3Dプリントされた解剖模型（3DPAM）は、その教育的価値と実現可能性から、適切なツールであると考えられる。本レビューの目的は、人体解剖学の教育に用いられる3DPAMの作成方法を記述・分析し、その教育的貢献を評価することである。
PubMedで、教育、学校、学習、指導、訓練、指導、教育、三次元、3D、3次元、印刷、印刷、印刷、解剖学、解剖学、解剖学、解剖学という用語を用いて電子検索を行った。検索結果には、研究の特徴、モデル設計、形態学的評価、教育的成果、長所と短所が含まれていた。
選ばれた 68 件の論文のうち、最も多くの研究が頭蓋領域に焦点を当てており (33 件の論文)、51 件の論文が骨の印刷について言及しています。47 件の論文では、コンピュータ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。48 件の研究でプラスチックとその誘導体が使用されました。各デザインの価格は 1.25 ドルから 2,800 ドルまでです。37 件の研究で 3DPAM と参照モデルが比較されました。33 件の論文で教育活動が調査されました。主な利点は、視覚的および触覚的な品質、学習効率、再現性、カスタマイズ性と俊敏性、時間の節約、機能解剖学の統合、メンタルローテーション能力の向上、知識の保持、教師と生徒の満足度です。主な欠点は、一貫性、詳細または透明性の欠如、明るすぎる色、長い印刷時間、高コストなど、デザインに関連しています。
この系統的レビューは、3DPAMが解剖学教育において費用対効果が高く、効果的であることを示しています。よりリアルなモデルを作成するには、より高価な3Dプリンティング技術とより長い設計時間が必要となり、全体的なコストが大幅に増加します。重要なのは、適切な画像化方法を選択することです。教育的な観点から見ると、3DPAMは解剖学教育に効果的なツールであり、学習成果と満足度にプラスの影響を与えます。3DPAMの教育効果は、複雑な解剖学的領域を再現し、学生が医学教育の初期段階から使用する場合に最適です。
動物の死体の解剖は古代ギリシャ以来行われており、解剖学を教える主要な方法の 1 つです。実習中に行われる死体解剖は、大学の医学生の理論カリキュラムで使用され、現在では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 ツールの探索を促しています [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、および 3D プリンティングが含まれます。Santos らによる最近の文献レビューによると [8]、解剖学の教育におけるこれらの新しいテクノロジーの価値の観点から、3D プリンティングは、学生の教育的価値と実装の実現可能性の両方の観点から、最も重要なリソースの 1 つであるようです [4,9,10]。
3Dプリンティングは新しい技術ではありません。この技術に関する最初の特許は1984年にフランスのA Le Méhauté、O De Witte、JC Andréによって取得され、その3週間後にはアメリカのC Hullによって取得されました。それ以来、この技術は進化を続け、その用途は多くの分野に拡大しています。例えば、NASAは2014年に地球外初の物体をプリントしました[11]。医療分野もこの新しいツールを採用し、個別化医療の開発への意欲を高めています[12]。
多くの著者が、医学教育における3Dプリント解剖モデル（3DPAM）の使用の利点を実証している[10, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]。人体解剖学を教える際には、病理的ではなく解剖学的に正常なモデルが必要である。いくつかのレビューでは、病理的または医学/外科トレーニングモデルを検討している[8, 20, 21]。3Dプリンティングなどの新しいツールを組み込んだ人体解剖学の教育用ハイブリッドモデルを開発するために、人体解剖学の教育用に3Dプリントオブジェクトがどのように作成され、学生がこれらの3Dオブジェクトを使用した学習の有効性をどのように評価するかを記述および分析する系統的レビューを実施した。
この体系的な文献レビューは、PRISMA（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses）ガイドライン[22]を使用して、時間制限なしで2022年6月に実施されました。
対象論文は、解剖学の教育・学習に3DPAMを用いた研究論文すべてとした。病理モデル、動物モデル、考古学的モデル、および医療・外科訓練モデルに焦点を当てた文献レビュー、書簡、または記事は除外した。英語で出版された論文のみを選択した。オンラインで抄録が入手できない論文は除外した。複数のモデルを含む論文で、そのうち少なくとも1つが解剖学的に正常であるか、教育価値に影響を与えない軽微な病理を有するものを対象とした。
