Les modèles anatomiques imprimés en trois dimensions (3DPAM) semblent être un outil approprié en raison de leur valeur éducative et de leur faisabilité. Le but de cette revue est de décrire et d'analyser les méthodes utilisées pour créer du 3DPAM pour l'enseignement de l'anatomie humaine et d'évaluer sa contribution pédagogique.
Une recherche électronique a été menée dans PubMed en utilisant les termes suivants: éducation, école, apprentissage, enseignement, formation, enseignement, éducation, tridimensionnel, 3D, 3 dimension, impression, impression, impression, anatomie, anatomie, anatomie et anatomie . . Les résultats comprenaient les caractéristiques de l'étude, la conception du modèle, l'évaluation morphologique, la performance éducative, les forces et les faiblesses.
Parmi les 68 articles sélectionnés, le plus grand nombre d'études s'est concentrée sur la région crânienne (33 articles); 51 Les articles mentionnent l'impression osseuse. Dans 47 articles, 3DPAM a été développé sur la base de la tomodensitométrie. Cinq processus d'impression sont répertoriés. Les plastiques et leurs dérivés ont été utilisés dans 48 études. Chaque conception varie de 1,25 $ à 2 800 $. Trente-sept études ont comparé 3DPAM avec des modèles de référence. Trente-trois articles ont examiné les activités éducatives. Les principaux avantages sont la qualité visuelle et tactile, l'efficacité d'apprentissage, la répétabilité, la personnalisation et l'agilité, les économies de temps, l'intégration de l'anatomie fonctionnelle, de meilleures capacités de rotation mentale, la rétention des connaissances et la satisfaction des enseignants / élèves. Les principaux inconvénients sont liés à la conception: cohérence, manque de détails ou transparence, couleurs trop lumineuses, des temps d'impression longs et un coût élevé.
Cette revue systématique montre que 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 de temps de conception plus longs, ce qui augmentera considérablement le coût global. La clé consiste à 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 d'enseignement de 3DPAM est le meilleur lorsqu'il reproduit les régions anatomiques complexes et les étudiants l'utilisent au début de leur formation médicale.
La dissection des cadavres d'animaux a été effectuée depuis la Grèce antique et est l'une des principales méthodes d'enseignement de l'anatomie. Les dissections cadavériques effectuées pendant la formation pratique sont utilisées dans le programme théorique des étudiants en médecine universitaire et sont actuellement considérés comme l'étalon-or pour l'étude de l'anatomie [1,2,3,4,5]. Cependant, il existe de nombreux obstacles à l'utilisation de spécimens cadavériques humains, ce qui a suscité 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 de Santos et al. [8] En termes de valeur de ces nouvelles technologies pour l'enseignement de l'anatomie, l'impression 3D semble être l'une des ressources les plus importantes, tant en termes de valeur éducative pour les étudiants et 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 États-Unis. Depuis lors, la technologie a continué d'évoluer et son utilisation s'est étendue dans 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 le désir 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'éducation médicale [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 les modèles de formation pathologique ou médicale / chirurgicale [8, 20, 21]. Pour développer un modèle hybride pour l'enseignement de l'anatomie humaine qui intègre de nouveaux outils tels que l'impression 3D, nous avons effectué une revue systématique pour décrire et analyser comment des objets imprimés en 3D sont créés pour enseigner l'anatomie humaine et comment les élèves évaluent l'efficacité de l'apprentissage en utilisant ces objets 3D.
Cette revue systématique de la littérature a été effectuée en juin 2022 en utilisant des directives PRISMA (éléments de rapport préférés pour les revues systématiques et les méta-analyses) sans restrictions de temps [22].
Les critères d'inclusion étaient tous des documents de recherche utilisant 3DPAM dans l'enseignement / l'apprentissage de l'anatomie. Des revues de littérature, des lettres ou des articles axées sur les modèles pathologiques, les modèles animaux, les modèles archéologiques et les modèles de formation médicale / chirurgicale ont été exclus. Seuls les articles publiés en anglais ont été sélectionnés. Les articles sans résumés en ligne disponibles ont été exclus. Des articles qui comprenaient plusieurs modèles, dont au moins un étaient anatomiquement normaux ou qui avaient une pathologie mineure n'affectant pas la valeur d'enseignement, 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: éducation, école, enseignement, enseignement, apprentissage, enseignement, éducation, trois- Dimensionniste, 3D, 3D, impression, impression, impression, anatomie, anatomie, anatomie et anatomie. Une seule requête a été exécutée: (((éducation [titre / résumé] ou école [titre / résumé] orlate [titre / résumé] ou enseignement [titre / résumé] ou formation [titre / résumé] ouach [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 (anatomy) [titre ]] / Résumé] ou l'anatomie [titre / résumé] ou l'anatomie [titre / abstrait] ou l'anatomie [titre / résumé]). Des articles supplémentaires ont été identifiés en recherchant manuellement 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» n'a été utilisé.
