정상적인 인체 해부학 교육 도구로서의 3D 프린팅: 체계적인 검토 |BMC의료교육

3차원 인쇄 해부학 모델(3DPAM)은 교육적 가치와 타당성으로 인해 적합한 도구인 것 같습니다.이 리뷰의 목적은 인체 해부학을 가르치기 위해 3DPAM을 만드는 데 사용되는 방법을 설명하고 분석하고 교육학적 기여를 평가하는 것입니다.
PubMed에서 교육, 학교, 학습, 교육, 훈련, 교육, 교육, 3차원, 3D, 3차원, 인쇄, 인쇄, 인쇄, 해부학, 해부학, 해부학 및 해부학이라는 용어를 사용하여 전자 검색이 수행되었습니다. ..연구 결과에는 연구 특성, 모델 설계, 형태학적 평가, 교육 성과, 강점과 약점이 포함되었습니다.
선정된 68개 논문 중 두개골 부위에 초점을 맞춘 연구 수가 가장 많았습니다(33개 논문).51개의 기사에서 뼈 인쇄에 대해 언급하고 있습니다.47개 논문에서 3DPAM은 컴퓨터 단층촬영을 기반으로 개발되었습니다.다섯 가지 인쇄 프로세스가 나열됩니다.플라스틱과 그 파생물은 48개 연구에서 사용되었습니다.각 디자인의 가격은 $1.25에서 $2,800입니다.37개의 연구에서 3DPAM을 참조 모델과 비교했습니다.33개의 기사가 교육 활동을 조사했습니다.주요 이점은 시각적 및 촉각적 품질, 학습 효율성, 반복성, 사용자 정의 가능성 및 민첩성, 시간 절약, 기능적 해부학의 통합, 향상된 정신 회전 기능, 지식 유지 및 교사/학생 만족도입니다.주요 단점은 디자인과 관련이 있습니다. 즉, 일관성, 세부 묘사 또는 투명도 부족, 너무 밝은 색상, 긴 인쇄 시간 및 높은 비용입니다.
이 체계적인 검토는 3DPAM이 해부학 교육에 비용 효율적이고 효과적이라는 것을 보여줍니다.보다 현실적인 모델을 위해서는 더 비싼 3D 프린팅 기술을 사용해야 하고 설계 시간도 길어지므로 전체 비용이 크게 증가합니다.중요한 것은 적절한 이미징 방법을 선택하는 것입니다.교육학적 관점에서 볼 때 3DPAM은 학습 결과와 만족도에 긍정적인 영향을 미치는 해부학 교육을 위한 효과적인 도구입니다.3DPAM의 교육 효과는 복잡한 해부학적 영역을 재현하고 학생들이 의료 훈련 초기에 사용할 때 가장 좋습니다.
동물 사체 해부는 고대 그리스부터 행해져 왔으며 해부학을 가르치는 주요 방법 중 하나입니다.실습 중 수행된 사체 해부는 대학 의과대학생의 이론 커리큘럼에 사용되며 현재 해부학 연구의 표준으로 간주됩니다 [1,2,3,4,5].그러나 인간 사체 표본을 사용하는 데는 많은 장벽이 있어 새로운 훈련 도구에 대한 연구가 필요합니다[6, 7].이러한 새로운 도구에는 증강 현실, 디지털 도구 및 3D 프린팅이 포함됩니다.Santos et al.의 최근 문헌 검토에 따르면.[8] 해부학 교육을 위한 이러한 신기술의 가치 측면에서 3D 프린팅은 학생을 위한 교육적 가치와 구현 가능성 측면에서 가장 중요한 자원 중 하나로 보입니다[4,9,10] .
3D 프린팅은 새로운 것이 아닙니다.이 기술과 관련된 최초의 특허는 1984년으로 거슬러 올라갑니다: 프랑스의 A Le Méhauté, O De Witte 및 JC André, 그리고 3주 후 미국의 C Hull.이후 기술은 계속해서 발전해 왔으며, 그 활용도는 다양한 분야로 확대되었습니다.예를 들어, NASA는 2014년에 지구 너머에 있는 첫 번째 물체를 인쇄했습니다[11].의료계에서도 이 새로운 도구를 채택하면서 맞춤형 의학 개발에 대한 욕구가 높아지고 있다[12].
많은 저자들이 의학 교육에서 3D 프린팅된 해부학 모델(3DPAM)을 사용하는 이점을 입증했습니다[10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].인체 해부학을 가르칠 때는 비병리학적 모델과 해부학적으로 정상적인 모델이 필요합니다.일부 리뷰에서는 병리학적 또는 의료/외과적 훈련 모델을 조사했습니다[8, 20, 21].3D 프린팅과 같은 새로운 도구를 통합한 인체 해부학 교육용 하이브리드 모델을 개발하기 위해 우리는 인체 해부학 교육을 위해 3D 프린팅된 객체가 어떻게 생성되는지, 그리고 학생들이 이러한 3D 객체를 사용한 학습의 효과를 어떻게 평가하는지 설명하고 분석하기 위한 체계적인 검토를 수행했습니다.
