Name: 教育における複合現実技術と3次元印刷:例としての心臓解剖学 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-04-18T13:40:00.000+00:00
Duration: 6 min 18 s
Description: 学ぶ複合現実と3Dプリントを用いた心臓解剖学教育の革新的アプローチ。Microsoft HoloLensとCarnaLife Holoアプリケーションを活用し、医学生の学習体験を向上させる高精度ホログラムと患者特異的モデルの作成方法を解説します。

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<ol><li>Marconi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Value+of+3D+printing+for+the+comprehension+of+surgical+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Surg+endosc%22%5BJournal%5D)">Value of 3D printing for the comprehension of surgical anatomy.</a> Surg endosc. 31, 4102-4110 (2017).</li>
<li>Bernhard, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Personalized+3D+printed+model+of+kidney+and+tumor+anatomy%3A+a+useful+tool+for+patient+education%5BTitle%5D)+AND+%22World+J+Urol%22%5BJournal%5D)">Personalized 3D printed model of kidney and tumor anatomy: a useful tool for patient education.</a> World J Urol. 34 (3), 337-345 (2016).</li>
<li>Gehrsitz, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cinematic+rendering+in+mixed-reality+holograms%3A+a+new+3D+preoperative+planning+tool+in+pediatric+heart+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cardiovasc+Med%22%5BJournal%5D)">Cinematic rendering in mixed-reality holograms: a new 3D preoperative planning tool in pediatric heart surgery.</a> Front Cardiovasc Med. 8, 633611(2021).</li>
<li>Vatankhah, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printed+models+for+teaching+orbital+anatomy%2C+anomalies+and+fractures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ophthalmic+Vis+Res%22%5BJournal%5D)">3D printed models for teaching orbital anatomy, anomalies and fractures.</a> J Ophthalmic Vis Res. 16 (4), 611-619 (2021).</li>
<li>O'Reilly, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+assessment+of+3D+printed+anatomical+models+of+the+lower+limb+for+anatomical+teaching+and+femoral+vessel+access+training+in+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Fabrication and assessment of 3D printed anatomical models of the lower limb for anatomical teaching and femoral vessel access training in medicine.</a> Anat Sci Educ. 9 (1), 71-79 (2016).</li>
<li>Garas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-Printed+specimens+as+a+valuable+tool+in+anatomy+education%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Anat%22%5BJournal%5D)">3D-Printed specimens as a valuable tool in anatomy education: A pilot study.</a> Ann Anat. 219, 57-64 (2018).</li>
<li>AbouHashem, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+3D+printing+in+anatomy+education%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Educ+Online%22%5BJournal%5D)">The application of 3D printing in anatomy education.</a> Med Educ Online. 20, 29847(2016).</li>
<li>Wu, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+addition+of+3D+printed+models+to+enhance+the+teaching+and+learning+of+bone+spatial+anatomy+and+fractures+for+undergraduate+students%3A+a+randomized+controlled+study%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">The addition of 3D printed models to enhance the teaching and learning of bone spatial anatomy and fractures for undergraduate students: a randomized controlled study.</a> Ann Transl Med. 6 (20), 403(2018).</li>
<li>McMenamin, P. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+production+of+anatomical+teaching+resources+using+three-dimensional+%283D%29+printing+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">The production of anatomical teaching resources using three-dimensional (3D) printing technology.</a> Anat Sci Educ. 7 (6), 479-486 (2014).</li>
<li>Tan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full+color+3D+printing+of+anatomical+models%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Anat%22%5BJournal%5D)">Full color 3D printing of anatomical models.</a> Clin Anat. 35 (5), 598-608 (2022).</li>
<li>Garcia, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+materials+and+their+use+in+medical+education%3A+a+review+of+current+technology+and+trends+for+the+future%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ+Simul+Technol+Enhanc+Learn%22%5BJournal%5D)">3D printing materials and their use in medical education: a review of current technology and trends for the future.</a> BMJ Simul Technol Enhanc Learn. 4 (1), 27-40 (2018).</li>
<li>Milgram, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmented+reality%3A+A+class+of+displays+on+the+reality-virtuality+continuum%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+International+Society+for+Optical+Engineering.+%28SPIE+1994%29%2C+Photonics+for+Industrial+Applications%3B+Boston%2C+MA%22%5BJournal%5D)">Augmented reality: A class of displays on the reality-virtuality continuum.</a> Proceedings of the International Society for Optical Engineering. (SPIE 1994), Photonics for Industrial Applications; Boston, MA. , The International Society for Optical Engineering. Boston, MA. (1994).</li>
<li>Brun, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed+reality+holograms+for+heart+surgery+planning%3A+first+user+experience+in+congenital+heart+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Heart+J+Cardiovasc+Imaging%22%5BJournal%5D)">Mixed reality holograms for heart surgery planning: first user experience in congenital heart disease.</a> Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 20 (8), 883-888 (2019).</li>
<li>Lu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+mixed+reality+technology+in+orthopedics+surgery%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Applications of mixed reality technology in orthopedics surgery: A pilot study.</a> Front Bioeng Biotechnol. 22 (10), 740507(2022).</li>
