Les modèles anatomiques imprimés en trois dimensions (3DPAM) semblent être un outil approprié en raison de leur valeur pédagogique et de leur faisabilité.Le but de cette revue est de décrire et d'analyser les méthodes utilisées pour créer 3DPAM pour l'enseignement de l'anatomie humaine et d'évaluer son apport pédagogique.
Une recherche électronique a été effectuée dans PubMed en utilisant les termes suivants : education, school, learning, teaching, training, teaching, education, tridimensionnel, 3D, 3-dimensionnel, impression, impression, impression, anatomie, anatomie, anatomie et anatomie. ..Les résultats comprenaient les caractéristiques de l'étude, la conception du modèle, l'évaluation morphologique, les performances scolaires, les forces et les faiblesses.
Parmi les 68 articles sélectionnés, le plus grand nombre d'études portait sur la région crânienne (33 articles) ;51 articles mentionnent l’impression osseuse.Dans 47 articles, le 3DPAM a été développé sur la base de la tomodensitométrie.Cinq procédés d'impression sont répertoriés.Les plastiques et leurs dérivés ont été utilisés dans 48 études.Le prix de chaque modèle varie de 1,25 $ à 2 800 $.Trente-sept études ont comparé le 3DPAM aux modèles de référence.Trente-trois articles examinaient les activités éducatives.Les principaux avantages sont la qualité visuelle et tactile, l'efficacité de l'apprentissage, la répétabilité, la personnalisation et l'agilité, le gain de temps, l'intégration de l'anatomie fonctionnelle, de meilleures capacités de rotation mentale, la rétention des connaissances et la satisfaction enseignant/élève.Les principaux inconvénients sont liés au design : cohérence, manque de détails ou de transparence, couleurs trop vives, temps d'impression longs et coût élevé.
Cette revue systématique montre que le 3DPAM est rentable et efficace pour l'enseignement de l'anatomie.Des modèles plus réalistes nécessitent l’utilisation de technologies d’impression 3D plus coûteuses et des temps de conception plus longs, ce qui augmentera considérablement le coût global.La clé est de sélectionner la méthode d’imagerie appropriée.D'un point de vue pédagogique, 3DPAM est un outil efficace pour l'enseignement de l'anatomie, avec un impact positif sur les résultats d'apprentissage et la satisfaction.L’effet pédagogique du 3DPAM est optimal lorsqu’il reproduit des régions anatomiques complexes et que les étudiants l’utilisent au début de leur formation médicale.
La dissection des cadavres d’animaux est pratiquée depuis la Grèce antique et constitue l’une des principales méthodes d’enseignement de l’anatomie.Les dissections cadavériques réalisées lors de la formation pratique sont utilisées dans le programme théorique des étudiants en médecine universitaires et sont actuellement considérées comme la référence en matière d'étude de l'anatomie [1,2,3,4,5].Cependant, il existe de nombreux obstacles à l'utilisation de spécimens cadavériques humains, ce qui incite à la recherche de nouveaux outils de formation [6, 7].Certains de ces nouveaux outils incluent la réalité augmentée, les outils numériques et l’impression 3D.Selon une récente revue de la littérature réalisée par Santos et al.[8] En termes de valeur de ces nouvelles technologies pour l'enseignement de l'anatomie, l'impression 3D apparaît comme l'une des ressources les plus importantes, tant en termes de valeur pédagogique pour les étudiants qu'en termes de faisabilité de mise en œuvre [4,9,10] .
L'impression 3D n'est pas nouvelle.Les premiers brevets liés à cette technologie remontent à 1984 : A Le Méhauté, O De Witte et JC André en France, et trois semaines plus tard C Hull aux USA.Depuis, la technologie n’a cessé d’évoluer et son utilisation s’est étendue à de nombreux domaines.Par exemple, la NASA a imprimé le premier objet au-delà de la Terre en 2014 [11].Le domaine médical a également adopté ce nouvel outil, augmentant ainsi la volonté de développer une médecine personnalisée [12].
De nombreux auteurs ont démontré les avantages de l'utilisation de modèles anatomiques imprimés en 3D (3DPAM) dans l'enseignement médical [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].Lors de l’enseignement de l’anatomie humaine, des modèles non pathologiques et anatomiquement normaux sont nécessaires.Certaines revues ont examiné des modèles de formation pathologiques ou médico-chirurgicales [8, 20, 21].Pour développer un modèle hybride d'enseignement de l'anatomie humaine intégrant de nouveaux outils tels que l'impression 3D, nous avons mené une revue systématique pour décrire et analyser comment les objets imprimés en 3D sont créés pour l'enseignement de l'anatomie humaine et comment les étudiants évaluent l'efficacité de l'apprentissage à l'aide de ces objets 3D.