이번 체계적 문헌고찰은 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) 가이드라인을 사용하여 2022년 6월에 시간 제한 없이 진행됐다.
포함 기준은 해부학 교육/학습에서 3DPAM을 사용한 모든 연구 논문이었습니다.병리학적 모델, 동물 모델, 고고학적 모델, 의료/외과 훈련 모델에 초점을 맞춘 문헌 비평, 편지 또는 기사는 제외되었습니다.영어로 출판된 기사만 선택되었습니다.이용 가능한 온라인 초록이 없는 논문은 제외되었습니다.여러 모델이 포함된 기사가 포함되었으며 그 중 적어도 하나는 해부학적으로 정상이거나 교육 가치에 영향을 주지 않는 경미한 병리가 포함되었습니다.
2022년 6월까지 출판된 관련 연구를 식별하기 위해 전자 데이터베이스 PubMed(국립 의학 도서관, NCBI)에서 문헌 검색을 수행했습니다. 다음 검색어를 사용하십시오: 교육, 학교, 교육, 교육, 학습, 교육, 교육, 3- 차원, 3D, 3D, 인쇄, 인쇄, 인쇄, 해부학, 해부학, 해부학 및 해부학.단일 쿼리가 실행되었습니다: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] ORlearning[Title/Abstract] OR Teaching[Title/Abstract] OR training[Title/Abstract] OReach[Title/Abstract] ] OR 교육[제목/초록]) AND (3차원[제목] OR 3D [제목] OR 3D [제목])) AND ([제목] 인쇄 OR [제목] 인쇄 OR [제목] 인쇄)) AND (해부학) [제목 ] ]/abstract] 또는 anatomy [제목/초록] 또는 anatomy [제목/초록] 또는 anatomy [제목/초록]).PubMed 데이터베이스를 수동으로 검색하고 다른 과학 논문의 참고 문헌을 검토하여 추가 논문을 식별했습니다.날짜 제한은 적용되지 않았지만 "Person" 필터가 사용되었습니다.
검색된 모든 제목과 초록은 두 명의 저자(EBR 및 AL)에 의해 포함 및 제외 기준에 따라 선별되었으며 모든 자격 기준을 충족하지 않는 연구는 제외되었습니다.나머지 연구의 전문 출판물은 세 명의 저자(EBR, EBE 및 AL)가 검색하고 검토했습니다.필요한 경우 기사 선택에 대한 불일치를 제4자(LT)가 해결했습니다.모든 포함 기준을 충족하는 출판물이 이 검토에 포함되었습니다.
데이터 추출은 세 번째 저자(LT)의 감독 하에 두 명의 저자(EBR 및 AL)가 독립적으로 수행했습니다.
- 모델 설계 데이터: 해부학적 영역, 특정 해부학적 부분, 3D 프린팅을 위한 초기 모델, 획득 방법, 분할 및 모델링 소프트웨어, 3D 프린터 유형, 재료 유형 및 수량, 프린팅 규모, 색상, 프린팅 비용.
- 모델의 형태학적 평가: 비교에 사용되는 모델, 전문가/교사의 의학적 평가, 평가자 수, 평가 유형.
- 3D 모델 교육: 학생 지식 평가, 평가 방법, 학생 수, 비교 그룹 수, 학생 무작위 배정, 학생 교육/유형.
418개의 연구가 MEDLINE에서 확인되었으며, 139개의 기사가 "인간" 필터에 의해 제외되었습니다.제목과 초록을 검토한 후 전문 읽기 대상으로 103개의 연구를 선택했습니다.34개 논문은 병리학적 모델(9개 논문), 의료/외과 훈련 모델(4개 항목), 동물 모델(4개 항목), 3D 방사선 모델(1개 항목)이거나 독창적인 과학 논문(16개 장)이 아니기 때문에 제외되었습니다.).총 68개의 글이 리뷰에 포함되었습니다.그림 1은 선택 과정을 흐름도로 보여줍니다.
이 체계적 검토에서 논문의 식별, 심사 및 포함을 요약한 흐름도
모든 연구는 2014년에서 2022년 사이에 출판되었으며, 평균 출판 연도는 2019년입니다. 포함된 68개의 논문 중 33개(49%)의 연구는 설명적이고 실험적이었고, 17개(25%)는 순수 실험적이었고, 18개(26%)는 순수 실험이었습니다. 실험적.순전히 설명적입니다.50개(73%)의 실험 연구 중 21개(31%)가 무작위 배정을 사용했습니다.34개 연구(50%)만이 통계 분석을 포함했습니다.표 1은 각 연구의 특징을 요약한 것이다.
