Model anatomi cetak tiga dimensi (3DPAM) tampaknya merupakan alat yang tepat karena nilai edukatif dan kelayakannya. Tujuan dari tinjauan ini adalah untuk mendeskripsikan dan menganalisis metode yang digunakan untuk membuat 3DPAM untuk pengajaran anatomi manusia dan untuk mengevaluasi kontribusi pedagogisnya.
Pencarian elektronik dilakukan di PubMed menggunakan istilah-istilah berikut: pendidikan, sekolah, pembelajaran, pengajaran, pelatihan, pengajaran, pendidikan, tiga dimensi, 3D, 3-dimensi, pencetakan, pencetakan, pencetakan, anatomi, anatomi, anatomi, dan anatomi. Temuan meliputi karakteristik studi, desain model, penilaian morfologis, kinerja pendidikan, kekuatan dan kelemahan.
Di antara 68 artikel yang dipilih, jumlah studi terbanyak berfokus pada wilayah kranial (33 artikel); 51 artikel menyebutkan pencetakan tulang. Dalam 47 artikel, 3DPAM dikembangkan berdasarkan tomografi terkomputasi. Lima proses pencetakan tercantum. Plastik dan turunannya digunakan dalam 48 studi. Setiap desain berkisar harganya dari $1,25 hingga $2.800. Tiga puluh tujuh studi membandingkan 3DPAM dengan model referensi. Tiga puluh tiga artikel meneliti aktivitas pendidikan. Manfaat utamanya adalah kualitas visual dan taktil, efisiensi pembelajaran, pengulangan, kustomisasi dan kelincahan, penghematan waktu, integrasi anatomi fungsional, kemampuan rotasi mental yang lebih baik, retensi pengetahuan, dan kepuasan guru/siswa. Kerugian utamanya terkait dengan desain: konsistensi, kurangnya detail atau transparansi, warna yang terlalu terang, waktu pencetakan yang lama, dan biaya tinggi.
Tinjauan sistematis ini menunjukkan bahwa 3DPAM hemat biaya dan efektif untuk pengajaran anatomi. Model yang lebih realistis membutuhkan penggunaan teknologi pencetakan 3D yang lebih mahal dan waktu desain yang lebih lama, yang akan secara signifikan meningkatkan biaya keseluruhan. Kuncinya adalah memilih metode pencitraan yang tepat. Dari sudut pandang pedagogis, 3DPAM adalah alat yang efektif untuk pengajaran anatomi, dengan dampak positif pada hasil belajar dan kepuasan. Efek pengajaran 3DPAM paling baik ketika mereproduksi daerah anatomi yang kompleks dan mahasiswa menggunakannya sejak awal pelatihan medis mereka.
Pembedahan mayat hewan telah dilakukan sejak zaman Yunani kuno dan merupakan salah satu metode utama pengajaran anatomi. Pembedahan mayat yang dilakukan selama pelatihan praktik digunakan dalam kurikulum teori mahasiswa kedokteran universitas dan saat ini dianggap sebagai standar emas untuk studi anatomi [1,2,3,4,5]. Namun, terdapat banyak kendala dalam penggunaan spesimen mayat manusia, yang mendorong pencarian alat pelatihan baru [6, 7]. Beberapa alat baru ini termasuk realitas tertambah, alat digital, dan pencetakan 3D. Menurut tinjauan literatur terbaru oleh Santos et al. [8] Dalam hal nilai teknologi baru ini untuk pengajaran anatomi, pencetakan 3D tampaknya menjadi salah satu sumber daya terpenting, baik dalam hal nilai pendidikan bagi mahasiswa maupun dalam hal kelayakan implementasi [4,9,10].
Pencetakan 3D bukanlah hal baru. Paten pertama yang terkait dengan teknologi ini berasal dari tahun 1984: A Le Méhauté, O De Witte dan JC André di Prancis, dan tiga minggu kemudian C Hull di AS. Sejak saat itu, teknologi ini terus berkembang dan penggunaannya telah meluas ke banyak bidang. Misalnya, NASA mencetak objek pertama di luar Bumi pada tahun 2014 [11]. Bidang kedokteran juga telah mengadopsi alat baru ini, sehingga meningkatkan keinginan untuk mengembangkan pengobatan personal [12].
Banyak penulis telah menunjukkan manfaat penggunaan model anatomi cetak 3D (3DPAM) dalam pendidikan kedokteran [10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]. Saat mengajarkan anatomi manusia, dibutuhkan model non-patologis dan anatomi normal. Beberapa tinjauan telah meneliti model pelatihan patologis atau medis/bedah [8, 20, 21]. Untuk mengembangkan model hibrida untuk pengajaran anatomi manusia yang menggabungkan alat baru seperti pencetakan 3D, kami melakukan tinjauan sistematis untuk mendeskripsikan dan menganalisis bagaimana objek cetak 3D dibuat untuk pengajaran anatomi manusia dan bagaimana siswa mengevaluasi efektivitas pembelajaran menggunakan objek 3D ini.
