3次元印刷された解剖学的モデル（3DPAM）は、教育的価値と実現可能性のために適切なツールのようです。このレビューの目的は、人間の解剖学を教えるための3DPAMを作成し、その教育的貢献を評価するために使用される方法を説明および分析することです。
以下の用語を使用して、PubMedで電子検索が行われました：教育、学習、教育、トレーニング、教育、教育、3次元、3D、3次元、印刷、印刷、印刷、解剖学、解剖学、解剖学、解剖学。 。調査結果には、研究特性、モデル設計、形態学的評価、教育パフォーマンス、長所と短所が含まれていました。
68の選択された記事のうち、頭蓋領域に焦点を当てた最大数の研究（33の記事）。 51の記事は、骨の印刷に言及しています。 47の記事で、コンピューター断層撮影に基づいて3DPAMが開発されました。 5つの印刷プロセスがリストされています。プラスチックとその誘導体は、48の研究で使用されました。各デザインの価格は1.25ドルから2,800ドルです。 37の研究では、3DPAMを参照モデルと比較しました。 33の記事では、教育活動を調査しました。主な利点は、視覚と触覚の品質、学習効率、再現性、カスタマイズ可能性と敏ility性、時間の節約、機能的解剖学の統合、精神的回転能力の向上、知識保持、教師/生徒の満足度です。主な欠点は、一貫性、詳細または透明性の欠如、明るすぎる印刷時間、高コストの色など、設計に関連しています。
この系統的レビューは、3DPAMが解剖学を教えるのに費用対効果が高く効果的であることを示しています。より現実的なモデルには、より高価な3Dプリントテクノロジーと設計時間が長く使用される必要があります。これにより、全体的なコストが大幅に増加します。重要なのは、適切なイメージング方法を選択することです。教育的な観点から、3DPAMは解剖学を教えるための効果的なツールであり、学習の成果と満足にプラスの影響を与えます。 3DPAMの教育効果は、複雑な解剖学的地域を再現し、学生が医療訓練の早い段階でそれを使用するときに最適です。
動物の死体の解剖は古代ギリシャ以来行われており、解剖学を教える主な方法の1つです。実践的なトレーニング中に行われた死体解剖は、大学の医学生の理論的カリキュラムで使用されており、現在、解剖学の研究のゴールドスタンダードと考えられています[1,2,3,4,5]。しかし、人間の死体標本の使用には多くの障壁があり、新しいトレーニングツールの検索を促します[6、7]。これらの新しいツールには、拡張現実、デジタルツール、3D印刷が含まれます。 Santosらによる最近の文献レビューによると。 [8]解剖学を教えるためのこれらの新しい技術の価値に関して、3Dプリンティングは、学生の教育的価値の観点から、および実装の実現可能性の観点から、最も重要なリソースの1つであると思われます[4,9,10] 。
3D印刷は新しいものではありません。この技術に関連した最初の特許は、1984年にさかのぼります。フランスのルメハテ、o de Witte、JCAndré、3週間後の米国のC Hullです。それ以来、技術は進化し続けており、その使用は多くの分野に拡大しています。たとえば、NASAは2014年に最初のオブジェクトを地球の向こうに印刷しました[11]。医療分野はまた、この新しいツールを採用しているため、個別化医療を開発したいという欲求が高まっています[12]。
多くの著者は、医学教育に3D印刷された解剖学的モデル（3DPAM）を使用することの利点を実証しています[10、13、14、15、16、17、18、19]。人間の解剖学を教えるときは、非病理学的および解剖学的に正常なモデルが必要です。一部のレビューでは、病理学的または医学的/外科的トレーニングモデルを調査しています[8、20、21]。 3D印刷などの新しいツールを組み込んだ人間の解剖学を教えるためのハイブリッドモデルを開発するために、系統的レビューを実施して、3D印刷オブジェクトが人間の解剖学を教えるために作成され、これらの3Dオブジェクトを使用して学習の有効性を評価する方法を説明および分析しました。
この系統的文献レビューは、2022年6月にPRISMA（系統的レビューおよびメタ分析のための優先報告項目）ガイドラインを使用して時間制限なしで実施されました[22]。
