แบบจำลองกายวิภาคที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ (3DPAM) ดูเหมือนจะเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมเนื่องจากมีคุณค่าทางการศึกษาและสามารถทำได้จริง วัตถุประสงค์ของการทบทวนนี้คือเพื่ออธิบายและวิเคราะห์วิธีการที่ใช้ในการสร้าง 3DPAM สำหรับการสอนกายวิภาคของมนุษย์ และเพื่อประเมินคุณูปการทางการศึกษาของแบบจำลองดังกล่าว
ได้ทำการค้นหาข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ในฐานข้อมูล PubMed โดยใช้คำค้นหาต่อไปนี้: education, school, learning, teaching, training, teaching, education, three-dimensional, 3D, 3-dimensional, printing, printing, printing, anatomy, anatomy, anatomy, และ anatomy ผลการค้นหาประกอบด้วยลักษณะของงานวิจัย การออกแบบแบบจำลอง การประเมินทางสัณฐานวิทยา ประสิทธิภาพทางการศึกษา จุดแข็งและจุดอ่อน
จากบทความที่คัดเลือกมา 68 บทความ พบว่างานวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่บริเวณกะโหลกศีรษะ (33 บทความ) และ 51 บทความกล่าวถึงการพิมพ์กระดูก ใน 47 บทความ มีการพัฒนาเทคโนโลยี 3DPAM โดยอาศัยการตรวจด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ มีการระบุขั้นตอนการพิมพ์ไว้ 5 ขั้นตอน มีการใช้พลาสติกและอนุพันธ์ของพลาสติกใน 48 งานวิจัย แต่ละแบบมีราคาตั้งแต่ 1.25 ถึง 2,800 ดอลลาร์สหรัฐ งานวิจัย 37 ชิ้นเปรียบเทียบ 3DPAM กับแบบจำลองอ้างอิง และ 33 บทความตรวจสอบกิจกรรมทางการศึกษา ประโยชน์หลักๆ ได้แก่ คุณภาพด้านภาพและการสัมผัส ประสิทธิภาพการเรียนรู้ ความสามารถในการทำซ้ำ ความสามารถในการปรับแต่ง และความคล่องตัว การประหยัดเวลา การบูรณาการกายวิภาคศาสตร์เชิงฟังก์ชัน ความสามารถในการหมุนภาพในใจที่ดีขึ้น การคงความรู้ และความพึงพอใจของครู/นักเรียน ข้อเสียหลักๆ เกี่ยวข้องกับการออกแบบ ได้แก่ ความสม่ำเสมอ การขาดรายละเอียดหรือความโปร่งใส สีที่สว่างเกินไป เวลาในการพิมพ์นาน และต้นทุนสูง
การทบทวนอย่างเป็นระบบนี้แสดงให้เห็นว่า 3DPAM มีความคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพสำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ แบบจำลองที่สมจริงยิ่งขึ้นจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่มีราคาแพงกว่าและใช้เวลาในการออกแบบนานกว่า ซึ่งจะทำให้ต้นทุนโดยรวมเพิ่มขึ้นอย่างมาก สิ่งสำคัญคือการเลือกวิธีการสร้างภาพที่เหมาะสม จากมุมมองด้านการสอน 3DPAM เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ โดยมีผลดีต่อผลลัพธ์การเรียนรู้และความพึงพอใจ ผลการสอนของ 3DPAM จะดีที่สุดเมื่อสามารถจำลองส่วนต่างๆ ของกายวิภาคที่ซับซ้อน และนักศึกษาได้ใช้มันตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของการฝึกอบรมทางการแพทย์
การผ่าศพสัตว์ได้ดำเนินการมาตั้งแต่สมัยกรีกโบราณและเป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการสอนกายวิภาคศาสตร์ การผ่าศพที่ดำเนินการระหว่างการฝึกปฏิบัติจริงถูกนำมาใช้ในหลักสูตรทฤษฎีของนักศึกษาแพทย์ในมหาวิทยาลัยและปัจจุบันถือเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการศึกษากายวิภาคศาสตร์ [1,2,3,4,5] อย่างไรก็ตาม มีอุปสรรคมากมายในการใช้ตัวอย่างศพมนุษย์ ทำให้ต้องค้นหาเครื่องมือฝึกอบรมใหม่ [6, 7] เครื่องมือใหม่เหล่านี้บางส่วน ได้แก่ ความเป็นจริงเสริม เครื่องมือดิจิทัล และการพิมพ์ 3 มิติ จากการทบทวนวรรณกรรมล่าสุดโดย Santos et al. [8] ในแง่ของมูลค่าของเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้สำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ การพิมพ์ 3 มิติ ดูเหมือนจะเป็นหนึ่งในทรัพยากรที่สำคัญที่สุด ทั้งในแง่ของมูลค่าทางการศึกษาสำหรับนักศึกษาและในแง่ของความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ [4,9,10]
การพิมพ์ 3 มิติไม่ใช่เรื่องใหม่ สิทธิบัตรฉบับแรกที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีนี้ย้อนกลับไปในปี 1984 โดย A Le Méhauté, O De Witte และ JC André ในฝรั่งเศส และอีกสามสัปดาห์ต่อมาโดย C Hull ในสหรัฐอเมริกา นับตั้งแต่นั้นมา เทคโนโลยีนี้ก็มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและขยายการใช้งานไปยังหลายด้าน ตัวอย่างเช่น NASA ได้พิมพ์วัตถุชิ้นแรกนอกโลกในปี 2014 [11] วงการแพทย์ก็ได้นำเครื่องมือใหม่นี้มาใช้เช่นกัน ซึ่งส่งผลให้ความต้องการในการพัฒนายาเฉพาะบุคคลเพิ่มมากขึ้น [12]
ผู้เขียนหลายท่านได้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการใช้แบบจำลองกายวิภาคที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3DPAM) ในการศึกษาทางการแพทย์ [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19] ในการสอนกายวิภาคของมนุษย์ จำเป็นต้องใช้แบบจำลองที่ไม่แสดงพยาธิสภาพและเป็นไปตามกายวิภาคปกติ บทวิจารณ์บางฉบับได้ตรวจสอบแบบจำลองทางพยาธิสภาพหรือแบบจำลองทางการแพทย์/ศัลยกรรม [8, 20, 21] เพื่อพัฒนาแบบจำลองไฮบริดสำหรับการสอนกายวิภาคของมนุษย์ที่รวมเอาเครื่องมือใหม่ๆ เช่น การพิมพ์ 3 มิติ เราจึงได้ทำการทบทวนอย่างเป็นระบบเพื่ออธิบายและวิเคราะห์วิธีการสร้างวัตถุที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับการสอนกายวิภาคของมนุษย์ และวิธีที่นักเรียนประเมินประสิทธิผลของการเรียนรู้โดยใช้วัตถุ 3 มิติเหล่านี้