<li>Condino, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+build+a+patient-specific+hybrid+simulator+for+orthopaedic+open+surgery%3A+benefits+and+limits+of+mixed-reality+using+the+Microsoft+HoloLens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Healthc+Eng%22%5BJournal%5D)">How to build a patient-specific hybrid simulator for orthopaedic open surgery: benefits and limits of mixed-reality using the Microsoft HoloLens.</a> J Healthc Eng. 2018, 5435097(2018).</li>
<li>Wu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed+reality+technology+launches+in+orthopedic+surgery+for+comprehensive+preoperative+management+of+complicated+cervical+fractures%5BTitle%5D)+AND+%22Surg+Innov%22%5BJournal%5D)">Mixed reality technology launches in orthopedic surgery for comprehensive preoperative management of complicated cervical fractures.</a> Surg Innov. 25, 421-422 (2018).</li>
<li>Łęgosz, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+mixed+reality+in+custom-made+revision+hip+arthroplasty%3A+A+first+case+report%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">The use of mixed reality in custom-made revision hip arthroplasty: A first case report.</a> J Vis Exp. (186), e63654(2022).</li>
<li>Wierzbicki, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+mixed-reality+visualization+of+medical+imaging+data+as+a+supporting+tool+for+innovative%2C+minimally+invasive+surgery+for+gastrointestinal+tumors+and+systemic+treatment+as+a+new+path+in+personalized+treatment+of+advanced+cancer+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cancer+Res+Clin+Oncol%22%5BJournal%5D)">3D mixed-reality visualization of medical imaging data as a supporting tool for innovative, minimally invasive surgery for gastrointestinal tumors and systemic treatment as a new path in personalized treatment of advanced cancer diseases.</a> J Cancer Res Clin Oncol. 148 (1), 237-243 (2022).</li>
<li>Wish-Baratz, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+mixed-reality+technology+use+in+remote+online+anatomy+education%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA+Netw+Open%22%5BJournal%5D)">Assessment of mixed-reality technology use in remote online anatomy education.</a> JAMA Netw Open. 3 (9), e2016271(2020).</li>
<li>Owolabi, J., Bekele, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implementation+of+innovative+educational+technologies+in+teaching+of+anatomy+and+basic+medical+sciences+during+the+COVID-19+pandemic+in+a+developing+country%3A+The+COVID-19+silver+lining%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Med+Educ+Pract%22%5BJournal%5D)">Implementation of innovative educational technologies in teaching of anatomy and basic medical sciences during the COVID-19 pandemic in a developing country: The COVID-19 silver lining.</a> Adv Med Educ Pract. 8 (12), 619-625 (2021).</li>
<li>Xiao, J., Evans, D. J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomy+education+beyond+the+Covid-19+pandemic%3A+A+changing+pedagogy%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Anatomy education beyond the Covid-19 pandemic: A changing pedagogy.</a> Anat Sci Educ. 15 (6), 1138-1144 (2022).</li>
<li>Robinson, B. L., Mitchell, T. R., Brenseke, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+the+use+of+mixed+reality+to+teach+gross+and+microscopic+respiratory+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Evaluating the use of mixed reality to teach gross and microscopic respiratory anatomy.</a> Med Sci Educ. 30 (4), 1745-1748 (2020).</li>
<li>Ruthberg, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed+reality+as+a+time-efficient+alternative+to+cadaveric+dissection%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Teach%22%5BJournal%5D)">Mixed reality as a time-efficient alternative to cadaveric dissection.</a> Med Teach. 42, 896-901 (2020).</li>
<li>Stojanovska, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed+reality+anatomy+using+microsoft+hololens+and+cadaveric+dissection%3A+a+comparative+effectiveness+study%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Mixed reality anatomy using microsoft hololens and cadaveric dissection: a comparative effectiveness study.</a> Med Sci Educ. 30, 173-178 (2020).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+Microsoft+HoloLens+to+improve+memory+recall+in+anatomy+and+physiology%3A+a+pilot+study+to+examine+the+efficacy+of+using+augmented+reality+in+education%5BTitle%5D)+AND+%22J+Educ+Tech+Dev+Exch%22%5BJournal%5D)">Using Microsoft HoloLens to improve memory recall in anatomy and physiology: a pilot study to examine the efficacy of using augmented reality in education.</a> J Educ Tech Dev Exch. 12 (1), 17-31 (2020).</li>
<li>Vergel, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+evaluation+of+a+virtual+reality+table+and+a+HoloLens-based+augmented+reality+system+for+anatomy+training%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Hum+Mach+Syst%22%5BJournal%5D)">Comparative evaluation of a virtual reality table and a HoloLens-based augmented reality system for anatomy training.</a> IEEE Trans Hum Mach Syst. 50 (4), 337-348 (2020).</li>
<li>Fedorov, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+slicer+as+an+image+computing+platform+for+the+quantitative+imaging+network%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">3D slicer as an image computing platform for the quantitative imaging network.</a> Magn Reson Imaging. 30 (9), 1323-1341 (2012).</li>
<li>Boulware, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+body+donation+for+medical+science%3A+a+population-based+study%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Anat%22%5BJournal%5D)">Whole body donation for medical science: a population-based study.</a> Clin Anat. 17 (7), 570-577 (2004).</li>