Tinjauan literatur sistematis ini dilakukan pada bulan Juni 2022 tanpa batasan waktu menggunakan pedoman PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) [22].
Kriteria inklusi adalah semua makalah penelitian yang menggunakan 3DPAM dalam pengajaran/pembelajaran anatomi. Tinjauan literatur, surat, atau artikel yang berfokus pada model patologis, model hewan, model arkeologis, dan model pelatihan medis/bedah dikecualikan. Hanya artikel yang diterbitkan dalam bahasa Inggris yang dipilih. Artikel tanpa abstrak daring yang tersedia dikecualikan. Artikel yang mencakup beberapa model, setidaknya satu di antaranya secara anatomi normal atau memiliki patologi ringan yang tidak memengaruhi nilai pengajaran, disertakan.
Penelusuran literatur dilakukan di basis data elektronik PubMed (National Library of Medicine, NCBI) untuk mengidentifikasi studi relevan yang diterbitkan hingga Juni 2022. Gunakan istilah pencarian berikut: pendidikan, sekolah, pengajaran, pembelajaran, pendidikan, tiga dimensi, 3D, pencetakan, anatomi, anatomi, dan anatomi. Sebuah kueri tunggal dieksekusi: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] OR learning[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]). Artikel tambahan diidentifikasi dengan melakukan pencarian manual di basis data PubMed dan meninjau referensi dari artikel ilmiah lainnya. Tidak ada batasan tanggal yang diterapkan, tetapi filter "Orang" digunakan.
Semua judul dan abstrak yang diperoleh disaring berdasarkan kriteria inklusi dan eksklusi oleh dua penulis (EBR dan AL), dan setiap studi yang tidak memenuhi semua kriteria kelayakan dikeluarkan. Publikasi teks lengkap dari studi yang tersisa diperoleh dan ditinjau oleh tiga penulis (EBR, EBE, dan AL). Jika perlu, ketidaksepakatan dalam pemilihan artikel diselesaikan oleh orang keempat (LT). Publikasi yang memenuhi semua kriteria inklusi dimasukkan dalam tinjauan ini.
Ekstraksi data dilakukan secara independen oleh dua penulis (EBR dan AL) di bawah pengawasan penulis ketiga (LT).
- Data desain model: wilayah anatomi, bagian anatomi spesifik, model awal untuk pencetakan 3D, metode akuisisi, perangkat lunak segmentasi dan pemodelan, jenis printer 3D, jenis dan jumlah material, skala pencetakan, warna, biaya pencetakan.
- Penilaian morfologi model: model yang digunakan untuk perbandingan, penilaian medis oleh para ahli/guru, jumlah evaluator, jenis penilaian.
- Model pengajaran 3D: penilaian pengetahuan siswa, metode penilaian, jumlah siswa, jumlah kelompok pembanding, pengacakan siswa, pendidikan/tipe siswa.
Sebanyak 418 studi diidentifikasi di MEDLINE, dan 139 artikel dikecualikan oleh filter "manusia". Setelah meninjau judul dan abstrak, 103 studi dipilih untuk dibaca teks lengkapnya. 34 artikel dikecualikan karena merupakan model patologis (9 artikel), model pelatihan medis/bedah (4 artikel), model hewan (4 artikel), model radiologi 3D (1 artikel) atau bukan artikel ilmiah asli (16 bab). Sebanyak 68 artikel dimasukkan dalam tinjauan ini. Gambar 1 menyajikan proses seleksi sebagai diagram alir.
Diagram alur yang merangkum identifikasi, penyaringan, dan penyertaan artikel dalam tinjauan sistematis ini.
Semua penelitian dipublikasikan antara tahun 2014 dan 2022, dengan tahun publikasi rata-rata 2019. Di antara 68 artikel yang disertakan, 33 (49%) penelitian bersifat deskriptif dan eksperimental, 17 (25%) murni eksperimental, dan 18 (26%) murni eksperimental deskriptif. Dari 50 (73%) penelitian eksperimental, 21 (31%) menggunakan pengacakan. Hanya 34 penelitian (50%) yang menyertakan analisis statistik. Tabel 1 merangkum karakteristik setiap penelitian.
33 artikel (48%) meneliti daerah kepala, 19 artikel (28%) meneliti daerah dada, 17 artikel (25%) meneliti daerah perut dan panggul, dan 15 artikel (22%) meneliti ekstremitas. Lima puluh satu artikel (75%) menyebutkan tulang hasil cetak 3D sebagai model anatomi atau model anatomi multi-irisan.
Mengenai model atau berkas sumber yang digunakan untuk mengembangkan 3DPAM, 23 artikel (34%) menyebutkan penggunaan data pasien, 20 artikel (29%) menyebutkan penggunaan data kadaver, dan 17 artikel (25%) menyebutkan penggunaan basis data, dan 7 studi (10%) tidak mengungkapkan sumber dokumen yang digunakan.
