Los modelos anatómicos impresos tridimensionales (3DPAM) parecen ser una herramienta adecuada debido a su valor educativo y viabilidad. El propósito de esta revisión es describir y analizar los métodos utilizados para crear 3DPAM para enseñar anatomía humana y evaluar su contribución pedagógica.
Se realizó una búsqueda electrónica en PubMed utilizando los siguientes términos: educación, escuela, aprendizaje, enseñanza, capacitación, enseñanza, educación, tridimensional, 3D, tridimensional, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía y anatomía y anatomía . . Los hallazgos incluyeron características del estudio, diseño del modelo, evaluación morfológica, rendimiento educativo, fortalezas y debilidades.
Entre los 68 artículos seleccionados, el mayor número de estudios se centró en la región craneal (33 artículos); 51 artículos mencionan la impresión ósea. En 47 artículos, 3DPAM se desarrolló en base a la tomografía computarizada. Se enumeran cinco procesos de impresión. Los plásticos y sus derivados se usaron en 48 estudios. Cada diseño varía en precio de $ 1.25 a $ 2,800. Treinta y siete estudios compararon 3DPAM con modelos de referencia. Treinta y tres artículos examinaron actividades educativas. Los principales beneficios son la calidad visual y táctil, la eficiencia del aprendizaje, la repetibilidad, la personalización y la agilidad, el ahorro de tiempo, la integración de la anatomía funcional, las mejores capacidades de rotación mental, la retención de conocimiento y la satisfacción del maestro/alumno. Las principales desventajas están relacionadas con el diseño: consistencia, falta de detalle o transparencia, colores que son demasiado brillantes, tiempos de impresión largos y alto costo.
Esta revisión sistemática muestra que 3DPAM es rentable y efectiva para la enseñanza de la anatomía. Los modelos más realistas requieren el uso de tecnologías de impresión 3D más caras y tiempos de diseño más largos, lo que aumentará significativamente el costo general. La clave es seleccionar el método de imagen apropiado. Desde un punto de vista pedagógico, 3DPAM es una herramienta efectiva para enseñar anatomía, con un impacto positivo en los resultados del aprendizaje y la satisfacción. El efecto de enseñanza de 3DPAM es el mejor cuando reproduce regiones anatómicas complejas y los estudiantes lo usan temprano en su capacitación médica.
La disección de cadáveres de animales se ha realizado desde la antigua Grecia y es uno de los principales métodos de enseñanza de la anatomía. Las disecciones cadavéricas realizadas durante la capacitación práctica se utilizan en el plan de estudios teórico de los estudiantes de medicina universitarios y actualmente se consideran el estándar de oro para el estudio de la anatomía [1,2,3,4,5]. Sin embargo, hay muchas barreras para el uso de especímenes cadavéricos humanos, lo que provoca la búsqueda de nuevas herramientas de capacitación [6, 7]. Algunas de estas nuevas herramientas incluyen realidad aumentada, herramientas digitales e impresión 3D. Según una revisión de literatura reciente de Santos et al. [8] En términos del valor de estas nuevas tecnologías para enseñar anatomía, la impresión 3D parece ser uno de los recursos más importantes, tanto en términos de valor educativo para los estudiantes como en términos de viabilidad de la implementación [4,9,10] .
La impresión 3D no es nueva. Las primeras patentes relacionadas con esta tecnología se remontan a 1984: un Le Méhauté, O de Witte y JC André en Francia, y tres semanas después C Hull en los Estados Unidos. Desde entonces, la tecnología ha seguido evolucionando y su uso se ha expandido a muchas áreas. Por ejemplo, la NASA imprimió el primer objeto más allá de la Tierra en 2014 [11]. El campo de la medicina también ha adoptado esta nueva herramienta, aumentando así el deseo de desarrollar medicina personalizada [12].
Muchos autores han demostrado los beneficios de usar modelos anatómicos impresos en 3D (3DPAM) en educación médica [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Al enseñar anatomía humana, se necesitan modelos no patológicos y anatómicamente normales. Algunas revisiones han examinado los modelos de capacitación patológica o médica/quirúrgica [8, 20, 21]. Para desarrollar un modelo híbrido para enseñar anatomía humana que incorpore nuevas herramientas como la impresión 3D, realizamos una revisión sistemática para describir y analizar cómo se crean objetos impresos en 3D para enseñar anatomía humana y cómo los estudiantes evalúan la efectividad del aprendizaje usando estos objetos 3D.