包含基準はすべて、解剖学の教育/学習で3DPAMを使用した研究論文でした。病理学的モデル、動物モデル、考古学モデル、および医療/外科的訓練モデルに焦点を当てた文献レビュー、手紙、または記事は除外されました。英語で公開された記事のみが選択されました。利用可能なオンライン要約のない記事は除外されました。複数のモデルを含む記事は、少なくとも1つは解剖学的に正常であるか、教育価値に影響を与えない軽度の病理が含まれていました。
文献検索は、電子データベースPubMed（National Library of Medicine、NCBI）で実施されました。2022年6月までに公開された関連研究を特定しました。以下の検索用語を使用してください：教育、教育、教育、学習、教育、3つ - 寸法、3D、3D、印刷、印刷、印刷、解剖学、解剖学、解剖学、解剖学。単一のクエリが実行されました：（（（教育[タイトル/要約]または学校[タイトル/要約]または学習[タイトル/要約]または教育[タイトル/要約]またはトレーニング[タイトル/要約] Oreach [タイトル/要約]またはEducation [Title/Abstract]）および（3次元[タイトル]または3D [タイトル]または3D [タイトル]）および（[タイトル]または印刷[タイトル]または印刷[タイトル]）と（（解剖学）[タイトル]/要約]または解剖学[タイトル/要約]または解剖学[タイトル/要約]または解剖学[タイトル/要約]）。 PubMedデータベースを手動で検索し、他の科学記事の参照をレビューすることにより、追加の記事が特定されました。日付の制限は適用されませんでしたが、「人」フィルターが使用されました。
検索されたすべてのタイトルと要約は、2人の著者（EBRおよびAL）による包含および除外基準に対してスクリーニングされ、すべての適格性基準を満たしていない研究は除外されました。残りの研究のフルテキスト出版物は、3人の著者（EBR、EBE、AL）によって取得され、レビューされました。必要に応じて、記事の選択における意見の相違は、4人目（LT）によって解決されました。すべての選択基準を満たした出版物がこのレビューに含まれていました。
データ抽出は、3人目の著者（LT）の監督の下で、2人の著者（EBRとAL）によって独立して実行されました。
- モデル設計データ：解剖学的領域、特定の解剖学的部分、3D印刷の初期モデル、取得方法、セグメンテーションおよびモデリングソフトウェア、3Dプリンタータイプ、材料タイプと数量、印刷スケール、色、印刷コスト。
- モデルの形態学的評価：比較に使用されるモデル、専門家/教師の医学的評価、評価者の数、評価の種類。
- 3Dモデルの教育：学生の知識の評価、評価方法、学生数、比較グループの数、学生のランダム化、教育/学生の種類。
418件の研究がMedlineで特定され、139の記事が「人間」フィルターによって除外されました。タイトルと要約をレビューした後、フルテキストの読みには103の研究が選択されました。 34の記事は、病理学的モデル（9件の記事）、医療/外科的トレーニングモデル（4つの記事）、動物モデル（4つの記事）、3D放射線モデル（1つの記事）であるか、元の科学記事（16章）ではないため、除外されました。 ）。合計68の記事がレビューに含まれていました。図1は、選択プロセスをフローチャートとして示しています。
この系統的レビューに記事の識別、スクリーニング、および包含を要約するフローチャート
すべての研究は2014年から2022年の間に公開され、2019年の平均出版年。68件の記事の中で、33（49％）の研究が記述的で実験的であり、17（25％）は純粋に実験的であり、18（26％）は純粋に実験的でした。実験的。純粋に説明的です。 50（73％）の実験研究のうち、21（31％）がランダム化を使用しました。 34の研究（50％）のみが統計分析を含めました。表1は、各研究の特性をまとめたものです。
33の記事（48％）が頭部を調べ、19の記事（28％）が胸部領域を調べ、17の記事（25％）が腹部領域を調べ、15の記事（22％）が四肢を調べました。 51の記事（75％）は、3Dプリントボーンが解剖学的モデルまたはマルチスライスの解剖学的モデルとして言及しました。