47 studi (69%) mengembangkan 3DPAM berdasarkan computed tomography, dan 3 studi (4%) melaporkan penggunaan microCT. 7 artikel (10%) memproyeksikan objek 3D menggunakan pemindai optik, 4 artikel (6%) menggunakan MRI, dan 1 artikel (1%) menggunakan kamera dan mikroskop. 14 artikel (21%) tidak menyebutkan sumber file sumber desain model 3D. File 3D dibuat dengan resolusi spasial rata-rata kurang dari 0,5 mm. Resolusi optimal adalah 30 μm [80] dan resolusi maksimum adalah 1,5 mm [32].
Enam puluh aplikasi perangkat lunak berbeda (segmentasi, pemodelan, desain, atau pencetakan) digunakan. Mimics (Materialise, Leuven, Belgia) paling sering digunakan (14 studi, 21%), diikuti oleh MeshMixer (Autodesk, San Rafael, CA) (13 studi, 19%), Geomagic (3D System, MO, NC, Leesville) (10 studi, 15%), 3D Slicer (Slicer Developer Training, Boston, MA) (9 studi, 13%), Blender (Blender Foundation, Amsterdam, Belanda) (8 studi, 12%), dan CURA (Geldemarsen, Belanda) (7 studi, 10%).
Enam puluh tujuh model printer berbeda dan lima proses pencetakan disebutkan. Teknologi FDM (Fused Deposition Modeling) digunakan dalam 26 produk (38%), peledakan material dalam 13 produk (19%), dan terakhir peledakan pengikat (11 produk, 16%). Teknologi yang paling jarang digunakan adalah stereolitografi (SLA) (5 artikel, 7%) dan sintering laser selektif (SLS) (4 artikel, 6%). Printer yang paling umum digunakan (7 artikel, 10%) adalah Connex 500 (Stratasys, Rehovot, Israel) [27, 30, 32, 36, 45, 62, 65].
Ketika menentukan bahan yang digunakan untuk membuat 3DPAM (51 artikel, 75%), 48 studi (71%) menggunakan plastik dan turunannya. Bahan utama yang digunakan adalah PLA (asam polilaktat) (n = 20, 29%), resin (n = 9, 13%) dan ABS (akrilonitril butadiena stirena) (7 jenis, 10%). 23 artikel (34%) meneliti 3DPAM yang terbuat dari beberapa bahan, 36 artikel (53%) menyajikan 3DPAM yang terbuat dari hanya satu bahan, dan 9 artikel (13%) tidak menentukan bahan.
Dua puluh sembilan artikel (43%) melaporkan rasio cetak berkisar dari 0,25:1 hingga 2:1, dengan rata-rata 1:1. Dua puluh lima artikel (37%) menggunakan rasio 1:1. 28 3DPAM (41%) terdiri dari beberapa warna, dan 9 (13%) diwarnai setelah pencetakan [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75].
Tiga puluh empat artikel (50%) menyebutkan biaya. 9 artikel (13%) menyebutkan biaya printer 3D dan bahan baku. Harga printer berkisar dari $302 hingga $65.000. Jika ditentukan, harga model berkisar dari $1,25 hingga $2.800; harga ekstrem ini sesuai dengan spesimen kerangka [47] dan model retroperitoneal fidelitas tinggi [48]. Tabel 2 merangkum data model untuk setiap studi yang disertakan.
Tiga puluh tujuh studi (54%) membandingkan 3DAPM dengan model referensi. Di antara studi-studi ini, pembanding yang paling umum adalah model referensi anatomi, yang digunakan dalam 14 artikel (38%), preparat plastinasi dalam 6 artikel (16%), preparat plastinasi dalam 6 artikel (16%). Penggunaan realitas virtual, pencitraan tomografi terkomputasi satu 3DPAM dalam 5 artikel (14%), 3DPAM lain dalam 3 artikel (8%), permainan serius dalam 1 artikel (3%), radiografi dalam 1 artikel (3%), model bisnis dalam 1 artikel (3%), dan realitas tertambah dalam 1 artikel (3%). Tiga puluh empat (50%) studi menilai 3DPAM. Lima belas (48%) studi menjelaskan pengalaman penilai secara rinci (Tabel 3). 3DPAM dilakukan oleh ahli bedah atau dokter yang bertugas dalam 7 studi (47%), spesialis anatomi dalam 6 studi (40%), mahasiswa dalam 3 studi (20%), guru (disiplin ilmu tidak ditentukan) dalam 3 studi (20%) untuk penilaian dan satu evaluator lagi dalam artikel (7%). Rata-rata jumlah evaluator adalah 14 (minimum 2, maksimum 30). Tiga puluh tiga studi (49%) menilai morfologi 3DPAM secara kualitatif, dan 10 studi (15%) menilai morfologi 3DPAM secara kuantitatif. Dari 33 studi yang menggunakan penilaian kualitatif, 16 menggunakan penilaian deskriptif murni (48%), 9 menggunakan tes/penilaian/survei (27%), dan 8 menggunakan skala Likert (24%). Tabel 3 merangkum penilaian morfologi model dalam setiap studi yang disertakan.