การทบทวนวรรณกรรมอย่างเป็นระบบนี้ดำเนินการในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2565 โดยไม่มีข้อจำกัดด้านเวลา โดยใช้แนวทาง PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22]
เกณฑ์การคัดเลือกคือ บทความวิจัยทั้งหมดที่ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ (3DPAM) ในการสอน/การเรียนรู้กายวิภาคศาสตร์ บทความวิจารณ์วรรณกรรม จดหมาย หรือบทความที่เน้นแบบจำลองทางพยาธิวิทยา แบบจำลองสัตว์ แบบจำลองทางโบราณคดี และแบบจำลองการฝึกอบรมทางการแพทย์/ศัลยกรรม จะถูกยกเว้น เลือกเฉพาะบทความที่ตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษเท่านั้น บทความที่ไม่มีบทคัดย่อออนไลน์จะถูกยกเว้น บทความที่รวมแบบจำลองหลายแบบ โดยอย่างน้อยหนึ่งแบบต้องเป็นแบบจำลองทางกายวิภาคปกติ หรือมีพยาธิสภาพเล็กน้อยที่ไม่ส่งผลกระทบต่อคุณค่าในการสอน จะถูกรวมไว้ด้วย
ได้ทำการค้นคว้าเอกสารในฐานข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ PubMed (National Library of Medicine, NCBI) เพื่อระบุงานวิจัยที่เกี่ยวข้องซึ่งตีพิมพ์จนถึงเดือนมิถุนายน 2565 โดยใช้คำค้นหาต่อไปนี้: education, school, teaching, teaching, learning, teaching, education, three-dimensional, 3D, 3D, printing, printing, printing, anatomy, anatomy, anatomy and anatomy. มีการดำเนินการค้นหาเพียงครั้งเดียว: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] ORlearning[Title/Abstract] OR teaching[Title/Abstract] OR training[Title/Abstract] ORReach[Title/Abstract] ] OR Education [Title/Abstract]) AND (Three Dimensions [Title] OR 3D [Title] OR 3D [Title])) AND (Print [Title] OR Print [Title] OR Print [Title])) AND (Anatomy) [Title] ]/abstract] or anatomy [title/abstract] or anatomy [title/abstract] or anatomy [title/abstract]). มีการค้นหาบทความเพิ่มเติมโดยการค้นหาในฐานข้อมูล PubMed ด้วยตนเองและตรวจสอบเอกสารอ้างอิงจากบทความทางวิทยาศาสตร์อื่นๆ ไม่มีการจำกัดวันที่ แต่ใช้ตัวกรอง “บุคคล”
บทความและบทคัดย่อทั้งหมดที่ค้นพบได้รับการคัดกรองตามเกณฑ์การรวมและการยกเว้นโดยผู้เขียนสองคน (EBR และ AL) และบทความใด ๆ ที่ไม่ตรงตามเกณฑ์คุณสมบัติทั้งหมดจะถูกยกเว้น บทความฉบับเต็มของบทความที่เหลือได้รับการค้นพบและตรวจสอบโดยผู้เขียนสามคน (EBR, EBE และ AL) หากจำเป็น ความไม่เห็นด้วยในการเลือกบทความจะได้รับการแก้ไขโดยบุคคลที่สี่ (LT) บทความที่ตรงตามเกณฑ์การรวมทั้งหมดจะถูกรวมไว้ในการทบทวนนี้
การดึงข้อมูลดำเนินการโดยผู้เขียนสองคน (EBR และ AL) อย่างอิสระภายใต้การกำกับดูแลของผู้เขียนคนที่สาม (LT)
- ข้อมูลการออกแบบโมเดล: บริเวณทางกายวิภาค, ส่วนประกอบทางกายวิภาคที่เฉพาะเจาะจง, โมเดลเริ่มต้นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ, วิธีการได้มาซึ่งข้อมูล, ซอฟต์แวร์การแบ่งส่วนและการสร้างแบบจำลอง, ประเภทเครื่องพิมพ์ 3 มิติ, ประเภทและปริมาณของวัสดุ, มาตราส่วนการพิมพ์, สี, ต้นทุนการพิมพ์
- การประเมินลักษณะทางกายภาพของแบบจำลอง: แบบจำลองที่ใช้ในการเปรียบเทียบ การประเมินทางการแพทย์โดยผู้เชี่ยวชาญ/อาจารย์ จำนวนผู้ประเมิน ประเภทของการประเมิน
- การสอนโดยใช้แบบจำลอง 3 มิติ: การประเมินความรู้ของนักเรียน วิธีการประเมิน จำนวนนักเรียน จำนวนกลุ่มเปรียบเทียบ การสุ่มนักเรียน ระดับการศึกษา/ประเภทของนักเรียน
มีการระบุงานวิจัย 418 ชิ้นในฐานข้อมูล MEDLINE และคัดออก 139 บทความโดยใช้ตัวกรอง "มนุษย์" หลังจากตรวจสอบชื่อเรื่องและบทคัดย่อแล้ว เลือกงานวิจัย 103 ชิ้นเพื่ออ่านฉบับเต็ม คัดออก 34 บทความเนื่องจากเป็นแบบจำลองทางพยาธิวิทยา (9 บทความ) แบบจำลองการฝึกอบรมทางการแพทย์/ศัลยกรรม (4 บทความ) แบบจำลองสัตว์ (4 บทความ) แบบจำลองทางรังสีวิทยา 3 มิติ (1 บทความ) หรือไม่ใช่บทความทางวิทยาศาสตร์ดั้งเดิม (16 บทความ) รวมแล้วมีบทความ 68 บทความที่รวมอยู่ในงานวิจัยนี้ ภาพที่ 1 แสดงกระบวนการคัดเลือกในรูปแบบแผนผัง
แผนผังแสดงขั้นตอนโดยสรุป ได้แก่ การระบุ การคัดกรอง และการรวมบทความในการทบทวนอย่างเป็นระบบนี้
งานวิจัยทั้งหมดได้รับการตีพิมพ์ระหว่างปี 2014 ถึง 2022 โดยมีปีที่ตีพิมพ์เฉลี่ยอยู่ที่ปี 2019 ในบรรดาบทความที่รวมอยู่ 68 บทความ มี 33 บทความ (49%) เป็นงานวิจัยเชิงพรรณนาและเชิงทดลอง 17 บทความ (25%) เป็นงานวิจัยเชิงทดลองล้วนๆ และ 18 บทความ (26%) เป็นงานวิจัยเชิงทดลองล้วนๆ จากงานวิจัยเชิงทดลอง 50 บทความ (73%) มี 21 บทความ (31%) ที่ใช้การสุ่มตัวอย่าง มีเพียง 34 บทความ (50%) เท่านั้นที่มีการวิเคราะห์ทางสถิติ ตารางที่ 1 สรุปคุณลักษณะของแต่ละงานวิจัย