3DPAMの開発に使用されるソースモデルまたはファイルに関して、23の記事（34％）が患者データの使用について言及し、20件の記事（29％）が死体データの使用について言及し、17の記事（25％）がデータベースの使用について言及しました。使用され、7つの研究（10％）は使用されたドキュメントのソースを開示しませんでした。
47の研究（69％）は、コンピューター断層撮影に基づいて3DPAMを発症し、3つの研究（4％）がMicroCTの使用を報告しました。 7つの記事（10％）は、光学スキャナーを使用して3Dオブジェクトを投影し、4つの記事（6％）を使用して、カメラと顕微鏡を使用して1つの記事（1％）を使用しました。 14の記事（21％）は、3Dモデル設計ソースファイルのソースについて言及していませんでした。 3Dファイルは、0.5 mm未満の平均空間解像度で作成されます。最適な解像度は30μm[80]で、最大分解能は1.5 mm [32]です。
60の異なるソフトウェアアプリケーション（セグメンテーション、モデリング、設計、または印刷）が使用されました。 Mimics（Materalize、Leuven、Belgium、Belgium）が最も頻繁に使用され（14の研究、21％）、続いてMeshmixer（Autodesk、San Rafael、CA）（13研究、19％）、Geomagic（3D System、MO、NC、Leesville）が続きます。 。 （10研究、15％）、3Dスライサー（MAボストン、スライサー開発者トレーニング、9研究、13％）、ブレンダー（ブレンダーファンデーション、アムステルダム、オランダ）（8研究、12％）およびキュラ（ゲルデマーセン、オランダ） （7つの研究、10％）。
67の異なるプリンターモデルと5つの印刷プロセスが言及されています。 FDM（融合堆積モデリング）テクノロジーは、26の製品（38％）、13製品（19％）での材料爆破、そして最後にバインダーブラスト（11製品、16％）で使用されました。最も使用されていない技術は、ステレオリソグラフィ（SLA）（5つの記事、7％）と選択的レーザー焼結（SLS）（4つの記事、6％）です。最も一般的に使用されるプリンター（7件の記事、10％）は、Connex 500（Stratasys、Rehovot、イスラエル）です[27、30、32、36、45、65、65]。
3DPAM（51の記事、75％）の製造に使用される材料を指定する場合、48の研究（71％）がプラスチックとその導関数を使用しました。使用された主な材料は、PLA（n = 20、29％）、樹脂（n = 9、13％）、およびABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）（7種類、10％）でした。 23の記事（34％）が複数の資料から作られた3DPAM、36の記事（53％）が1つの材料のみで作られた3DPAMを提示し、9つの記事（13％）は材料を指定しませんでした。
29の記事（43％）は、0.25：1から2：1の範囲の印刷比を報告し、平均1：1でした。 25の記事（37％）は1：1の比率を使用しました。 28 3dpams（41％）は複数の色で構成され、印刷後に9（13％）が染色されました[43、46、49、54、58、59、65、69、75]。
34の記事（50％）がコストに言及しました。 9件の記事（13％）は、3Dプリンターと原材料のコストに言及しました。プリンターの価格は302ドルから65,000ドルの範囲です。指定すると、モデル価格は1.25ドルから2,800ドルの範囲です。これらの極端は、骨格標本[47]および高忠実度後腹膜モデル[48]に対応しています。表2は、含まれる各研究のモデルデータをまとめたものです。