Esta revisión sistemática de la literatura se realizó en junio de 2022 sin restricciones de tiempo utilizando las pautas de prisma (informes preferidos para revisiones sistemáticas y metanálisis) [22].
Los criterios de inclusión fueron todos los trabajos de investigación que usan 3DPAM en la enseñanza/aprendizaje de la anatomía. Se excluyeron las revisiones de literatura, letras o artículos centrados en modelos patológicos, modelos animales, modelos arqueológicos y modelos de entrenamiento médico/quirúrgico. Solo se seleccionaron artículos publicados en inglés. Se excluyeron artículos sin resúmenes en línea disponibles. Se incluyeron artículos que incluían múltiples modelos, al menos uno de los cuales era anatómicamente normal o tenía una patología menor que no afectaba el valor de la enseñanza.
Se realizó una búsqueda en la literatura en la base de datos electrónica PubMed (Biblioteca Nacional de Medicina, NCBI) para identificar estudios relevantes publicados hasta junio de 2022. Use los siguientes términos de búsqueda: educación, escuela, enseñanza, enseñanza, aprendizaje, enseñanza, educación, tres- Dimensional, 3D, 3D, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía y anatomía. Se ejecutó una sola consulta: (((Educación [Título/Resumen] o Escuela [Título/Resumen] o Aprender [Título/Resumen] o Enseñar [Título/Resumen] o Capacitación [Título/Resumen] Oreach [Título/Resumen] o Educación [Título/Resumen]) y (Tres Dimensiones [Título] o 3D [Título] o 3D [Título])) e (Imprimir [Título] o Imprimir [Título] o Imprimir [Título])) y (Anatomía) [Título ]]/abstracto] o anatomía [título/abstracto] o anatomía [título/abstracto] o anatomía [título/abstracto]). Se identificaron artículos adicionales buscando manualmente la base de datos de PubMed y revisando las referencias de otros artículos científicos. No se aplicaron restricciones de fecha, pero se utilizó el filtro de "persona".
Todos los autores (EBR y AL) se seleccionaron todos los títulos y resúmenes recuperados contra los criterios de inclusión y exclusión. Las publicaciones de texto completo de los estudios restantes fueron recuperadas y revisadas por tres autores (EBR, EBE y AL). Cuando es necesario, una cuarta persona resolvió los desacuerdos en la selección de artículos. Las publicaciones que cumplieron con todos los criterios de inclusión se incluyeron en esta revisión.
La extracción de datos fue realizada de forma independiente por dos autores (EBR y AL) bajo la supervisión de un tercer autor (LT).
- Datos de diseño del modelo: regiones anatómicas, piezas anatómicas específicas, modelo inicial para impresión 3D, método de adquisición, software de segmentación y modelado, tipo de impresora 3D, tipo de material y cantidad, escala de impresión, color, costo de impresión.
- Evaluación morfológica de modelos: modelos utilizados para comparación, evaluación médica de expertos/maestros, número de evaluadores, tipo de evaluación.
- Enseñanza del modelo 3D: evaluación del conocimiento del estudiante, método de evaluación, número de estudiantes, número de grupos de comparación, aleatorización de estudiantes, educación/tipo de estudiante.
Se identificaron 418 estudios en Medline, y 139 artículos fueron excluidos por el filtro "humano". Después de revisar títulos y resúmenes, se seleccionaron 103 estudios para la lectura de texto completo. Se excluyeron 34 artículos porque eran modelos patológicos (9 artículos), modelos de entrenamiento médico/quirúrgico (4 artículos), modelos animales (4 artículos), modelos radiológicos 3D (1 artículo) o no eran artículos científicos originales (16 capítulos). ). Se incluyeron un total de 68 artículos en la revisión. La Figura 1 presenta el proceso de selección como un diagrama de flujo.
Diagrama de flujo que resume la identificación, detección e inclusión de artículos en esta revisión sistemática
Todos los estudios se publicaron entre 2014 y 2022, con un año de publicación promedio de 2019. Entre los 68 artículos incluidos, 33 (49%) estudios fueron descriptivos y experimentales, 17 (25%) fueron puramente experimentales y 18 (26%) experimental. Puramente descriptivo. De los 50 (73%) estudios experimentales, 21 (31%) utilizaron aleatorización. Solo 34 estudios (50%) incluyeron análisis estadísticos. La Tabla 1 resume las características de cada estudio.