머리 부위를 검사한 논문은 33편(48%), 흉부 부위를 검사한 논문 19편(28%), 복부 골반 부위를 검사한 논문 17편(25%), 사지 부위를 검사한 논문 15편(22%)이었다.51개 기사(75%)에서는 3D 프린팅된 뼈를 해부학적 모델 또는 다중 슬라이스 해부학적 모델로 언급했습니다.
3DPAM 개발에 사용된 소스 모델이나 파일에 대해서는 환자 데이터 활용을 언급한 논문이 23편(34%), 사체 데이터 활용을 언급한 논문이 20편(29%), 데이터베이스 활용을 언급한 논문이 17편(25%)이었다.사용되었으며, 7개 연구(10%)는 사용된 문서의 출처를 공개하지 않았습니다.
47개 연구(69%)는 컴퓨터 단층촬영을 기반으로 3DPAM을 개발했으며, 3개 연구(4%)는 microCT의 사용을 보고했습니다.7개 기사(10%)는 광학 스캐너를 사용하여 3D 물체를 투영했고, 4개 기사(6%)는 MRI를 사용했으며, 1개 기사(1%)는 카메라와 현미경을 사용했습니다.14개 기사(21%)는 3D 모델 디자인 소스 파일의 출처를 언급하지 않았습니다.3D 파일은 0.5mm 미만의 평균 공간 해상도로 생성됩니다.최적 분해능은 30μm[80]이고 최대 분해능은 1.5mm[32]이다.
60가지의 서로 다른 소프트웨어 애플리케이션(분할, 모델링, 디자인 또는 인쇄)이 사용되었습니다.Mimics(Materialise, 벨기에 루벤)가 가장 자주 사용되었으며(14개 연구, 21%) MeshMixer(Autodesk, San Rafael, CA)(13개 연구, 19%), Geomagic(3D System, MO, NC, Leesville)이 그 뒤를 이었습니다. .(10개 연구, 15%), 3D Slicer(Slicer Developer Training, 보스턴, 매사추세츠)(9개 연구, 13%), Blender(Blender Foundation, 네덜란드 암스테르담)(8개 연구, 12%) 및 CURA(네덜란드 겔데마르센) (7개 연구, 10%).
67개의 서로 다른 프린터 모델과 5개의 인쇄 프로세스가 언급되어 있습니다.FDM(Fused Deposition Modeling) 기술은 26개 제품(38%)에 사용되었고, 소재 블라스팅은 13개 제품(19%), 최종적으로 바인더 블라스팅(11개 제품, 16%)에 사용되었습니다.가장 적게 사용되는 기술은 광조형(SLA)(5개 품목, 7%) 및 선택적 레이저 소결(SLS)(4개 품목, 6%)입니다.가장 일반적으로 사용되는 프린터(7개 기사, 10%)는 Connex 500(Stratasys, Rehovot, Israel)입니다[27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
3DPAM(51개 품목, 75%)을 만드는 데 사용되는 재료를 지정할 때 48개 연구(71%)가 플라스틱 및 그 파생물을 사용했습니다.주요 사용재료는 PLA(polylactic acid)(n=20, 29%), 수지(n=9, 13%), ABS(acrylonitrile butadiene styrene)(7종, 10%)였다.여러 재료로 만든 3DPAM을 조사한 논문은 23편(34%)이었고, 한 가지 재료로만 만든 3DPAM을 제시한 논문은 36편(53%), 재료를 지정하지 않은 논문은 9편(13%)이었다.
29개 기사(43%)에서는 인쇄 비율이 0.25:1~2:1 범위(평균 1:1)라고 보고했습니다.25개 기사(37%)가 1:1 비율을 사용했습니다.3DPAM은 28개(41%)가 다양한 색상으로 구성되었으며, 9개(13%)는 인쇄 후 염색되었다[43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
34개 기사(50%)에서 비용이 언급되었습니다.9개 기사(13%)에서는 3D 프린터 및 원자재 비용에 대해 언급했습니다.프린터 가격은 302달러에서 65,000달러까지 다양합니다.지정 시 모델 가격은 $1.25~$2,800입니다.이러한 극단은 골격 표본[47]과 고충실도 후복막 모델[48]에 해당합니다.표 2에는 포함된 각 연구에 대한 모델 데이터가 요약되어 있습니다.