Tous les titres et résumés récupérés ont été projetés contre les 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). Si nécessaire, les désaccords dans la sélection des articles ont été résolus par une quatrième personne (LT). Les publications qui répondaient à tous les critères d'inclusion ont été incluses dans cette revue.
L'extraction des données a été effectuée indépendamment par deux auteurs (EBR et AL) sous la supervision d'un troisième auteur (LT).
- Données de conception du modèle: régions anatomiques, pièces anatomiques spécifiques, modèle initial pour l'impression 3D, méthode d'acquisition, logiciel de segmentation et de modélisation, type d'imprimante 3D, type de matériau et quantité, échelle d'impression, couleur, coût d'impression.
- Évaluation morphologique des modèles: modèles utilisés pour la comparaison, évaluation médicale des experts / enseignants, nombre d'évaluateurs, type d'évaluation.
- Enseignement du modèle 3D: évaluation des connaissances des étudiants, méthode d'évaluation, nombre d'étudiants, nombre de groupes de comparaison, randomisation des étudiants, éducation / 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 la lecture de texte intégral. 34 articles ont été exclus parce qu'ils étaient soit des modèles pathologiques (9 articles), des modèles de formation médicale / chirurgicale (4 articles), des modèles animaux (4 articles), des 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 comme un graphique d'écoulement.
Tableau de flux résumant l'identification, le dépistage et l'inclusion d'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 utilisé la randomisation. Seules 34 études (50%) ont inclus 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 abdomino-élégante et 15 articles (22%) ont examiné les extrémités. Cinquante et un articles (75%) ont mentionné les os imprimés en 3D comme modèles anatomiques ou modèles anatomiques multi-lits.
En ce qui concerne les modèles source ou les fichiers utilisés pour développer 3DPAM, 23 articles (34%) ont mentionné l'utilisation des données des patients, 20 articles (29%) ont mentionné l'utilisation de données cadavériques et 17 articles (25%) ont mentionné l'utilisation de bases de données. L'utilisation et 7 études (10%) n'ont pas divulgué la source des documents utilisés.
47 études (69%) ont développé du 3DPAM basé sur la tomodensitométrie, et 3 études (4%) ont rapporté l'utilisation de Microct. 7 articles (10%) ont projeté des objets 3D utilisant des scanners optiques, 4 articles (6%) en utilisant l'IRM et 1 article (1%) à l'aide de caméras et de microscopes. 14 articles (21%) n'ont pas mentionné la source des fichiers source de conception du modèle 3D. Les fichiers 3D sont créés avec une résolution spatiale moyenne de moins de 0,5 mm. La résolution optimale est de 30 μm [80] et la résolution maximale est de 1,5 mM [32].
Soixante applications logicielles différentes (segmentation, modélisation, conception ou impression) ont été utilisées. Les Mimics (se matérialiser, Leuven, Belgique) ont été utilisés le plus souvent (14 études, 21%), suivis de Meshmixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 études, 19%), géomagique (Système 3D, 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 processus d'impression sont mentionnés. La technologie FDM (modélisation de dépôt fondu) a été utilisée dans 26 produits (38%), le dynamitage des matériaux dans 13 produits (19%) et enfin le dynamitage de liant (11 produits, 16%). Les technologies les moins utilisées sont la stéréolithographie (SLA) (5 articles, 7%) et le frittage laser sélectif (SLS) (4 articles, 6%). L'imprimante la plus couramment utilisée (7 articles, 10%) est le Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israël) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Lors de la spécification des matériaux utilisés pour fabriquer 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%) ont examiné 3DPAM fabriqué à partir de plusieurs matériaux, 36 articles (53%) ont présenté 3DPAM fabriqué à partir d'un seul matériau, et 9 articles (13%) n'ont pas spécifié de matériel.