33 artículos (48%) examinaron la región principal, 19 artículos (28%) examinaron la región torácica, 17 artículos (25%) examinaron la región abdominopélvica y 15 artículos (22%) examinaron las extremidades. Cincuenta y uno artículos (75%) mencionaron los huesos impresos en 3D como modelos anatómicos o modelos anatómicos múltiples.
Con respecto a los modelos o archivos de origen utilizados para desarrollar 3DPAM, 23 artículos (34%) mencionaron el uso de datos del paciente, 20 artículos (29%) mencionaron el uso de datos cadavéricos y 17 artículos (25%) mencionaron el uso de bases de datos. fueron utilizados y 7 estudios (10%) no revelaron la fuente de los documentos utilizados.
47 estudios (69%) desarrollaron 3DPAM basados en tomografía computarizada, y 3 estudios (4%) informaron el uso de Microct. 7 artículos (10%) objetos 3D proyectados utilizando escáneres ópticos, 4 artículos (6%) usando MRI y 1 artículo (1%) usando cámaras y microscopios. 14 artículos (21%) no mencionaron la fuente de los archivos fuente del diseño del modelo 3D. Los archivos 3D se crean con una resolución espacial promedio de menos de 0.5 mm. La resolución óptima es de 30 μm [80] y la resolución máxima es de 1,5 mm [32].
Se utilizaron sesenta aplicaciones de software diferentes (segmentación, modelado, diseño o impresión). Las imitaciones (materializar, manchar, Bélgica) se usaron con mayor frecuencia (14 estudios, 21%), seguido de Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 estudios, 19%), geomágico (3D System, MO, NC, Leesville) . (10 estudios, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 estudios, 13%), licuador (Fundación de licuador, Amsterdam, Países Bajos) (8 estudios, 12%) y Cura (Geldemarsen, Países Bajos) (7 estudios, 10%).
Se mencionan sesenta y siete modelos de impresoras diferentes y cinco procesos de impresión. La tecnología FDM (modelado de deposición fusionada) se utilizó en 26 productos (38%), explosión de material en 13 productos (19%) y finalmente explosión de aglutinante (11 productos, 16%). Las tecnologías menos utilizadas son la estereolitografía (SLA) (5 artículos, 7%) y sinterización láser selectiva (SLS) (4 artículos, 6%). La impresora más utilizada (7 artículos, 10%) es el Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Al especificar los materiales utilizados para hacer 3DPAM (51 artículos, 75%), 48 estudios (71%) usaron plásticos y sus derivados. Los materiales principales utilizados fueron PLA (ácido poliláctico) (n = 20, 29%), resina (n = 9, 13%) y ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) (7 tipos, 10%). 23 artículos (34%) examinaron 3DPAM hechos de múltiples materiales, 36 artículos (53%) presentaron 3DPAM hecho de un solo material y 9 artículos (13%) no especificaron un material.
Veintinueve artículos (43%) informaron relaciones de impresión que varían de 0.25: 1 a 2: 1, con un promedio de 1: 1. Veinticinco artículos (37%) utilizaron una relación 1: 1. 28 3DPAMS (41%) consistieron en múltiples colores, y 9 (13%) se teñieron después de la impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Treinta y cuatro artículos (50%) mencionaron los costos. 9 artículos (13%) mencionaron el costo de las impresoras 3D y las materias primas. Las impresoras varían en precio de $ 302 a $ 65,000. Cuando se especifican, los precios del modelo varían de $ 1.25 a $ 2,800; Estos extremos corresponden a muestras esqueléticas [47] y modelos retroperitoneales de alta fidelidad [48]. La Tabla 2 resume los datos del modelo para cada estudio incluido.