37개 연구(54%)가 3DAPM을 참조 모델과 비교했습니다.이러한 연구 중에서 가장 일반적인 비교 모델은 해부학적 참조 모델이었는데, 14개 기사(38%)에서 사용되었고, 플라스틴 처리된 프렙은 6개 기사(16%), 6개 기사(16%)에서는 플라스틴 처리된 프렙이었습니다.가상현실 활용, 컴퓨터 단층촬영 영상 5개 기사(14%), 또 다른 3DPAM 3개 기사(8%), 진지한 게임 1개 기사(3%), 방사선 사진 1개 기사(3%), 비즈니스 모델 1개 기사 1개(3%), 기사 1개에 증강현실(3%)이 들어있습니다.34개(50%)의 연구에서 3DPAM을 평가했습니다.15개(48%)의 연구에서는 평가자의 경험을 자세히 설명했습니다(표 3).3DPAM은 7개 연구(47%)에서 외과 의사 또는 주치의에 의해 수행되었으며, 6개 연구(40%)에서 해부학 전문가, 3개 연구(20%)에서 학생, 3개 연구(20%)에서 교사(지정되지 않은 분야)가 평가를 위해 수행되었습니다. 그리고 기사에 평가자가 한 명 더 있습니다(7%).평균 평가자 수는 14명(최소 2명, 최대 30명)입니다.33개 연구(49%)는 3DPAM 형태를 정성적으로 평가했고, 10개 연구(15%)는 3DPAM 형태를 정량적으로 평가했습니다.정성적 평가를 사용한 33개 연구 중 16개는 순수 기술 평가(48%)를 사용했고, 9개는 테스트/평가/설문조사(27%)를 사용했으며, 8개는 Likert 척도(24%)를 사용했습니다.표 3은 포함된 각 연구에서 모델의 형태학적 평가를 요약합니다.
33개(48%)의 기사는 학생들에게 3DPAM을 가르치는 효과를 조사하고 비교했습니다.이 연구 중 23개(70%)의 기사는 학생 만족도를 평가했고, 17개(51%)는 Likert 척도를 사용했으며, 6개(18%)는 기타 방법을 사용했습니다.22개 기사(67%)는 지식 테스트를 통해 학생의 학습을 평가했으며, 그 중 10개(30%)는 사전 테스트 및/또는 사후 테스트를 사용했습니다.11개 연구(33%)는 학생들의 지식을 평가하기 위해 객관식 질문과 테스트를 사용했고, 5개 연구(15%)는 이미지 라벨링/해부학적 식별을 사용했습니다.각 연구에는 평균 76명의 학생이 참여했습니다(최소 8명, 최대 319명).24개 연구(72%)에는 대조군이 있었고 그 중 20개(60%)는 무작위 배정을 사용했습니다.대조적으로, 한 연구(3%)에서는 10명의 다른 학생에게 해부학적 모델을 무작위로 할당했습니다.평균적으로 2.6개 그룹(최소 2개, 최대 10개)을 비교하였다.23개 연구(70%)에는 의대생이 참여했으며, 그 중 14개(42%)는 1학년 의대생이었습니다.6명(18%)의 연구에는 레지던트, 4명(12%)의 치과 학생, 3명(9%)의 과학 학생이 참여했습니다.6개 연구(18%)는 3DPAM을 사용하여 자율 학습을 구현하고 평가했습니다.표 4에는 포함된 각 연구에 대한 3DPAM 교육 효과 평가 결과가 요약되어 있습니다.
정상적인 인체 해부학을 위한 교육 도구로 3DPAM을 사용하여 저자가 보고한 주요 이점은 사실성[55, 67], 정확성[44, 50, 72, 85] 및 일관성 가변성을 포함한 시각적 및 촉각 특성입니다. ]., 48, 64], 색상 및 투명도 [28, 45], 내구성 [24, 56, 73], 교육효과 [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], 비용 [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], 재현성 [80], 개선 또는 개인화 가능성 [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], 학생을 조작하는 능력[30, 49], 교육 시간 절약[61, 80], 보관 용이성[61], 기능적 해부학을 통합하거나 특정 구조를 만드는 능력[51, 53], 67] , 골격 모델의 신속한 설계 [ 81], 모델을 공동 생성하여 집으로 가져갈 수 있는 능력 [49, 60, 71], 정신적 회전 능력 [23] 및 지식 보유 [32] 및 교사 [ 25, 63] 및 학생 만족도 [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
주요 단점은 디자인과 관련이 있습니다: 강성 [80], 일관성 [28, 62], 디테일이나 투명성 부족 [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], 색상이 너무 밝음 [45].그리고 바닥의 취약성[71].다른 단점으로는 정보 손실[30, 76], 이미지 분할에 오랜 시간 필요[36, 52, 57, 58, 74], 인쇄 시간[57, 63, 66, 67], 해부학적 다양성 부족[25], 그리고 비용.높음[48].
이 체계적인 리뷰는 9년 동안 출판된 68개의 기사를 요약하고 정상적인 인체 해부학을 교육하기 위한 도구로서 3DPAM에 대한 과학계의 관심을 강조합니다.각 해부학적 영역을 연구하고 3D 프린팅했습니다.이 기사 중 37개 기사는 3DPAM을 다른 모델과 비교했으며, 33개 기사는 학생들을 위한 3DPAM의 교육학적 관련성을 평가했습니다.