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%) ont utilisé un rapport 1: 1. 28 3DPAMS (41%) étaient composés de plusieurs couleurs et 9 (13%) ont été teints après l'impression [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Trente-quatre articles (50%) ont mentionné les coûts. 9 articles (13%) ont mentionné le coût des imprimantes 3D et des matières premières. Les imprimantes varient de 302 $ à 65 000 $. Lorsqu'elles sont spécifiées, les prix du modèle varient de 1,25 $ à 2 800 $; Ces extrêmes correspondent à des échantillons squelettiques [47] et aux modèles rétropéritonéaux à 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 de référence anatomique, 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, tomodensitométrie en imagerie un 3DPAM dans 5 articles (14%), un autre 3DPAM dans 3 articles (8%), des jeux sérieux dans 1 article (3%), des radiographies en 1 article (3%), des modèles commerciaux en 1 article (3%) et réalité augmentée dans 1 article (3%). Trente-quatre études (50%) ont évalué le 3DPAM. Quinze (48%) étudient les expériences détaillées des évaluateurs (tableau 3). Le 3DPAM a été réalisé par des chirurgiens ou des médecins participants dans 7 études (47%), spécialistes anatomiques dans 6 études (40%), étudiants en 3 études (20%), enseignants (discipline non spécifiée) dans 3 études (20%) pour l'évaluation et un autre évaluateur de l'article (7%). Le nombre moyen d'évaluateurs est de 14 (minimum 2, maximum 30). Trente-trois études (49%) ont évalué la morphologie 3DPAM qualitativement, et 10 études (15%) ont évalué la morphologie 3DPAM quantitativement. Sur les 33 études qui ont utilisé des évaluations qualitatives, 16 ont utilisé des évaluations purement descriptives (48%), 9 ont utilisé des tests / cotes / 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 (48%) articles ont examiné et comparé l'efficacité de l'enseignement 3DPAM aux étudiants. De ces études, 23 (70%) articles ont évalué la satisfaction des étudiants, 17 (51%) ont utilisé des échelles de Likert et 6 (18%) ont utilisé d'autres méthodes. Vingt-deux articles (67%) ont évalué l'apprentissage des élèves grâce à des tests de connaissances, dont 10 (30%) ont utilisé 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'image / identification anatomique. En moyenne, 76 étudiants ont participé à chaque étude (minimum 8, maximum 319). Vingt-quatre études (72%) avaient un groupe témoin, dont 20 (60%) ont utilisé 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%) ont impliqué des étudiants en médecine, dont 14 (42%) étaient des étudiants en médecine de première année. Six (18%) études concernaient des résidents, 4 (12%) étudiants dentaires 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 de l'enseignement 3DPAM pour chaque étude incluse.
Les principaux avantages de l'utilisation de 3DPAM comme outil d'enseignement pour l'enseignement de l'anatomie humaine normale rapportée par les auteurs sont les caractéristiques visuelles et tactiles, y compris le réalisme [55, 67], la précision [44, 50, 72, 85], et la variabilité de cohérence [34] . , 45, 48, 64], couleur et transparence [28, 45], fiabilité [24, 56, 73], effet éducatif [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 de manipuler les étudiants [30, 49], le temps d'enseignement [61, 80], la facilité de stockage [61], la capacité d'intégrer l'anatomie fonctionnelle ou de créer des structures spécifiques [51, 53], 67], conception rapide de modèles squelette [81], la capacité de créer et d'utiliser en collaboration des modèles de maison [49, 60, 71], d'améliorer les capacités de rotation mentale [23] et la rétention des connaissances [32], ainsi que chez l'enseignant [ 25, 63] et satisfaction des étudiants [25, 63]. 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Les principaux inconvénients sont liés à la conception: rigidité [80], cohérence [28, 62], manque de détails ou de transparence [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], les couleurs trop lumineuses [45]. et la fragilité du sol [71]. D'autres inconvénients incluent la perte d'informations [30, 76], longtemps requis pour la segmentation de l'image [36, 52, 57, 58, 74], le temps d'impression [57, 63, 66, 67], manque de variabilité anatomique [25], et coût. Haut [48].
Cette revue systématique résume 68 articles publiés sur 9 ans et met en évidence l'intérêt de la communauté scientifique pour 3DPAM comme un outil pour enseigner l'anatomie humaine normale. Chaque région anatomique a été étudiée et imprimée en 3D. De ces articles, 37 articles ont comparé 3DPAM avec d'autres modèles et 33 articles ont évalué la pertinence pédagogique de 3DPAM pour les étudiants.
