Los modelos anatómicos impresos en 3D (3DPAM) parecen ser una herramienta idónea debido a su valor educativo y viabilidad. El objetivo de esta revisión es describir y analizar los métodos utilizados para crear 3DPAM para la enseñanza de la 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, 3-dimensional, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía y anatomía. Los hallazgos incluyeron características del estudio, diseño del modelo, evaluación morfológica, desempeño educativo, fortalezas y debilidades.
Entre los 68 artículos seleccionados, la mayor cantidad de estudios se centró en la región craneal (33 artículos); 51 artículos mencionan la impresión ósea. En 47 artículos, la 3DPAM se desarrolló a partir de tomografía computarizada. Se enumeran cinco procesos de impresión. Se utilizaron plásticos y sus derivados en 48 estudios. Cada diseño varía en precio desde $1.25 hasta $2,800. Treinta y siete estudios compararon la 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, mejores capacidades de rotación mental, retención de conocimientos y satisfacción del profesor/alumno. Las principales desventajas están relacionadas con el diseño: consistencia, falta de detalle o transparencia, colores demasiado brillantes, largos tiempos de impresión y alto costo.
Esta revisión sistemática demuestra que la fabricación aditiva por impresión 3D (3DPAM) es rentable y eficaz para la enseñanza de la anatomía. Los modelos más realistas requieren el uso de tecnologías de impresión 3D más costosas y tiempos de diseño más prolongados, lo que incrementa significativamente el costo total. La clave reside en seleccionar el método de imagen adecuado. Desde un punto de vista pedagógico, la 3DPAM es una herramienta eficaz para la enseñanza de la anatomía, con un impacto positivo en los resultados del aprendizaje y la satisfacción de los estudiantes. El efecto didáctico de la 3DPAM es óptimo cuando reproduce regiones anatómicas complejas y los estudiantes la utilizan al inicio de su formación médica.
La disección de cadáveres animales se practica desde la antigua Grecia y es uno de los principales métodos de enseñanza de la anatomía. Las disecciones cadavéricas realizadas durante la formación práctica se utilizan en el currículo 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, existen muchas barreras para el uso de especímenes cadavéricos humanos, lo que impulsa la búsqueda de nuevas herramientas de formación [6, 7]. Algunas de estas nuevas herramientas incluyen la realidad aumentada, las herramientas digitales y la impresión 3D. Según una revisión bibliográfica reciente de Santos et al. [8] En términos del valor de estas nuevas tecnologías para la enseñanza de la 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 implementación [4,9,10].
La impresión 3D no es nueva. Las primeras patentes relacionadas con esta tecnología datan de 1984: A. Le Méhauté, O. De Witte y J.C. André en Francia, y tres semanas después C. Hull en Estados Unidos. Desde entonces, la tecnología ha seguido evolucionando y su uso se ha extendido a muchos ámbitos. Por ejemplo, la NASA imprimió el primer objeto fuera de la Tierra en 2014 [11]. El campo de la medicina también ha adoptado esta nueva herramienta, lo que ha impulsado el desarrollo de la medicina personalizada [12].
Muchos autores han demostrado los beneficios del uso de modelos anatómicos impresos en 3D (3DPAM) en la 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 modelos de entrenamiento patológicos o médico-quirúrgicos [8, 20, 21]. Para desarrollar un modelo híbrido para la enseñanza de la anatomía humana que incorpore nuevas herramientas como la impresión 3D, realizamos una revisión sistemática para describir y analizar cómo se crean los objetos impresos en 3D para la enseñanza de la anatomía humana y cómo los estudiantes evalúan la efectividad del aprendizaje utilizando estos objetos 3D.
Esta revisión sistemática de la literatura se realizó en junio de 2022 sin restricciones de tiempo utilizando las directrices PRISMA (Elementos de informe preferidos para revisiones sistemáticas y metaanálisis) [22].