2022 年 6 月までに発表された関連研究を特定するために、電子データベース PubMed (米国国立医学図書館、NCBI) で文献検索を実施しました。以下の検索語を使用してください: education、school、teaching、teaching、learning、teaching、education、three-dimensional、3D、3D、printing、printing、printing、anatomy、anatomy、anatomy、anatomy。単一のクエリが実行されました: (((education[Title/Abstract] OR school[Title/Abstract] OR learning[Title/Abstract] OR teaching[Title/Abstract] OR training[Title/Abstract] OReach[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])。追加の記事は、PubMed データベースを手動で検索し、他の科学記事の参考文献を確認することによって特定されました。日付制限は適用されませんでしたが、「人物」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抄録は、2名の著者（EBRとAL）によって包含基準と除外基準に照らしてスクリーニングされ、すべての適格基準を満たさない研究は除外された。残りの研究の全文は、3名の著者（EBR、EBE、AL）によって取得され、レビューされた。必要に応じて、論文の選択に関する意見の相違は、4人目の著者（LT）によって解決された。すべての包含基準を満たした出版物が、このレビューに含まれた。
データ抽出は、3人目の著者（LT）の監督の下、2人の著者（EBRとAL）によって独立して行われた。
- モデル設計データ：解剖学的領域、特定の解剖学的部位、3D プリント用の初期モデル、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 プリンターの種類、材料の種類と数量、印刷スケール、色、印刷コスト。
- モデルの形態学的評価：比較に使用したモデル、専門家／教師による医学的評価、評価者の数、評価の種類。
- 3Dモデルによる教育：生徒の知識の評価、評価方法、生徒数、比較グループ数、生徒のランダム化、生徒の教育/タイプ。
MEDLINEで418件の研究が特定され、そのうち139件は「ヒト」フィルターによって除外されました。タイトルと抄録を確認した後、103件の研究が全文を読むために選択されました。34件の記事は、病理モデル（9件）、医療/外科トレーニングモデル（4件）、動物モデル（4件）、3D放射線モデル（1件）であるか、オリジナルの科学論文ではない（16章）ため除外されました。合計68件の記事がレビューに含まれました。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。
本システマティックレビューにおける論文の特定、スクリーニング、および包含をまとめたフローチャート
すべての研究は2014年から2022年の間に発表され、平均発表年は2019年でした。含まれた68の論文のうち、33（49%）は記述的かつ実験的な研究、17（25%）は純粋な実験的研究、18（26%）は純粋な記述的研究でした。50（73%）の実験的研究のうち、21（31%）はランダム化を使用しました。統計分析が含まれていたのは34（50%）の研究のみでした。表1は、各研究の特徴をまとめたものです。
33件の論文（48%）は頭部領域を、19件の論文（28%）は胸部領域を、17件の論文（25%）は腹骨盤領域を、15件の論文（22%）は四肢領域を調査していた。51件の論文（75%）は、解剖モデルまたはマルチスライス解剖モデルとして3Dプリントされた骨について言及していた。
3DPAMの開発に使用されたソースモデルまたはファイルに関して、23件の論文（34%）は患者データの使用について言及し、20件の論文（29%）は死体データの使用について言及し、17件の論文（25%）はデータベースの使用について言及し、7件の研究（10%）は使用された文書のソースを明らかにしていませんでした。
47件の研究（69%）はコンピュータ断層撮影に基づいて3DPAMを開発し、3件の研究（4%）はマイクロCTの使用を報告した。7件の論文（10%）は光学スキャナを使用して3Dオブジェクトを投影し、4件の論文（6%）はMRIを使用し、1件の論文（1%）はカメラと顕微鏡を使用した。14件の論文（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なかった。3Dファイルは平均空間解像度が0.5 mm未満で作成される。最適な解像度は30 μm [80]、最大解像度は1.5 mm [32]である。