<li>Arráez-Aybar, L. A., Bueno-López, J. L., Moxham, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomists%27+views+on+human+body+dissection+and+donation%3A+An+international+survey%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+anat%22%5BJournal%5D)">Anatomists' views on human body dissection and donation: An international survey.</a> Ann anat. 196 (6), 376-386 (2014).</li>
<li>Vaccarezza, M., Papa, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing%3A+a+valuable+resource+in+human+anatomy+education%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Int%22%5BJournal%5D)">3D printing: a valuable resource in human anatomy education.</a> Anat Sci Int. 90 (1), 64-65 (2015).</li>
<li>Smith, C. F., Tollemache, N., Covill, D., Johnston, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Take+away+body+parts%21+An+investigation+into+the+use+of+3D-printed+anatomical+models+in+undergraduate+anatomy+education%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Take away body parts! An investigation into the use of 3D-printed anatomical models in undergraduate anatomy education.</a> Anat Sci Educ. 11 (1), 44-53 (2018).</li>
<li>Lim, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+3D+printed+models+in+medical+education%3A+A+randomized+control+trial+comparing+3D+prints+versus+cadaveric+materials+for+learning+external+cardiac+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Use of 3D printed models in medical education: A randomized control trial comparing 3D prints versus cadaveric materials for learning external cardiac anatomy.</a> Anat Sci Educ. 9 (3), 213-221 (2016).</li>
<li>Richards, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Student+engagement+using+HoloLens+mixed-reality+technology+in+human+anatomy+laboratories+for+osteopathic+medical+students%3A+an+instructional+model%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Student engagement using HoloLens mixed-reality technology in human anatomy laboratories for osteopathic medical students: an instructional model.</a> Med Sci Educ. 33 (1), 223-231 (2023).</li>
<li>Veer, V., Phelps, C., Moro, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporating+mixed+reality+for+knowledge+retention+in+physiology%2C+anatomy%2C+pathology%2C+and+pharmacology+interdisciplinary+education%3A+a+randomized+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Incorporating mixed reality for knowledge retention in physiology, anatomy, pathology, and pharmacology interdisciplinary education: a randomized controlled trial.</a> Med Sci Educ. 32 (6), 1579-1586 (2022).</li>
<li>Romand, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed+and+augmented+reality+tools+in+the+medical+anatomy+curriculum%5BTitle%5D)+AND+%22Stud+Health+Technol+Inform%22%5BJournal%5D)">Mixed and augmented reality tools in the medical anatomy curriculum.</a> Stud Health Technol Inform. 270, 322-326 (2020).</li>
<li>Birt, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mobile+mixed+reality+for+experiential+learning+and+simulation+in+medical+and+health+sciences+education%5BTitle%5D)+AND+%22Information%22%5BJournal%5D)">Mobile mixed reality for experiential learning and simulation in medical and health sciences education.</a> Information. 9 (2), 31(2018).</li>
<li>Kazoka, D., Pilmane, M., Edelmers, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facilitating+student+understanding+through+incorporating+digital+images+and+3D-printed+models+in+a+human+anatomy+course%5BTitle%5D)+AND+%22Educ+Sci%22%5BJournal%5D)">Facilitating student understanding through incorporating digital images and 3D-printed models in a human anatomy course.</a> Educ Sci. 11 (8), 380(2021).</li>
<li>Shen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+process+of+3D+printed+skull+models+for+anatomy+education%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Assist+Surg+%28Abingdon%29%22%5BJournal%5D)">The process of 3D printed skull models for anatomy education.</a> Comput Assist Surg (Abingdon). 24 (1), 121-130 (2019).</li>
<li>Ye, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed-reality+hologram+for+diagnosis+and+surgical+planning+of+double+outlet+of+the+right+ventricle%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Radiol%22%5BJournal%5D)">Mixed-reality hologram for diagnosis and surgical planning of double outlet of the right ventricle: a pilot study.</a> Clin Radiol. 76 (3), 237.e1-237.e7 (2021).</li>
<li>Bonanni, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Holographic+mixed+reality+for+planning+transcatheter+aortic+valve+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Holographic mixed reality for planning transcatheter aortic valve replacement.</a> Int J Cardiol. 412, 132330(2024).</li>
<li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+3D+left+atrial+strain+extraction+framework+on+cardiac+computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Methods+Programs+Biomed%22%5BJournal%5D)">Automatic 3D left atrial strain extraction framework on cardiac computed tomography.</a> Comput Methods Programs Biomed. 252, 108236(2024).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>3Dスライサー</td><td>スライサーコミュニティ</td><td>https://www.slicer.org</td><td>バージョン 5.6.0</td></tr><tr><td>カーナライフホロ&nbsp;</td><td>メドアプリ SA</td><td>https://carnalifeholo.com</td><td>3Dビジュアライゼーションソフトウェア</td></tr><tr><td>メッシュミキサー</td><td>オートデスク株式会社</td><td>https://www.research.autodesk.com/projects/meshmixer/</td><td>プロトタイプ設計ソフトウェア</td></tr><tr><td>エンダー3&nbsp;</td><td>Creality&nbsp;</td><td>https://www.creality.com/products/ender-3-3d-printer</td><td>3Dプリンター</td></tr><tr><td>クーラ</td><td>アルティメーカー&nbsp;</td><td>https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura/</td><td>3Dプリントソフトウェア</td></tr></tbody></table>