Tiga puluh tiga (48%) artikel meneliti dan membandingkan efektivitas pengajaran 3DPAM kepada siswa. Dari studi-studi ini, 23 (70%) artikel menilai kepuasan siswa, 17 (51%) menggunakan skala Likert, dan 6 (18%) menggunakan metode lain. Dua puluh dua artikel (67%) menilai pembelajaran siswa melalui pengujian pengetahuan, di mana 10 (30%) menggunakan pretest dan/atau posttest. Sebelas studi (33%) menggunakan pertanyaan dan tes pilihan ganda untuk menilai pengetahuan siswa, dan lima studi (15%) menggunakan pelabelan gambar/identifikasi anatomi. Rata-rata 76 siswa berpartisipasi dalam setiap studi (minimum 8, maksimum 319). Dua puluh empat studi (72%) memiliki kelompok kontrol, di mana 20 (60%) menggunakan pengacakan. Sebaliknya, satu studi (3%) secara acak menugaskan model anatomi kepada 10 siswa yang berbeda. Rata-rata, 2,6 kelompok dibandingkan (minimum 2, maksimum 10). Dua puluh tiga studi (70%) melibatkan mahasiswa kedokteran, di mana 14 (42%) adalah mahasiswa kedokteran tahun pertama. Enam (18%) studi melibatkan residen, 4 (12%) mahasiswa kedokteran gigi, dan 3 (9%) mahasiswa sains. Enam studi (18%) menerapkan dan mengevaluasi pembelajaran mandiri menggunakan 3DPAM. Tabel 4 merangkum hasil penilaian efektivitas pengajaran 3DPAM untuk setiap studi yang disertakan.
Keunggulan utama yang dilaporkan oleh penulis untuk penggunaan 3DPAM sebagai alat pengajaran anatomi manusia normal adalah karakteristik visual dan taktil, termasuk realisme [55, 67], akurasi [44, 50, 72, 85], dan variabilitas konsistensi [34, 45]. [48, 64], warna dan transparansi [28, 45], daya tahan [24, 56, 73], efek pendidikan [16, 32, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], biaya [27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 64, 80, 81, 83], reproduksibilitas [80], kemungkinan peningkatan atau personalisasi [28, 30, 36, 45, 48, 51, 53, 59, 61, 67, 80], kemampuan untuk memanipulasi siswa [30, 49], menghemat waktu pengajaran [61, 80], kemudahan penyimpanan [61], kemampuan untuk mengintegrasikan anatomi fungsional atau menciptakan struktur spesifik [51, 53, 67], desain cepat model kerangka [ 81], kemampuan untuk membuat model bersama dan membawanya pulang [49, 60, 71], meningkatkan kemampuan rotasi mental [23] dan retensi pengetahuan [32], serta kepuasan guru [25, 63] dan siswa [25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84].
Kekurangan utama berkaitan dengan desain: kekakuan [80], konsistensi [28, 62], kurangnya detail atau transparansi [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81], warna terlalu terang [45], dan kerapuhan lantai [71]. Kekurangan lainnya termasuk hilangnya informasi [30, 76], waktu yang lama diperlukan untuk segmentasi gambar [36, 52, 57, 58, 74], waktu pencetakan [57, 63, 66, 67], kurangnya variabilitas anatomi [25], dan biaya yang tinggi [48].
Tinjauan sistematis ini merangkum 68 artikel yang diterbitkan selama 9 tahun dan menyoroti minat komunitas ilmiah terhadap 3DPAM sebagai alat untuk mengajarkan anatomi manusia normal. Setiap wilayah anatomi dipelajari dan dicetak 3D. Dari artikel-artikel tersebut, 37 artikel membandingkan 3DPAM dengan model lain, dan 33 artikel menilai relevansi pedagogis 3DPAM bagi siswa.
Mengingat perbedaan desain studi pencetakan 3D anatomi, kami tidak menganggap tepat untuk melakukan meta-analisis. Meta-analisis yang diterbitkan pada tahun 2020 terutama berfokus pada tes pengetahuan anatomi setelah pelatihan tanpa menganalisis aspek teknis dan teknologi desain dan produksi 3DPAM [10].
