autoaprenentatge s'ha utilitzat moltes vegades per avaluar models [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Un estudi va concloure que el color del material plàstic era massa brillant [45], un altre estudi va concloure que el model era massa fràgil [71] i dos altres estudis van indicar una manca de variabilitat anatòmica en el disseny de models individuals [25, 45]. Set estudis van concloure que el detall anatòmic del 3DPAM és insuficient [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Per a models anatòmics més detallats de regions grans i complexes, com ara el retroperitoneu o la columna cervical, el temps de segmentació i modelització es considera molt llarg i el cost és molt elevat (uns 2000 dòlars EUA) [27, 48]. Hojo i els seus col·legues van afirmar en el seu estudi que es van necessitar 40 hores per crear el model anatòmic de la pelvis [42]. El temps de segmentació més llarg va ser de 380 hores en un estudi de Weatherall i els seus col·legues, en què es van combinar diversos models per crear un model complet de vies respiratòries pediàtriques [36]. En nou estudis, la segmentació i el temps d'impressió es van considerar desavantatges [36, 42, 57, 58, 74]. No obstant això, 12 estudis van criticar les propietats físiques dels seus models, en particular la seva consistència [28, 62], la manca de transparència [30], la fragilitat i la monocromaticitat [71], la manca de teixit tou [66] o la manca de detall [28, 34], 45, 48, 62, 63, 81]. Aquests desavantatges es poden superar augmentant el temps de segmentació o simulació. La pèrdua i recuperació d'informació rellevant va ser un problema al qual es van enfrontar tres equips [30, 74, 77]. Segons els informes dels pacients, els agents de contrast iodats no van proporcionar una visibilitat vascular òptima a causa de les limitacions de dosi [74]. La injecció d'un model cadavèric sembla ser un mètode ideal que s'allunya del principi de "el mínim possible" i de les limitacions de la dosi d'agent de contrast injectat.
Malauradament, molts articles no esmenten algunes característiques clau del 3DPAM. Menys de la meitat dels articles indicaven explícitament si el seu 3DPAM estava tenyit. La cobertura de l'àmbit de la impressió va ser inconsistent (43% dels articles), i només el 34% esmentava l'ús de múltiples suports. Aquests paràmetres d'impressió són crítics perquè influeixen en les propietats d'aprenentatge del 3DPAM. La majoria dels articles no proporcionen informació suficient sobre les complexitats d'obtenir 3DPAM (temps de disseny, qualificacions del personal, costos de programari, costos d'impressió, etc.). Aquesta informació és crítica i s'ha de tenir en compte abans de plantejar-se iniciar un projecte per desenvolupar un nou 3DPAM.
Aquesta revisió sistemàtica demostra que dissenyar i imprimir en 3D models anatòmics normals és factible a baix cost, especialment quan s'utilitzen impressores FDM o SLA i materials plàstics monocolor econòmics. Tanmateix, aquests dissenys bàsics es poden millorar afegint color o afegint dissenys en diferents materials. Els models més realistes (impresos amb múltiples materials de diferents colors i textures per replicar fidelment les qualitats tàctils d'un model de referència de cadàver) requereixen tecnologies d'impressió 3D més cares i temps de disseny més llargs. Això augmentarà significativament el cost total. Independentment del procés d'impressió escollit, triar el mètode d'imatge adequat és clau per a l'èxit del 3DPAM. Com més alta sigui la resolució espacial, més realista esdevé el model i es pot utilitzar per a la recerca avançada. Des d'un punt de vista pedagògic, el 3DPAM és una eina eficaç per ensenyar anatomia, com ho demostren les proves de coneixements administrades als estudiants i la seva satisfacció. L'efecte docent del 3DPAM és millor quan reprodueix regions anatòmiques complexes i els estudiants l'utilitzen al principi de la seva formació mèdica.
Els conjunts de dades generats i/o analitzats en l'estudi actual no estan disponibles públicament a causa de barreres lingüístiques, però estan disponibles a través de l'autor corresponent si es sol·licita raonablement.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Una revisió dels cursos d'anatomia macroscòpica, microanatomia, neurobiologia i embriologia als currículums de les facultats de medicina dels EUA. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK La dissecció de cadàvers com a eina educativa per a la ciència anatòmica al segle XXI: la dissecció com a eina educativa. Anàlisi de l'educació científica. 2017;10(3):286–99.
Data de publicació: 09 d'abril de 2024