Dijital Hayvan Anatomi ve Yenilikçi Uygulama Simülasyon Laboratuvarının Kurulması: Geliştirilmesi ve Uygulanma Aşamaları

Öz

Veteriner anatomi eğitimi, geleneksel kadavra temelli öğretimin sınırlılıklarını aşabilecek ve öğrencilerin karmaşık anatomik yapıların uzamsal kavrayışını geliştirebilecek yenilikçi eğitim yaklaşımlarına giderek daha fazla ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışmanın amacı, bilgisayarlı tomografi (BT), üç boyutlu (3B) anatomik modelleme, sürükleyici sanal gerçeklik (VR) teknolojisi ve eklemeli üretim (3B baskı) yöntemlerini lisans düzeyindeki veteriner anatomi eğitimine entegre eden kapsamlı bir sanal gerçeklik destekli dijital veteriner anatomi laboratuvarının kurulması ve uygulanmasıdır. Metodolojik iş akışı dört ardışık aşamadan oluşmuştur: dijital laboratuvar altyapısının kurulması, anatomik veri setlerinin elde edilmesi ve geometrik olarak yeniden yapılandırılması, etkileşimli VR tabanlı eğitim uygulamalarının geliştirilmesi ve geliştirilen sistemin eğitim sürecine entegre edilmesi. Anatomik modeller, evcil hayvan örneklerinden elde edilen bilgisayarlı tomografi verileri ve yapılandırılmış ışık (structured-light) yüzey taramaları kullanılarak oluşturulmuş; ardından dijital segmentasyon, üç boyutlu rekonstrüksiyon, ağ (mesh) optimizasyonu ve sanal gerçeklik ortamına entegrasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca seçilen anatomik yapılar, üç boyutlu yazdırma teknolojisi kullanılarak fiziksel modellere dönüştürülmüştür. Kurulan laboratuvar; beş sanal gerçeklik çalışma istasyonu, özel üç boyutlu modelleme istasyonları, tablet bilgisayarlar ve etkileşimli görüntüleme sistemlerinden oluşmuş olup, aynı anda 20 lisans öğrencisinin uygulamalara katılımına olanak sağlamıştır. İlk uygulama döneminde geliştirilen altyapı, rutin anatomi laboratuvarı dersleri kapsamında yaklaşık 80 birinci sınıf veteriner fakültesi öğrencisi ve yedi akademik personel tarafından kullanılmıştır. Geliştirilen entegre platform, farklı evcil hayvan türlerine ve organ sistemlerine ait anatomik doğruluğu yüksek dijital kadavraların sürükleyici biçimde görüntülenmesine ve etkileşimli olarak incelenmesine olanak sağlamış; aynı zamanda tekrar edilebilir, öz-yönelimli öğrenmeyi ve karşılaştırmalı anatomi eğitimini desteklemiştir. Gözlemsel değerlendirmeler, dijital altyapının rutin anatomi eğitimine başarıyla entegre edildiğini; anatomik yapılara erişilebilirliği artırdığını, anatomik görselleştirmeyi geliştirdiğini, öğrenci katılımını ve öğrenmeye yönelik etkileşimi güçlendirdiğini ve geleneksel kadavra temelli öğretimi etkili bir şekilde tamamladığını ortaya koymuştur. Geliştirilen laboratuvar, teknoloji destekli veteriner anatomi eğitimi için ölçeklenebilir ve sürdürülebilir bir çerçeve sunmakta olup, veteriner tıp eğitiminde gelecekte gerçekleştirilecek dijital dönüşüm girişimleri için örnek teşkil edebilecek bir model niteliğindedir.

Anahtar Kelimeler

• Anatomi
• eğitim
• laboratuvar
• sanal gerçeklik (VR)
• üç boyutlu model (3B model)

Destekleyen Kurum

Aydın Adnan Menderes Üniversitesi

Proje Numarası

VTF-25001

Etik Beyan

Bu çalışma, Aydın Adnan Menderes Üniversitesi Hayvan Deneyleri Yerel Etik Kurulu (ADÜ-HADYEK) tarafından 13.01.2016 tarih ve 64583101/2016/007 sayılı etik kurul izni ile gerçekleştirilmiştir.

Teşekkür

Yazarlar, dijital veteriner anatomi laboratuvarının kurulmasına sağladığı mali destekten dolayı Aydın Adnan Menderes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimine teşekkür eder.

Establishment of a Digital Animal Anatomy and Novel Application Simulation Laboratory: Development and Implementation Steps

Öz

Veterinary anatomy education increasingly requires innovative educational approaches capable of overcoming the limitations associated with conventional cadaver-based teaching while improving students’ spatial understanding of complex anatomical structures. The present study aimed to establish and implement a comprehensive virtual reality (VR)-supported digital veterinary anatomy laboratory integrating computed tomography (CT), three-dimensional (3D) anatomical modelling, immersive VR technology, and additive manufacturing into undergraduate veterinary anatomy education. The methodological workflow consisted of four sequential stages: establishment of the digital laboratory infrastructure, acquisition and geometric reconstruction of anatomical datasets, development of interactive VR-based educational applications, and educational implementation of the developed system. Anatomical models were generated from CT datasets and structured-light surface scans of domestic animal specimens, followed by digital segmentation, three-dimensional reconstruction, mesh optimisation, and integration into a VR environment. Selected anatomical structures were additionally produced as physical models using three-dimensional printing technology. The completed laboratory comprised five VR workstations, dedicated 3D modelling stations, tablet computers, and interactive display systems, enabling simultaneous participation of up to 20 undergraduate veterinary students. During the initial implementation period, approximately 80 first-year veterinary students and seven academic staff members utilised the developed infrastructure during routine anatomy laboratory sessions. The integrated platform enabled immersive visualisation and interactive manipulation of anatomically accurate digital cadavers representing multiple domestic animal species and organ systems while supporting repeated self-directed learning and comparative anatomy education. Observational evaluations indicated successful integration of the digital infrastructure into routine anatomy teaching, with improved accessibility, enhanced anatomical visualisation, increased learner engagement, and effective complementarity with conventional cadaver-based instruction. The developed laboratory provides a scalable and sustainable framework for technology-enhanced veterinary anatomy education and may serve as a reference model for future digital transformation initiatives in veterinary medical training.

