Ngày nhận bài: 27-06-2024 / Ngày chấp nhận đăng bài: 07-08-2024 / Ngày đăng bài: 09-08-2024
*Tác giả liên hệ: Phạm Lê An. Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam. E-mail: phamlean@ump.edu.vn
© 2024 Bản quyền thuộc về Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh.
50 https://www.tapchiyhoctphcm.vnISSN: 1859-1779 Nghiên cứu Y học
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh;27(3):50-57
https://doi.org/10.32895/hcjm.m.2024.03.07
Hiệu quả của việc học giải phẫu xương bằng mô hình in
3D so với học trên xương khô của người
Lữ Minh Đạt1, Huỳnh Trung Sơn1, Nguyễn Thanh Minh1, Nguyễn Minh Kỳ1,
Ngô Thị Mai Phương1, Bùi Thanh Sáng1, Nguyễn Đào Uyên Trang1, Phạm Lê An1,*
1Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Tóm tắt
Đặt vấn đề: Trong giảng dạy giải phẫu tất cả các hệ cơ quan ở mức độ hiểu và áp dụng, công nghệ in 3D là giải pháp
hỗ trợ bền vững đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới nhưng chưa có nhiều nghiên cứu tại Việt Nam.
Mục tiêu: Đánh giá hiệu quả việc học giải phẫu bằng mô hình xương in 3D so với học trên xương thật từ xác.
Đối tượng - Phương pháp: Nghiên cứu thử nghiệm phân nhóm ngẫu nhiên có đối chứng trên 47 sinh viên Y đa khoa
năm thứ nhất. Nhóm thử nghiệm gồm 24 sinh viên học với mô hình in 3D và nhóm chứng gồm 23 sinh viên học với
xương thật từ xác. Chúng tôi so sánh điểm bài kiểm tra nhận diện chi tiết giải phẫu của hai nhóm và đánh giá mức độ hài
lòng của nhóm học với mô hình xương đầu mặt, xương bàn tay, bàn chân, xương chậu in 3D.
Kết quả: Điểm trung bình nhóm thử nghiệm là 7,958 ± 2,053, nhóm chứng là 7,826 ± 3,055 (p=0,86). Trên 80% sinh viên
nhóm thử nghiệm đồng tình rằng mô hình in 3D thuận tiện để tháo lắp, dễ hình dung, tăng hứng thú học tập. 62,5% sinh
viên kém hài lòng vì mô hình in 3D đơn sắc.
Kết luận: In 3D có thể hỗ trợ học viên hiểu giải phẫu nhờ thiết kế linh hoạt, tạo mẫu nhanh và bền vững. Trong tương lai,
cần thêm các nghiên cứu về hiệu quả in 3D trong giảng dạy giải phẫu các hệ cơ quan khác.
Từ khóa: in 3D; giải phẫu; xương; giáo dục y khoa
Abstract
EFFECTIVENESS OF LEARNING BONE ANATOMY USING 3D PRINTED
MODELS VERSUS CADAVERS
Lu Minh Dat, Huynh Trung Son, Nguyen Thanh Minh, Nguyen Minh Ky, Ngo Thi Mai Phuong,
Bui Thanh Sang, Nguyen Dao Uyen Trang, Pham Le An
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh * Tập 27 * Số 3 * 2024
https://doi.org/10.32895/hcjm.m.2024.03.07 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 51Background: In teaching anatomy across all organ systems at the level of understanding and application, 3D printing
technology is a sustainable supplementary solution that has been widely adopted globally. However, there have not
been many studies on the efficacy of 3D printing in medical education in Vietnam.
Objective: This study aimed to evaluate the effectiveness of using 3D printed bone models for learning anatomy
compared to the use of real bones from cadavers.
Methods: A randomized controlled trial was conducted on 47 first-year medical students. The experimental group
consisted of 24 students studying with 3D printed bones models, while the control group included 23 students studying
with real bones from cadavers. We compared the scores of the anatomical detail identification test between the two groups
and assessed the satisfaction level of the group studying with 3D printed skull, hand, foot, and pelvic bone models.