Cette revue systématique de la littérature a été réalisée en juin 2022 selon les lignes directrices PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) sans restriction de temps [22].
Les critères d'inclusion étaient tous les articles de recherche utilisant 3DPAM dans l'enseignement/apprentissage de l'anatomie.Les revues de littérature, les lettres ou les articles portant sur des modèles pathologiques, des modèles animaux, des modèles archéologiques et des modèles de formation médicale/chirurgicale ont été exclus.Seuls les articles publiés en anglais ont été sélectionnés.Les articles sans résumé en ligne disponible ont été exclus.Des articles comprenant plusieurs modèles, dont au moins un était anatomiquement normal ou présentait une pathologie mineure n'affectant pas la valeur pédagogique, ont été inclus.
Une recherche documentaire a été menée dans la base de données électronique PubMed (National Library of Medicine, NCBI) pour identifier les études pertinentes publiées jusqu'en juin 2022. Utilisez les termes de recherche suivants : education, school, teaching, teaching, learning, teaching, education, three- dimensionnel, 3D, 3D, impression, impression, impression, anatomie, anatomie, anatomie et anatomie.Une seule requête a été exécutée : (((education[Titre/Résumé] OU école[Titre/Résumé] OUapprentissage[Titre/Résumé] OU enseignement[Titre/Résumé] OU formation[Titre/Résumé] OReach[Titre/Résumé] ] OU Éducation [Titre/Résumé]) ET (Trois dimensions [Titre] OU 3D [Titre] OU 3D [Titre])) ET (Imprimer [Titre] OU Imprimer [Titre] OU Imprimer [Titre])) ET (Anatomie) [Titre ] ]/résumé] ou anatomie [titre/résumé] ou anatomie [titre/résumé] ou anatomie [titre/résumé]).Des articles supplémentaires ont été identifiés en effectuant une recherche manuelle dans la base de données PubMed et en examinant les références d'autres articles scientifiques.Aucune restriction de date n'a été appliquée, mais le filtre « Personne » a été utilisé.
Tous les titres et résumés récupérés ont été examinés par rapport aux critères d'inclusion et d'exclusion par deux auteurs (EBR et AL), et toute étude ne répondant pas à tous les critères d'éligibilité a été exclue.Les publications en texte intégral des études restantes ont été récupérées et examinées par trois auteurs (EBR, EBE et AL).Lorsque cela était nécessaire, les désaccords dans la sélection des articles étaient résolus par une quatrième personne (LT).Les publications répondant à tous les critères d'inclusion ont été incluses dans cette revue.
L'extraction des données a été réalisée indépendamment par deux auteurs (EBR et AL) sous la supervision d'un troisième auteur (LT).
- Données de conception du modèle : régions anatomiques, parties anatomiques spécifiques, modèle initial pour l'impression 3D, méthode d'acquisition, logiciel de segmentation et de modélisation, type d'imprimante 3D, type et quantité de matériau, échelle d'impression, couleur, coût d'impression.
- Évaluation morphologique des modèles : modèles utilisés à des fins de comparaison, évaluation médicale des experts/enseignants, nombre d'évaluateurs, type d'évaluation.
- Modèle 3D pédagogique : évaluation des connaissances des étudiants, méthode d'évaluation, nombre d'étudiants, nombre de groupes de comparaison, randomisation des étudiants, formation/type d'étudiant.
418 études ont été identifiées dans MEDLINE, et 139 articles ont été exclus par le filtre « humain ».Après avoir examiné les titres et les résumés, 103 études ont été sélectionnées pour une lecture en texte intégral.34 articles ont été exclus car il s’agissait soit de modèles pathologiques (9 articles), de modèles de formation médico-chirurgicale (4 articles), de modèles animaux (4 articles), de modèles radiologiques 3D (1 article) ou n’étaient pas des articles scientifiques originaux (16 chapitres).).Au total, 68 articles ont été inclus dans la revue.La figure 1 présente le processus de sélection sous forme d'organigramme.
Organigramme résumant l'identification, la sélection et l'inclusion des articles dans cette revue systématique
Toutes les études ont été publiées entre 2014 et 2022, avec une année de publication moyenne de 2019. Parmi les 68 articles inclus, 33 (49 %) études étaient descriptives et expérimentales, 17 (25 %) étaient purement expérimentales et 18 (26 %) étaient expérimental.Purement descriptif.Sur les 50 (73 %) études expérimentales, 21 (31 %) ont eu recours à la randomisation.Seules 34 études (50 %) incluaient des analyses statistiques.Le tableau 1 résume les caractéristiques de chaque étude.