60種類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、デザイン、印刷）が使用されました。最も多く使用されたのはMimics（Materialise、ベルギー、ルーヴェン）（14件の研究、21%）で、次いでMeshMixer（Autodesk、カリフォルニア州サンラファエル）（13件の研究、19%）、Geomagic（3D System、ミズーリ州、ノースカロライナ州、リーズビル）（10件の研究、15%）、3D Slicer（Slicer Developer Training、マサチューセッツ州ボストン）（9件の研究、13%）、Blender（Blender Foundation、オランダ、アムステルダム）（8件の研究、12%）、CURA（オランダ、ゲルデマルセン）（7件の研究、10%）でした。
67種類のプリンターモデルと5種類の印刷プロセスが挙げられています。FDM（溶融堆積モデリング）技術は26製品（38%）で使用され、材料ブラストは13製品（19%）、バインダーブラストは11製品（16%）で使用されました。最も使用頻度の低い技術はステレオリソグラフィー（SLA）（5記事、7%）と選択的レーザー焼結（SLS）（4記事、6%）です。最も一般的に使用されているプリンター（7記事、10%）はConnex 500（Stratasys、イスラエル、レホボト）です[27、30、32、36、45、62、65]。
3DPAMの製造に使用された材料を明記した論文（51件、75%）のうち、48件（71%）がプラスチックとその誘導体を使用していた。主な材料は、PLA（ポリ乳酸）（n = 20、29%）、樹脂（n = 9、13%）、ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）（7種類、10%）であった。23件（34%）の論文は複数の材料から作られた3DPAMを調査し、36件（53%）の論文は単一の材料から作られた3DPAMを提示し、9件（13%）の論文は材料を明記していなかった。
29件の記事（43%）では、印刷比率が0.25:1から2:1の範囲で、平均は1:1であると報告されている。25件の記事（37%）では1:1の比率が使用されている。28件の3DPAM（41%）は複数の色で構成されており、9件（13%）は印刷後に染色されている[43、46、49、54、58、59、65、69、75]。
34件の記事（50%）がコストについて言及していた。9件の記事（13%）は3Dプリンターと原材料のコストについて言及していた。プリンターの価格は302ドルから65,000ドルまでである。明記されている場合、モデルの価格は1.25ドルから2,800ドルまでである。これらの極端な価格は、骨格標本[47]と高精度後腹膜モデル[48]に対応する。表2は、各研究に含まれるモデルデータをまとめたものである。
37件の研究（54%）が3DAPMを基準モデルと比較した。これらの研究の中で最も一般的な比較対象は解剖学的基準モデルで、14件の論文（38%）で使用され、プラスティネーション標本が6件の論文（16%）で使用された。仮想現実、コンピュータ断層撮影画像が5件の論文（14%）で1つの3DPAM、別の3DPAMが3件の論文（8%）で使用され、シリアスゲームが1件の論文（3%）で使用され、X線写真が1件の論文（3%）で使用され、ビジネスモデルが1件の論文（3%）で使用され、拡張現実が1件の論文（3%）で使用された。34件の研究（50%）が3DPAMを評価した。15件の研究（48%）が評価者の経験を詳細に記述した（表3）。 3DPAM は、7 件の研究 (47%) で外科医または担当医によって、6 件の研究 (40%) で解剖学専門家によって、3 件の研究 (20%) で学生によって、3 件の研究 (20%) で教師 (分野は特定されていない) によって評価され、さらに記事内で 1 人の評価者 (7%) によって評価されました。評価者の平均人数は 14 人 (最小 2 人、最大 30 人) です。33 件の研究 (49%) は 3DPAM の形態を定性的に評価し、10 件の研究 (15%) は 3DPAM の形態を定量的に評価しました。定性的な評価を使用した 33 件の研究のうち、16 件の研究は純粋に記述的な評価を使用し (48%)、9 件の研究はテスト / 評価 / アンケートを使用し (27%)、8 件の研究はリッカート尺度を使用 (24%) しました。表 3 は、各研究に含まれるモデルの形態学的評価をまとめたものです。
33件（48%）の論文が、学生への3DPAM教育の有効性を調査・比較した。これらの研究のうち、23件（70%）の論文が学生の満足度を評価し、17件（51%）がリッカート尺度を使用し、6件（18%）がその他の方法を使用した。22件（67%）の論文が知識テストを通じて学生の学習を評価し、そのうち10件（30%）が事前テストおよび/または事後テストを使用した。11件（33%）の研究が学生の知識を評価するために多肢選択式問題とテストを使用し、5件（15%）の研究が画像ラベリング/解剖学的識別を使用した。各研究には平均76人の学生が参加した（最小8人、最大319人）。24件（72%）の研究に対照群があり、そのうち20件（60%）がランダム化を使用した。対照的に、1件（3%）の研究は解剖モデルを10人の異なる学生にランダムに割り当てた。平均2.6グループが比較された（最小2グループ、最大10グループ）。 23件の研究（70%）は医学生を対象としており、そのうち14件（42%）は医学部1年生でした。6件（18%）の研究は研修医、4件（12%）は歯学部生、3件（9%）は理学部生を対象としていました。6件の研究（18%）は3DPAMを用いた自律学習を実施し、評価しました。表4は、対象となった各研究における3DPAMの教育効果評価の結果をまとめたものです。