บทความ 33 เรื่อง (48%) ตรวจสอบบริเวณศีรษะ บทความ 19 เรื่อง (28%) ตรวจสอบบริเวณทรวงอก บทความ 17 เรื่อง (25%) ตรวจสอบบริเวณช่องท้องและเชิงกราน และบทความ 15 เรื่อง (22%) ตรวจสอบบริเวณแขนขา บทความ 51 เรื่อง (75%) กล่าวถึงกระดูกที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติว่าเป็นแบบจำลองทางกายวิภาคหรือแบบจำลองทางกายวิภาคแบบหลายชั้น
ในส่วนของแบบจำลองหรือไฟล์ต้นฉบับที่ใช้ในการพัฒนา 3DPAM นั้น บทความ 23 บทความ (34%) กล่าวถึงการใช้ข้อมูลผู้ป่วย บทความ 20 บทความ (29%) กล่าวถึงการใช้ข้อมูลจากศพ และบทความ 17 บทความ (25%) กล่าวถึงการใช้ฐานข้อมูล ขณะที่ 7 บทความ (10%) ไม่ได้เปิดเผยแหล่งที่มาของเอกสารที่ใช้
งานวิจัย 47 ชิ้น (69%) พัฒนา 3DPAM โดยอาศัยการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ และงานวิจัย 3 ชิ้น (4%) รายงานการใช้ไมโครซีที 7 บทความ (10%) ฉายภาพวัตถุ 3 มิติโดยใช้เครื่องสแกนแบบออปติคอล 4 บทความ (6%) ใช้ MRI และ 1 บทความ (1%) ใช้กล้องและกล้องจุลทรรศน์ 14 บทความ (21%) ไม่ได้กล่าวถึงแหล่งที่มาของไฟล์ต้นฉบับการออกแบบโมเดล 3 มิติ ไฟล์ 3 มิติถูกสร้างขึ้นด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่เฉลี่ยต่ำกว่า 0.5 มม. ความละเอียดที่เหมาะสมที่สุดคือ 30 μm [80] และความละเอียดสูงสุดคือ 1.5 มม. [32]
มีการใช้โปรแกรมซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันถึง 60 โปรแกรม (สำหรับการแบ่งส่วนภาพ การสร้างแบบจำลอง การออกแบบ หรือการพิมพ์) โดยโปรแกรม Mimics (Materialise, Leuven, Belgium) ถูกใช้บ่อยที่สุด (14 การศึกษา คิดเป็น 21%) รองลงมาคือ MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 การศึกษา คิดเป็น 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) (10 การศึกษา คิดเป็น 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 การศึกษา คิดเป็น 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Netherlands) (8 การศึกษา คิดเป็น 12%) และ CURA (Geldemarsen, Netherlands) (7 การศึกษา คิดเป็น 10%)
มีการกล่าวถึงเครื่องพิมพ์ 67 รุ่นที่แตกต่างกันและกระบวนการพิมพ์ 5 แบบ เทคโนโลยี FDM (Fused Deposition Modeling) ถูกใช้ใน 26 ผลิตภัณฑ์ (38%) การพ่นวัสดุใน 13 ผลิตภัณฑ์ (19%) และสุดท้ายคือการพ่นสารยึดเกาะ (11 ผลิตภัณฑ์, 16%) เทคโนโลยีที่ใช้น้อยที่สุดคือ สเตอริโอลิโทกราฟี (SLA) (5 ผลิตภัณฑ์, 7%) และการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือก (SLS) (4 ผลิตภัณฑ์, 6%) เครื่องพิมพ์ที่ใช้บ่อยที่สุด (7 ผลิตภัณฑ์, 10%) คือ Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65]
เมื่อระบุวัสดุที่ใช้ในการผลิต 3DPAM (51 บทความ, 75%) พบว่า 48 บทความ (71%) ใช้พลาสติกและอนุพันธ์ของพลาสติก วัสดุหลักที่ใช้คือ PLA (กรดโพลีแลคติก) (n = 20, 29%), เรซิน (n = 9, 13%) และ ABS (อะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน) (7 ชนิด, 10%) 23 บทความ (34%) ตรวจสอบ 3DPAM ที่ทำจากวัสดุหลายชนิด 36 บทความ (53%) นำเสนอ 3DPAM ที่ทำจากวัสดุเพียงชนิดเดียว และ 9 บทความ (13%) ไม่ได้ระบุวัสดุ
บทความ 29 บทความ (43%) รายงานอัตราส่วนการพิมพ์ตั้งแต่ 0.25:1 ถึง 2:1 โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1:1 บทความ 25 บทความ (37%) ใช้อัตราส่วน 1:1 3DPAM จำนวน 28 ชิ้น (41%) ประกอบด้วยหลายสี และ 9 ชิ้น (13%) ถูกย้อมสีหลังจากพิมพ์ [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75]
บทความ 34 บทความ (50%) กล่าวถึงต้นทุน บทความ 9 บทความ (13%) กล่าวถึงต้นทุนของเครื่องพิมพ์ 3 มิติและวัตถุดิบ เครื่องพิมพ์มีราคาตั้งแต่ 302 ถึง 65,000 ดอลลาร์สหรัฐ เมื่อระบุราคาโมเดล ราคาจะอยู่ระหว่าง 1.25 ถึง 2,800 ดอลลาร์สหรัฐ โดยราคาสูงสุดและต่ำสุดจะสอดคล้องกับตัวอย่างโครงกระดูก [47] และโมเดล retroperitoneal ที่มีความแม่นยำสูง [48] ตารางที่ 2 สรุปข้อมูลโมเดลสำหรับแต่ละการศึกษาที่รวมอยู่
งานวิจัย 37 ชิ้น (54%) เปรียบเทียบ 3DAPM กับแบบจำลองอ้างอิง ในบรรดางานวิจัยเหล่านี้ ตัวเปรียบเทียบที่ใช้บ่อยที่สุดคือแบบจำลองอ้างอิงทางกายวิภาคศาสตร์ ซึ่งใช้ใน 14 บทความ (38%) รองลงมาคือการเตรียมตัวอย่างด้วยพลาสติเนชั่นใน 6 บทความ (16%) การใช้ความเป็นจริงเสมือน การถ่ายภาพด้วยคอมพิวเตอร์โทโมกราฟี (CT) 3DPAM หนึ่งชิ้นใน 5 บทความ (14%) 3DPAM อีกชิ้นใน 3 บทความ (8%) เกมจำลองสถานการณ์ใน 1 บทความ (3%) ภาพรังสีใน 1 บทความ (3%) แบบจำลองทางธุรกิจใน 1 บทความ (3%) และความเป็นจริงเสริมใน 1 บทความ (3%) งานวิจัย 34 ชิ้น (50%) ประเมิน 3DPAM งานวิจัย 15 ชิ้น (48%) อธิบายประสบการณ์ของผู้ประเมินอย่างละเอียด (ตารางที่ 3) การประเมิน 3DPAM ดำเนินการโดยศัลยแพทย์หรือแพทย์ผู้ดูแลใน 7 การศึกษา (47%) ผู้เชี่ยวชาญด้านกายวิภาคศาสตร์ใน 6 การศึกษา (40%) นักศึกษาใน 3 การศึกษา (20%) อาจารย์ (ไม่ระบุสาขาวิชา) ใน 3 การศึกษา (20%) และผู้ประเมินเพิ่มเติมอีกหนึ่งคนในบทความ (7%) จำนวนผู้ประเมินโดยเฉลี่ยคือ 14 คน (ต่ำสุด 2 คน สูงสุด 30 คน) 33 การศึกษา (49%) ประเมินลักษณะทางสัณฐานวิทยาของ 3DPAM ในเชิงคุณภาพ และ 10 การศึกษา (15%) ประเมินลักษณะทางสัณฐานวิทยาของ 3DPAM ในเชิงปริมาณ จาก 33 การศึกษาที่ใช้การประเมินเชิงคุณภาพ 16 การศึกษาใช้การประเมินเชิงพรรณนาล้วนๆ (48%) 9 การศึกษาใช้แบบทดสอบ/การให้คะแนน/แบบสำรวจ (27%) และ 8 การศึกษาใช้มาตราส่วนลิเคิร์ต (24%) ตารางที่ 3 สรุปการประเมินลักษณะทางสัณฐานวิทยาของแบบจำลองในแต่ละการศึกษาที่รวมอยู่