Los criterios de inclusión fueron todos los trabajos de investigación que utilizaban 3DPAM en la enseñanza/aprendizaje de la anatomía. Se excluyeron las revisiones bibliográficas, las cartas y los artículos centrados en modelos patológicos, modelos animales, modelos arqueológicos y modelos de formación médica/quirúrgica. Solo se seleccionaron artículos publicados en inglés. Se excluyeron los artículos sin resúmenes disponibles en línea. Se incluyeron los artículos que presentaban múltiples modelos, al menos uno de los cuales era anatómicamente normal o tenía una patología menor que no afectaba su valor didáctico.
Se realizó una búsqueda bibliográfica en la base de datos electrónica PubMed (Biblioteca Nacional de Medicina, NCBI) para identificar estudios relevantes publicados hasta junio de 2022. Utilice los siguientes términos de búsqueda: educación, escuela, enseñanza, enseñanza, aprendizaje, enseñanza, educación, tridimensional, 3D, 3D, impresión, impresión, impresión, anatomía, anatomía, anatomía y anatomía. Se ejecutó una única consulta: (((educación[Título/Resumen] O escuela[Título/Resumen] O aprendizaje[Título/Resumen] O enseñanza[Título/Resumen] O formación[Título/Resumen] O impartir[Título/Resumen] ] O educación[Título/Resumen]) Y (tres dimensiones[Título] O 3D[Título] O 3D[Título])) Y (impresión[Título] O impresión[Título] O impresión[Título])) Y (anatomía)[Título] ]/resumen] o anatomía[título/resumen] o anatomía[título/resumen] o anatomía[título/resumen]). Se identificaron artículos adicionales mediante la búsqueda manual en la base de datos PubMed y la revisión de las referencias de otros artículos científicos. No se aplicaron restricciones de fecha, pero se utilizó el filtro "Persona".
Dos autores (EBR y AL) evaluaron todos los títulos y resúmenes recuperados según los criterios de inclusión y exclusión, y se excluyó cualquier estudio que no cumpliera con todos los criterios de elegibilidad. Tres autores (EBR, EBE y AL) recuperaron y revisaron los textos completos de los estudios restantes. En caso necesario, una cuarta persona (LT) resolvió las discrepancias en la selección de artículos. Se incluyeron en esta revisión las publicaciones que cumplieron con todos los criterios de inclusión.
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, partes anatómicas específicas, modelo inicial para impresión 3D, método de adquisición, software de segmentación y modelado, tipo de impresora 3D, tipo y cantidad de material, escala de impresión, color, coste de impresión.
- Evaluación morfológica de los modelos: modelos utilizados para la comparación, evaluación médica de expertos/docentes, número de evaluadores, tipo de evaluación.
- Enseñanza con modelos 3D: evaluación del conocimiento del estudiante, método de evaluación, número de estudiantes, número de grupos de comparación, asignación aleatoria de estudiantes, nivel educativo/tipo de estudiante.
Se identificaron 418 estudios en MEDLINE, y 139 artículos fueron excluidos por el filtro de "humanos". Tras revisar los títulos y resúmenes, se seleccionaron 103 estudios para su lectura completa. Se excluyeron 34 artículos por tratarse de modelos patológicos (9 artículos), modelos de entrenamiento médico/quirúrgico (4 artículos), modelos animales (4 artículos), modelos radiológicos 3D (1 artículo) o por no ser artículos científicos originales (16 capítulos). En total, se incluyeron 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, selección 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%) fueron experimentales. Puramente descriptivos. 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.
De los artículos, 33 (48%) examinaron la región de la cabeza, 19 (28%) la región torácica, 17 (25%) la región abdominopélvica y 15 (22%) las extremidades. Cincuenta y un artículos (75%) mencionaron huesos impresos en 3D como modelos anatómicos o modelos anatómicos multicorte.
