外科医さん、頭にHoloLensが装着されていますか?

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暗いトンネルを車で通り抜けるところを想像してみてください。トンネルは所々で予期せぬ膨らみがあり、その後は迷路のような通路を急カーブで曲がっていきます。ライトとカメラが前方の道を照らしてくれるので、危険な旅もより安全に感じられます。デジタルのラインが線を描き、車線を外れないようにしてくれると、さらに安心です。

このシナリオは、副鼻腔の繊細な経路をはじめとする、複合現実（または拡張現実）が手術にもたらす利点を、初歩的な形で示しています。「狭い廊下で低侵襲手術を行う場合、廊下に留まり、必要なことを行い、周囲のものを邪魔しないようにしたいものです」と、テキサス大学ヒューストン校健康科学センターの鼻科医、マーティン・J・シタルディ氏は述べています。シタルディ氏は2018年、米国で初めて、現実画像とデジタル画像を融合させた副鼻腔手術を実施しました。

現実世界のカメラ映像にデジタルマーキングを重ね合わせることは、車のバックカメラやテレビのアメリカンフットボールのファーストダウンラインなど、日常生活では当たり前のことになっていますが、外科手術の世界では新しい現象です。2017年、Citardi社が使用した誘導システムは、副鼻腔手術用として米国食品医薬品局（FDA）の承認を初めて取得しました。その後、Microsoft社の複合現実ヘッドセットHoloLens向けに設計された2つの異なる手術計画アプリもFDAの承認を取得しました。まもなく、SF映画のようなきらめくホログラムが手術そのものに登場します。現在、臨床試験でHoloLensヘッドセットが外科医や放射線科医による腫瘍の切除に役立つかどうかが評価されています。

これらの新しいツールは「劇的な前進だ」と、医療用3Dプリントのイノベーションを推進する3D Healsの創設者であり、神経放射線科医でもあるジェニー・チェン氏は語る。「次のステップは、企業がこれらの製品をどのように微調整し、より使いやすく、臨床的に効果的なものにしていくかを見守ることだ。」

年末までに第2世代のリリースが予定されているHoloLensヘッドセットは、外科医や生物医学エンジニアの間でニッチな市場を獲得しつつある。「HoloLensを装着すると、まるでX線透視のようです」と、クリーブランド・クリニックの発明家で生物医学エンジニアのカール・ウェスト氏は語る。同氏は、クリーブランドに拠点を置くスタートアップ企業MediViewにライセンス供与されているHoloLensアプリを開発した。「患者の体内の解剖学的構造を見ることができるのです」。実際のX線画像ではなく、手術前のCTスキャンやMRI画像をヘッドマウントディスプレイを通してホログラフィックに投影し、超音波と電磁気追跡装置と組み合わせることで得られる。

Microsoftのヘッドセットは外科医の頭に装着され、透明な画像が外科医の視野内に浮かび上がります。アプリは患者の解剖学的構造の画像と実際の画像の位置を合わせます。セットアップが完了すると、外科医は患者の周囲を歩き回り、動脈、静脈、内臓などの内部構造の3次元ホログラフィック画像をさまざまな視点から観察できます。

このヘッドセットがあれば、外科医は手術中に情報を得るために目を離す必要がなくなる。音声コマンドや手振りで画像を拡大したり、情報を移動させたりできる。患者のバイタルサインさえも視野に投影できる。「これにより、外科医は現実世界に近い環境で、より迅速かつ効率的に、そして正確に手術を行うことができるようになる」とウェスト氏は語る。MediViewは現在、肝臓、腎臓、その他の腹部腫瘍の切除手術においてHoloLensアプリの試験運用を行っている。

典型的な処置では、インターベンショナル・ラジオロジスト（介入放射線科医）が生検針を用いてマイクロ波エネルギーを照射し、異常な組織を加熱・破壊します。患者の解剖学的構造を3Dで観察することで、「体内の深部にある癌腫瘤を標的とする能力が著しく向上する」とウェスト氏は述べています。（MediView社はHoloLens 1を使用しており、HoloLens 2が発売され次第、アップグレードする予定です。）

ニューヨークのスタートアップ企業Medivisは5月、ホロレンズベースの画像製品「SurgicalAR」のFDA承認を取得しました。この製品はホログラフィック手術計画に使用できます。この製品は、ニューヨーク大学の研修医2人、脳神経外科医と放射線科医の2人のハイテク愛好家によって考案されました。彼らは、複合現実デバイスが手術解剖の解明にどのように役立つかについてブレインストーミングを行いました。

長い臨床時間の合間を縫って、オサマ・チョードリーとクリス・モーリーは会社を設立した。彼らは現在、ニューヨークでマイクロソフト、マジックリープ（デバイスの教育利用のため）、ベライゾン（ベライゾン5Gラボでの製品テストのため）と提携契約を結んでいる。メディビスのCEOで、研修医7年目（そして最終年）を迎えるチョードリーは、「3D画像は、従来の2次元画像では不可能な方法で外科医が最適なアプローチを視覚化するのに役立ちます。『手術中の患者の状態を最も正確に反映するものなのです』と彼は言います」と語る。

手術ナビゲーションシステムの進化に伴い、主な課題は、術前スキャンのデータと実際の患者（もちろん呼吸している）のデータを一致させることです。手術用プローブは解剖学的構造を変化させる可能性があります。患者の体や臓器が動くと、デジタル画像もそれに合わせて変化させる必要があります。

解決策の一つは、患者にトラッカーを装着することです。ARシステムはこれを検出できます。マーカーが移動するたびに、アルゴリズムがリアルタイムで調整を行います。「医療画像と実際の患者を正確に融合させることは、ARを医療処置に受け入れる上で最も重要なステップです」と、ボストンのマサチューセッツ総合病院のインターベンショナル放射線科医で、ハーバード大学医学部で教育にVRを活用しているラウル・アポット氏は述べています。

HoloLensを装着し、3D画像に手を伸ばして触った医師たちは、このヘッドセットが手術をいかに変革できるかに驚嘆する。仮想画像を物理的に回転させて、別の角度から見ることができる。音声で指示を出すことも可能だ。「『次のスキャンを見せて』と言えば、次のスキャンに移ります」とアポット氏は言う。

ホログラフィック手術誘導システムはFDAの承認が必要です。MediViewとMedivisは、FDAの承認を取得し、2021年までに製品を市場に投入したいと考えています。これにより、より先進的で革新的な手術の世界が拓かれます。

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