37の研究（54％）は、3DAPMを参照モデルと比較しました。これらの研究の中で、最も一般的なコンパレータは、14の記事（38％）で使用された解剖学的参照モデル、6つの記事（16％）で調製剤をプラスチングし、6つの記事で調製した調製物（16％）でした。仮想現実の使用、5つの記事（14％）で1つの3DPAM、3つの記事の別の3DPAM（8％）、1つの記事の深刻なゲーム（3％）、1つの記事のレントゲン写真（3％）、ビジネスモデルの使用1つの記事（3％）と拡張現実（3％）。 34（50％）の研究が3dpamを評価しました。 15（48％）の研究では、評価者の経験が詳細に説明されています（表3）。 3DPAMは、外科医または7つの研究（47％）の医師に参加し、6つの研究の解剖学的専門家（40％）、3つの研究の学生（20％）、3つの研究の教師（指定されていない）（20％）の教師（規律）記事のもう1つの評価者（7％）。評価者の平均数は14（最小2、最大30）です。 33個の研究（49％）が3DPAMの形態を定性的に評価し、10の研究（15％）が3DPAMの形態を定量的に評価しました。定性的評価を使用した33の研究のうち、16は純粋に記述的評価（48％）、9つの使用テスト/評価/調査（27％）、および8つの使用型スケール（24％）を使用しました。表3は、含まれる各研究のモデルの形態学的評価をまとめたものです。
313（48％）の記事を調べて、3DPAMを教えることの有効性を学生と比較しました。これらの研究のうち、23（70％）の記事が学生の満足度を評価し、17（51％）がリッカートスケールを使用し、6つ（18％）が他の方法を使用しました。 22の記事（67％）は、知識テストを通じて学生の学習を評価しました。そのうち10件（30％）が事前テストやポストテストを使用しました。 11の研究（33％）は、複数選択の質問とテストを使用して学生の知識を評価し、5つの研究（15％）が画像のラベル付け/解剖学的識別を使用しました。平均76人の学生が各研究に参加しました（最小8、最大319）。 24人の研究（72％）には対照群があり、そのうち20人（60％）がランダム化を使用しました。対照的に、1つの研究（3％）が10人の異なる学生に解剖学的モデルをランダムに割り当てました。平均して、2.6グループが比較されました（最小2、最大10）。 23回の研究（70％）が医学生に関係しており、そのうち14人（42％）が1年生の医学生でした。 6人（18％）の研究には、居住者、4人（12％）の歯科学生、3人（9％）の科学学生が含まれていました。 6つの研究（18％）が3DPAMを使用して自律学習を実装および評価しました。表4は、含まれている各研究の3DPAM教育効果評価の結果をまとめたものです。
通常の人間の解剖学の教育ツールとして3DPAMを使用するために著者が報告した主な利点は、リアリズム[55、67]、精度[44、50、72、85]、一貫性の変動を含む視覚的および触覚的特性です[34、45 ]。 、48、64]、色と透明性[28、45]、耐久性[24、56、73]、教育効果[16、32、35、39、52、57、63、69、79]、コスト[27、 41、44、45、48、51、60、64、80、81、83]、再現性[80]、改善またはパーソナライズの可能性[28、30、36、45、48、51、53、59、61、 67、80]、生徒を操作する能力[30、49]、教育時間の節約[61、80]、ストレージの容易さ[61]、機能的解剖学を統合したり、特定の構造を作成する能力[51、53]、67] 、骨格モデルの迅速な設計[81]、モデルを共同作成して家に持ち帰る能力[49、60、71]、精神的回転能力[23]と知識保持[32]、および教師[教師] [32] 25、63]および学生の満足度[25、45、46、52、52、57、63、66、69、84]。
主な欠点は、設計に関連しています：剛性[80]、一貫性[28、62]、詳細または透明性の欠如[28、30、34、45、48、62、64、81]、色が大きすぎる[45]。そして床の脆弱性[71]。その他の欠点には、情報の喪失[30、76]、画像セグメンテーションに必要な長い時間[36、52、57、58、74]、印刷時間[57、63、66、67]、解剖学的変動の欠如[25]、コスト。高[48]。
この系統的レビューは、9年以上にわたって公開された68の記事を要約し、通常の人間の解剖学を教えるためのツールとして、科学コミュニティの3DPAMに対する関心を強調しています。各解剖学的領域が研究され、3Dが印刷されました。これらの記事のうち、37の記事が3DPAMを他のモデルと比較し、33の記事で学生の3DPAMの教育的関連性を評価しました。