33 articles (48 %) ont examiné la région de la tête, 19 articles (28 %) ont examiné la région thoracique, 17 articles (25 %) ont examiné la région abdominopelvienne et 15 articles (22 %) ont examiné les extrémités.Cinquante et un articles (75 %) mentionnaient les os imprimés en 3D comme modèles anatomiques ou modèles anatomiques multi-coupes.
Concernant les modèles sources ou fichiers utilisés pour développer le 3DPAM, 23 articles (34 %) mentionnent l’utilisation de données patients, 20 articles (29 %) mentionnent l’utilisation de données cadavériques et 17 articles (25 %) mentionnent l’utilisation de bases de données.utilisation, et 7 études (10 %) n’ont pas divulgué la source des documents utilisés.
47 études (69 %) ont développé le 3DPAM sur la base de la tomodensitométrie, et 3 études (4 %) ont rapporté l'utilisation du microCT.7 articles (10 %) projetaient des objets 3D à l'aide de scanners optiques, 4 articles (6 %) à l'aide d'IRM et 1 article (1 %) à l'aide de caméras et de microscopes.14 articles (21 %) ne mentionnaient pas la source des fichiers sources de conception du modèle 3D.Les fichiers 3D sont créés avec une résolution spatiale moyenne inférieure à 0,5 mm.La résolution optimale est de 30 μm [80] et la résolution maximale est de 1,5 mm [32].
Soixante logiciels différents (segmentation, modélisation, conception ou impression) ont été utilisés.Mimics (Materialise, Louvain, Belgique) a été utilisé le plus souvent (14 études, 21 %), suivi de MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 études, 19 %), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) .(10 études, 15 %), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 études, 13 %), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Pays-Bas) (8 études, 12 %) et CURA (Geldemarsen, Pays-Bas) (7 études, 10%).
Soixante-sept modèles d'imprimantes différents et cinq procédés d'impression sont mentionnés.La technologie FDM (Fused Deposition Modeling) a été utilisée dans 26 produits (38 %), le sablage de matériaux dans 13 produits (19 %) et enfin le sablage de liant (11 produits, 16 %).Les technologies les moins utilisées sont la stéréolithographie (SLA) (5 articles, 7 %) et le frittage sélectif laser (SLS) (4 articles, 6 %).L'imprimante la plus couramment utilisée (7 articles, 10 %) est la Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israël) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Lors de la spécification des matériaux utilisés pour fabriquer le 3DPAM (51 articles, 75 %), 48 études (71 %) ont utilisé des plastiques et leurs dérivés.Les principaux matériaux utilisés étaient le PLA (acide polylactique) (n = 20, 29 %), la résine (n = 9, 13 %) et l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) (7 types, 10 %).23 articles (34 %) examinaient le 3DPAM fabriqué à partir de plusieurs matériaux, 36 articles (53 %) présentaient le 3DPAM fabriqué à partir d'un seul matériau et 9 articles (13 %) ne spécifiaient aucun matériau.
Vingt-neuf articles (43 %) ont rapporté des ratios d'impression allant de 0,25 : 1 à 2 : 1, avec une moyenne de 1 : 1.Vingt-cinq articles (37 %) utilisaient un rapport de 1 : 1.28 3DPAM (41 %) étaient composés de plusieurs couleurs et 9 (13 %) ont été teints après impression [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trente-quatre articles (50 %) mentionnaient les coûts.9 articles (13 %) mentionnent le coût des imprimantes 3D et des matières premières.Le prix des imprimantes varie de 302 $ à 65 000 $.Lorsqu'ils sont spécifiés, les prix des modèles varient de 1,25 $ à 2 800 $ ;ces extrêmes correspondent à des spécimens squelettiques [47] et à des modèles rétropéritonéaux haute fidélité [48].Le tableau 2 résume les données du modèle pour chaque étude incluse.