En cuanto a los modelos o archivos fuente utilizados para desarrollar 3DPAM, 23 artículos (34%) mencionaron el uso de datos de pacientes, 20 artículos (29%) mencionaron el uso de datos cadavéricos y 17 artículos (25%) mencionaron el uso de bases de datos. Se utilizaron, 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%) proyectaron objetos 3D usando escáneres ópticos, 4 artículos (6%) usando resonancia magnética 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). Mimics (Materialise, Lovaina, Bélgica) fue la más utilizada (14 estudios, 21%), seguida de MeshMixer (Autodesk, San Rafael, California) (13 estudios, 19%), Geomagic (3D System, Leesville, Misuri, Carolina del Norte) (10 estudios, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, Massachusetts) (9 estudios, 13%), Blender (Blender Foundation, Ámsterdam, 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 por Deposición Fundida) se utilizó en 26 productos (38%), el granallado de material en 13 productos (19%) y, finalmente, el granallado de aglutinante (11 productos, 16%). Las tecnologías menos utilizadas son la estereolitografía (SLA) (5 artículos, 7%) y la sinterización selectiva por láser (SLS) (4 artículos, 6%). La impresora más utilizada (7 artículos, 10%) es la Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Al especificar los materiales utilizados para fabricar 3DPAM (51 artículos, 75%), 48 estudios (71%) utilizaron plásticos y sus derivados. Los principales materiales utilizados fueron PLA (ácido poliláctico) (n = 20, 29%), resina (n = 9, 13%) y ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) (7 tipos, 10%). Veintitrés artículos (34%) examinaron 3DPAM fabricados con múltiples materiales, 36 artículos (53%) presentaron 3DPAM fabricados con un solo material y 9 artículos (13%) no especificaron un material.
Veintinueve artículos (43%) informaron relaciones de impresión que iban de 0,25:1 a 2:1, con un promedio de 1:1. Veinticinco artículos (37%) utilizaron una relación de 1:1. 28 3DPAM (41%) consistían en varios colores, y 9 (13%) fueron teñidos después de la impresión [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Treinta y cuatro artículos (50%) mencionaron los costos. Nueve artículos (13%) mencionaron el costo de las impresoras 3D y las materias primas. El precio de las impresoras oscila entre $302 y $65,000. Cuando se especifican, los precios de los modelos varían entre $1.25 y $2,800; estos extremos corresponden a especímenes esqueléticos [47] y modelos retroperitoneales de alta fidelidad [48]. La Tabla 2 resume los datos de los modelos 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 plastinadas en 6 artículos (16%), preparaciones plastinadas en 6 artículos (16%). Uso de realidad virtual, imágenes de tomografía computarizada 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 negocios en 1 artículo (3%) y realidad aumentada en 1 artículo (3%). Treinta y cuatro (50%) estudios evaluaron el 3DPAM. Quince (48%) estudios describieron las experiencias de los evaluadores en detalle (Tabla 3). La 3DPAM fue realizada por cirujanos o médicos adjuntos en 7 estudios (47%), especialistas en anatomía en 6 estudios (40%), estudiantes en 3 estudios (20%), profesores (disciplina no especificada) en 3 estudios (20%) para la 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 de la 3DPAM cualitativamente, y 10 estudios (15%) la evaluaron cuantitativamente. De los 33 estudios que utilizaron evaluaciones cualitativas, 16 utilizaron evaluaciones puramente descriptivas (48%), 9 utilizaron pruebas/calificaciones/encuestas (27%) y 8 utilizaron 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 estudiantes. De estos estudios, 23 (70%) artículos evaluaron la satisfacción de los estudiantes, 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 los cuales 10 (30%) utilizaron pretests y/o postests. Once estudios (33%) utilizaron preguntas de opción múltiple y pruebas para evaluar el conocimiento de los estudiantes, y cinco estudios (15%) utilizaron etiquetado de imágenes/identificación anatómica. Un promedio de 76 estudiantes participaron en cada estudio (mínimo 8, máximo 319). Veinticuatro estudios (72%) tuvieron un grupo de control, de los cuales 20 (60%) utilizaron aleatorización. En contraste, un estudio (3%) asignó aleatoriamente modelos anatómicos a 10 estudiantes diferentes. En promedio, se compararon 2,6 grupos (mínimo 2, máximo 10). Veintitrés estudios (70%) involucraron a estudiantes de medicina, de los cuales 14 (42%) eran estudiantes de primer año. Seis estudios (18%) involucraron a residentes, 4 (12%) a estudiantes de odontología y 3 (9%) a estudiantes de ciencias. Seis estudios (18%) implementaron y evaluaron el aprendizaje autónomo mediante 3DPAM. La Tabla 4 resume los resultados de la evaluación de la efectividad de la enseñanza con 3DPAM para cada estudio incluido.