Results: Regarding the total score of the anatomical test, the average score of the experimental group and the control
group were 7.958 ± 2.053 and 7.826 ± 3.055, respectively (p=0.86). Over 80% of the students in the experimental
group concurred that the 3D printed models are convenient for disassembling to observe internal structures. Students
found them easier to understand and experienced enhanced motivation in learning. However, 62.5% of the students
were less satisfied due to the monotomy of color of the 3D printed models.
Conclusions: 3D printing can complement lecturing in anatomy due to its flexibility, rapid prototyping, and sustainability.
Further research is needed to evaluate the effectiveness of 3D printing in studying anatomy of other organ systems.
Key words: 3D printed; anatomy; bone; medical education.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
In 3D y khoa là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng
và được áp dụng ngày càng rộng rãi vào lĩnh vực chăm sóc
sức khỏe và giáo dục y khoa. Từ dữ liệu hình ảnh học chụp
cắt lớp vi tính (CLVT), cộng hưởng từ và siêu âm, công nghệ
này cho phép tạo ra các mô hình 3D cấu trúc cơ thể của từng
bệnh nhân một cách chính xác, từ đó có thể được sử dụng
trong nhiều ứng dụng y tế, bao gồm lập kế hoạch phẫu thuật,
giáo dục y khoa, tham vấn cho bệnh nhân, làm khung nẹp,
dụng cụ định hướng phẫu thuật, bộ phận giả và thiết bị cấy
ghép [1]. Do đó, bác sĩ có thể lập kế hoạch trước các phẫu
thuật phức tạp tốt hơn, giảm nguy cơ biến chứng sau mổ và
cải thiện kết quả cho bệnh nhân. Một tổng quan hệ thống cho
thấy mô hình giải phẫu in 3D trong các phẫu thuật chấn
thương chỉnh hình và răng hàm mặt giúp giảm thời gian phẫu
thuật trung bình là 62 phút cho mỗi trường hợp, tương đương
với tiết kiệm 3.720 đô-la Mỹ chi phí phòng mổ [2]. Đối với
giáo dục y khoa, số lượng xác không đáp ứng đủ nhu cầu đào
tạo và việc sử dụng hóa chất bảo quản xác có thể gây ra các
vấn đề về sức khỏe như kích ứng da, đường hô hấp, nguy cơ
nhiễm trùng. Vì vậy, xác không còn là lựa chọn hàng đầu cho
giảng dạy giải phẫu trên thế giới [3]. Ngoài ra, các mô hình
giải phẫu trên thị trường thường bị hạn chế về thiết kế và số
lượng, thiếu các biến thể giải phẫu cũng như mô hình bệnh
lý. Một nghiên cứu tổng quan khác về các nghiên cứu thử
nghiệm ngẫu nhiên đánh giá hiệu quả của in 3D trong giáo
dục y khoa cho thấy rằng sinh viên học với các mô hình in
3D thu được kiến thức và kĩ năng hiệu quả và phần lớn đều
tỏ ra hài lòng, hứng thú, vui vẻ hơn [4].
Tại Việt Nam, các nghiên cứu áp dụng in 3D vào giáo dục
y khoa vẫn còn khá mới mẻ. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu:
“Hiệu quả của việc học giải phẫu xương bằng mô hình in 3D
so với học trên xương khô của người” nhằm khảo sát tính
hiệu quả cũng như mức độ hài lòng của người học giải phẫu
trên các mô hình in 3D.
2. ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Có 47 sinh viên thỏa tiêu chuẩn chọn mẫu kí giấy đồng
thuận tham gia nghiên cứu. Nghiên cứu được thực hiện từ
tháng 09/2022 - 04/2023 tại Đại học Y Dược Thành phố Hồ
Chí Minh (ĐHYDTPHCM).