Compte tenu des différences dans la conception des études d'anatomique d'impression 3D, nous n'avons pas jugé approprié pour mener une méta-analyse. Une méta-analyse publiée en 2020 s'est principalement concentrée sur les tests de connaissances anatomiques après la formation sans analyser les aspects techniques et technologiques de la conception et de la production de 3DPAM [10].
La région de 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 des espaces tridimensionnels par rapport aux membres ou au torse. La TDM est de loin la modalité d'imagerie la plus couramment utilisée. Cette technique est largement utilisée, en particulier dans les milieux médicaux, mais a une résolution spatiale limitée et un faible contraste des tissus mous. Ces limitations rendent les tomodensitométrie inadaptés à la segmentation et à la modélisation du système nerveux. D'un autre côté, la tomodensitométrie est mieux adaptée à la segmentation / modélisation du tissu osseux; Le contraste des tissus osseux / mous aide à terminer ces étapes avant l'impression 3D des modèles anatomiques. D'un autre côté, le microct est considéré comme la technologie de référence en termes de résolution spatiale dans l'imagerie osseuse [70]. Les scanners optiques ou l'IRM peuvent également être utilisés pour obtenir des images. Une résolution plus élevée empêche 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 (25 $ à 150 $ 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 les technologies d'impression avancées telles que SLS devraient être utilisées dans la mesure du possible pour améliorer la précision de 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 packages logiciels et leur complexité entravent leur utilisation. Plusieurs études ont comparé l'utilisation de différents packages de logiciels 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 entraîner des rendements 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 3dpam. Certains auteurs ont salué sa haute résistance par rapport aux modèles cadavériques ou plaqués traditionnels [24, 56, 73]. Certains plastiques ont même des propriétés de flexion ou d'étirement. Par exemple, Filaflex avec technologie FDM peut s'étendre jusqu'à 700%. Certains auteurs le considèrent comme le matériau de choix pour la réplication musculaire, tendon et ligament [63]. D'un autre côté, deux études ont soulevé des questions sur l'orientation des fibres pendant l'impression. En fait, l'orientation des fibres musculaires, l'insertion, l'innervation et la fonction sont essentielles dans la modélisation musculaire [33].
Étonnamment, peu d'études mentionnent l'échelle de l'impression. Étant donné que de nombreuses personnes considèrent que le rapport 1: 1 est standard, l'auteur peut avoir choisi de ne pas le mentionner. Bien que la mise à l'échelle soit utile pour l'apprentissage dirigé en grands groupes, la faisabilité de l'échelle n'a pas encore été explorée, en particulier avec la taille des classes croissantes et la taille physique du modèle étant un facteur important. Bien sûr, les échelles pleine grandeur facilitent la localisation et la communication de divers éléments anatomiques au patient, ce qui peut expliquer pourquoi ils sont souvent utilisés.
Parmi les nombreuses imprimantes disponibles sur le marché, celles qui utilisent la technologie PolyJet (jet d'encre ou jet d'encre à jet d'encre) pour fournir un coût d'impression multi-matière (et donc multi-texture) entre 20 000 $ US et 250 000 $ US (https: / /www.aniwaa.com/). Ce coût élevé peut limiter la promotion de 3DPAM dans les écoles de médecine. En plus du coût de l'imprimante, le coût des matériaux requis pour l'impression à 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 squelettique 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 sur les patients sans suffisamment de détails pour l'enseignement de l'anatomie [80]. Ces modèles commerciaux sont considérés comme inférieurs à 3DPAM [44]. Il convient de noter que, en plus de 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 pleine grandeur est préférée [37].
Une seule étude a comparé le 3DPAM avec des modèles anatomiques disponibles dans le commerce [72]. Les échantillons cadavériques sont le comparateur le plus utilisé pour 3DPAM. Malgré leurs limites, les modèles cadavériques restent un outil précieux pour enseigner l'anatomie. Une distinction doit être faite entre l'autopsie, la dissection et l'os sec. Sur la base des tests de formation, 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 en utilisant 3DPAM (membre inférieur) avec une heure de dissection de la même région anatomique [78]. Il n'y avait aucune différence significative entre les deux méthodes d'enseignement. Il est probable qu'il y a peu de recherches sur ce sujet car de telles comparaisons sont difficiles à faire. La dissection est une préparation longue aux étudiants. Parfois, des dizaines d'heures de préparation sont nécessaires, selon ce qui est préparé. Une troisième comparaison peut être faite avec des os secs. Une étude de Tsai et Smith a révélé que les résultats des tests étaient significativement meilleurs dans le groupe en utilisant 3DPAM [51, 63]. Chen et ses collègues ont noté que les étudiants utilisant des modèles 3D fonctionnaient mieux sur l'identification des structures (crânes), mais il n'y avait pas de différence dans les scores MCQ [69]. Enfin, Tanner et ses collègues ont démontré de meilleurs résultats post-test dans ce groupe en utilisant 3DPAM de la fosse ptérygopalatine [46]. D'autres nouveaux outils d'enseignement ont été identifiés dans cette revue de la littérature. Les plus courants parmi 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 jouent à des jeux vidéo [31]. D'un autre côté, un inconvénient majeur des nouveaux outils d'enseignement de l'anatomie est la rétroaction haptique, en particulier pour les outils purement virtuels [48].