Daerah kepala adalah yang paling banyak dipelajari, mungkin karena kompleksitas anatominya membuat siswa lebih sulit untuk menggambarkan daerah anatomi ini dalam ruang tiga dimensi dibandingkan dengan anggota tubuh atau badan. CT adalah modalitas pencitraan yang paling umum digunakan. Teknik ini banyak digunakan, terutama dalam pengaturan medis, tetapi memiliki resolusi spasial yang terbatas dan kontras jaringan lunak yang rendah. Keterbatasan ini membuat pemindaian CT tidak cocok untuk segmentasi dan pemodelan sistem saraf. Di sisi lain, tomografi terkomputasi lebih cocok untuk segmentasi/pemodelan jaringan tulang; kontras tulang/jaringan lunak membantu menyelesaikan langkah-langkah ini sebelum pencetakan 3D model anatomi. Di sisi lain, mikroCT dianggap sebagai teknologi referensi dalam hal resolusi spasial dalam pencitraan tulang [70]. Pemindai optik atau MRI juga dapat digunakan untuk mendapatkan gambar. Resolusi yang lebih tinggi mencegah penghalusan permukaan tulang dan mempertahankan kehalusan struktur anatomi [59]. Pilihan model juga memengaruhi resolusi spasial: misalnya, model plastisasi memiliki resolusi yang lebih rendah [45]. Desainer grafis harus membuat model 3D khusus, yang meningkatkan biaya ($25 hingga $150 per jam) [43]. Memperoleh file .STL berkualitas tinggi saja tidak cukup untuk membuat model anatomi berkualitas tinggi. Perlu menentukan parameter pencetakan, seperti orientasi model anatomi pada pelat cetak [29]. Beberapa penulis menyarankan agar teknologi pencetakan canggih seperti SLS digunakan di mana pun memungkinkan untuk meningkatkan akurasi 3DPAM [38]. Produksi 3DPAM membutuhkan bantuan profesional; spesialis yang paling dicari adalah insinyur [72], ahli radiologi, [75], desainer grafis [43] dan ahli anatomi [25, 28, 51, 57, 76, 77].
Perangkat lunak segmentasi dan pemodelan merupakan faktor penting dalam memperoleh model anatomi yang akurat, namun biaya paket perangkat lunak ini dan kompleksitasnya menghambat penggunaannya. Beberapa penelitian telah membandingkan penggunaan berbagai paket perangkat lunak dan teknologi pencetakan, menyoroti keuntungan dan kerugian dari setiap teknologi [68]. Selain perangkat lunak pemodelan, perangkat lunak pencetakan yang kompatibel dengan printer yang dipilih juga diperlukan; beberapa penulis lebih memilih menggunakan pencetakan 3D online [75]. Jika cukup banyak objek 3D yang dicetak, investasi tersebut dapat menghasilkan keuntungan finansial [72].
Plastik adalah material yang paling umum digunakan. Beragam tekstur dan warnanya menjadikannya material pilihan untuk 3DPAM. Beberapa penulis memuji kekuatannya yang tinggi dibandingkan dengan model kadaverik atau plastinasi tradisional [24, 56, 73]. Beberapa plastik bahkan memiliki sifat lentur atau elastis. Misalnya, Filaflex dengan teknologi FDM dapat meregang hingga 700%. Beberapa penulis menganggapnya sebagai material pilihan untuk replikasi otot, tendon, dan ligamen [63]. Di sisi lain, dua penelitian telah menimbulkan pertanyaan tentang orientasi serat selama pencetakan. Faktanya, orientasi serat otot, insersi, persarafan, dan fungsi sangat penting dalam pemodelan otot [33].
Yang mengejutkan, hanya sedikit penelitian yang menyebutkan skala pencetakan. Karena banyak orang menganggap rasio 1:1 sebagai standar, penulis mungkin memilih untuk tidak menyebutkannya. Meskipun penskalaan akan berguna untuk pembelajaran terarah dalam kelompok besar, kelayakan penskalaan belum dieksplorasi, terutama dengan ukuran kelas yang semakin besar dan ukuran fisik model menjadi faktor penting. Tentu saja, skala ukuran penuh memudahkan untuk menemukan dan mengkomunikasikan berbagai elemen anatomi kepada pasien, yang mungkin menjelaskan mengapa skala tersebut sering digunakan.
Dari sekian banyak printer yang tersedia di pasaran, printer yang menggunakan teknologi PolyJet (material atau binder inkjet) untuk menghasilkan pencetakan definisi tinggi berwarna dan multi-lapisan (dan karenanya multi-tekstur) harganya berkisar antara US$20.000 hingga US$250.000 (https://www.aniwaa.com/). Biaya yang tinggi ini dapat membatasi promosi 3DPAM di sekolah kedokteran. Selain biaya printer, biaya material yang dibutuhkan untuk pencetakan inkjet lebih tinggi daripada untuk printer SLA atau FDM [68]. Harga printer SLA atau FDM juga lebih terjangkau, berkisar antara €576 hingga €4.999 dalam artikel yang tercantum dalam ulasan ini. Menurut Tripodi dan rekan-rekannya, setiap bagian kerangka dapat dicetak dengan harga US$1,25 [47]. Sebelas studi menyimpulkan bahwa pencetakan 3D lebih murah daripada plastisasi atau model komersial [24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]. Selain itu, model komersial ini dirancang untuk memberikan informasi pasien tanpa detail yang cukup untuk pengajaran anatomi [80]. Model komersial ini dianggap lebih rendah daripada 3DPAM [44]. Perlu dicatat bahwa, selain teknologi pencetakan yang digunakan, biaya akhir sebanding dengan skala dan oleh karena itu ukuran akhir 3DPAM [48]. Karena alasan ini, skala ukuran penuh lebih disukai [37].