Trente-sept études (54 %) ont comparé le 3DAPM à un modèle de référence.Parmi ces études, le comparateur le plus courant était un modèle anatomique de référence, utilisé dans 14 articles (38 %), des préparations plastinées dans 6 articles (16 %) et des préparations plastinées dans 6 articles (16 %).Utilisation de la réalité virtuelle, imagerie par tomodensitométrie un 3DPAM dans 5 articles (14 %), un autre 3DPAM dans 3 articles (8 %), des serious games dans 1 article (3 %), des radiographies dans 1 article (3 %), des modèles économiques dans 1 article (3%) et réalité augmentée dans 1 article (3%).Trente-quatre (50 %) études ont évalué le 3DPAM.Quinze (48 %) études ont détaillé les expériences des évaluateurs (tableau 3).Le 3DPAM a été réalisé par des chirurgiens ou des médecins traitants dans 7 études (47 %), des anatomistes dans 6 études (40 %), des étudiants dans 3 études (20 %), des enseignants (discipline non précisée) dans 3 études (20 %) pour évaluation. et un évaluateur supplémentaire dans l'article (7 %).Le nombre moyen d'évaluateurs est de 14 (minimum 2, maximum 30).Trente-trois études (49 %) ont évalué qualitativement la morphologie du 3DPAM et 10 études (15 %) ont évalué la morphologie du 3DPAM de manière quantitative.Sur les 33 études ayant utilisé des évaluations qualitatives, 16 ont utilisé des évaluations purement descriptives (48 %), 9 ont utilisé des tests/évaluations/enquêtes (27 %) et 8 ont utilisé des échelles de Likert (24 %).Le tableau 3 résume les évaluations morphologiques des modèles dans chaque étude incluse.
Trente-trois articles (48 %) ont examiné et comparé l’efficacité de l’enseignement du 3DPAM aux étudiants.Parmi ces études, 23 (70 %) articles évaluaient la satisfaction des étudiants, 17 (51 %) utilisaient des échelles de Likert et 6 (18 %) utilisaient d'autres méthodes.Vingt-deux articles (67 %) évaluaient l'apprentissage des élèves au moyen de tests de connaissances, dont 10 (30 %) utilisaient des prétests et/ou des post-tests.Onze études (33 %) ont utilisé des questions et des tests à choix multiples pour évaluer les connaissances des étudiants, et cinq études (15 %) ont utilisé l'étiquetage d'images/l'identification anatomique.En moyenne, 76 étudiants ont participé à chaque étude (minimum 8, maximum 319).Vingt-quatre études (72 %) comportaient un groupe témoin, dont 20 (60 %) utilisaient la randomisation.En revanche, une étude (3 %) a attribué au hasard des modèles anatomiques à 10 étudiants différents.En moyenne, 2,6 groupes ont été comparés (minimum 2, maximum 10).Vingt-trois études (70 %) impliquaient des étudiants en médecine, dont 14 (42 %) étaient des étudiants en médecine de première année.Six (18 %) études impliquaient des résidents, 4 (12 %) étudiants en médecine dentaire et 3 (9 %) étudiants en sciences.Six études (18 %) ont mis en œuvre et évalué l'apprentissage autonome à l'aide de 3DPAM.Le tableau 4 résume les résultats de l'évaluation de l'efficacité pédagogique 3DPAM pour chaque étude incluse.
Les principaux avantages de l'utilisation du 3DPAM comme outil pédagogique pour l'enseignement de l'anatomie humaine normale rapportés par les auteurs sont les caractéristiques visuelles et tactiles, notamment le réalisme [55, 67], la précision [44, 50, 72, 85] et la variabilité de la cohérence [34]. ., 45, 48, 64], couleur et transparence [28, 45], fiabilité [24, 56, 73], effet pédagogique [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], coût [ 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproductibilité [80], possibilité d'amélioration ou de personnalisation [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61 , 67, 80], la capacité à manipuler les étudiants [30, 49], le gain de temps d'enseignement [61, 80], la facilité de stockage [61], la capacité à intégrer l'anatomie fonctionnelle ou à créer des structures spécifiques [51, 53], 67], la conception rapide du squelette des modèles [81], la capacité de créer et d'utiliser en collaboration des modèles de maison [49, 60, 71], des capacités de rotation mentale améliorées [23] et de rétention des connaissances [32], ainsi que chez l'enseignant [ 25, 63] et la satisfaction des étudiants [25, 63].45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Les principaux inconvénients sont liés au design : rigidité [80], cohérence [28, 62], manque de détails ou de transparence [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], couleurs trop vives [45].et la fragilité du sol[71].D'autres inconvénients incluent la perte d'informations [30, 76], le temps nécessaire à la segmentation de l'image [36, 52, 57, 58, 74], le temps d'impression [57, 63, 66, 67], le manque de variabilité anatomique [25], et le coût.Élevé[48].
Cette revue systématique résume 68 articles publiés sur 9 ans et met en évidence l'intérêt de la communauté scientifique pour le 3DPAM comme outil d'enseignement de l'anatomie humaine normale.Chaque région anatomique a été étudiée et imprimée en 3D.Parmi ces articles, 37 articles comparaient 3DPAM à d’autres modèles, et 33 articles évaluaient la pertinence pédagogique de 3DPAM pour les étudiants.