教育における複合現実技術と3次元印刷:例としての心臓解剖学

Mixed Reality Technology and Three-Dimensional Printing in Teaching: Heart Anatomy as an Example

セグメンテーションと 3D 再構成プロトコルにより、解剖学トレーニングの 2 つの主要な出力 (3D プリントされた心臓モデルと心臓の 3D MR 視覚化) が得られました。これらの結果は、患者固有のCTデータを活用しており、学生が実践的で没入型の学習体験に取り組むための補完的なツールを提供します。
3Dプリントされた心臓モデルにより、学生は心臓の解剖学的構造の具体的な表現と物理的に対話することができます。このモデルは、心筋などの明確な外部特徴と、チャンバーやバルブなどの内部構造を示します。成功した実験では、解剖学的精度が高く、特徴が明確に定義され、後処理後のアーティファクトが最小限に抑えられていました。 図9 は、心筋と内部心室を明確に区別した、完全に処理された3Dプリントモデルを示しています。CT画像のコントラストが最適ではない場合、セグメンテーションエラーにより、チャンバーサイズが不規則になったり、バルブ構造が不完全であったりするなど、モデルの精度が不正確になりました。これらの問題は、 図 10 で強調されているように、多くの場合、追加のスムージングやアーティファクトの除去など、手動による介入で修正できました。
対照的に、3D Mixed Reality ビジュアライゼーションは、学生が仮想空間で心を探索できるダイナミックでインタラクティブな体験を提供します。MR環境は、回転、ズーム、さまざまな解剖面による切片作成などのリアルタイムのインタラクションを提供し、冠状動脈や中隔壁などの複雑な構造をより詳細に理解することができます。MRビジュアライゼーションの実装が成功したことで、外部と内部の両方の解剖学的構造を非常に正確に表現することができました。しかし、最適でない可視化(セグメンテーションに欠陥がある場合など)は、内部構造のビューが歪むことになり、MRモデルのリアリズムと教育効果に影響を及ぼしました(図11)。複雑な解剖学的構造の場合、セグメンテーションアプローチでは不十分な場合があります。ボリュメトリックレンダリングの可能性により、解剖学的構造を理解するために重要なさまざまな密度(ハウンズフィールドユニットで表される)を視覚化することができます(図12)。
この手法は、正確で操作可能なモデルを提供することで学習体験を向上させる堅牢で補完的なツールを提供しますが、その成功はプロトコルの初期ステップでのセグメンテーションと再構築の品質にかかっています。全体として、これらの結果は、患者固有のCTデータから正確な心臓モデルを作成する上でのプロトコルの有効性を示しています。これらの結果は、患者固有のCTデータから正確な心臓モデルを作成する上でのプロトコルの有効性を示しています。
解剖学教育、特に心臓の構造の学習における複合現実技術に対する学生の認識を評価するための予備研究が行われました。この研究には、エンジニアの監督の下でホログラムを学習目的で利用することができた106人の学生が参加しました。セッションの最後には、「Mixed Reality テクノロジは、心臓の構造というトピックをよりよく理解するのに役立ちましたか?」という質問がありました。すべての回答者(100%)が「はい」と回答しました。学生の知識は、セッションの直後に、心臓の形態に関連する3つの解剖学的構造を説明することを要求する短い筆記試験を通じて評価されました。平均スコアは、合計スコア3に対して2.037でした(表1)。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig01.jpg"> 
図1:心臓のCTセグメンテーション。 3D SlicerソフトウェアでのCTセグメンテーションの軸方向(左上)、冠状(左下)、矢状面(右下)、および3D(右上)のビュー。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig02.jpg"> 
図2:後処理。 プロトタイプ設計ソフトウェア上のセグメンテーション3Dモデルのビュー。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig03.jpg"> 
図3:後処理後。 プロトタイプ設計ソフトウェア上のセグメンテーション3Dモデルのビュー。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig04.jpg"> 
図 4: Mixed Reality ソフトウェアのビュー。 アプリケーションの起動画面。明確でアクセス可能なログインパネル。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig05.jpg"> 
図 5: Mixed Reality ソフトウェアで正しいシリーズを選択する。 ホログラフィック視覚化のための利用可能なコンピューター断層撮影画像の選択。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig06.jpg"> 
図 6: Mixed Reality ソフトウェアで視覚化の一部を切り抜くためのはさみオプション。 ユーザーのニーズに合わせてホログラムをリアルタイムで調整できるツール。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig07.jpg"> 