2.1.1. Tiêu chuẩn lựa chọn
Sinh viên năm nhất thuộc khối ngành Y khoa,
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh * Tập 27 * Số 3* 2024
52 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.m.2024.03.07
Chưa học lý thuyết và thực hành xương đầu mặt, xương
chậu, xương bàn tay, xương bàn chân trên giảng đường.
2.1.2. Tiêu chuẩn loại trừ
Sinh viên năm nhất đã tự học hoặc đã từng biết chi tiết các
xương này.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Thiết kế nghiên cứu
Nghiên cứu thực nghiệm, phân nhóm ngẫu nhiên có nhóm chứng.
2.2.2. Cỡ mẫu
Có tổng cộng 47 sinh viên thỏa tiêu chuẩn chọn mẫu kí
giấy đồng thuận tham gia nghiên cứu. Các sinh viên được
chia ngẫu nhiên thành hai nhóm bằng phương pháp bốc thăm
kín. Kết quả có 24 sinh viên vào nhóm thử nghiệm (11 nam
và 13 nữ) và 23 sinh viên vào nhóm chứng (16 nam và 7 nữ).
2.2.3. Cách phân nhóm ngẫu nhiên
Bệnh nhân được phân ngẫu nhiên thành 2 nhóm bằng
phương pháp chia nhóm ngẫu nhiên theo từng khối với kích
thước khối hoán vị ngẫu nhiên, sử dụng phần mềm Stata
phiên bản 16.0 trong đó bao gồm nhóm P (uống 150 mg
pregabalin 2 giờ trước phẫu thuật) và nhóm C (không uống
pregabalin). Việc phân nhóm được làm mù đối với người thu
thập số liệu và người phân tích số liệu. Những trường hợp có
tai biến do phẫu thuật cần phải hồi sức tích cực hoặc thở máy
sau mổ sẽ ngừng nghiên cứu và không đưa vào phân tích số
liệu.
2.2.4. Phương pháp thực hiện nghiên cứu
Nhóm thử nghiệm được học với các mô hình xương in 3D
và nhóm chứng học với xác. Chúng tôi sử dụng máy in 3D
Kingssel K-1818 (Đài Loan), công nghệ ép đùn sợi nhựa
(Fused deposition modeling - FDM) để in mô hình bằng vật
liệu Polylactic Acid (PLA). Đây là công nghệ in chi phí thấp
và thân thiện với môi trường so với các công nghệ in khác.
Chúng tôi sử dụng dữ liệu 3D mô hình xương đầu mặt,
xương chậu, xương bàn tay, xương bàn chân có sẵn của một
nhà vật lý trị liệu, bản quyền loại CC BY-NC người dùng
được phép chỉnh sửa, thay đổi với mục đích phi thương mại,
kèm trích dẫn tác giả gốc(5,6,7,8). Đặc biệt, xương đầu mặt
và xương chậu gồm nhiều chi tiết được ghép lại bằng khớp
nối nam châm (Hình 1, 2). Các mô hình này được giảng viên
bộ môn Giải phẫu trình độ thạc sĩ xác nhận đạt chuẩn để đưa
vào giảng dạy, nghiên cứu bằng cách đối chiếu kích thước và
hiện diện của các chi tiết đại thể trên mô hình in 3D so với
xương khô.
Hình 1. Mô hình xương đầu mặt lắp ghép bằng nam châm
Hình 2. Mô hình in 3D xương chậu lắp ghép bằng nam châm, xương bàn tay, bàn chân
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh * Tập 27 * Số 3 * 2024
https://doi.org/10.32895/hcjm.m.2024.03.07 https://www.tapchiyhoctphcm.vn | 53Đầu tiên, cả hai nhóm thử nghiệm và nhóm chứng được
một giảng viên bộ môn Giải phẫu giảng dạy lý thuyết về
xương đầu mặt, xương chậu, xương bàn tay, xương bàn chân
trong 120 phút, bao gồm 50 phút học xương đầu mặt, 20 phút
học xương chậu, 15 phút học xương bàn tay và 15 phút học
xương bàn chân. Kế đến, để đảm bảo thời lượng sinh viên
tiếp xúc với mô hình 3D hoặc xác trong phần học thực hành,
nhóm thử nghiệm được chia thành nhóm 1, 2, 3 (8 bạn mỗi
nhóm) và nhóm chứng được chia thành nhóm 4,5,6 (2 nhóm
8 bạn, 1 nhóm 7 bạn). Mỗi nhóm nhỏ được học với 1 bộ mô
hình in 3D hoặc xương khô trong thời gian 120 phút.