解剖学的3D印刷研究の設計の違いを考えると、メタ分析を実施することが適切であるとは考えていませんでした。 2020年に公開されたメタ分析は、主に3DPAMの設計と生産の技術的および技術的側面を分析せずにトレーニング後の解剖学的知識テストに焦点を当てていました[10]。
頭部領域は最も研究されています。おそらく、その解剖学の複雑さにより、学生がこの解剖学的領域を手足や胴体と比較して3次元空間で描くことがより困難になるためです。 CTは、最も一般的に使用されるイメージングモダリティです。この手法は、特に医療環境で広く使用されていますが、空間分解能と低い軟部組織のコントラストが限られています。これらの制限により、CTスキャンは神経系のセグメンテーションとモデリングに適していません。一方、コンピューター断層撮影は、骨組織のセグメンテーション/モデリングに適しています。骨/軟部組織のコントラストは、3D印刷解剖学モデルの前にこれらの手順を完了するのに役立ちます。一方、MicroCTは、骨イメージングの空間分解能の観点から参照技術と見なされます[70]。光学スキャナーまたはMRIを使用して画像を取得することもできます。より高い解像度は、骨の表面の平滑化を防ぎ、解剖学的構造の微妙さを保存します[59]。モデルの選択は、空間分解能にも影響します。たとえば、可塑化モデルの解像度は低い[45]。グラフィックデザイナーは、コスト（1時間あたり25〜150ドル）を増やすカスタム3Dモデルを作成する必要があります[43]。高品質の.stlファイルを取得するだけでは、高品質の解剖学的モデルを作成するのに十分ではありません。印刷プレート上の解剖学的モデルの方向など、印刷パラメーターを決定する必要があります[29]。一部の著者は、3DPAMの精度を改善するために、可能な限りSLSなどの高度な印刷技術を使用する必要があることを示唆しています[38]。 3DPAMの生産には、専門家の支援が必要です。最も人気のある専門家は、エンジニア[72]、放射線科医、[75]、グラフィックデザイナー[43]および解剖学者[25、28、51、57、76、77]です。
セグメンテーションとモデリングソフトウェアは、正確な解剖学的モデルを取得する上で重要な要素ですが、これらのソフトウェアパッケージとその複雑さのコストはそれらの使用を妨げます。いくつかの研究では、さまざまなソフトウェアパッケージと印刷技術の使用を比較しており、各技術の利点と短所を強調しています[68]。ソフトウェアのモデリングに加えて、選択したプリンターと互換性のあるソフトウェアの印刷も必要です。一部の著者は、オンライン3D印刷を使用することを好みます[75]。十分な3Dオブジェクトが印刷されている場合、投資は金融リターンにつながる可能性があります[72]。
プラスチックは、最も一般的に使用される材料です。その幅広いテクスチャと色により、3DPAMに最適な素材になります。一部の著者は、従来の死体またはプラスチン化モデルと比較して、その高強度を称賛しています[24、56、73]。一部のプラスチックには、曲げまたは伸びの特性さえあります。たとえば、FDMテクノロジーを備えたFilaFlexは最大700％に伸びることがあります。一部の著者は、筋肉、腱、靭帯の複製に最適な材料であると考えています[63]。一方、印刷中に2つの研究が繊維の向きについて疑問を投げかけています。実際、筋肉繊維の向き、挿入、神経支配、および機能は、筋肉モデリングで重要です[33]。
驚くべきことに、印刷の規模について言及している研究はほとんどありません。多くの人々は1：1の比率を標準であると考えているため、著者はそれを言うことはありません。スケールアップは、大規模なグループでの指示学習に役立ちますが、特にクラスサイズの増加とモデルの物理サイズが重要な要素である場合、スケーリングの実現可能性はまだ検討されていません。もちろん、フルサイズのスケールにより、さまざまな解剖学的要素を患者に簡単に見つけて伝えることができます。