Las principales ventajas que los autores mencionan para el uso de 3DPAM como herramienta de enseñanza de la anatomía humana normal son las características visuales y táctiles, incluyendo el realismo [55, 67], la precisión [44, 50, 72, 85] y la variabilidad de la 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], ahorro de tiempo de enseñanza [61, 80], facilidad de almacenamiento [61], la capacidad de integrar anatomía funcional o crear estructuras específicas [51, 53], 67], diseño rápido de esqueletos modelos [ 81], la capacidad de cocrear modelos y llevárselos a casa [49, 60, 71], mejorar las habilidades de rotación mental [23] y la retención de conocimientos [32], así como la satisfacción del profesor [25, 63] y del alumno [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 suelo [71]. Otras desventajas incluyen la pérdida de información [30, 76], el largo tiempo requerido para la segmentación de imágenes [36, 52, 57, 58, 74], el tiempo de impresión [57, 63, 66, 67], la falta de variabilidad anatómica [25] y el alto costo [48].
Esta revisión sistemática resume 68 artículos publicados a lo largo de 9 años y destaca el interés de la comunidad científica en la impresión 3D de modelos anatómicos (3DPAM) como herramienta para la enseñanza de la anatomía humana normal. Cada región anatómica fue estudiada e impresa en 3D. De estos artículos, 37 compararon la 3DPAM con otros modelos y 33 evaluaron su relevancia pedagógica para los estudiantes.
Dadas las diferencias en el diseño de los estudios de impresión 3D anatómica, no consideramos apropiado realizar un metaanálisis. Un metaanálisis publicado en 2020 se centró principalmente en pruebas de conocimiento anatómico después de la capacitación, sin analizar los aspectos técnicos y tecnológicos del diseño y la producción de 3DPAM [10].
La región de la cabeza es la más estudiada, probablemente porque la complejidad de su anatomía dificulta a los estudiantes la representación tridimensional de esta región anatómica en comparación con las extremidades o el torso. La TC es, con diferencia, la modalidad de imagen más utilizada. Esta técnica se usa ampliamente, especialmente en entornos médicos, pero tiene una resolución espacial limitada y un bajo contraste de tejidos blandos. 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 de tejido óseo; el contraste hueso/tejido blando ayuda a completar estos pasos antes de la impresión 3D de modelos anatómicos. Por otro lado, la microTC se considera la tecnología de referencia en términos de resolución espacial en imágenes óseas [70]. También se pueden usar escáneres ópticos o resonancia magnética para obtener imágenes. Una mayor resolución evita el suavizado de las superficies óseas y preserva 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 menor [45]. Los diseñadores gráficos deben crear modelos 3D personalizados, lo que aumenta los costos (de $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 parámetros de impresión, como la orientación del modelo anatómico en la placa de impresión [29]. Algunos autores sugieren que se deben utilizar tecnologías de impresión avanzadas como SLS siempre que sea posible para mejorar la precisión de 3DPAM [38]. La producción de 3DPAM requiere asistencia profesional; los especialistas más solicitados son ingenieros [72], radiólogos [75], diseñadores gráficos [43] y anatomistas [25, 28, 51, 57, 76, 77].
El software de segmentación y modelado es fundamental para obtener modelos anatómicos precisos, pero su coste y complejidad dificultan su uso. Diversos estudios han comparado el uso de diferentes paquetes de software y tecnologías de impresión, destacando las ventajas y desventajas de cada una [68]. Además del software de modelado, se requiere un software de impresión compatible con la impresora seleccionada; algunos autores prefieren utilizar la impresión 3D en línea [75]. Si se imprimen suficientes objetos 3D, la inversión puede generar beneficios económicos [72].