Treinta y siete estudios (54%) compararon el 3DAPM con un modelo de referencia. Entre estos estudios, el comparador más común fue un modelo de referencia anatómico, utilizado en 14 artículos (38%), preparaciones plastadas en 6 artículos (16%), preparaciones plastadas en 6 artículos (16%). Uso de realidad virtual, tomografía computarizada de tomografía un 3DPAM en 5 artículos (14%), otro 3DPAM en 3 artículos (8%), juegos serios en 1 artículo (3%), radiografías en 1 artículo (3%), modelos de negocio en 1 artículo (3%) y realidad aumentada en 1 artículo (3%). Treinta y cuatro (50%) estudios evaluaron 3DPAM. Quince (48%) estudios describieron las experiencias de los evaluadores en detalle (Tabla 3). 3DPAM fue realizado por cirujanos o médicos asistentes en 7 estudios (47%), especialistas anatómicos en 6 estudios (40%), estudiantes en 3 estudios (20%), maestros (disciplina no especificada) en 3 estudios (20%) para evaluación y un evaluador más en el artículo (7%). El número promedio de evaluadores es 14 (mínimo 2, máximo 30). Treinta y tres estudios (49%) evaluaron la morfología 3DPAM cualitativamente, y 10 estudios (15%) evaluaron la morfología 3DPAM cuantitativamente. De los 33 estudios que utilizaron evaluaciones cualitativas, 16 utilizaron evaluaciones puramente descriptivas (48%), 9 pruebas/calificaciones/encuestas (27%) y 8 usaron escalas Likert (24%). La Tabla 3 resume las evaluaciones morfológicas de los modelos en cada estudio incluido.
Treinta y tres (48%) artículos examinaron y compararon la efectividad de la enseñanza de 3DPAM a los estudiantes. De estos estudios, 23 (70%) artículos evaluaron la satisfacción del estudiante, 17 (51%) utilizaron escalas Likert y 6 (18%) utilizaron otros métodos. Veintidós artículos (67%) evaluaron el aprendizaje de los estudiantes a través de pruebas de conocimiento, de las cuales 10 (30%) utilizaron pruebas previas y/o posteriores. Once estudios (33%) utilizaron preguntas y pruebas de opción múltiple para evaluar el conocimiento de los estudiantes, y cinco estudios (15%) utilizaron etiquetado de imágenes/identificación anatómica. Un promedio de 76 estudiantes participó en cada estudio (mínimo 8, máximo 319). Veinticuatro estudios (72%) tenían un grupo de control, de los cuales 20 (60%) utilizaron la aleatorización. En contraste, un estudio (3%) asignó modelos anatómicos al azar a 10 estudiantes diferentes. En promedio, se compararon 2.6 grupos (mínimo 2, máximo 10). Veintitrés estudios (70%) involucraron estudiantes de medicina, de los cuales 14 (42%) eran estudiantes de medicina de primer año. Seis (18%) estudios involucraron a los residentes, 4 (12%) estudiantes de odontología y 3 (9%) estudiantes de ciencias. Seis estudios (18%) implementaron y evaluaron el aprendizaje autónomo utilizando 3DPAM. La Tabla 4 resume los resultados de la evaluación de efectividad docente de 3DPAM para cada estudio incluido.
Las principales ventajas informadas por los autores para usar 3DPAM como herramienta de enseñanza para la anatomía humana normal son las características visuales y táctiles, incluido el realismo [55, 67], precisión [44, 50, 72, 85] y variabilidad de consistencia [34, 45 ] , 48, 64], color y transparencia [28, 45], durabilidad [24, 56, 73], efecto educativo [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], costo [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproducibilidad [80], posibilidad de mejora o personalización [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], la capacidad de manipular a los estudiantes [30, 49], ahorrar tiempo de enseñanza [61, 80], facilidad de almacenamiento [61], la capacidad de integrar la anatomía funcional o crear estructuras específicas [51, 53], 67] , Diseño rápido de modelos esqueléticos [81], la capacidad de cocrear modelos y llevarlos a casa [49, 60, 71], mejorar las habilidades de rotación mental [23] y la retención de conocimiento [32], así como en el maestro [ 25, 63] y satisfacción del estudiante [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Las principales desventajas están relacionadas con el diseño: rigidez [80], consistencia [28, 62], falta de detalle o transparencia [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], colores demasiado brillantes [45]. y la fragilidad del piso [71]. Otras desventajas incluyen pérdida de información [30, 76], mucho tiempo requerido para la segmentación de imágenes [36, 52, 57, 58, 74], tiempo de impresión [57, 63, 66, 67], falta de variabilidad anatómica [25], y costo. Alto [48].
Esta revisión sistemática resume 68 artículos publicados durante 9 años y destaca el interés de la comunidad científica en 3DPAM como una herramienta para enseñar anatomía humana normal. Se estudió cada región anatómica e imprimió 3D. De estos artículos, 37 artículos compararon 3DPAM con otros modelos, y 33 artículos evaluaron la relevancia pedagógica de 3DPAM para los estudiantes.