市場で利用可能な多くのプリンターのうち、Polyjet（材料またはバインダーインクジェット）テクノロジーを使用して、色とマルチレイヤー（したがってマルチテクスチャ）高解像度印刷コストを20,000米ドルから250,000米ドル（https：// www .aniwaa.com/）。この高いコストは、医学部での3DPAMの昇進を制限する可能性があります。プリンターのコストに加えて、インクジェット印刷に必要な材料のコストは、SLAまたはFDMプリンターよりも高くなります[68]。このレビューにリストされている記事では、SLAまたはFDMプリンターの価格も手頃な価格で、576ユーロから4,999ユーロの範囲です。 Tripodiと同僚によると、各骨格部は1.25米ドルで印刷できます[47]。 11の研究では、3D印刷は可塑化または市販のモデルよりも安価であると結論付けました[24、27、41、44、45、48、51、60、63、80、81、83]。さらに、これらの市販のモデルは、解剖学の教育に十分な詳細なしで患者情報を提供するように設計されています[80]。これらの市販モデルは、3DPAMより劣ると見なされています[44]。使用される印刷技術に加えて、最終コストはスケールに比例し、したがって3DPAMの最終サイズに比例していることに注意してください[48]。これらの理由から、フルサイズのスケールが好まれます[37]。
3DPAMを市販の解剖学的モデルと比較した研究のみが1つの研究のみです[72]。死体サンプルは、3DPAMで最も一般的に使用されるコンパレータです。制限にもかかわらず、死体モデルは解剖学を教えるための貴重なツールのままです。剖検、解剖、乾燥骨を区別する必要があります。トレーニングテストに基づいて、2つの研究では、3DPAMが解剖をプラスチンしたものよりも有意に効果的であることが示されました[16、27]。 1つの研究では、3DPAM（下肢）を使用した1時間のトレーニングと同じ解剖学的領域の1時間の解剖を比較しました[78]。 2つの教育方法に大きな違いはありませんでした。このような比較を行うのが難しいため、このトピックに関する研究はほとんどない可能性があります。解剖は、学生のための時間のかかる準備です。何が準備されているかに応じて、数十時間の準備が必要な場合があります。 3番目の比較は、乾燥骨で行うことができます。 TsaiとSmithの研究では、3DPAMを使用してグループでテストスコアが有意に優れていることがわかりました[51、63]。 Chenと同僚は、3Dモデルを使用している学生は、構造の識別（頭蓋骨）でより良いパフォーマンスを発揮したが、MCQスコアに違いはなかったと指摘した[69]。最後に、Tannerと同僚は、このグループで、3DPAMの翼状虫窩[46]を使用して、このグループでテスト後の結果が改善されたことを示しました。この文献レビューでは、他の新しい教育ツールが特定されました。それらの中で最も一般的なのは、拡張現実、仮想現実、そして深刻なゲームです[43]。 Mahrousと同僚によると、解剖学的モデルの好みは、学生がビデオゲームをする時間数に依存します[31]。一方、特に純粋に仮想ツールの場合、新しい解剖学の教育ツールの大きな欠点は触覚フィードバックです[48]。
新しい3DPAMを評価するほとんどの研究では、知識の事前テストを使用しています。これらの事前テストは、評価におけるバイアスを回避するのに役立ちます。一部の著者は、実験的研究を実施する前に、予備テストで平均を超えて得点したすべての学生を除外します[40]。言及されたガラスと同僚は、モデルの色と学生クラスのボランティアの選択がありました[61]。染色は、解剖学的構造の識別を容易にします。チェンと同僚は、グループ間に初期の違いがなく、研究の最大範囲に盲目にされた厳格な実験条件を確立しました[69]。 Limと同僚は、評価後のバイアスを避けるために、テスト後の評価を第三者によって完了することを推奨しています[16]。いくつかの研究では、3DPAMの実現可能性を評価するためにリッカートスケールを使用しています。この機器は満足度を評価するのに適していますが、認識すべき重要なバイアスがまだあります[86]。