Hanya satu penelitian yang membandingkan 3DPAM dengan model anatomi yang tersedia secara komersial [72]. Sampel kadaver adalah pembanding yang paling umum digunakan untuk 3DPAM. Terlepas dari keterbatasannya, model kadaver tetap menjadi alat yang berharga untuk pengajaran anatomi. Perbedaan harus dibuat antara otopsi, diseksi, dan tulang kering. Berdasarkan tes pelatihan, dua penelitian menunjukkan bahwa 3DPAM secara signifikan lebih efektif daripada diseksi plastinasi [16, 27]. Satu penelitian membandingkan satu jam pelatihan menggunakan 3DPAM (ekstremitas bawah) dengan satu jam diseksi pada wilayah anatomi yang sama [78]. Tidak ada perbedaan signifikan antara kedua metode pengajaran tersebut. Kemungkinan ada sedikit penelitian tentang topik ini karena perbandingan seperti itu sulit dilakukan. Diseksi adalah persiapan yang memakan waktu bagi siswa. Terkadang dibutuhkan puluhan jam persiapan, tergantung pada apa yang sedang dipersiapkan. Perbandingan ketiga dapat dilakukan dengan tulang kering. Sebuah penelitian oleh Tsai dan Smith menemukan bahwa nilai tes secara signifikan lebih baik pada kelompok yang menggunakan 3DPAM [51, 63]. Chen dan rekan-rekannya mencatat bahwa siswa yang menggunakan model 3D berkinerja lebih baik dalam mengidentifikasi struktur (tengkorak), tetapi tidak ada perbedaan dalam skor MCQ [69]. Terakhir, Tanner dan rekan-rekannya menunjukkan hasil post-test yang lebih baik pada kelompok ini menggunakan 3DPAM dari fossa pterygopalatina [46]. Alat pengajaran baru lainnya diidentifikasi dalam tinjauan literatur ini. Yang paling umum di antaranya adalah augmented reality, virtual reality, dan serious games [43]. Menurut Mahrous dan rekan-rekannya, preferensi terhadap model anatomi bergantung pada jumlah jam siswa bermain video game [31]. Di sisi lain, kelemahan utama dari alat pengajaran anatomi baru adalah umpan balik haptik, terutama untuk alat yang sepenuhnya virtual [48].
Sebagian besar studi yang mengevaluasi 3DPAM baru telah menggunakan tes pengetahuan pendahuluan. Tes pendahuluan ini membantu menghindari bias dalam penilaian. Beberapa penulis, sebelum melakukan studi eksperimental, mengecualikan semua siswa yang mendapat nilai di atas rata-rata pada tes pendahuluan [40]. Di antara bias yang disebutkan Garas dan rekan-rekannya adalah warna model dan pemilihan sukarelawan di kelas siswa [61]. Pewarnaan memfasilitasi identifikasi struktur anatomi. Chen dan rekan-rekannya menetapkan kondisi eksperimental yang ketat tanpa perbedaan awal antar kelompok dan studi tersebut disamarkan sejauh mungkin [69]. Lim dan rekan-rekannya merekomendasikan agar penilaian pasca-tes diselesaikan oleh pihak ketiga untuk menghindari bias dalam penilaian [16]. Beberapa studi telah menggunakan skala Likert untuk menilai kelayakan 3DPAM. Instrumen ini cocok untuk menilai kepuasan, tetapi masih ada bias penting yang perlu diwaspadai [86].
Relevansi pendidikan 3DPAM terutama dinilai di kalangan mahasiswa kedokteran, termasuk mahasiswa kedokteran tahun pertama, dalam 14 dari 33 studi. Dalam studi percontohan mereka, Wilk dan rekan-rekannya melaporkan bahwa mahasiswa kedokteran percaya bahwa pencetakan 3D harus dimasukkan dalam pembelajaran anatomi mereka [87]. 87% mahasiswa yang disurvei dalam studi Cercenelli percaya bahwa tahun kedua studi adalah waktu terbaik untuk menggunakan 3DPAM [84]. Hasil Tanner dan rekan-rekannya juga menunjukkan bahwa mahasiswa berprestasi lebih baik jika mereka belum pernah mempelajari bidang tersebut [46]. Data ini menunjukkan bahwa tahun pertama sekolah kedokteran adalah waktu yang optimal untuk memasukkan 3DPAM ke dalam pengajaran anatomi. Meta-analisis Ye mendukung gagasan ini [18]. Dalam 27 artikel yang termasuk dalam penelitian ini, terdapat perbedaan signifikan dalam skor tes antara 3DPAM dan model tradisional untuk mahasiswa kedokteran, tetapi tidak untuk residen.