บทความวิจัย 33 เรื่อง (48%) ตรวจสอบและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของการสอน 3DPAM แก่นักเรียน ในจำนวนนี้ บทความ 23 เรื่อง (70%) ประเมินความพึงพอใจของนักเรียน บทความ 17 เรื่อง (51%) ใช้มาตรวัดลิเคิร์ต และบทความ 6 เรื่อง (18%) ใช้วิธีการอื่นๆ บทความ 22 เรื่อง (67%) ประเมินการเรียนรู้ของนักเรียนผ่านการทดสอบความรู้ โดยในจำนวนนี้ 10 เรื่อง (30%) ใช้การทดสอบก่อนเรียนและ/หรือหลังเรียน บทความ 11 เรื่อง (33%) ใช้คำถามและแบบทดสอบแบบเลือกตอบเพื่อประเมินความรู้ของนักเรียน และบทความ 5 เรื่อง (15%) ใช้การติดป้ายภาพ/การระบุตำแหน่งทางกายวิภาค โดยเฉลี่ยมีนักเรียนเข้าร่วมในแต่ละการศึกษา 76 คน (ต่ำสุด 8 คน สูงสุด 319 คน) บทความ 24 เรื่อง (72%) มีกลุ่มควบคุม โดยในจำนวนนี้ 20 เรื่อง (60%) ใช้การสุ่ม ในขณะที่บทความ 1 เรื่อง (3%) สุ่มจัดสรรแบบจำลองทางกายวิภาคให้กับนักเรียน 10 คน โดยเฉลี่ยมีการเปรียบเทียบ 2.6 กลุ่ม (ต่ำสุด 2 กลุ่ม สูงสุด 10 กลุ่ม) งานวิจัย 23 ชิ้น (70%) เกี่ยวข้องกับนักศึกษาแพทย์ โดยในจำนวนนี้ 14 ชิ้น (42%) เป็นนักศึกษาแพทย์ปี 1 งานวิจัย 6 ชิ้น (18%) เกี่ยวข้องกับแพทย์ประจำบ้าน งานวิจัย 4 ชิ้น (12%) เกี่ยวข้องกับนักศึกษาทันตแพทย์ และงานวิจัย 3 ชิ้น (9%) เกี่ยวข้องกับนักศึกษาวิทยาศาสตร์ งานวิจัย 6 ชิ้น (18%) ได้นำการเรียนรู้แบบอิสระโดยใช้ 3DPAM มาใช้และประเมินผล ตารางที่ 4 สรุปผลการประเมินประสิทธิผลการสอนของ 3DPAM สำหรับงานวิจัยแต่ละชิ้นที่รวมอยู่ในการศึกษาครั้งนี้
ข้อดีหลักที่ผู้เขียนรายงานสำหรับการใช้ 3DPAM เป็นเครื่องมือการสอนสำหรับกายวิภาคศาสตร์ของมนุษย์ปกติ ได้แก่ ลักษณะทางภาพและสัมผัส รวมถึงความสมจริง [55, 67] ความแม่นยำ [44, 50, 72, 85] และความแปรปรวนของความสม่ำเสมอ [34, 45] [48, 64], สีและความโปร่งใส [28, 45], ความทนทาน [24, 56, 73], ผลทางการศึกษา [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], ต้นทุน [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], ความสามารถในการทำซ้ำ [80], ความเป็นไปได้ในการปรับปรุงหรือปรับแต่ง [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], ความสามารถในการจัดการนักเรียน [30, 49], การประหยัดเวลาในการสอน [61, 80], ความง่ายในการจัดเก็บ [61], ความสามารถในการบูรณาการกายวิภาคศาสตร์เชิงฟังก์ชันหรือสร้างโครงสร้างเฉพาะ [51, 53], 67] การออกแบบอย่างรวดเร็วของแบบจำลองโครงกระดูก [ 81] ความสามารถในการสร้างแบบจำลองร่วมกันและนำกลับบ้าน [49, 60, 71] ปรับปรุงความสามารถในการหมุนทางจิต [23] และการจดจำความรู้ [32] รวมถึงความพึงพอใจของครู [25, 63] และนักเรียน [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84]
ข้อเสียหลักๆ เกี่ยวข้องกับการออกแบบ ได้แก่ ความแข็ง [80] ความสม่ำเสมอ [28, 62] การขาดรายละเอียดหรือความโปร่งใส [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81] สีที่สว่างเกินไป [45] และความเปราะบางของพื้น [71] ข้อเสียอื่นๆ ได้แก่ การสูญเสียข้อมูล [30, 76] เวลาที่ต้องใช้ในการแบ่งส่วนภาพนาน [36, 52, 57, 58, 74] เวลาในการพิมพ์ [57, 63, 66, 67] การขาดความแปรผันทางกายวิภาค [25] และต้นทุนที่สูง [48]
การทบทวนอย่างเป็นระบบนี้สรุปบทความ 68 ชิ้นที่ตีพิมพ์ในช่วง 9 ปี และเน้นย้ำถึงความสนใจของชุมชนวิทยาศาสตร์ที่มีต่อการพิมพ์ 3 มิติ (3DPAM) ในฐานะเครื่องมือสำหรับการสอนกายวิภาคของมนุษย์ปกติ มีการศึกษาและพิมพ์ชิ้นส่วนแต่ละส่วนของร่างกายในรูปแบบ 3 มิติ ในจำนวนบทความเหล่านี้ มี 37 บทความที่เปรียบเทียบ 3DPAM กับแบบจำลองอื่นๆ และ 33 บทความที่ประเมินความเกี่ยวข้องทางการเรียนการสอนของ 3DPAM สำหรับนักเรียน
เนื่องจากความแตกต่างในการออกแบบการศึกษาการพิมพ์ 3 มิติทางกายวิภาค เราจึงไม่เห็นว่าเหมาะสมที่จะดำเนินการวิเคราะห์เมตา การวิเคราะห์เมตาที่ตีพิมพ์ในปี 2020 ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การทดสอบความรู้ทางกายวิภาคหลังการฝึกอบรมโดยไม่ได้วิเคราะห์ด้านเทคนิคและเทคโนโลยีของการออกแบบและการผลิต 3DPAM [10]