Compte tenu des différences dans la conception des études d’impression 3D anatomiques, nous n’avons pas jugé approprié de mener une méta-analyse.Une méta-analyse publiée en 2020 s'est principalement concentrée sur les tests de connaissances anatomiques après formation sans analyser les aspects techniques et technologiques de la conception et de la production du 3DPAM [10].
La région de la tête est la plus étudiée, probablement parce que la complexité de son anatomie rend plus difficile pour les étudiants de représenter cette région anatomique dans un espace tridimensionnel par rapport aux membres ou au torse.La tomodensitométrie est de loin la modalité d’imagerie la plus couramment utilisée.Cette technique est largement utilisée, notamment en milieu médical, mais a une résolution spatiale limitée et un faible contraste des tissus mous.Ces limitations rendent les tomodensitogrammes impropres à la segmentation et à la modélisation du système nerveux.En revanche, la tomodensitométrie est mieux adaptée à la segmentation/modélisation du tissu osseux ;Le contraste os/tissus mous permet de compléter ces étapes avant l’impression 3D de modèles anatomiques.En revanche, la microCT est considérée comme la technologie de référence en termes de résolution spatiale en imagerie osseuse [70].Des scanners optiques ou IRM peuvent également être utilisés pour obtenir des images.Une résolution plus élevée évite le lissage des surfaces osseuses et préserve la subtilité des structures anatomiques [59].Le choix du modèle affecte également la résolution spatiale : par exemple, les modèles de plastification ont une résolution plus faible [45].Les graphistes doivent créer des modèles 3D personnalisés, ce qui augmente les coûts (de 25 $ à 150 $ de l'heure) [43].L'obtention de fichiers .STL de haute qualité ne suffit pas pour créer des modèles anatomiques de haute qualité.Il est nécessaire de déterminer les paramètres d'impression, tels que l'orientation du modèle anatomique sur la plaque d'impression [29].Certains auteurs suggèrent que des technologies d'impression avancées telles que SLS devraient être utilisées autant que possible pour améliorer la précision du 3DPAM [38].La production de 3DPAM nécessite une assistance professionnelle ;les spécialistes les plus recherchés sont les ingénieurs [72], les radiologues [75], les graphistes [43] et les anatomistes [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Les logiciels de segmentation et de modélisation sont des facteurs importants pour obtenir des modèles anatomiques précis, mais le coût de ces logiciels et leur complexité freinent leur utilisation.Plusieurs études ont comparé l'utilisation de différents progiciels et technologies d'impression, mettant en évidence les avantages et les inconvénients de chaque technologie [68].En plus du logiciel de modélisation, un logiciel d'impression compatible avec l'imprimante sélectionnée est également requis ;certains auteurs préfèrent utiliser l’impression 3D en ligne [75].Si suffisamment d’objets 3D sont imprimés, l’investissement peut conduire à des retours financiers [72].
Le plastique est de loin le matériau le plus utilisé.Sa large gamme de textures et de couleurs en fait le matériau de choix pour le 3DPAM.Certains auteurs ont loué sa grande résistance par rapport aux modèles traditionnels cadavériques ou plaqués [24, 56, 73].Certains plastiques ont même des propriétés de flexion ou d’étirement.Par exemple, Filaflex doté de la technologie FDM peut s'étirer jusqu'à 700 %.Certains auteurs le considèrent comme le matériau de choix pour la réplication musculaire, tendineuse et ligamentaire [63].En revanche, deux études ont soulevé des questions sur l’orientation des fibres lors de l’impression.En fait, l’orientation, l’insertion, l’innervation et la fonction des fibres musculaires sont essentielles à la modélisation musculaire [33].
Étonnamment, peu d’études mentionnent l’ampleur de l’impression.Puisque beaucoup de gens considèrent le rapport 1:1 comme standard, l’auteur a peut-être choisi de ne pas le mentionner.Bien que la mise à l’échelle soit utile pour l’apprentissage dirigé dans de grands groupes, la faisabilité de la mise à l’échelle n’a pas encore été bien explorée, en particulier avec la taille croissante des classes et la taille physique du modèle étant un facteur important.Bien entendu, les balances grandeur nature facilitent la localisation et la communication de divers éléments anatomiques au patient, ce qui peut expliquer pourquoi elles sont souvent utilisées.