El plástico es, con diferencia, el material más utilizado. Su amplia gama de texturas y colores lo convierte en el material de elección para la fabricación aditiva 3D. Algunos autores han elogiado su alta resistencia en comparación con los modelos cadavéricos o plastinados tradicionales [24, 56, 73]. Algunos plásticos incluso poseen propiedades de flexión o estiramiento. Por ejemplo, Filaflex con tecnología FDM puede estirarse hasta un 700 %. Algunos autores lo consideran el material de elección para la replicación de músculos, tendones y ligamentos [63]. Por otro lado, dos estudios han planteado dudas sobre la orientación de las fibras durante la impresión. De hecho, la orientación, inserción, inervación y función de las fibras musculares son fundamentales en el modelado muscular [33].
Sorprendentemente, pocos estudios mencionan la escala de impresión. Dado que muchos consideran la proporción 1:1 como estándar, es posible que el autor haya optado por no mencionarla. Si bien la ampliación de escala sería útil para el aprendizaje dirigido en grupos grandes, su viabilidad aún no se ha explorado, especialmente considerando el creciente tamaño de las clases y el tamaño físico del modelo como un factor importante. Por supuesto, las escalas a tamaño real facilitan la localización y comunicación de diversos elementos anatómicos al paciente, lo que podría explicar su frecuente uso.
De las numerosas impresoras disponibles en el mercado, aquellas que utilizan la tecnología PolyJet (inyección de tinta de material o aglutinante) para proporcionar impresión de alta definición en color y multicapa (y por lo tanto multitextura) cuestan entre US$20.000 y US$250.000 (https://www.aniwaa.com/). Este alto costo puede limitar la promoción de la 3DPAM en las facultades de medicina. Además del costo de la impresora, el costo de los materiales necesarios para la impresión de inyección de tinta es mayor que para las impresoras SLA o FDM [68]. Los precios de las impresoras SLA o FDM también son más asequibles, oscilando entre €576 y €4.999 en los artículos citados en esta revisión. Según Tripodi y sus 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 al paciente sin suficiente detalle para la enseñanza de la anatomía [80]. Estos modelos comerciales se consideran inferiores a la 3DPAM [44]. Cabe destacar que, además de la tecnología de impresión utilizada, el coste final es proporcional a la escala y, por lo tanto, al tamaño final de la 3DPAM [48]. Por estas razones, se prefiere la escala real [37].
Solo un estudio comparó 3DPAM con modelos anatómicos disponibles comercialmente [72]. Las muestras cadavéricas son el comparador más comúnmente utilizado para 3DPAM. A pesar de sus limitaciones, los modelos cadavéricos siguen siendo una herramienta valiosa para la enseñanza de la anatomía. Debe hacerse una distinción entre autopsia, disección y hueso seco. Basándose en pruebas de entrenamiento, dos estudios mostraron que 3DPAM fue significativamente más efectivo que la disección plastinada [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 consume mucho tiempo para los estudiantes. A veces se requieren docenas de horas de preparación, dependiendo de lo que se esté preparando. Una tercera comparación puede hacerse con huesos secos. Un estudio de Tsai y Smith encontró que las puntuaciones de las pruebas fueron significativamente mejores en el grupo que usó 3DPAM [51, 63]. Chen y colegas observaron que los estudiantes que usaban modelos 3D obtuvieron mejores resultados en la identificación de estructuras (cráneos), pero no hubo diferencia en las puntuaciones de MCQ [69]. Finalmente, Tanner y colegas demostraron mejores resultados de la prueba posterior en este grupo usando 3DPAM de la fosa pterigopalatina [46]. Se identificaron otras nuevas herramientas de enseñanza en esta revisión de la literatura. Las más comunes entre ellas son la realidad aumentada, la realidad virtual y los juegos serios [43]. Según Mahrous y colegas, la preferencia por los modelos anatómicos depende de la cantidad de horas que los estudiantes juegan videojuegos [31]. Por otro lado, una desventaja importante de las nuevas herramientas de enseñanza de anatomía es la retroalimentación háptica, especialmente para las herramientas puramente virtuales [48].