บริเวณศีรษะเป็นบริเวณที่มีการศึกษามากที่สุด อาจเป็นเพราะความซับซ้อนของกายวิภาคทำให้ยากขึ้นสำหรับนักเรียนในการวาดภาพบริเวณกายวิภาคนี้ในพื้นที่สามมิติเมื่อเทียบกับแขนขาหรือลำตัว CT เป็นวิธีการถ่ายภาพที่ใช้กันมากที่สุด เทคนิคนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะในทางการแพทย์ แต่มีความละเอียดเชิงพื้นที่จำกัดและความคมชัดของเนื้อเยื่ออ่อนต่ำ ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้การสแกน CT ไม่เหมาะสมสำหรับการแบ่งส่วนและการสร้างแบบจำลองของระบบประสาท ในทางกลับกัน การตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์เหมาะสมกว่าสำหรับการแบ่งส่วน/การสร้างแบบจำลองเนื้อเยื่อกระดูก ความคมชัดของกระดูก/เนื้อเยื่ออ่อนช่วยให้ขั้นตอนเหล่านี้เสร็จสมบูรณ์ก่อนการพิมพ์แบบจำลองกายวิภาคแบบ 3 มิติ ในทางกลับกัน ไมโครซีทีถือเป็นเทคโนโลยีอ้างอิงในแง่ของความละเอียดเชิงพื้นที่ในการถ่ายภาพกระดูก [70] เครื่องสแกนแบบออปติคอลหรือ MRI ก็สามารถใช้เพื่อสร้างภาพได้เช่นกัน ความละเอียดที่สูงขึ้นช่วยป้องกันการทำให้พื้นผิวของกระดูกเรียบและรักษาความละเอียดอ่อนของโครงสร้างทางกายวิภาค [59] การเลือกแบบจำลองยังส่งผลต่อความละเอียดเชิงพื้นที่ด้วย เช่น แบบจำลองพลาสติกมีความละเอียดต่ำกว่า [45] นักออกแบบกราฟิกต้องสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบกำหนดเอง ซึ่งทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น (25 ถึง 150 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง) [43] การได้รับไฟล์ .STL คุณภาพสูงนั้นไม่เพียงพอที่จะสร้างแบบจำลองกายวิภาคคุณภาพสูง จำเป็นต้องกำหนดพารามิเตอร์การพิมพ์ เช่น การวางแนวของแบบจำลองกายวิภาคบนแผ่นพิมพ์ [29] ผู้เขียนบางคนแนะนำว่าควรใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ขั้นสูง เช่น SLS ทุกครั้งที่เป็นไปได้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของ 3DPAM [38] การผลิต 3DPAM ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญ ผู้เชี่ยวชาญที่เป็นที่ต้องการมากที่สุด ได้แก่ วิศวกร [72] นักรังสีวิทยา [75] นักออกแบบกราฟิก [43] และนักกายวิภาคศาสตร์ [25, 28, 51, 57, 76, 77]
ซอฟต์แวร์การแบ่งส่วนและการสร้างแบบจำลองเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างแบบจำลองทางกายวิภาคที่แม่นยำ แต่ต้นทุนและความซับซ้อนของซอฟต์แวร์เหล่านี้เป็นอุปสรรคต่อการใช้งาน มีการศึกษาหลายชิ้นที่เปรียบเทียบการใช้ซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีการพิมพ์ที่แตกต่างกัน โดยเน้นถึงข้อดีและข้อเสียของแต่ละเทคโนโลยี [68] นอกจากซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองแล้ว ยังจำเป็นต้องมีซอฟต์แวร์การพิมพ์ที่เข้ากันได้กับเครื่องพิมพ์ที่เลือกด้วย ผู้เขียนบางคนนิยมใช้การพิมพ์ 3 มิติแบบออนไลน์ [75] หากพิมพ์วัตถุ 3 มิติจำนวนมากพอ การลงทุนนี้สามารถนำไปสู่ผลตอบแทนทางการเงินได้ [72]
พลาสติกเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุด เนื่องจากมีพื้นผิวและสีที่หลากหลาย จึงเป็นวัสดุที่นิยมใช้สำหรับการพิมพ์ 3 มิติแบบพลาสติก (3DPAM) ผู้เขียนบางท่านยกย่องความแข็งแรงสูงของพลาสติกเมื่อเทียบกับแบบจำลองจากศพหรือแบบจำลองพลาสติเนชั่นแบบดั้งเดิม [24, 56, 73] พลาสติกบางชนิดยังมีคุณสมบัติในการดัดงอหรือยืดได้ เช่น Filaflex ที่ใช้เทคโนโลยี FDM สามารถยืดได้ถึง 700% ผู้เขียนบางท่านพิจารณาว่าพลาสติกเป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการจำลองกล้ามเนื้อ เส้นเอ็น และเอ็นยึด [63] ในทางกลับกัน มีงานวิจัยสองชิ้นที่ตั้งคำถามเกี่ยวกับการวางแนวของเส้นใยในระหว่างการพิมพ์ อันที่จริง การวางแนว การแทรก การรับเส้นประสาท และการทำงานของเส้นใยกล้ามเนื้อมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างแบบจำลองกล้ามเนื้อ [33]
น่าแปลกใจที่งานวิจัยน้อยมากที่กล่าวถึงขนาดของการพิมพ์ เนื่องจากหลายคนถือว่าอัตราส่วน 1:1 เป็นมาตรฐาน ผู้เขียนอาจเลือกที่จะไม่กล่าวถึงเรื่องนี้ แม้ว่าการขยายขนาดจะเป็นประโยชน์สำหรับการเรียนรู้แบบมีทิศทางในกลุ่มใหญ่ แต่ความเป็นไปได้ของการขยายขนาดยังไม่ได้รับการสำรวจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขนาดชั้นเรียนเพิ่มขึ้นและขนาดทางกายภาพของแบบจำลองเป็นปัจจัยสำคัญ แน่นอนว่ามาตราส่วนขนาดเต็มทำให้ง่ายต่อการระบุและสื่อสารองค์ประกอบทางกายวิภาคต่างๆ ให้กับผู้ป่วย ซึ่งอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการใช้มาตราส่วนขนาดนี้บ่อยครั้ง