해부학적 3D 프린팅 연구 설계의 차이를 고려할 때 메타 분석을 수행하는 것이 적절하다고 생각하지 않았습니다.2020년에 발표된 메타 분석은 3DPAM 설계 및 생산의 기술적, 기술적 측면을 분석하지 않고 교육 후 해부학적 지식 테스트에 주로 중점을 두었습니다[10].
머리 부분이 가장 많이 연구되는 부분인데, 아마도 해부학적 복잡성으로 인해 학생들이 팔다리나 몸통에 비해 이 해부학적 부분을 3차원 공간에서 묘사하기가 더 어렵기 때문일 것입니다.CT는 현재까지 가장 일반적으로 사용되는 영상 기법입니다.이 기술은 특히 의료 환경에서 널리 사용되지만 공간 해상도가 제한적이고 연조직 대비가 낮습니다.이러한 제한으로 인해 CT 스캔은 신경계의 분할 및 모델링에 적합하지 않습니다.반면, 컴퓨터 단층촬영은 뼈 조직 분할/모델링에 더 적합합니다.뼈/연조직 대비는 해부학적 모델을 3D 프린팅하기 전에 이러한 단계를 완료하는 데 도움이 됩니다.반면, microCT는 뼈영상 촬영에서 공간해상도 측면에서 기준기술로 간주되고 있다[70].광학 스캐너나 MRI를 사용하여 이미지를 얻을 수도 있습니다.해상도가 높을수록 뼈 표면이 부드러워지는 것을 방지하고 해부학적 구조의 미묘함을 보존합니다[59].모델 선택은 공간 해상도에도 영향을 미칩니다. 예를 들어 가소화 모델은 해상도가 더 낮습니다[45].그래픽 디자이너는 맞춤형 3D 모델을 만들어야 하므로 비용이 증가합니다(시간당 25~150달러)[43].고품질 .STL 파일을 얻는 것만으로는 고품질 해부학적 모델을 만드는 데 충분하지 않습니다.인쇄판에서 해부학적 모델의 방향과 같은 인쇄 매개변수를 결정하는 것이 필요합니다[29].일부 저자는 3DPAM의 정확도를 향상시키기 위해 가능한 한 SLS와 같은 고급 인쇄 기술을 사용해야 한다고 제안합니다[38].3DPAM을 제작하려면 전문적인 도움이 필요합니다.가장 인기 있는 전문가는 엔지니어[72], 방사선사,[75], 그래픽 디자이너[43] 및 해부학자[25, 28, 51, 57, 76, 77]입니다.
분할 및 모델링 소프트웨어는 정확한 해부학적 모델을 얻는 데 중요한 요소이지만 이러한 소프트웨어 패키지의 비용과 복잡성으로 인해 사용이 방해됩니다.여러 연구에서는 다양한 소프트웨어 패키지와 인쇄 기술의 사용을 비교하여 각 기술의 장점과 단점을 강조했습니다[68].모델링 소프트웨어 외에도 선택한 프린터와 호환되는 인쇄 소프트웨어도 필요합니다.일부 저자는 온라인 3D 프린팅을 선호합니다[75].충분한 3D 개체가 인쇄되면 투자로 인해 재정적 수익이 발생할 수 있습니다[72].
플라스틱은 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다.다양한 질감과 색상으로 인해 3DPAM에 적합한 소재입니다.일부 저자는 전통적인 사체 또는 플라스틱 모델에 비해 높은 강도를 칭찬했습니다 [24, 56, 73].일부 플라스틱에는 구부러지거나 늘어나는 특성도 있습니다.예를 들어, FDM 기술이 적용된 Filaflex는 최대 700%까지 늘어날 수 있습니다.일부 저자는 이를 근육, 힘줄 및 인대 복제를 위해 선택한 재료로 간주합니다[63].반면에 두 가지 연구에서는 인쇄 중 섬유 배향에 대한 의문을 제기했습니다.실제로 근육 섬유 방향, 삽입, 신경 분포 및 기능은 근육 모델링에 매우 중요합니다[33].
놀랍게도 인쇄 규모에 대해 언급한 연구는 거의 없습니다.많은 사람들이 1:1 비율을 표준으로 여기기 때문에 저자는 이를 언급하지 않기로 했을 수도 있다.규모 확대는 대규모 그룹의 지도 학습에 유용하지만, 특히 학급 규모 증가와 모델의 물리적 규모가 중요한 요소인 경우 규모 확대의 타당성은 아직 조사되지 않았습니다.물론, 실물 크기 저울을 사용하면 다양한 해부학적 요소를 쉽게 찾고 환자에게 전달할 수 있으며, 이는 이러한 저울이 자주 사용되는 이유를 설명할 수 있습니다.