Parmi les nombreuses imprimantes disponibles sur le marché, celles qui utilisent la technologie PolyJet (jet d'encre matière ou jet d'encre liant) pour fournir des impressions couleur haute définition et multi-matériaux (et donc multi-textures) coûtent entre 20 000 et 250 000 dollars US ( https:/ /www.aniwaa.com/).Ce coût élevé peut limiter la promotion du 3DPAM dans les facultés de médecine.En plus du coût de l'imprimante, le coût des matériaux nécessaires à l'impression jet d'encre est plus élevé que pour les imprimantes SLA ou FDM [68].Les prix des imprimantes SLA ou FDM sont également plus abordables, allant de 576 € à 4 999 € dans les articles répertoriés dans cette revue.Selon Tripodi et ses collègues, chaque partie du squelette peut être imprimée pour 1,25 $ US [47].Onze études ont conclu que l'impression 3D est moins chère que la plastification ou les modèles commerciaux [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83].De plus, ces modèles commerciaux sont conçus pour fournir des informations aux patients sans suffisamment de détails pour l’enseignement de l’anatomie [80].Ces modèles commerciaux sont considérés comme inférieurs au 3DPAM [44].Il est à noter qu'outre la technologie d'impression utilisée, le coût final est proportionnel à l'échelle et donc à la taille finale du 3DPAM [48].Pour ces raisons, l’échelle grandeur nature est préférée [37].
Une seule étude a comparé le 3DPAM aux modèles anatomiques disponibles dans le commerce [72].Les échantillons cadavériques sont le comparateur le plus couramment utilisé pour le 3DPAM.Malgré leurs limites, les modèles cadavériques restent un outil précieux pour l’enseignement de l’anatomie.Il faut distinguer l'autopsie, la dissection et l'os sec.Sur la base de tests d'entraînement, deux études ont montré que le 3DPAM était significativement plus efficace que la dissection plastinée [16, 27].Une étude a comparé une heure d’entraînement au 3DPAM (membre inférieur) à une heure de dissection de la même région anatomique [78].Il n’y avait pas de différences significatives entre les deux méthodes d’enseignement.Il est probable qu’il existe peu de recherches sur ce sujet car de telles comparaisons sont difficiles à faire.La dissection est une préparation qui prend beaucoup de temps pour les étudiants.Parfois, des dizaines d’heures de préparation sont nécessaires, selon ce qui est préparé.Une troisième comparaison peut être faite avec les os secs.Une étude menée par Tsai et Smith a révélé que les résultats aux tests étaient significativement meilleurs dans le groupe utilisant le 3DPAM [51, 63].Chen et ses collègues ont noté que les étudiants utilisant des modèles 3D obtenaient de meilleurs résultats pour identifier les structures (crânes), mais il n'y avait aucune différence dans les scores du QCM (69).Enfin, Tanner et ses collègues ont démontré de meilleurs résultats post-test dans ce groupe en utilisant le 3DPAM de la fosse ptérygopalatine [46].D’autres nouveaux outils pédagogiques ont été identifiés dans cette revue de littérature.Les plus courants d’entre eux sont la réalité augmentée, la réalité virtuelle et les jeux sérieux [43].Selon Mahrous et ses collègues, la préférence pour les modèles anatomiques dépend du nombre d'heures que les élèves passent à des jeux vidéo [31].D’un autre côté, un inconvénient majeur des nouveaux outils pédagogiques de l’anatomie est le retour haptique, notamment pour les outils purement virtuels [48].
La plupart des études évaluant le nouveau 3DPAM ont utilisé des prétests de connaissances.Ces prétests permettent d'éviter les biais dans l'évaluation.Certains auteurs, avant de mener des études expérimentales, excluent tous les étudiants ayant obtenu des résultats supérieurs à la moyenne au test préliminaire [40].Parmi les biais mentionnés par Garas et ses collègues figuraient la couleur du modèle et la sélection des volontaires dans la classe d'étudiants [61].La coloration facilite l'identification des structures anatomiques.Chen et ses collègues ont établi des conditions expérimentales strictes sans différences initiales entre les groupes et l'étude a été menée en aveugle dans la mesure du possible (69).Lim et ses collègues recommandent que l'évaluation post-test soit réalisée par un tiers pour éviter tout biais dans l'évaluation [16].Certaines études ont utilisé des échelles de Likert pour évaluer la faisabilité du 3DPAM.Cet instrument est adapté à l’évaluation de la satisfaction, mais il existe encore des biais importants à prendre en compte [86].