Sau khi các nhóm hoàn tất học thực hành trên mô hình, tất
cả sinh viên làm một bài kiểm tra với hình thức chạy trạm.
Đề thi chạy trạm sử dụng trong nghiên cứu là bộ câu hỏi dựa
trên bảng kiểm của bộ môn Giải phẫu về các hệ cơ quan. Đề
thi có tổng số 18 câu bao gồm: 8 câu về xương đầu mặt, 6
câu về cấu trúc xương chậu, 2 câu về xương bàn tay và 2 câu
xương bàn chân. Nội dung câu hỏi bao gồm kiến thức mà hai
nhóm đã được học trong giáo trình giảng dạy và đã được các
giảng viên bộ môn Giải phẫu đánh giá là phù hợp với sinh
viên tham gia thử nghiệm. Ở mỗi trạm có 1 xương thật, trên
đó có 2 chi tiết giải phẫu được đánh dấu, sinh viên phải nhận
diện các chi tiết để ghi đáp án. Thời gian cho mỗi trạm là 40
giây (Hình 3, Bảng 1).
Hình 3. Sơ đồ nghiên cứu
Bảng 1. Các chi tiết hỏi thi trong phần kiểm tra chạy trạm
Xương đầu mặt Xương chậu Xương bàn tay Xương bàn chân
1. Góc hàm
2. Mỏm vẹt
3. Xương thái dương
4. Cung gò má
5. Lỗ tai ngoài
6. Mỏm chũm
7. Ụ chẩm
8. Lỗ bầu dục
1. Gai ngồi
2. Mào chậu
3. Gai chậu trước trên
4. Ụ ngồi
5. Củ mu
6. Diện nguyệt
1. Xương thuyền
2. Xương đốt bàn 3
1. Xương hộp
2. Chỏm xương bàn 3
Sau phần kiểm tra chạy trạm, nhóm thử nghiệm được khảo
sát về mức độ hài lòng khi học với mô hình in 3D bằng bảng
câu hỏi Likert – 7. Các tiêu chí khảo sát bao gồm sự thuận
tiện của việc tháo lắp, màu sắc và bề mặt mô hình, khả năng
hình dung các chi tiết giải phẫu, mức độ hứng thú, mức độ
hiểu bài.
Cả 2 nhóm thi chạy trạm trên xác
Học thực hành
Mô hình in 3D (n=24) Xác (n=23)
Bốc thăm ngẫu nhiên chia thành 2 nhóm
Mô hình xương in 3D (n=24) Xương người khô (n=23)
Tất cả sinh viên học lý thuyết chung trên giảng đường
47 sinh viên kí đồng thuận tham gia nghiên cứu
50 sinh viên đăng kí tham gia nghiên cứu
Thông báo mời tham gia nghiên cứu đến các sinh viên năm nhất khóa 2022-2028 tại Đại
học Y Dược TP.HCM
Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh * Tập 27 * Số 3* 2024
54 | https://www.tapchiyhoctphcm.vn https://doi.org/10.32895/hcjm.m.2024.03.07
2.2.5. Định nghĩa biến số
Giới tính: Biến nhị giá, có 2 giá trị 0 (Nữ) và 1 (Nam).
Điểm thi xương đầu mặt: Biến rời rạc, với các giá trị từ 0
đến 8.
Điểm thi xương chậu: Biến rời rạc, với các giá trị từ 0 đến 6.