図 7: Mixed Reality ソフトウェアでのホログラフィック視覚化の色の調整。 視覚化に色を追加すると、ホログラムのアクセシビリティと明瞭さが向上します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig08.jpg"> 
図 8: Mixed Reality ソフトウェアで作成されたホログラフィック空間での視覚化。 強調表示された色と、空間での向きを助けるためのコンピューター断層撮影マーカーを備えた3次元ホログラム。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig08large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig09.jpg"> 
図9:後処理とブール演算の「X線」プレビュー後。 プロトタイプ設計ソフトウェアでの3Dモデルのビュー。完全に処理された3Dプリントモデルで、心筋と内部の心室を明確に区別しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig09large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig10.jpg"> 
図10:モデルを4チャンバー投影でカットした後、最終的な3Dプリントされたパーツのプレビュー。 プロトタイプ設計ソフトウェアでの3Dモデルのビュー。追加のスムージングとアーティファクトの除去。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig10large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig11.jpg"> 
図 11: Mixed Reality ソフトウェアでの CT データの視覚化。 サーフェスレンダリングは、過剰なセグメンテーションの結果を表します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig11large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67850/67850fig12.jpg"> 
図12:複合現実ソフトウェアでのCTデータの例示的な視覚化。 ボリュームレンダリング:さまざまな密度を視覚化します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67850/67850fig12large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="3">総生徒数(n)</td>
			<td>106</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">学習目的でホログラムを使用した生徒の数 (n)</td>
			<td>106</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">「Mixed Reality テクノロジは、トピック (心臓の構造) をよりよく理解するのに役立ちましたか?」という質問に「はい」と答えた学生の数(n)</td>
			<td>106</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">「Mixed Reality テクノロジは、トピック (心臓の構造) をよりよく理解するのに役立ちましたか?」という質問に「いいえ」と答えた学生の数(n)</td>
			<td>0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">最低スコア</td>
			<td>0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">最高得点</td>
			<td>3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">心臓の形態に関連する3つの解剖学的構造を説明するための短い筆記試験を受けた学生の平均スコア</td>
			<td>2.037</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">合計スコア</td>
			<td>3</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1:研究の予備データ。

Mixed reality technology and three-dimensional (3D) printing are becoming more and morecommon in the field of medicine. During the COVID-19 pandemic and ...

mixed-reality-technology-three-dimensional-printing-teaching-heart

Research

JoVE Journal

Medicine

医学

現代のプラスチック押出成形と印刷技術を使用して、それは迅速かつ安価に実験室で撮影、X線CTデータの物理的なモデルを生成することが可能になりました。断層データの3次元印刷は現在、前臨床イメージング·コミュニティーによってアクセスすることができる強力な可視化、調査、および教育ツールです。...