ในบรรดาเครื่องพิมพ์จำนวนมากที่มีจำหน่ายในตลาด เครื่องพิมพ์ที่ใช้เทคโนโลยี PolyJet (หมึกพิมพ์แบบวัสดุหรือแบบสารยึดเกาะ) เพื่อให้ได้งานพิมพ์สีและความละเอียดสูงแบบหลายชั้น (และด้วยเหตุนี้จึงมีหลายพื้นผิว) มีราคาระหว่าง 20,000 ถึง 250,000 ดอลลาร์สหรัฐ (https://www.aniwaa.com/) ต้นทุนที่สูงนี้อาจจำกัดการส่งเสริม 3DPAM ในโรงเรียนแพทย์ นอกจากต้นทุนของเครื่องพิมพ์แล้ว ต้นทุนของวัสดุที่จำเป็นสำหรับการพิมพ์แบบอิงค์เจ็ทยังสูงกว่าเครื่องพิมพ์ SLA หรือ FDM อีกด้วย [68] ราคาของเครื่องพิมพ์ SLA หรือ FDM ก็ถูกกว่าเช่นกัน โดยมีราคาตั้งแต่ 576 ถึง 4,999 ยูโรในบทความที่ระบุไว้ในบทวิจารณ์นี้ ตามที่ Tripodi และเพื่อนร่วมงานกล่าวไว้ ชิ้นส่วนโครงกระดูกแต่ละชิ้นสามารถพิมพ์ได้ในราคา 1.25 ดอลลาร์สหรัฐ [47] งานวิจัย 11 ชิ้นสรุปว่าการพิมพ์ 3 มิติมีราคาถูกกว่าการใช้พลาสติกหรือแบบจำลองเชิงพาณิชย์ [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83] ยิ่งไปกว่านั้น แบบจำลองเชิงพาณิชย์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ข้อมูลผู้ป่วยโดยไม่มีรายละเอียดเพียงพอสำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ [80] แบบจำลองเชิงพาณิชย์เหล่านี้ถือว่าด้อยกว่า 3DPAM [44] เป็นที่น่าสังเกตว่า นอกเหนือจากเทคโนโลยีการพิมพ์ที่ใช้แล้ว ต้นทุนสุดท้ายยังเป็นสัดส่วนกับขนาดและขนาดสุดท้ายของ 3DPAM ด้วย [48] ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ขนาดเต็มจึงเป็นที่ต้องการมากกว่า [37]
มีเพียงการศึกษาเดียวที่เปรียบเทียบ 3DPAM กับแบบจำลองทางกายวิภาคที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ [72] ตัวอย่างจากศพเป็นตัวเปรียบเทียบที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับ 3DPAM แม้จะมีข้อจำกัด แต่แบบจำลองจากศพก็ยังคงเป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ ต้องแยกความแตกต่างระหว่างการชันสูตรศพ การผ่าตัด และกระดูกแห้ง จากการทดสอบการฝึกอบรม การศึกษา 2 ชิ้นแสดงให้เห็นว่า 3DPAM มีประสิทธิภาพมากกว่าการผ่าตัดด้วยพลาสติเนตอย่างมีนัยสำคัญ [16, 27] การศึกษาหนึ่งเปรียบเทียบการฝึกอบรม 1 ชั่วโมงโดยใช้ 3DPAM (ส่วนล่างของร่างกาย) กับการผ่าตัด 1 ชั่วโมงในบริเวณทางกายวิภาคเดียวกัน [78] ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างวิธีการสอนทั้งสองวิธี เป็นไปได้ว่ามีการวิจัยในหัวข้อนี้น้อย เนื่องจากเป็นการยากที่จะทำการเปรียบเทียบดังกล่าว การผ่าตัดเป็นการเตรียมการที่ใช้เวลานานสำหรับนักเรียน บางครั้งต้องใช้เวลาเตรียมการหลายสิบชั่วโมง ขึ้นอยู่กับสิ่งที่กำลังเตรียม การเปรียบเทียบครั้งที่สามสามารถทำได้กับกระดูกแห้ง การศึกษาของ Tsai และ Smith พบว่าคะแนนสอบดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มที่ใช้ 3DPAM [51, 63] Chen และคณะสังเกตว่านักเรียนที่ใช้แบบจำลอง 3 มิติทำได้ดีกว่าในการระบุโครงสร้าง (กะโหลก) แต่ไม่มีความแตกต่างในคะแนน MCQ [69] ในที่สุด Tanner และคณะแสดงให้เห็นผลลัพธ์หลังการทดสอบที่ดีกว่าในกลุ่มนี้โดยใช้ 3DPAM ของโพรงปีกนก [46] เครื่องมือการสอนใหม่ๆ อื่นๆ ได้รับการระบุในการทบทวนวรรณกรรมนี้ ที่พบได้บ่อยที่สุดคือความเป็นจริงเสริม ความเป็นจริงเสมือน และเกมจริงจัง [43] ตามที่ Mahrous และคณะกล่าวไว้ ความชอบในแบบจำลองทางกายวิภาคขึ้นอยู่กับจำนวนชั่วโมงที่นักเรียนเล่นวิดีโอเกม [31] ในทางกลับกัน ข้อเสียที่สำคัญของเครื่องมือการสอนกายวิภาคแบบใหม่คือการตอบสนองแบบสัมผัส โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือเสมือนจริงล้วนๆ [48]
การศึกษาส่วนใหญ่ที่ประเมิน 3DPAM ใหม่ได้ใช้การทดสอบความรู้เบื้องต้น การทดสอบเบื้องต้นเหล่านี้ช่วยหลีกเลี่ยงอคติในการประเมิน ผู้เขียนบางคนก่อนทำการศึกษาเชิงทดลองได้คัดนักเรียนทุกคนที่ได้คะแนนสูงกว่าค่าเฉลี่ยในการทดสอบเบื้องต้นออกไป [40] ในบรรดาอคติที่ Garas และเพื่อนร่วมงานกล่าวถึง ได้แก่ สีของแบบจำลองและการเลือกอาสาสมัครในชั้นเรียนนักเรียน [61] การย้อมสีช่วยให้ระบุโครงสร้างทางกายวิภาคได้ง่ายขึ้น Chen และเพื่อนร่วมงานได้กำหนดเงื่อนไขการทดลองที่เข้มงวดโดยไม่มีความแตกต่างเริ่มต้นระหว่างกลุ่ม และการศึกษาถูกปิดบังให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ [69] Lim และเพื่อนร่วมงานแนะนำให้บุคคลที่สามทำการประเมินหลังการทดสอบเพื่อหลีกเลี่ยงอคติในการประเมิน [16] การศึกษาบางชิ้นใช้มาตราส่วน Likert เพื่อประเมินความเป็นไปได้ของ 3DPAM เครื่องมือนี้เหมาะสมสำหรับการประเมินความพึงพอใจ แต่ยังมีอคติที่สำคัญที่ต้องระวัง [86]
ความเกี่ยวข้องทางการศึกษาของ 3DPAM ได้รับการประเมินเป็นหลักในหมู่นักศึกษาแพทย์ รวมถึงนักศึกษาแพทย์ปี 1 ใน 14 จาก 33 การศึกษา ในการศึกษานำร่อง Wilk และเพื่อนร่วมงานรายงานว่านักศึกษาแพทย์เชื่อว่าการพิมพ์ 3 มิติควรถูกรวมไว้ในการเรียนรู้กายวิภาคศาสตร์ [87] นักศึกษา 87% ที่ได้รับการสำรวจในการศึกษาของ Cercenelli เชื่อว่าปีที่สองของการศึกษาเป็นเวลาที่ดีที่สุดในการใช้ 3DPAM [84] ผลการศึกษาของ Tanner และเพื่อนร่วมงานยังแสดงให้เห็นว่านักศึกษาทำได้ดีกว่าหากพวกเขาไม่เคยเรียนในสาขานี้มาก่อน [46] ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าปีแรกของการเรียนแพทย์เป็นเวลาที่เหมาะสมที่สุดในการนำ 3DPAM มาใช้ในการสอนกายวิภาคศาสตร์ การวิเคราะห์เมตาของ Ye สนับสนุนแนวคิดนี้ [18] ในบทความ 27 บทความที่รวมอยู่ในการศึกษา มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในคะแนนการทดสอบระหว่าง 3DPAM และแบบจำลองแบบดั้งเดิมสำหรับนักศึกษาแพทย์ แต่ไม่ใช่สำหรับแพทย์ประจำบ้าน
