小児心臓病学における研究と学習の変革：3Dスキャン技術の活用

心臓の解剖学、先天性欠損、病気のバリエーションを理解することは、小児心臓病学における治療と教育にとって不可欠です。従来は、物理的な標本、モデル、2D画像に依存していました。しかし、3Dスキャン技術の進歩により、心臓の解剖学と病理の研究や教育が大きく変わりました。

シカゴのルーリー小児病院で小児心臓専門医を務めるロヒット・ルンバ教授は、この変革の最前線に立っています。Revopoint MIRACO 3Dスキャナーを使用することで、ルンバ教授は研究と医療教育に貢献しています。このケーススタディでは、3Dスキャンが小児心臓病学の理解と学習をどのように変革したかを探ります。

心臓標本へのアクセスの制限

小児心臓病学の主な課題の一つは、特に先天性異常を持つ解剖学的心臓標本の不足です。ルンバ教授は次のように説明します。

「世界中で利用可能な解剖学的標本、特に心臓は数が少ないです。先天性異常を持つ心臓はさらに少なく、心臓標本を通じて解剖学的なニュアンスを学ぶ機会が多くの人にありません。」

物理的な標本を保存する際の課題も、このアクセス制限をさらに複雑にしています。特に長期間保存されたり、輸送が必要な場合には、物理的な標本の管理が難しくなります。

その上、従来のモデル（蝋型やプラスチックのレプリカなど）は、心臓の構造の全体的な複雑さや空間的関係を捉えることができないことが多いです。これにより、学生や臨床医が先天性心疾患や病気の詳細を理解するのに苦労することがあります。

ギャップを埋める3Dスキャン

3Dスキャンは、これらの障壁を克服するための不可欠なツールであることが証明されています。Revopoint MIRACOを使用して作成された3Dモデルを利用することで、ルンバ教授は地理的な制約に関係なく、心臓の解剖学を高精度で詳細に表現できます。ルンバ教授は次のように述べています。「3Dスキャンを使って3Dモデルを作成することで、他の人がこれらの心臓にアクセスできるようになります。実際の心臓を手に持っていなくても、3Dモデルを回転させたり、ズームイン・ズームアウトすることで、構造や空間的関係を学ぶことができます。」

これらのデジタルモデルを操作する能力は、従来の2次元の図面、写真、さらにはビデオでは実現できないレベルのインタラクションを提供します。医療専門家や学生は、さまざまな角度から心臓を探求し、特定の構造にズームインし、異なる解剖学的コンポーネント間の空間的関係を理解できます。

ルンバ教授は、3Dスキャンの教育への広範な応用の可能性についても強調しています。「他の体の部分に興味を持つ共同研究者がいて、膝関節をスキャンしたところ、素晴らしい結果が得られました。多くの可能性があります。」心臓だけでなく、他の解剖学的構造をスキャンする能力は、さまざまな分野での学習の新たな道を開きます。

教育の向上と遠隔コラボレーション

これらの3Dモデルの最も重要な利点の一つは、医療教育です。従来の方法（教科書、静的モデル、物理的標本など）は、正確性や入手可能性に制限があります。ルンバ教授は次のように述べています。「実際の心臓のスキャンを使えるのに、プラスチックの心臓モデルや図面を使用する理由は何ですか？これにより、空間的関係が完全にリアルで、スキャン可能なすべての構造が含まれます。」

彼の3Dモデルを使って、ルンバ教授は学生や専門家、共同研究者に遠隔で教育を行うことができ、これは以前は実現できなかったことです。彼は続けます。「私はスキャンを使ってZoom講義を行い、対面講義を補完し、学会での講義中に重要な解剖学的概念を強調するために使用しています。」

さらに、ルンバ教授は国際チームと協力して、「Cardioscape」という無料の教育ツールを開発しています。このツールは、さまざまな3D心臓モデルを収録し、インタラクティブな学習とより良いエンゲージメントを可能にします。これは、初学者と経験豊富な臨床医の双方にとって非常に有用であり、アクセスが難しいモデルの多様性を提供します。

従来の解剖学モデルに対する利点

3Dスキャンのインタラクティブな特性は、従来のモデルにはない柔軟性を提供します。ルンバ教授は次のように説明します。「3Dスキャンでは、すべての空間的関係が保持され、好きな角度やズームで視覚化できます。視覚的な構造は何らかの理由で省略されることはありません。特定の解剖学的構造にラベルを付けることもできます。」