著者らが報告した、3DPAMを正常な人体解剖学の教育ツールとして使用する主な利点は、リアリズム[55, 67]、正確性[44, 50, 72, 85]、一貫性の変動性[34, 45]などの視覚的および触覚的特性である。 、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]、改良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]、授業時間の節約[61、80]、保管の容易さ[61]、機能解剖学を統合したり特定の構造を作成したりする能力[51、53]、67]、迅速な設計骨格モデル[81]、モデルを共同で作成して持ち帰る能力[49, 60, 71]、メンタルローテーション能力[23]と知識保持[32]の向上、教師[25, 63]と生徒の満足度[25, 45, 46, 52, 52, 57, 63, 66, 69, 84]への影響などがある。
主な欠点は、設計に関連しており、剛性 [80]、一貫性 [28, 62]、詳細や透明性の欠如 [28, 30, 34, 45, 48, 62, 64, 81]、色が明るすぎる [45]、床の脆弱性 [71] などである。その他の欠点としては、情報の損失 [30, 76]、画像分割に要する時間の長さ [36, 52, 57, 58, 74]、印刷時間 [57, 63, 66, 67]、解剖学的多様性の欠如 [25]、高コスト [48] などが挙げられる。
この系統的レビューは、過去9年間に発表された68件の論文を要約し、正常な人体解剖学の教育ツールとしての3Dプリントモデル（3DPAM）に対する科学界の関心の高さを明らかにしています。各解剖学的部位が研究され、3Dプリントされました。これらの論文のうち、37件は3DPAMと他のモデルを比較し、33件は学生にとっての3DPAMの教育的意義を評価しています。
解剖学的3Dプリンティング研究のデザインの違いを考慮すると、メタ分析を実施することは適切ではないと考えました。2020年に発表されたメタ分析は、主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おり、3DPAMの設計と製造の技術的側面は分析していません[10]。
頭部領域は最も研究されている領域であり、おそらくその解剖学的構造の複雑さから、四肢や胴体と比較して、学生がこの解剖学的領域を三次元空間で表現することがより困難であるためでしょう。CTは、最も一般的に使用されている画像診断法です。この技術は、特に医療現場で広く使用されていますが、空間分解能が限られており、軟部組織のコントラストが低いという欠点があります。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やモデリングには適していません。一方、コンピュータ断層撮影は、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、解剖学的モデルを3Dプリントする前にこれらのステップを完了するのに役立ちます。一方、マイクロCTは、骨画像における空間分解能の点で基準技術とみなされています[70]。光学スキャナやMRIも画像取得に使用できます。高解像度により、骨表面の平滑化が防止され、解剖学的構造の微妙さが維持されます[59]。モデルの選択も空間分解能に影響します。たとえば、可塑化モデルは解像度が低くなります[45]。グラフィックデザイナーはカスタム 3D モデルを作成する必要があり、これによりコストが増加します (1 時間あたり 25 ～ 150 ドル) [43]。高品質の .STL ファイルを取得するだけでは、高品質の解剖モデルを作成するには不十分です。印刷プレート上の解剖モデルの向きなどの印刷パラメータを決定する必要があります [29]。一部の著者は、3DPAM の精度を向上させるために、可能な限り SLS などの高度な印刷技術を使用すべきだと提案しています [38]。3DPAM の製造には専門家の支援が必要であり、最も需要の高い専門家は、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および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のコストと複雑さがその使用を妨げています。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、各技術の長所と短所を明らかにしています[68]。モデリングソフトウェアに加えて、選択したプリンターと互換性のある印刷ソフトウェアも必要です。一部の著者は、オンライン3D印刷の使用を好みます[75]。