3DPAM ในฐานะเครื่องมือการเรียนรู้ช่วยปรับปรุงผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79] การคงความรู้ในระยะยาว [32] และความพึงพอใจของนักเรียน [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66] , 69 , 84] คณะผู้เชี่ยวชาญยังพบว่าแบบจำลองเหล่านี้มีประโยชน์ [37, 42, 49, 81, 82] และการศึกษา 2 ชิ้นพบว่าครูมีความพึงพอใจกับ 3DPAM [25, 63] จากแหล่งข้อมูลทั้งหมด Backhouse และเพื่อนร่วมงานพิจารณาว่าการพิมพ์ 3 มิติเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับแบบจำลองกายวิภาคแบบดั้งเดิม [49] ในการวิเคราะห์เมตาครั้งแรก Ye และเพื่อนร่วมงานยืนยันว่านักเรียนที่ได้รับคำแนะนำเกี่ยวกับ 3DPAM มีคะแนนสอบหลังเรียนดีกว่านักเรียนที่ได้รับคำแนะนำเกี่ยวกับ 2 มิติหรือศพ [10] อย่างไรก็ตาม พวกเขาจำแนก 3DPAM ไม่ใช่ด้วยความซับซ้อน แต่ด้วยหัวใจ ระบบประสาท และช่องท้อง ในการศึกษาเจ็ดครั้ง 3DPAM ไม่ได้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบบจำลองอื่นๆ โดยพิจารณาจากการทดสอบความรู้ที่จัดทำกับนักเรียน [32, 66, 69, 77, 78, 84] ในการวิเคราะห์แบบเมตา Salazar และเพื่อนร่วมงานสรุปว่าการใช้ 3DPAM ช่วยปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับกายวิภาคที่ซับซ้อนโดยเฉพาะ [17] แนวคิดนี้สอดคล้องกับจดหมายของ Hitas ถึงบรรณาธิการ [88] บริเวณกายวิภาคบางส่วนที่ถือว่ามีความซับซ้อนน้อยกว่าไม่จำเป็นต้องใช้ 3DPAM ในขณะที่บริเวณกายวิภาคที่ซับซ้อนกว่า (เช่น คอหรือระบบประสาท) จะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้ 3DPAM แนวคิดนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไม 3DPAM บางตัวจึงไม่ถือว่าเหนือกว่าแบบจำลองแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนักเรียนขาดความรู้ในด้านที่พบว่าประสิทธิภาพของแบบจำลองนั้นเหนือกว่า ดังนั้น การนำเสนอแบบจำลองที่ง่ายให้กับนักเรียนที่มีความรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้อยู่แล้ว (นักศึกษาแพทย์หรือแพทย์ประจำบ้าน) จึงไม่เป็นประโยชน์ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของนักเรียน
จากประโยชน์ทางการศึกษาทั้งหมดที่ระบุไว้ มี 11 การศึกษาที่เน้นคุณภาพด้านภาพหรือสัมผัสของแบบจำลอง [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] และ 3 การศึกษาที่เน้นการปรับปรุงความแข็งแรงและความทนทาน (33, 50 -52, 63, 79, 85, 86) ข้อดีอื่นๆ ได้แก่ นักเรียนสามารถจัดการโครงสร้างได้ ครูสามารถประหยัดเวลา เก็บรักษาง่ายกว่าศพ โครงการสามารถทำเสร็จได้ภายใน 24 ชั่วโมง สามารถใช้เป็นเครื่องมือการเรียนที่บ้าน และสามารถใช้สอนข้อมูลจำนวนมากให้กับกลุ่มได้ [30, 49, 60, 61, 80, 81] การพิมพ์ 3 มิติซ้ำๆ สำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ปริมาณมากทำให้การพิมพ์แบบจำลอง 3 มิติคุ้มค่ากว่า [26] การใช้ 3DPAM สามารถปรับปรุงความสามารถในการหมุนภาพในใจ [23] และปรับปรุงการตีความภาพตัดขวาง [23, 32] การศึกษาสองชิ้นพบว่านักเรียนที่สัมผัสกับ 3DPAM มีแนวโน้มที่จะเข้ารับการผ่าตัดมากขึ้น [40, 74] สามารถฝังตัวเชื่อมโลหะเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวที่จำเป็นสำหรับการศึกษากายวิภาคศาสตร์เชิงฟังก์ชัน [51, 53] หรือสามารถพิมพ์แบบจำลองโดยใช้การออกแบบทริกเกอร์ [67]
การพิมพ์ 3 มิติช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองทางกายวิภาคที่ปรับเปลี่ยนได้โดยการปรับปรุงบางแง่มุมในระหว่างขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง [48, 80] การสร้างฐานที่เหมาะสม [59] การรวมแบบจำลองหลายแบบ [36] การใช้ความโปร่งใส [49] สี [45] หรือการทำให้โครงสร้างภายในบางอย่างมองเห็นได้ [30] Tripodi และเพื่อนร่วมงานใช้ดินปั้นเพื่อเสริมแบบจำลองกระดูกที่พิมพ์ 3 มิติ โดยเน้นคุณค่าของแบบจำลองที่สร้างร่วมกันในฐานะเครื่องมือการสอน [47] ในการศึกษา 9 ครั้ง มีการใช้สีหลังจากพิมพ์ [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75] แต่ผู้เรียนใช้เพียงครั้งเดียว [49] น่าเสียดายที่การศึกษาไม่ได้ประเมินคุณภาพของการฝึกอบรมแบบจำลองหรือลำดับการฝึกอบรม ควรพิจารณาเรื่องนี้ในบริบทของการศึกษากายวิภาคศาสตร์ เนื่องจากประโยชน์ของการเรียนรู้แบบผสมผสานและการสร้างร่วมกันนั้นเป็นที่ยอมรับกันดี [89] เพื่อรับมือกับกิจกรรมการโฆษณาที่เพิ่มขึ้น การเรียนรู้ด้วยตนเองจึงถูกนำมาใช้หลายครั้งเพื่อประเมินแบบจำลอง [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82]
การศึกษาหนึ่งสรุปว่าสีของวัสดุพลาสติกสว่างเกินไป[45] การศึกษาอีกฉบับสรุปว่าแบบจำลองเปราะบางเกินไป[71] และการศึกษาอีกสองฉบับระบุว่าขาดความแปรผันทางกายวิภาคในการออกแบบแบบจำลองแต่ละแบบ[25, 45] การศึกษาเจ็ดฉบับสรุปว่ารายละเอียดทางกายวิภาคของ 3DPAM ไม่เพียงพอ [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81]