Dadas las diferencias en el diseño de estudios anatómicos de impresión en 3D, no consideramos apropiado realizar un metanálisis. Un metaanálisis publicado en 2020 se centró principalmente en pruebas de conocimiento anatómico después de capacitar sin analizar los aspectos técnicos y tecnológicos del diseño y producción de 3DPAM [10].
La región principal es la más estudiada, probablemente porque la complejidad de su anatomía hace que sea más difícil para los estudiantes representar esta región anatómica en el espacio tridimensional en comparación con las extremidades o el torso. La TC es, con mucho, la modalidad de imagen más utilizada. Esta técnica se usa ampliamente, especialmente en entornos médicos, pero tiene una resolución espacial limitada y un contraste de tejido blando bajo. Estas limitaciones hacen que las tomografías computarizadas no sean adecuadas para la segmentación y el modelado del sistema nervioso. Por otro lado, la tomografía computarizada es más adecuada para la segmentación/modelado del tejido óseo; El contraste de hueso/tejido blando ayuda a completar estos pasos antes de los modelos anatómicos de impresión en 3D. Por otro lado, Microct se considera la tecnología de referencia en términos de resolución espacial en las imágenes óseas [70]. Los escáneres ópticos o MRI también se pueden usar para obtener imágenes. Una mayor resolución previene el suavizado de las superficies óseas y conserva la sutileza de las estructuras anatómicas [59]. La elección del modelo también afecta la resolución espacial: por ejemplo, los modelos de plastificación tienen una resolución más baja [45]. Los diseñadores gráficos tienen que crear modelos 3D personalizados, lo que aumenta los costos ($ 25 a $ 150 por hora) [43]. Obtener archivos .stl de alta calidad no es suficiente para crear modelos anatómicos de alta calidad. Es necesario determinar los parámetros de impresión, como la orientación del modelo anatómico en la placa de impresión [29]. Algunos autores sugieren que las tecnologías de impresión avanzadas como SLS deben usarse siempre que sea posible para mejorar la precisión de 3DPAM [38]. La producción de 3DPAM requiere asistencia profesional; Los especialistas más buscados son ingenieros [72], radiólogos, [75], diseñadores gráficos [43] y anatomistas [25, 28, 51, 57, 76, 77].
El software de segmentación y modelado son factores importantes para obtener modelos anatómicos precisos, pero el costo de estos paquetes de software y su complejidad obstaculizan su uso. Varios estudios han comparado el uso de diferentes paquetes de software y tecnologías de impresión, destacando las ventajas y desventajas de cada tecnología [68]. Además del software de modelado, también se requiere un software de impresión compatible con la impresora seleccionada; Algunos autores prefieren usar la impresión 3D en línea [75]. Si se imprimen suficientes objetos 3D, la inversión puede conducir a rendimientos financieros [72].
El plástico es, con mucho, el material más utilizado. Su amplia gama de texturas y colores lo convierte en el material de elección para 3DPAM. Algunos autores han elogiado su alta fuerza en comparación con los modelos tradicionales cadavéricos o plastados [24, 56, 73]. Algunos plásticos incluso tienen propiedades de flexión o estiramiento. Por ejemplo, Filaflex con la tecnología FDM puede extenderse hasta un 700%. Algunos autores lo consideran el material de elección para la replicación muscular, tendón y ligamento [63]. Por otro lado, dos estudios han planteado preguntas sobre la orientación de la fibra durante la impresión. De hecho, la orientación de la fibra muscular, la inserción, la inervación y la función son críticos en el modelado muscular [33].
Sorprendentemente, pocos estudios mencionan la escala de impresión. Como muchas personas consideran que la relación 1: 1 es estándar, el autor puede haber elegido no mencionarla. Aunque la escala sería útil para el aprendizaje dirigido en grupos grandes, la viabilidad de la escala aún no se ha explorado, especialmente con las clases de crecimiento y el tamaño físico del modelo es un factor importante. Por supuesto, las escalas de tamaño completo hacen que sea más fácil localizar y comunicar varios elementos anatómicos al paciente, lo que puede explicar por qué se usan a menudo.