La mayoría de los estudios que evalúan el nuevo 3DPAM han utilizado pruebas previas de conocimiento. Estas pruebas previas ayudan a evitar sesgos en la evaluación. Algunos autores, antes de realizar estudios experimentales, excluyen a todos los estudiantes que obtuvieron una puntuación superior a la media en la prueba preliminar [40]. Entre los sesgos que Garas y colegas mencionaron se encontraban 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 colegas establecieron condiciones experimentales estrictas sin diferencias iniciales entre grupos y el estudio fue ciego en la mayor medida posible [69]. Lim y colegas recomiendan que la evaluación posterior a la prueba sea completada por un tercero para evitar sesgos en la evaluación [16]. Algunos estudios han utilizado escalas Likert para evaluar la viabilidad del 3DPAM. Este instrumento es adecuado para evaluar la satisfacción, pero aún existen sesgos importantes que se deben tener en cuenta [86].
La relevancia educativa de la 3DPAM se evaluó principalmente entre estudiantes de medicina, incluidos los 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 creía que el segundo año de estudio era el mejor momento para usar la 3DPAM [84]. Los resultados de Tanner y sus colegas también mostraron que los estudiantes tenían un mejor desempeño si nunca habían estudiado el campo [46]. Estos datos sugieren que el primer año de la facultad de medicina es el momento óptimo para incorporar la 3DPAM en la enseñanza de la anatomía. El metaanálisis de Ye apoyó esta idea [18]. En los 27 artículos incluidos en el estudio, hubo diferencias significativas en las puntuaciones de las pruebas entre la 3DPAM y los modelos tradicionales para los estudiantes de medicina, pero no para los residentes.
3DPAM como herramienta de aprendizaje mejora el rendimiento académico [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], la retención de conocimientos a largo plazo [32] y la satisfacción del estudiante [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66]. , 69 , 84]. Paneles de expertos también encontraron útiles estos modelos [37, 42, 49, 81, 82], y dos estudios encontraron satisfacción del profesor con 3DPAM [25, 63]. De todas las fuentes, Backhouse y colegas consideran que la impresión 3D es la mejor alternativa a los modelos anatómicos tradicionales [49]. En su primer metaanálisis, Ye y colegas confirmaron que los estudiantes que recibieron instrucciones de 3DPAM tuvieron mejores puntuaciones en la prueba posterior que los estudiantes que recibieron instrucciones de 2D o de cadáveres [10]. Sin embargo, diferenciaron 3DPAM no por complejidad, sino simplemente por corazón, sistema nervioso y cavidad abdominal. En siete estudios, el 3DPAM no superó a otros modelos según las pruebas de conocimiento administradas a los estudiantes [32, 66, 69, 77, 78, 84]. En su metaanálisis, Salazar y colegas concluyeron que el uso del 3DPAM mejora específicamente la comprensión de la anatomía compleja [17]. Este concepto es consistente con la carta al editor de Hitas [88]. Algunas áreas anatómicas consideradas menos complejas no requieren el uso del 3DPAM, mientras que las áreas anatómicas más complejas (como el cuello o el sistema nervioso) serían una opción lógica para el 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 se encuentra que el rendimiento del modelo es superior. Por lo tanto, presentar un modelo simple a estudiantes que ya tienen cierto conocimiento del tema (estudiantes de medicina o residentes) no es útil para mejorar el rendimiento estudiantil.