3DPAM sebagai alat pembelajaran meningkatkan prestasi akademik [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79], retensi pengetahuan jangka panjang [32], dan kepuasan siswa [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66]. , 69 , 84]. Panel ahli juga menemukan model ini bermanfaat [37, 42, 49, 81, 82], dan dua studi menemukan kepuasan guru dengan 3DPAM [25, 63]. Dari semua sumber, Backhouse dan rekan-rekannya menganggap pencetakan 3D sebagai alternatif terbaik untuk model anatomi tradisional [49]. Dalam meta-analisis pertama mereka, Ye dan rekan-rekannya mengkonfirmasi bahwa siswa yang menerima instruksi 3DPAM memiliki skor pasca-tes yang lebih baik daripada siswa yang menerima instruksi 2D atau kadaver [10]. Namun, mereka membedakan 3DPAM bukan berdasarkan kompleksitas, tetapi hanya berdasarkan jantung, sistem saraf, dan rongga perut. Dalam tujuh studi, 3DPAM tidak mengungguli model lain berdasarkan tes pengetahuan yang diberikan kepada siswa [32, 66, 69, 77, 78, 84]. Dalam meta-analisis mereka, Salazar dan rekan-rekannya menyimpulkan bahwa penggunaan 3DPAM secara khusus meningkatkan pemahaman anatomi kompleks [17]. Konsep ini konsisten dengan surat Hitas kepada editor [88]. Beberapa area anatomi yang dianggap kurang kompleks tidak memerlukan penggunaan 3DPAM, sedangkan area anatomi yang lebih kompleks (seperti leher atau sistem saraf) akan menjadi pilihan logis untuk 3DPAM. Konsep ini dapat menjelaskan mengapa beberapa 3DPAM tidak dianggap lebih unggul daripada model tradisional, terutama ketika siswa kurang pengetahuan di bidang di mana kinerja model ditemukan lebih unggul. Dengan demikian, menyajikan model sederhana kepada siswa yang sudah memiliki beberapa pengetahuan tentang subjek tersebut (mahasiswa kedokteran atau residen) tidak membantu dalam meningkatkan kinerja siswa.
Dari semua manfaat pendidikan yang tercantum, 11 studi menekankan kualitas visual atau taktil dari model [27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85], dan 3 studi meningkatkan kekuatan dan daya tahan (33, 50 -52, 63, 79, 85, 86). Keuntungan lainnya adalah siswa dapat memanipulasi struktur, guru dapat menghemat waktu, lebih mudah diawetkan daripada mayat, proyek dapat diselesaikan dalam 24 jam, dapat digunakan sebagai alat homeschooling, dan dapat digunakan untuk mengajarkan sejumlah besar informasi kepada kelompok [30, 49, 60, 61, 80, 81]. Pencetakan 3D berulang untuk pengajaran anatomi volume tinggi membuat model cetak 3D lebih hemat biaya [26]. Penggunaan 3DPAM dapat meningkatkan kemampuan rotasi mental [23] dan meningkatkan interpretasi gambar penampang [23, 32]. Dua penelitian menemukan bahwa siswa yang terpapar 3DPAM lebih mungkin menjalani operasi [40, 74]. Konektor logam dapat ditanamkan untuk menciptakan gerakan yang dibutuhkan untuk mempelajari anatomi fungsional [51, 53], atau model dapat dicetak menggunakan desain pemicu [67].
Pencetakan 3D memungkinkan pembuatan model anatomi yang dapat disesuaikan dengan meningkatkan aspek-aspek tertentu selama tahap pemodelan, [48, 80] menciptakan dasar yang sesuai, [59] menggabungkan beberapa model, [36] menggunakan transparansi, (49) warna, [45] atau membuat struktur internal tertentu terlihat [30]. Tripodi dan rekan-rekannya menggunakan tanah liat untuk memahat guna melengkapi model tulang hasil cetak 3D mereka, menekankan nilai model yang dibuat bersama sebagai alat pengajaran [47]. Dalam 9 studi, warna diterapkan setelah pencetakan [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75], tetapi siswa hanya menerapkannya sekali [49]. Sayangnya, studi tersebut tidak mengevaluasi kualitas pelatihan model atau urutan pelatihan. Hal ini harus dipertimbangkan dalam konteks pendidikan anatomi, karena manfaat pembelajaran campuran dan pembuatan bersama sudah mapan [89]. Untuk mengatasi meningkatnya aktivitas periklanan, pembelajaran mandiri telah banyak digunakan untuk mengevaluasi model [24, 26, 27, 32, 46, 69, 82].