สำหรับแบบจำลองทางกายวิภาคที่ละเอียดกว่าของบริเวณขนาดใหญ่และซับซ้อน เช่น ช่องท้องส่วนหลังหรือกระดูกสันหลังส่วนคอ เวลาในการแบ่งส่วนและการสร้างแบบจำลองนั้นถือว่ายาวนานมากและมีค่าใช้จ่ายสูงมาก (ประมาณ 2,000 ดอลลาร์สหรัฐ) [27, 48] โฮโจและคณะระบุในงานวิจัยของพวกเขาว่าใช้เวลา 40 ชั่วโมงในการสร้างแบบจำลองทางกายวิภาคของกระดูกเชิงกราน [42] เวลาในการแบ่งส่วนที่ยาวนานที่สุดคือ 380 ชั่วโมงในงานวิจัยของเวเธอร์ออลและคณะ ซึ่งมีการรวมแบบจำลองหลายแบบเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบบจำลองทางเดินหายใจของเด็กที่สมบูรณ์ [36] ในงานวิจัยเก้าชิ้น เวลาในการแบ่งส่วนและการพิมพ์ถือเป็นข้อเสีย [36, 42, 57, 58, 74] อย่างไรก็ตาม งานวิจัย 12 ชิ้นวิจารณ์คุณสมบัติทางกายภาพของแบบจำลอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสม่ำเสมอ [28, 62] การขาดความโปร่งใส [30] ความเปราะบางและความเป็นสีเดียว [71] การขาดเนื้อเยื่ออ่อน [66] หรือการขาดรายละเอียด [28, 34] [45, 48, 62, 63, 81] ข้อเสียเหล่านี้สามารถเอาชนะได้โดยการเพิ่มเวลาการแบ่งส่วนหรือการจำลอง การสูญเสียและการเรียกคืนข้อมูลที่เกี่ยวข้องเป็นปัญหาที่ทีมทั้งสามทีมเผชิญ [30, 74, 77] จากรายงานของผู้ป่วยพบว่าสารทึบแสงไอโอดีนไม่ได้ให้การมองเห็นหลอดเลือดที่ดีที่สุดเนื่องจากข้อจำกัดของปริมาณยา [74] การฉีดแบบจำลองศพดูเหมือนจะเป็นวิธีการที่เหมาะสมซึ่งหลีกเลี่ยงหลักการ "ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้" และข้อจำกัดของปริมาณสารทึบแสงที่ฉีดเข้าไป
น่าเสียดายที่บทความจำนวนมากไม่ได้กล่าวถึงคุณสมบัติสำคัญบางประการของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของบทความระบุอย่างชัดเจนว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติของพวกเขามีการย้อมสีหรือไม่ ขอบเขตของการพิมพ์มีความไม่สม่ำเสมอ (43% ของบทความ) และมีเพียง 34% เท่านั้นที่กล่าวถึงการใช้สื่อหลายประเภท พารามิเตอร์การพิมพ์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเพราะส่งผลต่อคุณสมบัติการเรียนรู้ของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ บทความส่วนใหญ่ไม่ได้ให้ข้อมูลที่เพียงพอเกี่ยวกับความซับซ้อนของการจัดหาเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (เวลาในการออกแบบ คุณสมบัติของบุคลากร ค่าใช้จ่ายซอฟต์แวร์ ค่าใช้จ่ายในการพิมพ์ ฯลฯ) ข้อมูลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งและควรพิจารณาก่อนเริ่มโครงการพัฒนาเครื่องพิมพ์ 3 มิติใหม่
การทบทวนอย่างเป็นระบบนี้แสดงให้เห็นว่า การออกแบบและการพิมพ์แบบ 3 มิติของแบบจำลองทางกายวิภาคปกติ สามารถทำได้ในราคาประหยัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้เครื่องพิมพ์ FDM หรือ SLA และวัสดุพลาสติกสีเดียวราคาไม่แพง อย่างไรก็ตาม แบบจำลองพื้นฐานเหล่านี้สามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มสีหรือเพิ่มการออกแบบด้วยวัสดุที่แตกต่างกัน แบบจำลองที่สมจริงยิ่งขึ้น (พิมพ์โดยใช้วัสดุหลายชนิดที่มีสีและพื้นผิวที่แตกต่างกัน เพื่อจำลองคุณสมบัติทางสัมผัสของแบบจำลองอ้างอิงจากศพได้อย่างใกล้เคียง) จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่มีราคาแพงกว่าและใช้เวลาในการออกแบบนานกว่า ซึ่งจะทำให้ต้นทุนโดยรวมเพิ่มขึ้นอย่างมาก ไม่ว่ากระบวนการพิมพ์แบบใดจะถูกเลือก การเลือกวิธีการสร้างภาพที่เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จของ 3DPAM ยิ่งความละเอียดเชิงพื้นที่สูงเท่าใด แบบจำลองก็จะยิ่งสมจริงมากขึ้นและสามารถนำไปใช้ในการวิจัยขั้นสูงได้ จากมุมมองด้านการสอน 3DPAM เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสอนกายวิภาคศาสตร์ ดังที่เห็นได้จากการทดสอบความรู้ที่จัดทำขึ้นสำหรับนักเรียนและความพึงพอใจของพวกเขา ผลการสอนของ 3DPAM จะดีที่สุดเมื่อสามารถจำลองส่วนต่างๆ ของกายวิภาคที่ซับซ้อน และนักเรียนใช้มันตั้งแต่ช่วงต้นของการฝึกอบรมทางการแพทย์
ชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นและ/หรือวิเคราะห์ในงานวิจัยนี้ไม่สามารถเปิดเผยต่อสาธารณะได้เนื่องจากข้อจำกัดทางภาษา แต่สามารถขอรับได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องเมื่อมีการร้องขออย่างสมเหตุสมผล
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. การทบทวนหลักสูตรกายวิภาคศาสตร์ระดับมหภาค กายวิภาคศาสตร์ระดับจุลภาค ประสาทชีววิทยา และวิทยาเอ็มบริโอในหลักสูตรแพทยศาสตร์ของสหรัฐอเมริกา Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK การผ่าศพเพื่อศึกษาทางกายวิภาคศาสตร์ในศตวรรษที่ 21: การผ่าศพเพื่อศึกษาทางกายวิภาคศาสตร์ การวิเคราะห์การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ 2017;10(3):286–99
วันที่เผยแพร่: 9 เมษายน 2567