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 resistencia y durabilidad (33, 50 -52, 63, 79, 85, 86). Otras ventajas son que los estudiantes pueden manipular las estructuras, los profesores pueden ahorrar tiempo, son más fáciles de conservar que los cadáveres, el proyecto puede completarse en 24 horas, puede usarse como una herramienta de educación en el hogar y puede usarse para enseñar grandes cantidades de información a 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 de sección transversal [23, 32]. Dos estudios encontraron que los estudiantes expuestos a 3DPAM tenían más probabilidades de someterse a cirugía [40, 74]. Se pueden incorporar conectores metálicos para crear el movimiento necesario para estudiar la anatomía funcional [51, 53], o se pueden imprimir modelos utilizando diseños de activación [67].
La impresión 3D permite la creación de modelos anatómicos ajustables al mejorar ciertos aspectos durante la etapa de modelado, [48, 80] creando una base adecuada, [59] combinando múltiples modelos, [36] usando transparencia, (49) color, [45] o haciendo visibles ciertas estructuras internas [30]. Tripodi y colegas usaron arcilla para esculpir para complementar sus modelos óseos 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 del entrenamiento con modelos ni la secuencia del entrenamiento. Esto debería considerarse en el contexto de la educación anatómica, ya que los beneficios del aprendizaje combinado y la cocreación 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 los 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 (alrededor de US$2000) [27, 48]. Hojo y colegas afirmaron en su estudio que se necesitaron 40 horas para 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 completo de vía aérea pediátrica [36]. En nueve estudios, el tiempo de segmentación e impresión se consideró una desventaja [36, 42, 57, 58, 74]. Sin embargo, 12 estudios criticaron las propiedades físicas de sus modelos, en particular 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. La pérdida y recuperación de información relevante fue un problema al que se enfrentaron tres equipos [30, 74, 77]. Según los informes de los pacientes, los agentes de contraste yodados no proporcionaron una visibilidad vascular óptima debido a las limitaciones de dosis [74]. La inyección de un modelo cadavérico parece ser un método ideal que se aleja del principio de “lo menos posible” y de las limitaciones de la dosis de agente de contraste inyectado.
Lamentablemente, muchos artículos no mencionan algunas características clave de los 3DPAM. Menos de la mitad de los artículos indicaron explícitamente si sus 3DPAM estaban coloreados. La cobertura del alcance de la impresión fue inconsistente (43% de los artículos), y solo el 34% mencionó el uso de múltiples soportes. Estos parámetros de impresión son fundamentales, ya que influyen en las propiedades de aprendizaje de los 3DPAM. La mayoría de los artículos no proporcionan suficiente información sobre las complejidades de obtener 3DPAM (tiempo de diseño, cualificaciones del personal, costes de software, costes de impresión, etc.). Esta información es crucial y debe tenerse en cuenta antes de iniciar un proyecto para desarrollar un nuevo 3DPAM.
Esta revisión sistemática demuestra que el diseño e impresión 3D de modelos anatómicos normales es factible a bajo costo, especialmente con impresoras FDM o SLA y materiales plásticos monocromáticos económicos. Sin embargo, estos diseños básicos pueden mejorarse añadiendo color o diseños en diferentes materiales. Los modelos más realistas (impresos con múltiples materiales de distintos colores y texturas para replicar fielmente las cualidades táctiles de un modelo de referencia cadavérico) requieren tecnologías de impresión 3D más costosas y tiempos de diseño más prolongados. Esto incrementará significativamente el costo total. Independientemente del proceso de impresión elegido, la selección del método de imagen adecuado es clave para el éxito de la 3DPAM. Cuanto mayor sea la resolución espacial, más realista será el modelo y podrá utilizarse para investigación avanzada. Desde un punto de vista pedagógico, la 3DPAM es una herramienta eficaz para la enseñanza de la anatomía, como lo demuestran las pruebas de conocimiento administradas a los estudiantes y su satisfacción. El efecto didáctico de la 3DPAM es óptimo cuando reproduce regiones anatómicas complejas y los estudiantes la utilizan al inicio de su formación médica.
Los conjuntos de datos generados y/o analizados en el presente estudio no están disponibles públicamente debido a las barreras lingüísticas, pero pueden obtenerse del autor correspondiente previa solicitud justificada.
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Fecha de publicación: 9 de abril de 2024