3DPAMの教育的関連性は、33の研究中14件で、主に1年生の医学生を含む医学生の間で評価されました。彼らのパイロット研究で、ウィルクと同僚は、医学生が3D印刷を解剖学の学習に含めるべきだと信じていると報告しました[87]。 Cercenelli研究で調査した学生の87％は、2年目が3DPAMを使用するのに最適な時期であると考えていました[84]。タナーと同僚の結果は、フィールドを研究したことがない場合、学生のパフォーマンスが向上したことも示しました[46]。これらのデータは、医学部の最初の年が3DPAMを解剖学の教育に組み込むのに最適な時期であることを示唆しています。 Yeのメタ分析はこの考えを支持しました[18]。この研究に含まれる27の記事では、3DPAMと医学生の従来のモデルの間でテストスコアに大きな違いがありましたが、居住者ではありませんでした。
学習ツールとしての3DPAMは、学業成績を改善します[16、35、39、52、57、63、69、79]、長期知識保持[32]、および学生の満足度[25、45、46、52、57、63 、66]。 、69、84]。専門家のパネルもこれらのモデルが有用であることがわかりました[37、42、49、81、82]、2つの研究で3DPAMに対する教師の満足度が発見されました[25、63]。すべての情報源のうち、バックハウスと同僚は、3D印刷が従来の解剖学的モデルの最良の代替手段であると考えています[49]。彼らの最初のメタ分析では、YEと同僚は、3DPAMの指示を受けた学生は、2Dまたは死体の指示を受けた学生よりも良いテスト後のスコアが良いことを確認しました[10]。しかし、それらは複雑さではなく、単に心臓、神経系、腹腔によって3DPAMを区別しました。 7つの研究では、3DPAMは学生に実施された知識テストに基づいて他のモデルよりも優れていませんでした[32、66、69、77、78、84]。メタ分析において、サラザールと同僚は、3DPAMの使用が複雑な解剖学の理解を特に改善すると結論付けました[17]。この概念は、編集者へのHitasの手紙と一致しています[88]。複雑ではないと考えられる解剖学的領域では、3DPAMの使用を必要としないものもありますが、より複雑な解剖学的領域（首や神経系など）は3DPAMの論理的な選択です。この概念は、特に学生がモデルのパフォーマンスが優れていることが判明したドメインの知識を欠いている場合、一部の3DPAMが従来のモデルよりも優れていると見なされない理由を説明するかもしれません。したがって、すでに主題（医学生または居住者）について何らかの知識を持っている学生に簡単なモデルを提示することは、学生のパフォーマンスを改善するのに役立ちません。
リストされているすべての教育上の利点のうち、11の研究でモデルの視覚的または触覚的な品質が強調されました[27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85]、3つの研究が強度と耐久性を改善しました（33 、50 -52、63、79、85、86）。その他の利点は、学生が構造を操作できること、教師が時間を節約できること、死体よりも保存するのが簡単で、プロジェクトは24時間以内に完了することができ、ホームスクーリングツールとして使用でき、大量に教えるために使用できることです。情報の。グループ[30、49、60、61、80、81]。大量の解剖学の教育用の繰り返しの3Dプリントは、3Dプリントモデルにより費用対効果が高くなります[26]。 3DPAMの使用は、精神的回転能力を改善し[23]、断面画像の解釈を改善することができます[23、32]。 2つの研究では、3DPAMにさらされた学生が手術を受ける可能性が高いことがわかりました[40、74]。金属コネクタを埋め込み、機能的解剖学[51、53]を研究するために必要な動きを作成するか、トリガーデザイン[67]を使用してモデルを印刷できます。
3Dプリントにより、モデリング段階で特定の側面を改善することにより、調整可能な解剖学的モデルを作成します[48、80]適切なベースを作成します[59]複数のモデルを組み合わせて[59]透明性、（49）色、[45]、または特定の内部構造を表示する[30]。 Tripodiと同僚は、粘土の彫刻を使用して3D印刷された骨モデルを補完し、共同作成モデルの教育ツールとしての価値を強調しました[47]。 9つの研究では、印刷後に色が適用されました[43、46、49、54、58、59、65、69、75]が、学生は1回だけ適用しました[49]。残念ながら、この研究では、モデルトレーニングの品質やトレーニングのシーケンスを評価しませんでした。これは、解剖学教育の文脈で考慮されるべきであり、混合学習と共創の利点は十分に確立されているためです[89]。成長する広告活動に対処するために、自己学習はモデルを評価するために何度も使用されてきました[24、26、27、32、46、69、82]。