十分な数の3Dオブジェクトが印刷されれば、投資は経済的利益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ている材料です。その幅広い質感と色により、3DPAM の材料として選ばれています。一部の著者は、従来の死体モデルやプラスティネーションモデルと比較して、その高い強度を称賛しています [24、56、73]。一部のプラスチックは、曲げたり伸ばしたりする特性さえ持っています。たとえば、FDM 技術を使用した Filaflex は、最大 700% まで伸ばすことができます。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、2 つの研究では、印刷中の繊維の配向について疑問が呈されています。実際、筋肉のモデリングでは、筋繊維の配向、挿入、神経支配、および機能が重要です [33]。
驚くべきことに、印刷の縮尺について言及している研究はほとんどありません。多くの人が1:1の縮尺を標準と考えているため、著者はあえて言及しなかったのかもしれません。拡大は大人数のグループでの指導学習に役立つでしょうが、特にクラス規模の拡大やモデルの物理的なサイズが重要な要素となる状況では、拡大の実現可能性はまだ検討されていません。もちろん、実物大の縮尺であれば、患者にさまざまな解剖学的要素の位置を伝えやすくなるため、よく使用される理由もそこにあるのかもしれません。
市場に出回っている多くのプリンターのうち、カラーと多層（したがって多面的な質感）の高精細印刷を実現するためにPolyJet（材料またはバインダーインクジェット）技術を使用するプリンターは、20,000米ドルから250,000米ドルの価格帯である（https://www.aniwaa.com/）。この高額な価格が、医学部における3DPAMの普及を制限する可能性がある。プリンターの価格に加えて、インクジェット印刷に必要な材料費は、SLAまたはFDMプリンターよりも高い[68]。SLAまたはFDMプリンターの価格もより手頃で、このレビューに掲載されている記事では576ユーロから4,999ユーロの範囲である。Tripodiらによると、骨格の各パーツは1.25米ドルで印刷できる[47]。 11件の研究で、3Dプリンティングは可塑化や市販モデルよりも安価であると結論付けられています[24, 27, 41, 44, 45, 48, 51, 60, 63, 80, 81, 83]。さらに、これらの市販モデルは、解剖学の教育に十分な詳細を持たずに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よりも劣ると考えられています[44]。使用する印刷技術に加えて、最終的なコストはスケールに比例し、したがって3DPAMの最終的なサイズに比例することに留意する価値があります[48]。これらの理由から、実物大スケールが好まれます[37]。
3DPAMと市販の解剖モデルを比較した研究は1件のみである[72]。死体標本は、3DPAMの比較対象として最も一般的に使用されている。限界はあるものの、死体モデルは解剖学の教育において依然として貴重なツールである。剖検、解剖、乾燥骨を区別する必要がある。トレーニングテストに基づくと、2件の研究で3DPAMがプラスティネーション解剖よりも有意に効果的であることが示された[16, 27]。1件の研究では、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た[78]。2つの教育方法の間に有意差はなかった。このような比較は難しいため、このトピックに関する研究はほとんどないと考えられる。解剖は学生にとって時間のかかる準備である。準備するものによっては、数十時間の準備が必要になることもある。3つ目の比較は乾燥骨で行うことができる。TsaiとSmithによる研究では、3DPAMを使用したグループの方がテストのスコアが有意に優れていることがわかった[51, 63]。 Chen らは、3D モデルを使用した学生は構造 (頭蓋骨) の識別においてより良い成績を収めたが、MCQ スコアには差がなかったと指摘した [69]。最後に Tanner らは、翼口蓋窩の 3DPAM を使用したこのグループで、事後テストの結果が優れていることを示した [46]。この文献レビューでは、他の新しい教育ツールも特定された。その中で最も一般的なのは、拡張現実、仮想現実、シリアス ゲームである [43]。Mahrous らによると、解剖モデルへの好みは、学生がビデオゲームをプレイする時間数に依存する [31]。一方、新しい解剖学教育ツールの大きな欠点は、特に純粋な仮想ツールの場合、触覚フィードバックである [48]。