De las muchas impresoras disponibles en el mercado, aquellas que usan la tecnología PolyJet (material o inyección de tinta de carpeta) para proporcionar un costo de impresión de alta definición de color y múltiples capas (y, por lo tanto, múltiples), entre US $ 20,000 y US $ 250,000 (https: // www .aniwaa.com/). Este alto costo puede limitar la promoción de 3DPAM en las escuelas de medicina. Además del costo de la impresora, el costo de los materiales requeridos para la impresión de inyección de tinta es más alto que para las impresoras SLA o FDM [68]. Los precios de las impresoras SLA o FDM también son más asequibles, que van desde € 576 a € 4,999 en los artículos que figuran en esta revisión. Según Tripodi y colegas, cada parte esquelética se puede imprimir por US $ 1.25 [47]. Once estudios concluyeron que la impresión 3D es más barata que la plastificación o los modelos comerciales [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Además, estos modelos comerciales están diseñados para proporcionar información del paciente sin detalles suficientes para la enseñanza de anatomía [80]. Estos modelos comerciales se consideran inferiores a 3DPAM [44]. Vale la pena señalar que, además de la tecnología de impresión utilizada, el costo final es proporcional a la escala y, por lo tanto, al tamaño final del 3DPAM [48]. Por estas razones, se prefiere la escala de tamaño completo [37].
Solo un estudio comparó 3DPAM con modelos anatómicos disponibles comercialmente [72]. Las muestras cadavéricas son el comparador más utilizado para 3DPAM. A pesar de sus limitaciones, los modelos cadavéricos siguen siendo una herramienta valiosa para enseñar anatomía. Se debe hacer una distinción entre autopsia, disección y hueso seco. Según las pruebas de entrenamiento, dos estudios mostraron que 3DPAM fue significativamente más efectivo que la disección plastada [16, 27]. Un estudio comparó una hora de entrenamiento usando 3DPAM (extremidad inferior) con una hora de disección de la misma región anatómica [78]. No hubo diferencias significativas entre los dos métodos de enseñanza. Es probable que haya poca investigación sobre este tema porque tales comparaciones son difíciles de hacer. La disección es una preparación que requiere mucho tiempo para los estudiantes. A veces se requieren docenas de horas de preparación, dependiendo de lo que se esté preparando. Se puede hacer una tercera comparación con huesos secos. Un estudio realizado por Tsai y Smith encontró que los puntajes de las pruebas fueron significativamente mejores en el grupo usando 3DPAM [51, 63]. Chen y sus colegas notaron que los estudiantes que usan modelos 3D tuvieron un mejor desempeño en las estructuras de identificación (cráneos), pero no hubo diferencia en las puntuaciones de MCQ [69]. Finalmente, Tanner y sus colegas demostraron mejores resultados posteriores a la prueba en este grupo utilizando 3DPAM de la fosa pterigopalatina [46]. Se identificaron otras nuevas herramientas de enseñanza en esta revisión de la literatura. Los más comunes entre ellos son la realidad aumentada, la realidad virtual y los juegos serios [43]. Según Mahrous y sus colegas, la preferencia por los modelos anatómicos depende de la cantidad de horas que los estudiantes juegan videojuegos [31]. Por otro lado, un gran inconveniente de las nuevas herramientas de enseñanza de anatomía es la retroalimentación háptica, especialmente para herramientas puramente virtuales [48].
La mayoría de los estudios que evalúan el nuevo 3DPAM han utilizado pruebas previas de conocimiento. Estas pruebas preliminares ayudan a evitar el sesgo en la evaluación. Algunos autores, antes de realizar estudios experimentales, excluyen a todos los estudiantes que obtuvieron puntajes por encima del promedio en la prueba preliminar [40]. Entre los prejuicios, Garas y sus colegas mencionados estaban el color del modelo y la selección de voluntarios en la clase de estudiantes [61]. La tinción facilita la identificación de estructuras anatómicas. Chen y sus colegas establecieron condiciones experimentales estrictas sin diferencias iniciales entre los grupos y el estudio fue cegado en la medida máxima posible [69]. Lim y sus colegas recomiendan que la evaluación posterior a la prueba sea completada por un tercero para evitar el sesgo en la evaluación [16]. Algunos estudios han utilizado escalas Likert para evaluar la viabilidad de 3DPAM. Este instrumento es adecuado para evaluar la satisfacción, pero todavía hay prejuicios importantes que tener en cuenta [86].