このインタラクティブ性の向上により、心臓の解剖学と病理に対する理解がより深まります。

アクセスと保存の改善

デジタル3Dモデルのもう一つの利点は、そのアクセスの良さです。物理的な標本は、 significantな手入れ、保管が必要です。

ルンバ教授は、世界で最大の心臓標本アーカイブの2つ、モーリス・レヴ先天性心臓および伝導センター、ファルーク・イードリス心臓レジストリで働いているため、物理的な心臓アーカイブを維持する際の課題をよく理解しています。

「心臓のアーカイブを維持するのは、いくつかの理由で難しいです。まず、興味を持ち、時間を捧げられる人が必要です。心臓は物理的に維持されなければなりません。」対照的に、デジタルモデルは時間が経過しても劣化せず、保存に同じレベルの専門知識を必要としません。

ルンバ教授は、心臓モデルのデジタルレジストリが設立される未来を想像しています。これにより、物理的保存に伴うリスクなしに、貴重な標本を維持し、共有しやすくなります。「デジタルレジストリを確立すれば、それらは維持がずっと容易になります。標本は時間とともに劣化しません。3Dスキャンは、物理的な標本が無限に持続しないため、これらの標本を不朽のものにすることができます。」

このデジタルシフトにより、心臓標本へのアクセスが広がり、場所に関係なく多くの人々が学ぶ機会が得られます。

心臓解剖学と病気のバリエーションを分析

3Dスキャンは、特に先天性異常を持つ心臓の解剖学のバリエーションを研究するのにも役立ちます。

ルンバ教授は次のように説明します。「3Dスキャンは、個々の間の空間的関係や構造形成のバリエーションを研究するのに役立ちます。さらに重要なのは、これらを他の人に示すことができる点です。」異なる個体の心臓をスキャンすることで、ルンバ教授とその共同研究者は、これらの異常がどのように現れるかをよりよく理解し、さまざまなケース間で比較できます。

彼は、3Dモデルを使用した今後の研究について言及しています。「今、テトラロジー・オブ・ファローの状況における肺動脈弁に関する研究を出版する予定です…今後の論文にはいくつかの3Dモデルが含まれています！」モデルを遠隔で共有し操作する能力は、世界の異なる地域の研究者間でのより大きなコラボレーションを可能にします。

MIRACO 3Dスキャナーの役立ち方

ルンバ教授は、Revopoint MIRACOスキャナーがそのポータビリティ、手頃な価格、使いやすさから、彼の研究に最適なツールであると考えています。最初に試した大きくて高価なスキャナーとは異なり、MIRACOは無線でコンパクトであり、重い機器の負担なしにさまざまなアーカイブで標本をスキャンできます。

ルンバ教授は言います。「Revopoint MIRACOはポータブルで無線、そして手頃な価格です。他のアーカイブを訪れるときには、バックパックに入れて持ち運ぶことができます。使いやすく、ソフトウェアも直感的です！」このポータビリティと使いやすさにより、ルンバ教授は大きく高価な機器による物流上の課題なしに、さまざまな標本をスキャンできます。

ワークフローの効率化

ルンバ教授は心臓標本のスキャンのための効率的なワークフローを確立しています。彼はレジストリから心臓を選択し、準備して、重要な構造を露出させるために縫合糸や止血器を使用して回転台に配置します。ステージングには、標本によって数分から半時間かかります。位置が決まると、ルンバ教授はMIRACOを使用して約1,000フレームをキャプチャします。

スキャン後、彼はRevopointのRevo ScanとBlenderを使用して後処理を行います。「私はSketchfabやCardioscapeのようなプラットフォームを使用してモデルを収容し、教育やコラボレーションのためにアクセス可能にしています。」このプロセスは学習体験を向上させ、グローバルに共有可能な心臓標本のデジタルレジストリの作成を可能にします。

小児心臓病学の新時代

3Dスキャンは、小児心臓病学における心臓の解剖学と病理の理解と教育の方法を変革しています。正確でインタラクティブなモデルの作成は、教育とコラボレーションを強化し、標本保存の課題に対処します。

ルンバ教授の研究が示すように、3Dスキャンは研究ツールの進歩だけでなく、医療専門家や学生が異なる分野で学び、協力する方法のパラダイムシフトでもあります。