시중에서 판매되는 많은 프린터 중에서 PolyJet(재료 또는 바인더 잉크젯) 기술을 사용하여 컬러 및 다층(따라서 다중 질감) 고화질 인쇄를 제공하는 프린터의 가격은 미화 20,000~250,000달러입니다(https: //www .aniwaa.com/).이러한 높은 비용은 의과대학에서 3DPAM의 홍보를 제한할 수 있습니다.프린터 비용 외에도 잉크젯 인쇄에 필요한 재료 비용은 SLA 또는 FDM 프린터보다 높습니다 [68].SLA 또는 FDM 프린터의 가격도 이 리뷰에 나열된 기사에서 €576에서 €4,999 사이로 더 저렴합니다.Tripodi와 동료에 따르면 각 골격 부분은 US$1.25에 인쇄할 수 있습니다[47].11개 연구에서는 3D 프린팅이 가소화나 상업용 모델보다 저렴하다는 결론을 내렸습니다[24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].더욱이, 이러한 상용 모델은 해부학 교육을 위한 충분한 세부사항 없이 환자 정보를 제공하도록 설계되었습니다[80].이러한 상용 모델은 3DPAM보다 열등한 것으로 간주됩니다[44].사용된 인쇄 기술 외에도 최종 비용은 규모와 3DPAM의 최종 크기에 비례한다는 점은 주목할 가치가 있습니다[48].이러한 이유로 전체 크기 규모가 선호됩니다[37].
3DPAM을 상업적으로 이용 가능한 해부학적 모델과 비교한 연구는 단 하나뿐입니다[72].시체 샘플은 3DPAM에 가장 일반적으로 사용되는 비교기입니다.한계에도 불구하고 사체 모델은 해부학 교육을 위한 귀중한 도구로 남아 있습니다.부검, 해부, 건조골을 구별해야 합니다.훈련 테스트를 기반으로 한 두 연구에서는 3DPAM이 플라스티네이트 해부보다 훨씬 더 효과적이라는 것을 보여주었습니다[16, 27].한 연구에서는 3DPAM(하지)을 사용한 1시간의 훈련과 동일한 해부학적 영역의 해부 1시간을 비교했습니다[78].두 교수법 사이에는 큰 차이가 없었다.비교가 어렵기 때문에 이 주제에 대한 연구는 거의 없을 것 같습니다.해부는 학생들에게 시간이 많이 걸리는 준비 과정입니다.준비하는 내용에 따라 수십 시간의 준비가 필요한 경우도 있습니다.세 번째 비교는 마른 뼈로 이루어질 수 있습니다.Tsai와 Smith의 연구에 따르면 3DPAM을 사용한 그룹에서 시험 점수가 훨씬 더 좋았습니다[51, 63].Chen과 동료들은 3D 모델을 사용하는 학생들이 구조(두개골) 식별에서 더 나은 성과를 보였지만 MCQ 점수에는 차이가 없었다고 지적했습니다[69].마지막으로 Tanner와 동료들은 익상구개와(pterygopalatine fossa)의 3DPAM을 사용하여 이 그룹에서 더 나은 사후 테스트 결과를 보여주었습니다[46].이 문헌 검토에서는 다른 새로운 교육 도구가 확인되었습니다.그 중 가장 흔한 것은 증강현실, 가상현실, 기능성 게임이다[43].Mahrous와 동료에 따르면 해부학적 모델에 대한 선호도는 학생들이 비디오 게임을 플레이하는 시간에 따라 달라집니다[31].반면에, 새로운 해부학 교육 도구의 주요 단점은 특히 순수 가상 도구의 경우 햅틱 피드백입니다[48].
새로운 3DPAM을 평가하는 대부분의 연구에서는 지식 사전 테스트를 사용했습니다.이러한 사전 테스트는 평가의 편견을 피하는 데 도움이 됩니다.일부 저자들은 실험 연구를 수행하기 전에 예비 시험에서 평균 이상의 점수를 얻은 모든 학생을 제외합니다[40].Garas와 동료들이 언급한 편견 중에는 모델의 색상과 학생 수업에서 자원 봉사자를 선택하는 것이 있었습니다[61].염색은 해부학적 구조의 식별을 용이하게 합니다.Chen과 동료들은 그룹 간 초기 차이가 없는 엄격한 실험 조건을 설정했으며 연구는 가능한 최대 범위까지 눈이 멀었습니다[69].Lim과 동료들은 평가의 편견을 피하기 위해 제3자가 테스트 후 평가를 완료할 것을 권장합니다[16].일부 연구에서는 Likert 척도를 사용하여 3DPAM의 타당성을 평가했습니다.이 도구는 만족도를 평가하는 데 적합하지만 여전히 알아야 할 중요한 편견이 있습니다[86].