La pertinence pédagogique du 3DPAM a été principalement évaluée auprès des étudiants en médecine, y compris les étudiants en médecine de première année, dans 14 des 33 études.Dans leur étude pilote, Wilk et ses collègues ont rapporté que les étudiants en médecine pensaient que l'impression 3D devrait être incluse dans leur apprentissage de l'anatomie (87).87 % des étudiants interrogés dans le cadre de l’étude Cercenelli estiment que la deuxième année d’études est le meilleur moment pour utiliser le 3DPAM [84].Les résultats de Tanner et ses collègues ont également montré que les étudiants obtenaient de meilleurs résultats s'ils n'avaient jamais étudié le domaine [46].Ces données suggèrent que la première année de médecine est le moment optimal pour intégrer le 3DPAM dans l’enseignement de l’anatomie.La méta-analyse de Ye a soutenu cette idée [18].Parmi les 27 articles inclus dans l’étude, il existait des différences significatives dans les performances du 3DPAM par rapport aux modèles traditionnels chez les étudiants en médecine, mais pas chez les résidents.
Le 3DPAM en tant qu'outil d'apprentissage améliore la réussite scolaire [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], la rétention des connaissances à long terme [32] et la satisfaction des étudiants [25, 45, 46, 52, 57, 63. , 66]., 69 , 84].Des panels d'experts ont également trouvé ces modèles utiles [37, 42, 49, 81, 82], et deux études ont révélé la satisfaction des enseignants à l'égard du 3DPAM [25, 63].Parmi toutes les sources, Backhouse et ses collègues considèrent l’impression 3D comme la meilleure alternative aux modèles anatomiques traditionnels [49].Dans leur première méta-analyse, Ye et ses collègues ont confirmé que les étudiants ayant reçu des instructions 3DPAM avaient de meilleurs résultats post-test que les étudiants ayant reçu des instructions 2D ou cadavériques [10].Cependant, ils ont différencié le 3DPAM non pas par sa complexité, mais simplement par son cœur, son système nerveux et sa cavité abdominale.Dans sept études, 3DPAM n'a pas surpassé les autres modèles basés sur des tests de connaissances administrés aux étudiants [32, 66, 69, 77, 78, 84].Dans leur méta-analyse, Salazar et ses collègues ont conclu que l'utilisation du 3DPAM améliore spécifiquement la compréhension de l'anatomie complexe [17].Ce concept est cohérent avec la lettre de Hitas à l'éditeur [88].Certaines zones anatomiques considérées comme moins complexes ne nécessitent pas l'utilisation du 3DPAM, alors que des zones anatomiques plus complexes (comme le cou ou le système nerveux) seraient un choix logique pour le 3DPAM.Ce concept peut expliquer pourquoi certains 3DPAM ne sont pas considérés comme supérieurs aux modèles traditionnels, en particulier lorsque les étudiants manquent de connaissances dans le domaine dans lequel les performances du modèle s'avèrent supérieures.Ainsi, présenter un modèle simple à des étudiants qui ont déjà une certaine connaissance du sujet (étudiants en médecine ou résidents) n’aide pas à améliorer la performance des étudiants.
Parmi tous les bénéfices pédagogiques répertoriés, 11 études ont mis l'accent sur les qualités visuelles ou tactiles des modèles [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], et 3 études ont amélioré la résistance et la durabilité (33 , 50-52, 63, 79, 85, 86).D'autres avantages sont que les élèves peuvent manipuler les structures, les enseignants peuvent gagner du temps, elles sont plus faciles à conserver que les cadavres, le projet peut être réalisé en 24 heures, il peut être utilisé comme outil d'enseignement à domicile et il peut être utilisé pour enseigner de grandes quantités de choses. d'information.groupes [30, 49, 60, 61, 80, 81].L’impression 3D répétée pour l’enseignement de l’anatomie à grand volume rend les modèles d’impression 3D plus rentables [26].L'utilisation du 3DPAM peut améliorer les capacités de rotation mentale [23] et améliorer l'interprétation des images transversales [23, 32].Deux études ont révélé que les étudiants exposés au 3DPAM étaient plus susceptibles de subir une intervention chirurgicale (40, 74).Des connecteurs métalliques peuvent être intégrés pour créer le mouvement nécessaire à l'étude de l'anatomie fonctionnelle [51, 53], ou des modèles peuvent être imprimés à l'aide de modèles de déclenchement [67].