La relevancia educativa de 3DPAM se evaluó principalmente entre los estudiantes de medicina, incluidos los estudiantes de medicina de primer año, en 14 de 33 estudios. En su estudio piloto, Wilk y sus colegas informaron que los estudiantes de medicina creían que la impresión 3D debería incluirse en su aprendizaje de anatomía [87]. El 87% de los estudiantes encuestados en el estudio de Cercenelli creían que el segundo año de estudio era el mejor momento para usar 3DPAM [84]. Los resultados de Tanner y sus colegas también mostraron que los estudiantes se desempeñaron mejor si nunca habían estudiado el campo [46]. Estos datos sugieren que el primer año de la escuela de medicina es el momento óptimo para incorporar 3DPAM en la enseñanza de anatomía. El metaanálisis de Ye apoyó esta idea [18]. En los 27 artículos incluidos en el estudio, hubo diferencias significativas en los puntajes de las pruebas entre 3DPAM y modelos tradicionales para estudiantes de medicina, pero no para residentes.
3DPAM como herramienta de aprendizaje mejora el rendimiento académico [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], la retención de conocimiento a largo plazo [32] y la satisfacción del estudiante [25, 45, 46, 52, 57, 63 , 66]. , 69, 84]. Los paneles de expertos también encontraron estos modelos útiles [37, 42, 49, 81, 82], y dos estudios encontraron la satisfacción del maestro con 3DPAM [25, 63]. De todas las fuentes, Backhouse y sus colegas consideran que la impresión 3D es la mejor alternativa a los modelos anatómicos tradicionales [49]. En su primer metaanálisis, Ye y sus colegas confirmaron que los estudiantes que recibieron instrucciones de 3DPAM tenían mejores puntajes posteriores a la prueba que los estudiantes que recibieron instrucciones 2D o Cadaver [10]. Sin embargo, diferenciaron 3DPAM no por complejidad, sino simplemente por el corazón, el sistema nervioso y la cavidad abdominal. En siete estudios, 3DPAM no superó a otros modelos basados en pruebas de conocimiento administradas a los estudiantes [32, 66, 69, 77, 78, 84]. En su metaanálisis, Salazar y sus colegas concluyeron que el uso de 3DPAM mejora específicamente la comprensión de la anatomía compleja [17]. Este concepto es consistente con la carta de Hitas al editor [88]. Algunas áreas anatómicas consideradas menos complejas no requieren el uso de 3DPAM, mientras que las áreas anatómicas más complejas (como el cuello o el sistema nervioso) serían una opción lógica para 3DPAM. Este concepto puede explicar por qué algunos 3DPAM no se consideran superiores a los modelos tradicionales, especialmente cuando los estudiantes carecen de conocimiento en el dominio donde el rendimiento del modelo es superior. Por lo tanto, presentar un modelo simple a los estudiantes que ya tienen algún conocimiento de la materia (estudiantes de medicina o residentes) no es útil para mejorar el rendimiento de los estudiantes.
De todos los beneficios educativos enumerados, 11 estudios enfatizaron las cualidades visuales o táctiles de los modelos [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], y 3 estudios mejoraron la fuerza y la durabilidad (33 , 50-52, 63, 79, 85, 86). Otras ventajas son que los estudiantes pueden manipular las estructuras, los maestros pueden ahorrar tiempo, son más fáciles de preservar que los cadáveres, el proyecto se puede completar dentro de las 24 horas, se puede usar como una herramienta de educación en el hogar y se puede usar para enseñar grandes cantidades de información. Grupos [30, 49, 60, 61, 80, 81]. La impresión 3D repetida para la enseñanza de anatomía de alto volumen hace que los modelos de impresión 3D sean más rentables [26]. El uso de 3DPAM puede mejorar las capacidades de rotación mental [23] y mejorar la interpretación de imágenes transversales [23, 32]. Dos estudios encontraron que los estudiantes expuestos a 3DPAM tenían más probabilidades de someterse a una cirugía [40, 74]. Los conectores de metal se pueden integrar para crear el movimiento necesario para estudiar la anatomía funcional [51, 53], o los modelos se pueden imprimir utilizando diseños de activación [67].