ある研究では、プラスチック材料の色が明るすぎ[45]、別の研究ではモデルが脆弱すぎ[71]、他の2つの研究では、個々のモデルの設計における解剖学的変動の欠如が示されたと結論付けました[25、45 ]。 。 7つの研究では、3DPAMの解剖学的詳細は不十分であると結論付けました[28、34、45、48、62、63、81]。
後腹筋や頸椎などの大規模および複雑な領域のより詳細な解剖学的モデルのために、セグメンテーションとモデリング時間は非常に長く、コストは非常に高い（約2000米ドル）と考えられています[27、48]。 Hojoと同僚は、彼らの研究で、骨盤の解剖学的モデルを作成するのに40時間かかったと述べた[42]。最長のセグメンテーション時間は、Weatherallと同僚による研究で380時間でした。この時間では、複数のモデルを組み合わせて完全な小児気道モデルを作成しました[36]。 9つの研究では、セグメンテーションと印刷時間が欠点と見なされました[36、42、57、58、74]。しかし、12の研究では、モデルの物理的特性、特にその一貫性、[28、62]透明性の欠如、[30]脆弱性と単色性、[71]軟部組織の欠如、[66]または詳細の欠如[28、 34]。 、45、48、62、63、81]。これらの欠点は、セグメンテーションまたはシミュレーション時間を長くすることで克服できます。関連情報を失い、取得することは、3つのチームが直面する問題でした[30、74、77]。患者の報告によると、ヨウ素化造影剤は、用量の制限のために最適な血管視覚を提供しませんでした[74]。死体モデルの注入は、「可能な限り少ない」という原則と造影剤の用量の制限から離れる理想的な方法であると思われます。
残念ながら、多くの記事では、3DPAMのいくつかの重要な機能については言及していません。記事の半分未満が、3DPAMが着色されているかどうかを明示的に述べています。印刷の範囲のカバレッジは一貫性がなく（記事の43％）、複数のメディアの使用について言及したのは34％だけでした。これらの印刷パラメーターは、3DPAMの学習特性に影響を与えるため、重要です。ほとんどの記事では、3DPAM（設計時間、人員資格、ソフトウェアコスト、印刷コストなど）を取得することの複雑さに関する十分な情報を提供していません。この情報は重要であり、新しい3DPAMを開発するためのプロジェクトを開始することを検討する前に考慮する必要があります。
この系統的レビューは、特にFDMまたはSLAプリンターと安価なシングルカラープラスチック材料を使用する場合、設計および3D印刷の通常の解剖学的モデルが低コストで実行可能であることを示しています。ただし、これらの基本設計は、色を追加したり、さまざまな素材にデザインを追加することで強化できます。より現実的なモデル（死体参照モデルの触覚性を密接に複製するために異なる色とテクスチャの複数の素材を使用して印刷されています）は、より高価な3D印刷技術と長い設計時間が必要です。これにより、全体的なコストが大幅に増加します。どの印刷プロセスが選択されていても、適切なイメージング方法を選択することは、3DPAMの成功の鍵です。空間分解能が高いほど、モデルはより現実的になり、高度な研究に使用できます。教育的な観点から、3DPAMは、学生に実施された知識テストとその満足によって証明されるように、解剖学を教えるための効果的なツールです。 3DPAMの教育効果は、複雑な解剖学的地域を再現し、学生が医療訓練の早い段階でそれを使用するときに最適です。
現在の研究で生成および/または分析されたデータセットは、言語の障壁のために公開されていませんが、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。
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投稿時間：2019-2024年4月