前臨床X線コンピュータ断層撮影データセットの3Dプリント

方法は、結晶内の解剖学的撮像データを表すために本明細書に記載されています。我々は、クリスタルガラスの表面下レーザー彫刻（SSLE）における使用のための生物医学的イメージングデータのスケーリングされた三次元モデルを作成します。このツールは、計算、表示または臨床や教育現場内で使用される3次元的に印刷されたモデルへの有益な補完を提供しています。...

ガラスの結晶の次のサブ表面レーザー彫刻のための生物医学断層画像データと関連するラベルのスケーリングされた解剖モデルの作成（SSLE）

このプロトコルでは、磁気共鳴画像、3 D 印刷、および射出成形の組み合わせを活用して機能的な人工新生児心臓モデルを作成する手順について説明します。これらのモデルの目的は、生理学的、解剖学的な研究のための次世代新生児患者シミュレータ ・...

新生児患者シミュレータでの解剖学的に現実的な新生児心臓モデル

ここでは、先天性大動脈異常を処理する際に、術前計画と複雑な血管の場所の術中の再編成に 3次元印刷モデルを使用するプロトコルを提案する.

複雑な大動脈の異常の三次元印刷

このプロトコルは、外科シミュレーションに使用される患者特有の解剖学的頭蓋骨モデルの完全に着色された3次元プリントの製造を記述する。異なるイメージングモダリティ、画像セグメンテーション、3次元モデル抽出、プリントの製造を組み合わせる重要なステップについて説明します。...

脳神経外科における複雑頭蓋内腫瘍の多色3D印刷

スピンコーティング、ポリジェット印刷、および融合蒸着モデリングが統合され、生体組織の構造的および機能的特性をシミュレートする多層異種ファントムを生成します。...

生体組織をシミュレートするファントムのマルチモーダル3Dプリンティング

ここでは、3Dプリントされた基準マーカーを用いた患者の解剖学的三次元モデルの可視化のための拡張現実スマートフォンアプリケーションを設計する方法である。...

拡張現実と3Dプリンティングを組み合わせてスマートフォンに患者モデルを表示

ここでは、マルチモーダル療法評価、介入前計画、心血管解剖学に関する医師訓練のための模擬循環セットアップの開発を紹介する。患者固有の断層図スキャンの適用と、このセットアップは、個別化医療における治療アプローチ、トレーニング、および教育に最適です。...

介入計画と訓練のための3Dプリント心血管ファントムの開発と評価

患者固有のモデルは、外科計画を開発または学習する際に、外科医と仲間の信頼を向上させます。3次元(3D)プリンタは、手術の準備に十分な詳細を生成しますが、組織触覚忠実度を複製することができません。3Dプリンティング精度とシミュレートされたシリコーン組織を組み合わせた、患者固有のシリコーン心臓モデルの作成を詳述したプロトコルが提示されます。...

手術前計画と実習訓練における応用を有する患者特異的シリコーン心臓モデルの作成

この方法は、正確な空間忠実度と空間/コントラスト解像度で医用画像から直接印刷するボクセルベースの3D印刷ワークフローを示しています。これにより、形態学的に複雑で目盛りのある材料を介して、データの損失や変更なしに放射密度に相関する材料分布の正確で段階的な制御が可能になります。...

ボクセル印刷の解剖学:ビットマップ印刷による現実的な手術前計画モデルの設計と製造

このプロトコルは、人間の心臓から得られたサンプルを微視的スケールと巨視的スケールで分析するための包括的なパイプラインを提供します。...

ヒト心臓のマルチスケール3次元解剖学的研究のためのパイプライン

学ぶ複合現実と3Dプリントを用いた心臓解剖学教育の革新的アプローチ。Microsoft HoloLensとCarnaLife Holoアプリケーションを活用し、医学生の学習体験を向上させる高精度ホログラムと患者特異的モデルの作成方法を解説します。

教育における複合現実技術と3次元印刷:例としての心臓解剖学

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