La impresión 3D permite la creación de modelos anatómicos ajustables mejorando ciertos aspectos durante la etapa de modelado, [48, 80] creando una base adecuada, [59] combinando múltiples modelos, [36] usando transparencia, (49) color, [45] o hacer que ciertas estructuras internas sean visibles [30]. Tripodi y sus colegas usaron arcilla de esculpir para complementar sus modelos de hueso impresos en 3D, enfatizando el valor de los modelos cocreados como herramientas de enseñanza [47]. En 9 estudios, el color se aplicó después de la impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], pero los estudiantes lo aplicaron solo una vez [49]. Desafortunadamente, el estudio no evaluó la calidad de la capacitación modelo o la secuencia de capacitación. Esto debe considerarse en el contexto de la educación de la anatomía, ya que los beneficios del aprendizaje combinado y la co-creación están bien establecidos [89]. Para hacer frente a la creciente actividad publicitaria, el autoaprendizaje se ha utilizado muchas veces para evaluar modelos [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Un estudio concluyó que el color del material plástico era demasiado brillante [45], otro estudio concluyó que el modelo era demasiado frágil [71] y otros dos estudios indicaron una falta de variabilidad anatómica en el diseño de modelos individuales [25, 45 ] . Siete estudios concluyeron que el detalle anatómico de 3DPAM es insuficiente [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Para modelos anatómicos más detallados de regiones grandes y complejas, como el retroperitoneo o la columna cervical, el tiempo de segmentación y modelado se considera muy largo y el costo es muy alto (aproximadamente US $ 2000) [27, 48]. Hojo y sus colegas declararon en su estudio que tardó 40 horas en crear el modelo anatómico de la pelvis [42]. El tiempo de segmentación más largo fue de 380 horas en un estudio de Weatherall y colegas, en el que se combinaron múltiples modelos para crear un modelo de vía aérea pediátrica completa [36]. En nueve estudios, la segmentación y el tiempo de impresión se consideraron desventajas [36, 42, 57, 58, 74]. Sin embargo, 12 estudios criticaron las propiedades físicas de sus modelos, particularmente su consistencia, [28, 62] falta de transparencia, [30] fragilidad y monocromaticidad, [71] falta de tejido blando, [66] o falta de detalle [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Estas desventajas pueden superarse aumentando el tiempo de segmentación o simulación. Perder y recuperar información relevante fue un problema que enfrentó tres equipos [30, 74, 77]. Según los informes de los pacientes, los agentes de contraste yodado no proporcionaron una visibilidad vascular óptima debido a las limitaciones de la dosis [74]. La inyección de un modelo cadavérico parece ser un método ideal que se aleja del principio de "lo menos posible" y las limitaciones de la dosis del agente de contraste inyectado.
Desafortunadamente, muchos artículos no mencionan algunas características clave de 3DPAM. Menos de la mitad de los artículos declararon explícitamente si su 3DPAM estaba teñido. La cobertura del alcance de la impresión fue inconsistente (43% de los artículos), y solo el 34% mencionó el uso de múltiples medios. Estos parámetros de impresión son críticos porque influyen en las propiedades de aprendizaje de 3DPAM. La mayoría de los artículos no proporcionan información suficiente sobre las complejidades de obtener 3DPAM (tiempo de diseño, calificaciones de personal, costos de software, costos de impresión, etc.). Esta información es crítica y debe considerarse antes de considerar comenzar un proyecto para desarrollar un nuevo 3DPAM.
Esta revisión sistemática muestra que el diseño y la impresión 3D de los modelos anatómicos normales es factible a bajo costo, especialmente cuando se usa impresoras FDM o SLA y materiales de plástico de un solo color de bajo costo. Sin embargo, estos diseños básicos se pueden mejorar agregando color o agregando diseños en diferentes materiales. Los modelos más realistas (impresos con múltiples materiales de diferentes colores y texturas para replicar de cerca las cualidades táctiles de un modelo de referencia de cadáver) requieren tecnologías de impresión 3D más caras y tiempos de diseño más largos. Esto aumentará significativamente el costo general. No importa qué proceso de impresión se elija, elegir el método de imagen apropiado es clave para el éxito de 3DPAM. Cuanto mayor sea la resolución espacial, más realista se vuelve y puede usarse para una investigación avanzada. Desde un punto de vista pedagógico, 3DPAM es una herramienta efectiva para enseñar anatomía, como lo demuestran las pruebas de conocimiento administradas a los estudiantes y su satisfacción. El efecto de enseñanza de 3DPAM es el mejor cuando reproduce regiones anatómicas complejas y los estudiantes lo usan temprano en su capacitación médica.
Los conjuntos de datos generados y/o analizados en el estudio actual no están disponibles públicamente debido a las barreras del idioma, pero están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Una revisión de los cursos de anatomía bruta, microanatomía, neurobiología y embriología en los planes de estudio de la Facultad de Medicina de los Estados Unidos. Anat Rec. 2002; 269 (2): 118-22.
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Tiempo de publicación: Abr-09-2024