L'impression 3D permet de créer des modèles anatomiques ajustables en améliorant certains aspects lors de la phase de modélisation, [48, 80] en créant une base adaptée, [59] en combinant plusieurs modèles, [36] en utilisant la transparence, (49) la couleur, [45] ou rendant visibles certaines structures internes [30].Tripodi et ses collègues ont utilisé de l'argile à sculpter pour compléter leurs modèles d'os imprimés en 3D, soulignant la valeur des modèles co-créés en tant qu'outils pédagogiques (47).Dans 9 études, la couleur était appliquée après l'impression [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], mais les étudiants ne l'appliquaient qu'une seule fois [49].Malheureusement, l'étude n'a pas évalué la qualité de la formation des modèles ni la séquence de formation.Cela doit être considéré dans le contexte de l’enseignement de l’anatomie, car les avantages de l’apprentissage mixte et de la co-création sont bien établis (89).Pour faire face à l'activité publicitaire croissante, l'auto-apprentissage a été utilisé à plusieurs reprises pour évaluer les modèles [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Une étude a conclu que la couleur du matériau plastique était trop vive[45], une autre étude a conclu que le modèle était trop fragile[71] et deux autres études ont indiqué un manque de variabilité anatomique dans la conception des modèles individuels[25, 45. ]..Sept études ont conclu que les détails anatomiques du 3DPAM sont insuffisants [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Pour des modèles anatomiques plus détaillés de régions vastes et complexes, telles que le rétropéritoine ou la région cervicale, le temps de segmentation et de modélisation est considéré comme très long et le coût est très élevé (environ 2 000 $ US) [27, 48].Hojo et ses collègues ont rapporté dans leur étude que la création d'un modèle anatomique du bassin prenait 40 heures [42].Le temps de segmentation le plus long était de 380 heures dans une étude de Weatherall et ses collègues, dans laquelle plusieurs modèles ont été combinés pour créer un modèle complet des voies respiratoires pédiatriques [36].Dans neuf études, la segmentation et le temps d'impression étaient considérés comme des inconvénients (36, 42, 57, 58, 74).Cependant, 12 études critiquent les propriétés physiques de leurs modèles, notamment leur cohérence, [28, 62] le manque de transparence, [30] la fragilité et la monochromaticité, [71] le manque de tissus mous, [66] ou le manque de détails [28, 34]., 45, 48, 62, 63, 81].Ces inconvénients peuvent être surmontés en augmentant le temps de segmentation ou de simulation.La perte et la récupération d'informations pertinentes étaient un problème rencontré par trois équipes [30, 74, 77].Selon les rapports des patients, les produits de contraste iodés n'offraient pas une visibilité vasculaire optimale en raison des limitations de dose [74].L’injection d’un modèle cadavérique semble être une méthode idéale qui s’éloigne du principe du « le moins possible » et des limitations de la dose de produit de contraste injectée.
Malheureusement, de nombreux articles ne mentionnent pas certaines fonctionnalités clés de 3DPAM.Moins de la moitié des articles indiquaient explicitement si leur 3DPAM était teinté.La couverture du champ d'application de la presse écrite était incohérente (43 % des articles) et seuls 34 % mentionnaient l'utilisation de médias multiples.Ces paramètres d'impression sont critiques car ils influencent les propriétés d'apprentissage du 3DPAM.La plupart des articles ne fournissent pas suffisamment d'informations sur les complexités d'obtention du 3DPAM (délai de conception, qualifications du personnel, coûts des logiciels, coûts d'impression, etc.).Ces informations sont essentielles et doivent être prises en compte avant d’envisager de démarrer un projet de développement d’un nouveau 3DPAM.
Cette revue systématique montre que la conception et l'impression 3D de modèles anatomiques normaux sont réalisables à faible coût, en particulier en utilisant des imprimantes FDM ou SLA et des matériaux plastiques monochromes peu coûteux.Cependant, ces motifs de base peuvent être améliorés en ajoutant de la couleur ou en ajoutant des motifs dans différents matériaux.Des modèles plus réalistes (imprimés à l'aide de plusieurs matériaux de couleurs et de textures différentes pour reproduire fidèlement les qualités tactiles d'un modèle de référence de cadavre) nécessitent des technologies d'impression 3D plus coûteuses et des temps de conception plus longs.Cela augmentera considérablement le coût global.Quel que soit le procédé d'impression choisi, le choix de la méthode d'imagerie appropriée est la clé du succès de 3DPAM.Plus la résolution spatiale est élevée, plus le modèle devient réaliste et peut être utilisé pour des recherches avancées.D'un point de vue pédagogique, 3DPAM est un outil efficace pour l'enseignement de l'anatomie, comme en témoignent les tests de connaissances administrés aux étudiants et leur satisfaction.L’effet pédagogique du 3DPAM est optimal lorsqu’il reproduit des régions anatomiques complexes et que les étudiants l’utilisent au début de leur formation médicale.
Les ensembles de données générés et/ou analysés dans la présente étude ne sont pas accessibles au public en raison de barrières linguistiques, mais sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.
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Ghosh SK La dissection cadavérique comme outil pédagogique pour la science anatomique au 21e siècle : La dissection comme outil pédagogique.Analyse de l'enseignement scientifique.2017;10(3):286-99.
Heure de publication : 01 novembre 2023