3DPAM의 교육적 관련성은 33개 연구 중 14개 연구에서 1학년 의과대학생을 포함한 의과대학생들 사이에서 주로 평가되었습니다.파일럿 연구에서 Wilk와 동료들은 의과대학생들이 해부학 학습에 3D 프린팅이 포함되어야 한다고 믿고 있다고 보고했습니다[87].Cercenelli 연구에서 설문조사에 참여한 학생 중 87%는 학습 2년차가 3DPAM을 사용하기에 가장 좋은 시기라고 믿었습니다[84].Tanner와 동료들의 결과는 또한 학생들이 해당 분야를 공부한 적이 없는 경우 더 나은 성적을 냈다는 것을 보여주었습니다[46].이러한 데이터는 의과대학 1학년이 3DPAM을 해부학 교육에 통합할 최적의 시기임을 시사합니다.Ye의 메타 분석은 이 아이디어를 뒷받침했습니다[18].연구에 포함된 27개 기사에서는 의과대학생을 대상으로 3DPAM과 기존 모델 간의 시험 점수에 상당한 차이가 있었지만 레지던트의 경우에는 차이가 없었습니다.
학습 도구로서의 3DPAM은 학업 성취도 [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], 장기적인 지식 보유 [32] 및 학생 만족도 [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]., 69 , 84].전문가 패널도 이 모델이 유용하다는 것을 알았고[37, 42, 49, 81, 82], 두 연구에서는 3DPAM에 대한 교사 만족도가 나타났습니다[25, 63].모든 소스 중에서 Backhouse와 동료들은 3D 프린팅이 전통적인 해부학적 모델에 대한 최선의 대안이라고 생각합니다[49].첫 번째 메타 분석에서 Ye와 동료들은 3DPAM 지침을 받은 학생들이 2D 또는 카데버 지침을 받은 학생들보다 시험 후 점수가 더 높다는 것을 확인했습니다[10].그러나 그들은 3DPAM을 복잡성으로 구별하지 않고 단순히 심장, 신경계 및 복강으로 구별했습니다.7개 연구에서 3DPAM은 학생들에게 실시된 지식 테스트를 기반으로 다른 모델보다 성능이 우수하지 않았습니다[32, 66, 69, 77, 78, 84].메타 분석에서 Salazar와 동료들은 3DPAM을 사용하면 특히 복잡한 해부학에 대한 이해가 향상된다는 결론을 내렸습니다[17].이 개념은 Hitas가 편집자에게 보낸 편지와 일치합니다[88].덜 복잡하다고 간주되는 일부 해부학적 영역에는 3DPAM을 사용할 필요가 없는 반면, 더 복잡한 해부학적 영역(예: 목 또는 신경계)은 3DPAM을 위한 논리적 선택이 됩니다.이 개념은 왜 일부 3DPAM이 기존 모델보다 우수하다고 간주되지 않는지를 설명할 수 있습니다. 특히 학생들이 모델 성능이 우수한 것으로 밝혀진 영역에 대한 지식이 부족한 경우에 그렇습니다.따라서 이미 해당 주제에 대해 어느 정도 지식이 있는 학생(의과대학생 또는 레지던트)에게 간단한 모델을 제시하는 것은 학생 성과 향상에 도움이 되지 않습니다.
나열된 모든 교육적 이점 중 11개 연구에서는 모델의 시각적 또는 촉각적 특성을 강조했으며[27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], 3개 연구에서는 강도와 내구성이 향상되었습니다(33 , 50-52, 63, 79, 85, 86).다른 장점으로는 학생들이 구조를 조작할 수 있고, 교사가 시간을 절약할 수 있고, 시체보다 보존하기 쉽고, 프로젝트가 24시간 이내에 완료될 수 있고, 홈스쿨링 도구로 사용할 수 있으며, 많은 양을 가르치는 데 사용할 수 있다는 것입니다. 정보의.그룹 [30, 49, 60, 61, 80, 81].대량 해부학 교육을 위한 반복적인 3D 프린팅은 3D 프린팅 모델의 비용 효율성을 더욱 높여줍니다[26].3DPAM을 사용하면 정신 회전 능력이 향상되고[23] 단면 이미지의 해석이 향상될 수 있습니다[23, 32].두 연구에 따르면 3DPAM에 노출된 학생들은 수술을 받을 가능성이 더 높았습니다[40, 74].기능적 해부학을 연구하는 데 필요한 움직임을 생성하기 위해 금속 커넥터를 내장하거나[51, 53], 트리거 디자인을 사용하여 모델을 인쇄할 수 있습니다[67].