La plupart des études évaluant le nouveau 3DPAM ont utilisé des pré-tests de la connaissance. Ces prétests aident à éviter les biais dans l'évaluation. Certains auteurs, avant de mener des études expérimentales, excluent tous les étudiants qui ont obtenu un score supérieur à la moyenne du test préliminaire [40]. Parmi les biais que Garas et ses collègues ont mentionné figuraient la couleur du modèle et la sélection de bénévoles dans la classe étudiante [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 aveuglée dans la mesure maximale possible [69]. Lim et ses collègues recommandent que l'évaluation post-test soit achevée par un tiers pour éviter les biais dans l'évaluation [16]. Certaines études ont utilisé des échelles de Likert pour évaluer la faisabilité de 3DPAM. Cet instrument convient pour évaluer la satisfaction, mais il y a encore des biais importants à connaître [86].
La pertinence scolaire de 3DPAM a été principalement évaluée chez les 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 en anatomie [87]. 87% des étudiants interrogés dans l'étude de Cercelli pensaient que la deuxième année d'étude était le meilleur moment pour utiliser 3DPAM [84]. Les résultats de Tanner et ses collègues ont également montré que les étudiants fonctionnaient mieux s'ils n'avaient jamais étudié le terrain [46]. Ces données suggèrent que la première année d'école de médecine est le moment optimal pour intégrer 3DPAM dans l'enseignement de l'anatomie. La méta-analyse de Ye a soutenu cette idée [18]. Dans les 27 articles inclus dans l'étude, il y avait des différences significatives dans les performances de 3DPAM par rapport aux modèles traditionnels chez les étudiants en médecine, mais pas chez les résidents.
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 trouvé la satisfaction des enseignants avec 3DPAM [25, 63]. De 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 qui avaient reçu des instructions de 3DPAM avaient de meilleurs scores post-test que les étudiants qui ont reçu des instructions 2D ou cadavre [10]. Cependant, ils ont différencié le 3DPAM non pas par la complexité, mais simplement par le cœur, le système nerveux et la cavité abdominale. Dans sept études, 3DPAM n'a pas surpassé d'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 de 3DPAM améliore spécifiquement la compréhension de l'anatomie complexe [17]. Ce concept est conforme à la lettre de Hitas à l'éditeur [88]. Certaines zones anatomiques considérées comme moins complexes ne nécessitent pas l'utilisation de 3DPAM, tandis que des zones anatomiques plus complexes (comme le cou ou le système nerveux) seraient un choix logique pour 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 où les performances du modèle se révèlent supérieures. Ainsi, la présentation d'un modèle simple aux étudiants qui ont déjà une certaine connaissance de la matière (étudiants en médecine ou résidents) n'est pas utile pour améliorer les performances des étudiants.
De tous les avantages éducatifs énumérés, 11 études ont souligné les qualités visuelles ou tactiles des modèles [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85] et 3 études ont amélioré la force et la durabilité (33 (33 , 50 -52, 63, 79, 85, 86). D'autres avantages sont que les élèves peuvent manipuler les structures, les enseignants peuvent gagner du temps, ils sont plus faciles à conserver que les cadavres, le projet peut être achevé dans les 24 heures, il peut être utilisé comme outil d'enseignement à domicile et il peut être utilisé pour enseigner de grandes quantités d'informations. groupes [30, 49, 60, 61, 80, 81]. L'impression 3D répétée pour l'enseignement à l'anatomie à volume élevé rend les modèles d'impression 3D plus rentables [26]. L'utilisation de 3DPAM peut améliorer les capacités de rotation mentale [23] et améliorer l'interprétation des images en coupe transversale [23, 32]. Deux études ont révélé que les étudiants exposés à 3DPAM étaient plus susceptibles de subir une intervention chirurgicale [40, 74]. Les connecteurs métalliques peuvent être intégrés pour créer le mouvement nécessaire pour étudier l'anatomie fonctionnelle [51, 53], ou les modèles peuvent être imprimés à l'aide de conceptions de déclenchement [67].