Satu penelitian menyimpulkan bahwa warna bahan plastik terlalu terang[45], penelitian lain menyimpulkan bahwa modelnya terlalu rapuh[71], dan dua penelitian lainnya menunjukkan kurangnya variabilitas anatomi dalam desain model individual[25, 45]. Tujuh penelitian menyimpulkan bahwa detail anatomi 3DPAM tidak memadai [28, 34, 45, 48, 62, 63, 81].
Untuk model anatomi yang lebih detail dari daerah yang besar dan kompleks, seperti retroperitoneum atau tulang belakang leher, waktu segmentasi dan pemodelan dianggap sangat lama dan biayanya sangat tinggi (sekitar US$2000) [27, 48]. Hojo dan rekan-rekannya menyatakan dalam penelitian mereka bahwa dibutuhkan 40 jam untuk membuat model anatomi panggul [42]. Waktu segmentasi terlama adalah 380 jam dalam sebuah penelitian oleh Weatherall dan rekan-rekannya, di mana beberapa model digabungkan untuk membuat model saluran napas pediatrik yang lengkap [36]. Dalam sembilan penelitian, waktu segmentasi dan pencetakan dianggap sebagai kelemahan [36, 42, 57, 58, 74]. Namun, 12 penelitian mengkritik sifat fisik model mereka, khususnya konsistensinya, [28, 62] kurangnya transparansi, [30] kerapuhan dan monokromatisitas, [71] kurangnya jaringan lunak, [66] atau kurangnya detail [28, 34]. , 45, 48, 62, 63, 81]. Kekurangan ini dapat diatasi dengan meningkatkan waktu segmentasi atau simulasi. Kehilangan dan pengambilan informasi yang relevan merupakan masalah yang dihadapi oleh tiga tim [30, 74, 77]. Menurut laporan pasien, agen kontras beryodium tidak memberikan visibilitas vaskular yang optimal karena keterbatasan dosis [74]. Injeksi model kadaver tampaknya merupakan metode ideal yang menjauh dari prinsip “sesedikit mungkin” dan keterbatasan dosis agen kontras yang disuntikkan.
Sayangnya, banyak artikel tidak menyebutkan beberapa fitur utama 3DPAM. Kurang dari setengah artikel secara eksplisit menyatakan apakah 3DPAM mereka diberi warna. Cakupan ruang lingkup pencetakan tidak konsisten (43% artikel), dan hanya 34% yang menyebutkan penggunaan berbagai media. Parameter pencetakan ini sangat penting karena memengaruhi sifat pembelajaran 3DPAM. Sebagian besar artikel tidak memberikan informasi yang cukup tentang kompleksitas dalam memperoleh 3DPAM (waktu desain, kualifikasi personel, biaya perangkat lunak, biaya pencetakan, dll.). Informasi ini sangat penting dan harus dipertimbangkan sebelum memulai proyek pengembangan 3DPAM baru.
Tinjauan sistematis ini menunjukkan bahwa mendesain dan mencetak model anatomi normal secara 3D dapat dilakukan dengan biaya rendah, terutama saat menggunakan printer FDM atau SLA dan material plastik satu warna yang murah. Namun, desain dasar ini dapat ditingkatkan dengan menambahkan warna atau menambahkan desain dengan material yang berbeda. Model yang lebih realistis (dicetak menggunakan berbagai material dengan warna dan tekstur berbeda untuk mereplikasi kualitas taktil model referensi kadaver secara akurat) membutuhkan teknologi pencetakan 3D yang lebih mahal dan waktu desain yang lebih lama. Hal ini akan secara signifikan meningkatkan biaya keseluruhan. Terlepas dari proses pencetakan mana yang dipilih, memilih metode pencitraan yang tepat adalah kunci keberhasilan 3DPAM. Semakin tinggi resolusi spasial, semakin realistis model tersebut dan dapat digunakan untuk penelitian tingkat lanjut. Dari sudut pandang pedagogis, 3DPAM merupakan alat yang efektif untuk mengajarkan anatomi, sebagaimana dibuktikan oleh tes pengetahuan yang diberikan kepada siswa dan kepuasan mereka. Efek pengajaran 3DPAM paling baik ketika mereproduksi daerah anatomi yang kompleks dan siswa menggunakannya sejak awal pelatihan medis mereka.
Kumpulan data yang dihasilkan dan/atau dianalisis dalam penelitian ini tidak tersedia untuk umum karena kendala bahasa, tetapi dapat diperoleh dari penulis terkait atas permintaan yang wajar.
Drake RL, Lowry DJ, Pruitt CM. Tinjauan mata kuliah anatomi makroskopis, mikroanatomi, neurobiologi, dan embriologi dalam kurikulum sekolah kedokteran AS. Anat Rec. 2002;269(2):118-22.
Ghosh SK Pembedahan mayat sebagai alat pendidikan untuk ilmu anatomi di abad ke-21: Pembedahan sebagai alat pendidikan. Analisis pendidikan sains. 2017;10(3):286–99.
Waktu posting: 09-04-2024