新しい 3DPAM を評価するほとんどの研究では、知識の事前テストが使用されています。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。実験研究を実施する前に、予備テストで平均点以上のスコアを獲得したすべての学生を除外する著者もいます [40]。Garas らが言及したバイアスの中には、モデルの色と学生クラスでのボランティアの選択がありました [61]。染色により、解剖学的構造の識別が容易になります。Chen らは、グループ間に初期差がない厳密な実験条件を確立し、研究は可能な限り最大限に盲検化されました [69]。Lim らは、評価におけるバイアスを回避するために、事後テストの評価を第三者が完了することを推奨しています [16]。3DPAM の実現可能性を評価するためにリッカート尺度を使用した研究もあります。この尺度は満足度を評価するのに適していますが、注意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 の研究のうち 14 で、主に医学生、特に 1 年生の医学生を対象に評価されました。Wilk らはパイロット研究で、医学生は 3D プリンティングを解剖学の学習に含めるべきだと考えていると報告しました [87]。Cercenelli の研究で調査された学生の 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]。Tanner らの結果も、学生がその分野を学んだことがない方が成績が良いことを示しました [46]。これらのデータは、医学部の 1 年目が 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 の論文では、医学生の 3DPAM と従来のモデルの間でテスト スコアに有意差がありましたが、研修医では有意差はありませんでした。
3DPAM を学習ツールとして使用すると、学業成績 [16, 35, 39, 52, 57, 63, 69, 79]、長期的な知識保持 [32]、および学生の満足度 [25, 45, 46, 52, 57, 63, 66] が向上します。 、 69 、 84]。専門家パネルもこれらのモデルが有用であると判断しました [37, 42, 49, 81, 82]。また、2 つの研究では、教師が 3DPAM に満足していることがわかりました [25, 63]。すべての情報源の中で、Backhouse らは、3D 印刷が従来の解剖モデルに代わる最良の方法であると考えています [49]。Ye らは、最初のメタ分析で、3DPAM の指示を受けた学生は、2D または死体による指示を受けた学生よりも事後テストのスコアが優れていることを確認しました [10]。しかし、彼らは3DPAMを複雑さではなく、単に心臓、神経系、腹腔によって区別しました。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くと他のモデルよりも優れていませんでした[32、66、69、77、78、84]。Salazarらはメタ分析で、3DPAMの使用は特に複雑な解剖学の理解を向上させると結論付けました[17]。この概念はHitasの編集者への手紙と一致しています[88]。複雑でないと考えられる解剖学的領域には3DPAMの使用は必要ありませんが、より複雑な解剖学的領域（首や神経系など）は3DPAMの論理的な選択となります。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と判明した領域に関する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できるかもしれません。したがって、すでにその主題に関する知識を持っている学生（医学生または研修医）に単純なモデルを提示しても、学生のパフォーマンスを向上させるのに役立ちません。
挙げられた教育上の利点のうち、11の研究はモデルの視覚的または触覚的な特性を強調しており[27,34,44,45,48,50,55,63,67,72,85]、3つの研究は強度と耐久性を向上させています(33, 50 -52, 63, 79, 85, 86)。その他の利点としては、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、死体よりも保存が容易であること、プロジェクトを24時間以内に完了できること、ホームスクーリングのツールとして使用できること、大量の情報を教えるために使用できることなどが挙げられます。グループ[30, 49, 60, 61, 80, 81]。大量の解剖学教育のための3Dプリントの繰り返しにより、3Dプリントモデルはより費用対効果が高くなっています[26]。3DPAMの使用により、メンタルローテーション能力が向上し[23]、断面画像の解釈が向上します[23, 32]。 2つの研究では、3DPAMに触れた学生は手術を受ける可能性が高いことがわかりました[40, 74]。機能解剖学の研究に必要な動きを作り出すために金属コネクタを埋め込むことができます[51, 53]、またはトリガー設計を使用してモデルを印刷することができます[67]。