3D 프린팅을 사용하면 모델링 단계에서 특정 측면을 개선하고, [48, 80] 적절한 베이스를 만들고, [59] 여러 모델을 결합하고, [36] 투명도를 사용하고, (49) 색상을 사용하고, [45] 조정 가능한 해부학적 모델을 만들 수 있습니다. 특정 내부 구조를 표시합니다 [30].Tripodi와 동료들은 조각 점토를 사용하여 3D 인쇄된 뼈 모델을 보완하고 교육 도구로서 공동 제작된 모델의 가치를 강조했습니다[47].9개 연구에서는 인쇄 후 색상을 적용했지만[43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75] 학생들은 한 번만 적용하였다[49].불행하게도 이 연구에서는 모델 훈련의 질이나 훈련 순서를 평가하지 않았습니다.혼합 학습과 공동 창작의 이점이 잘 확립되어 있으므로 이는 해부학 교육의 맥락에서 고려해야 합니다[89].증가하는 광고 활동에 대처하기 위해 자가 학습은 모델을 평가하기 위해 여러 번 사용되었습니다[24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
한 연구에서는 플라스틱 재료의 색상이 너무 밝다고 결론을 내렸고[45], 또 다른 연구에서는 모델이 너무 취약하다고 결론을 내렸고, 다른 두 연구에서는 개별 모델의 디자인에 해부학적 다양성이 부족하다고 지적했습니다[25, 45 ]..7개 연구에서는 3DPAM의 해부학적 세부사항이 불충분하다고 결론지었습니다[28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
후복막이나 경추와 같이 크고 복잡한 부위에 대한 보다 상세한 해부학적 모델의 경우 분할 및 모델링 시간이 매우 길고 비용도 매우 높습니다(약 US$2000)[27, 48].Hojo와 동료들은 연구에서 골반의 해부학적 모델을 만드는 데 40시간이 걸렸다고 밝혔습니다[42].Weatherall과 동료의 연구에서 가장 긴 분할 시간은 380시간이었습니다. 이 연구에서는 여러 모델을 결합하여 완전한 소아 기도 모델을 만들었습니다[36].9개 연구에서는 분할과 인쇄 시간이 단점으로 간주되었습니다[36, 42, 57, 58, 74].그러나 12개 연구에서는 모델의 물리적 특성, 특히 일관성, [28, 62] 투명성 부족, [30] 취약성과 단색성, [71] 연조직 부족, [66] 또는 세부 묘사 부족[28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].이러한 단점은 분할 또는 시뮬레이션 시간을 늘려 극복할 수 있습니다.관련 정보의 손실 및 검색은 세 팀이 직면한 문제였습니다[30, 74, 77].환자 보고서에 따르면 요오드화 조영제는 용량 제한으로 인해 최적의 혈관 가시성을 제공하지 못했습니다[74].사체모델 주입은 '적어도'라는 원칙과 조영제 주입량의 한계에서 벗어난 이상적인 방법인 것으로 보인다.
불행하게도 많은 기사에서는 3DPAM의 일부 주요 기능을 언급하지 않습니다.기사의 절반 미만이 3DPAM이 착색되었는지 여부를 명시적으로 언급했습니다.인쇄 범위에 대한 범위는 일관되지 않았으며(기사의 43%), 단지 34%만이 다중 매체 사용을 언급했습니다.이러한 인쇄 매개변수는 3DPAM의 학습 속성에 영향을 미치기 때문에 중요합니다.대부분의 기사는 3DPAM 획득의 복잡성(설계 시간, 인력 자격, 소프트웨어 비용, 인쇄 비용 등)에 대한 충분한 정보를 제공하지 않습니다.이 정보는 중요하며 새로운 3DPAM 개발 프로젝트 시작을 고려하기 전에 고려해야 합니다.
이 체계적인 검토는 특히 FDM 또는 SLA 프린터와 저렴한 단색 플라스틱 재료를 사용할 때 일반 해부학 모델을 설계하고 3D 프린팅하는 것이 저렴한 비용으로 가능하다는 것을 보여줍니다.그러나 이러한 기본 디자인은 색상을 추가하거나 다른 재료에 디자인을 추가하여 향상시킬 수 있습니다.보다 현실적인 모델(사체 참조 모델의 촉각적 품질을 밀접하게 복제하기 위해 다양한 색상과 질감의 여러 재료를 사용하여 인쇄)에는 더 비싼 3D 인쇄 기술과 더 긴 설계 시간이 필요합니다.이로 인해 전체 비용이 크게 증가합니다.어떤 인쇄 프로세스를 선택하든 적절한 이미징 방법을 선택하는 것이 3DPAM 성공의 열쇠입니다.공간 해상도가 높을수록 모델이 더욱 현실감 있게 되며 고급 연구에 사용될 수 있습니다.교육학적 관점에서 볼 때, 3DPAM은 학생들에게 실시된 지식 테스트와 만족도에서 입증되었듯이 해부학을 가르치는 데 효과적인 도구입니다.3DPAM의 교육 효과는 복잡한 해부학적 영역을 재현하고 학생들이 의료 훈련 초기에 사용할 때 가장 좋습니다.
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