Anahtar Kelimeler

• Anatomy
• education
• laboratory
• VR
• 3D model.

Destekleyen Kurum

Aydın Adnan Menderes University

Proje Numarası

VTF-25001

Etik Beyan

This study was conducted with the permission of the Aydın Adnan Menderes University Local Ethics Committee for Animal Experiments (AYDIN ADÜ-HADYEK), dated 13/01/2016 and numbered 64583101/2016/007.

Teşekkür

The authors gratefully acknowledge the financial support provided by Aydın Adnan Menderes University Scientific Research Projects Coordination Unit for the establishment of the digital veterinary anatomy laboratory.

Kaynakça

1. Andersen, S. A. W., Mikkelsen, P. T., Konge, L., Cayé- Thomasen, P., & Sørensen, M. S. (2016). Cognitive load in multimedia learning using virtual reality simulation for mastoidectomy training. Medical Teacher, 38(10), 1024–1030. https://doi.org/10.1016/j.jsurg.2015.09.010
2. Chariker, J. H., Naaz, F., & Pani, J. R. (2011). Computer-based learning of neuroanatomy: A longitudinal study of learning, transfer, and retention. Journal of Educational Psychology, 103(1), 19–31. https://doi.org/10.1037/a0021680
3. Clark, R. C., Nguyen, F., & Sweller, J. (2006). Efficiency in learning: Evidence-based guidelines to manage cognitive load. San Francisco, CA: Pfeiffer.
4. Fitzgerald, J. E. F., White, M. J., Tang, S. W., Maxwell-Armstrong, C. A., & James, D. K. (2008). Are we teaching sufficient anatomy at medical school? The opinions of newly qualified doctors. Clinical Anatomy, 21(7), 718–724. https://doi.org/10.1002/ca.20662
5. Graafland, M., Schraagen, J. M. C., & Schijven, M. P. (2012). Systematic review of serious games for medical education and surgical skills training. British Journal of Surgery, 99(10), 1322–1330. https://doi:10.1002/bjs.8819
6. Hu, A., Wilson, T., Ladak, H., Haase, P., & Fung, K. (2009). Three- dimensional educational computer model of the larynx: Voicing a new direction. Archives of Otolaryngology–Head & Neck Surgery, 135(7), 677–681. https://doi:10.1001/archoto.2009.69
7. Kamphuis, C., Barsom, E., Schijven, M., & Christoph, N. (2014). Augmented reality in medical education? Perspectives on Medical Education, 3(4), 300–311. https://doi.org/10.1007/s40037-013-0107-7
8. Korakakis, G., Pavlatou, E. A., Palyvos, J. A., & Spyrellis, N. (2009). 3D visualization types in multimedia applications for science learning: A case study for 8th grade students in Greece. Computers & Education, 52(2), 390–401. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2008.09.011

9. Makransky, G., Terkildsen, T. S., & Mayer, R. E. (2019). Adding immersive virtual reality to a science lab simulation causes more presence but less learning. Learning and Instruction, 60, 225–236. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2017.12.007
10. Mayer, R. E., Heiser, J., & Lonn, S. (2001). Cognitive constraints on multimedia learning: When presenting more material results in less understanding. Journal of Educational Psychology, 93, 187–198. https://doi.org/10.1037/0022-0663.93.1.187
11. Mayfield, C.H., Ohara, P.T., & O’Sullivan, P.S. (2013). Perceptions of a mobile technology on learning strategies in the anatomy laboratory. Anatomical Sciences Education, 6, 81–89. https://doi.org/10.1002/ase.1307
12. McLachlan, J.C., Bligh, J., Bradley, P., & Searle, J. (2004). Teaching anatomy without cadavers. Medical Education, 38, 418–424. https://doi.org/10.1046/j.1365-2923.2004.01795.x
13. Nicholson, D.T., Chalk, C., Funnell, W.R.J., & Daniel, S.J. (2006). Can virtual reality improve anatomy education? A randomised controlled study of a computer-generated three-dimensional anatomical ear model. Medical Education, 40, 1081–1087. https://doi.org/10.1111/j.1365-2929.2006.02611.x
14. Rosen, K.R., McBride, J.M., & Drake, R.L. (2009). The use of simulation in medical education to enhance students’ understanding of basic sciences. Medical Teacher, 31, 842–846. https://doi.org/10.1080/01421590903049822
15. Shaffer, K. (2004). Teaching anatomy in the digital world. New England Journal of Medicine, 351(13), 1279–1281. https://doi.org/10.1056/NEJMp048100
16. Wiecha, J., Heyden, R., Sternthal, E., & Merialdi, M. (2010). Learning in a virtual world: Experience with using second life for medical education. Journal of Medical Internet Research, 12(1), e1. https://doi.org/10.2196/jmir.1337
17. Winkelmann, A. (2007). Anatomical dissection as a teaching method in medical school: A review of the evidence. Medical Education, 41, 15–22. https://doi.org/10.1111/j.1365-2929.2006.02625.x
18. Wu, H.K., Lee, S.W.Y., Chang, H.Y., & Liang, J.C. (2013). Current status, opportunities and challenges of augmented reality in education. Computers & Education, 62, 41–49. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.10.024