3D プリンティングは、モデリング段階で特定の側面を改善したり [48, 80]、適切なベースを作成したり [59]、複数のモデルを組み合わせたり [36]、透明性を使用したり (49)、色を使用したり [45]、特定の内部構造を可視化したり [30]、調整可能な解剖学的モデルを作成したりすることを可能にします。Tripodi らは、3D プリントされた骨モデルを補完するために彫刻用粘土を使用し、共同作成されたモデルが教育ツールとして価値があることを強調しました [47]。9 つの研究では、印刷後に色が適用されましたが [43, 46, 49, 54, 58, 59, 65, 69, 75]、学生はそれを 1 回しか適用しませんでした [49]。残念ながら、この研究ではモデルトレーニングの質やトレーニングの順序を評価していません。ブレンド学習と共同作成の利点は十分に確立されているため [89]、これは解剖学教育の文脈で考慮されるべきです。増大する広告活動に対処するため、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た[24, 26, 27, 32, 46, 69, 82]。
ある研究では、プラスチック素材の色が明るすぎると結論付けられ[45]、別の研究では、モデルが壊れやすすぎると結論付けられ[71]、他の2つの研究では、個々のモデルの設計に解剖学的変動性が欠けていることが示されました[25, 45]。7つの研究では、3DPAMの解剖学的詳細が不十分であると結論付けられました[28, 34, 45, 48, 62, 63, 81]。
後腹膜や頸椎などの大きくて複雑な領域のより詳細な解剖学的モデルの場合、セグメンテーションとモデリングの時間は非常に長く、コストも非常に高い（約2000米ドル）と考えられています[27, 48]。Hojoらは、骨盤の解剖学的モデルを作成するのに40時間かかったと研究で述べています[42]。最も長いセグメンテーション時間は、Weatherallらの研究で380時間であり、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考えられていました[36, 42, 57, 58, 74]。しかし、12の研究では、モデルの物理的特性、特に一貫性[28, 62]、透明性の欠如[30]、脆さと単色性[71]、軟組織の欠如[66]、または詳細の欠如[28, 34]を批判しました。 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増やすことで克服できます。関連情報の喪失と取得は、3つのチームが直面した問題でした[30、74、77]。患者の報告によると、ヨード造影剤は投与量の制限により最適な血管の視認性を提供しませんでした[74]。死体モデルへの注入は、「できるだけ少なく」という原則と注入される造影剤の投与量の制限から脱却する理想的な方法のようです。
残念ながら、多くの記事では3DPAMの重要な特徴について触れられていません。記事の半数以下しか、3DPAMに着色が施されているかどうかを明記していません。印刷範囲の網羅性も一貫性がなく（記事の43%）、複数のメディアの使用について言及しているのはわずか34%でした。これらの印刷パラメータは、3DPAMの学習特性に影響を与えるため、非常に重要です。ほとんどの記事では、3DPAMの入手における複雑さ（設計時間、担当者の資格、ソフトウェア費用、印刷費用など）に関する十分な情報が提供されていません。これらの情報は重要であり、新しい3DPAMの開発プロジェクトを開始する前に検討する必要があります。
この系統的レビューによると、特にFDMまたはSLAプリンターと安価な単色プラスチック材料を使用すれば、通常の解剖学的モデルの設計と3Dプリントは低コストで実現可能であることが示されています。ただし、これらの基本的な設計は、色を追加したり、異なる材料でデザインを追加したりすることで強化できます。よりリアルなモデル（死体参照モデルの触覚特性を忠実に再現するために、異なる色と質感の複数の材料を使用してプリントされたもの）には、より高価な3Dプリント技術とより長い設計時間が必要です。これにより、全体のコストが大幅に増加します。どのプリントプロセスを選択するかにかかわらず、適切なイメージング方法を選択することが3DPAMの成功の鍵となります。空間解像度が高いほど、モデルはよりリアルになり、高度な研究に使用できます。教育的な観点から見ると、3DPAMは解剖学の教育に効果的なツールであり、学生に実施された知識テストと学生の満足度によって証明されています。3DPAMの教育効果は、複雑な解剖学的領域を再現し、学生が医学教育の初期段階で使用する場合に最適です。
本研究で生成および／または分析されたデータセットは、言語の壁のため一般には公開されていませんが、合理的な要請があれば、責任著者から入手可能です。
Drake RL、Lowry DJ、Pruitt CM。米国の医学部カリキュラムにおける肉眼解剖学、微細解剖学、神経生物学、発生学のコースのレビュー。Anat Rec. 2002;269(2):118-22。
Ghosh SK 21世紀の解剖学における教育ツールとしての死体解剖：教育ツールとしての解剖。科学教育の分析。2017;10(3):286–99。
投稿日時：2024年4月9日