L'impression 3D permet la création de modèles anatomiques réglables en améliorant certains aspects pendant la phase de modélisation, [48, 80] créant une base appropriée, [59] combinant plusieurs modèles, [36] en utilisant la transparence, (49) couleur, [45] ou rendre certaines structures internes visibles [30]. Tripodi et ses collègues ont utilisé de l'argile de sculpture pour compléter leurs modèles d'os imprimés en 3D, soulignant la valeur des modèles co-créés en tant qu'outils d'enseignement [47]. Dans 9 études, la couleur a été appliquée après l'impression [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], mais les étudiants ne l'ont appliqué qu'une seule fois [49]. Malheureusement, l'étude n'a pas évalué la qualité de la formation modèle ou la séquence de la formation. Cela devrait être pris en compte dans le contexte de l'éducation à 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 plusieurs fois pour évaluer les modèles [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Une étude a conclu que la couleur du matériau plastique était trop brillante [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 de modèles individuels [25, 45 ]. . Sept études ont conclu que le détail anatomique du 3DPAM est insuffisant [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Pour les modèles anatomiques plus détaillés de régions grandes et complexes, telles que la rétropéritoneum ou la région cervicale, le temps de segmentation et de modélisation est considéré comme très long et le coût est très élevé (environ 2000 $ US) [27, 48]. Hojo et ses collègues ont rapporté dans leur étude que la création d'un modèle anatomique du bassin a duré 40 heures [42]. Le temps de segmentation le plus long était de 380 heures dans une étude de Weatherall et de collègues, dans lesquels 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 ont été considérés comme des inconvénients [36, 42, 57, 58, 74]. Cependant, 12 études ont critiqué les propriétés physiques de leurs modèles, en particulier leur cohérence, [28, 62] manque de transparence, [30] fragilité et monochromaticité, [71] manque de tissus mous, [66] ou manque de détails [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Ces inconvénients peuvent être surmontés en augmentant le temps de segmentation ou de simulation. Perdre et récupérer les informations pertinentes a été un problème auquel est confronté trois équipes [30, 74, 77]. Selon les rapports des patients, les agents de contraste iodés n'ont pas fourni une visibilité vasculaire optimale en raison de limitations de dose [74]. L'injection d'un modèle cadavérique semble être une méthode idéale qui s'éloigne du principe de «le moins possible» et les limites de la dose d'agent de contraste injecté.
Malheureusement, de nombreux articles ne mentionnent pas certaines caractéristiques clés de 3DPAM. Moins de la moitié des articles ont explicitement déclaré si leur 3DPAM était teinté. La couverture de la portée de l'impression était incohérente (43% des articles) et seulement 34% ont mentionné l'utilisation de multiples médias. Ces paramètres d'impression sont essentiels car ils influencent les propriétés d'apprentissage de 3DPAM. La plupart des articles ne fournissent pas suffisamment d'informations sur les complexités de l'obtention de 3DPAM (temps de conception, qualifications de personnel, coûts logiciels, coûts d'impression, etc.). Ces informations sont essentielles et doivent être prises en compte avant d'envisager de démarrer un projet pour développer un nouveau 3DPAM.
Cette revue systématique montre que la conception et les modèles anatomiques normaux d'impression 3D sont réalisables à faible coût, en particulier lorsque vous utilisez des imprimantes FDM ou SLA et des matériaux plastiques monocolores bon marché. Cependant, ces conceptions de base peuvent être améliorées en ajoutant de la couleur ou en ajoutant des conceptions dans différents matériaux. Des modèles plus réalistes (imprimés en utilisant plusieurs matériaux de différentes couleurs et textures pour reproduire étroitement 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. Peu importe le processus 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 la recherche avancée. 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 d'enseignement de 3DPAM est le meilleur lorsqu'il reproduit les régions anatomiques complexes et 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 des barrières linguistiques mais sont disponibles auprès de l'auteur correspondant à une demande raisonnable.
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La dissection de Ghosh SK Cadaveric comme outil éducatif pour la science anatomique au 21e siècle: la dissection en tant qu'outil éducatif. Analyse de l'enseignement scientifique. 2017; 10 (3): 286–99.
Heure du poste: nov-13-2023