分析: 法医学人類学と生物学研究における 3D プリント大腿骨の精度

出典: 広西付加製造協会

論文学生のミリア・アドニア・ジョー・アレン (モンタナ大学) は、3D スキャンと 3D プリントの全体的な影響だけでなく、より具体的には、右大腿骨近位部の 3D プリントが人類学者や生物考古学者にとっていかに重要であるか、そして実際にそれが実行可能かどうかについて議論しました。研究者らの研究結果は、最近発表された論文「右大腿骨近位部の 3D プリント: 法医学人類学および生物学研究分野への影響」に概説されています。

遺物や骨格コレクションの保存は、新しい技術やテクノロジーによって常に改善され続けているプロセスです。著者らは、ブラジルの国立博物館やパリのノートルダム大聖堂で火災により多大な損失が発生したことを受けて、遺骨の安全性について深刻な懸念を表明している。

ヤシの木を使って調整された NextEngine スキャナー「今後数十年にわたって、世界中の多くの遺骨がさまざまなコレクションから取り出され、請求者に返還されるか、アクセスできない場所に置かれることになります。その結果、研究目的で利用できる遺骨の供給量が減少します。したがって、遺骨が返還される前に、遺骨からできるだけ多くの情報を保存する必要があります。

論文のために、アレン氏はテキサス州立大学法医学人類学センターから入手した18個の右大腿骨近位部を検査した。過去の遺骨の複製に関する研究を参考に、著者らは、長年にわたってさまざまな材料が精度よく使用されてきたと指摘している。実際、いくつかの材料は法廷で使用できるほどの品質で、陪審員に証拠のコピーを検証する機会を与え、法医学分析者や研究所に頼れる新しい技術的リソースを提供している。

3D テクノロジーは、さまざまな展示会、博物館、教育機関における生物考古学にも興味深い後押しを与えています。今日の最大のメリットの 1 つは、博物館を訪れる人やその他の愛好家が、古代の極めて壊れやすい物体の完全性を脅かすことなく、3D プリントされたレプリカに触れることができることです。考古学者や学生も、繊細な作品を危険にさらすことなく扱うことを楽しむことができます。

研究対象となった大腿骨は、劣化がほとんどないか全くない「混合データセット」で構成されていた。アレン氏は、この小さな領域から得られるデータの量を考慮して、このタイプの骨を 3D プリントで研究することを選択しました。アレン氏は、ノギスと巻尺を使用して、研究対象の大腿骨ごとに次の 11 セットの測定値を取得しました。

最大ヘッド直径
· 前後方向（矢状方向）転子下径（M2）
· 内側外側（横方向）転子間径（M3）
· 頭囲
首周り
首の長さが素晴らしい
フロントとリアのネック直径
優れたネック直径
· 冠状傾斜/上部骨端線の長さ
大腿骨転子間隆起部の長さを測定する

その後、オブジェクトはスキャンされ、PLA を使用して MakerBot で 3D プリントに変換されました。ステント材料が除去されると、アレン氏は部品を測定し、元の部品と比較して相違点やエラーを分析しました。表 2 と表 3 を比較すると、わずかな相違点しかありませんでした。

「観察者間の誤差によると思われる差異はいくつかあったものの、この方法は正確さの指標として使える統計的有意性を示した。しかし、分析中に一定の誤差率は見られなかった。したがって、この方法は法医学人類学の分野では陪審員へのプレゼンテーションだけでなく精査の面でも有用な方法であることが証明された。生物考古学に関しては、この方法は世界中の多くの国で現在展示されている考古学的遺物の保存にも有用である」と著者らは結論付けている。

この画像は 3D プリントされた大腿骨のセットで作られています。 TX-16 は一番左にあります。これは、印刷を頻繁に監視する必要があることを示しています。そうしないと、プリンターのフィラメントがなくなり、印刷の途中で交換しなければならない可能性があります。プリンターの押し出しポイントから一度に放出されるフィラメントが多すぎるため、TX-17 の中央左の表面に剥がれや小さな隆起がありますが、全体的な測定には影響しません。 TX-12 (中央右) は、印刷物がプリンターに対して大きすぎる場合に何が起こるかを示しています。最後に、TX-14.2 は、プリンターが構造体に算術入力を行うと何が起こるかを示す TX-14 の別のプリントアウトです。

[出典/画像: 「右大腿骨近位部の 3D プリント: 法医学人類学と生物学研究の分野におけるその重要性」]

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