Điểm thi xương bàn tay: Biến rời rạc, với các giá trị từ 0
đến 2.
Điểm thi xương bàn chân: Biến rời rạc, với các giá trị từ 0
đến 2.
Điểm thi tổng: Biến rời rạc, với các giá trị từ 0 đến 18.
Mức độ hài lòng: Biến thứ tự, bao gồm các giá trị sau:
Hoàn toàn không đồng ý;
Không đồng ý;
Phần nào không đồng ý;
Không đồng ý cũng không phản đối;
Đồng ý một phần;
Đồng ý;
Hoàn toàn đồng ý.
2.2.6. Phương pháp thống kê
Tần số và tỉ lệ phần trăm được sử dụng để trình bày kết
quả của các biến số định tính. Trung bình, độ lệch chuẩn,
được sử dụng để trình bày kết quả cho biến số định lượng và
kiểm định t độc lập dùng để so sánh điểm hai nhóm. Kiểm
định ANOVA 2 chiều được sử dụng để so sánh điểm tổng
trung bình ở hai nhóm can thiệp, nhóm chứng và ở hai giới.
Dữ liệu được nhập bằng phần mềm Excel 2016. Số liệu được
phân tích bằng phần mềm thống kê SPSS 24.
3. KẾT QUẢ
Có tổng cộng 47 sinh viên y khoa năm nhất đồng ý tham
gia nghiên cứu. Các đối tượng được chia ngẫu nhiên thành
hai nhóm, 24 sinh viên vào nhóm thử nghiệm (11 nam và 13
nữ) và 23 sinh viên vào nhóm chứng (16 nam và 7 nữ).
Không có sự khác biệt có ý nghĩa giữa tỷ lệ nam, nữ ở hai
nhóm (χ2=2,7, p=0,1).
Về tổng điểm kiểm tra chi tiết giải phẫu, điểm trung bình
ở nhóm học mô hình in 3D là 7,958 ± 2,053, ở nhóm học với
xác là 7,826 ± 3,055 và không có sự khác biệt giữa hai nhóm
(p=0,86) (Bảng 2).
Không có khác biệt giữa phương sai điểm tổng trung bình
ở các nhóm (Kiểm định Levene, F=2,7, p=0,06). Kiểm định
ANOVA 2 chiều cho thấy việc học mô hình in 3D hay xương
khô, giới tính, hoặc kết hợp cả hai yếu tố không ảnh hưởng
đến điểm tổng trung bình (p >0,05).
Về khảo sát hài lòng đối với việc học mô hình in 3D, trên
80% sinh viên nhóm thử nghiệm đồng ý rằng mô hình dễ
tháo lắp thuận lợi cho việc quan sát, giúp hình dung rõ về
hình dạng của từng cấu trúc giải phẫu, dễ dàng hình dung vị
trí các cấu trúc trong không gian, giúp thích thú, vui vẻ, dễ
hiểu bài khi học giải phẫu. 62,4% sinh viên đồng ý rằng mô
hình có màu sắc đơn điệu, 58,3% cho rằng chất lượng bề mặt
mô hình chưa được tốt (Bảng 3).
Bảng 2. Điểm kiểm tra chạy trạm ở nhóm thử nghiệm và nhóm chứng
Điểm kiểm tra
(Trung bình ± độ lệch chuẩn)
Nhóm học xương in 3D
(n=24)
Nhóm học xương khô
(n=23) Giá trị p
Điểm thi tổng (18) 7,958 ± 2,053 7,826 ± 3,055 0,862
Điểm thi xương đầu mặt (8) 3,292 ± 1,334 3,391 ± 1,588 0,817
Điểm thi xương chậu (6) 3,125 ± 1,116 2,957 ± 1,461 0,658
Điểm thi xương bàn tay (2) 0,875 ± 0,338 0,696 ± 0,470 0,139
Điểm thi xương bàn chân (2) 0,667 ± 0,637 0,783 ± 0,600 0,524