名大ら,ARを用いた次世代型肘関節鏡手術を開発

名古屋大学と理化学研究所は,AR(強化現実)の技術を導入した次世代型肘関節鏡手術を開発した(ニュースリリース)。

日本で開発された関節鏡手術は,現在では整形外科の標準的治療となっている。しかし,特に肘関節鏡手術においては重大な神経損傷などの合併症が発生しており,低侵襲で有効な治療を提供するために安全性に配慮した次世代型関節鏡の開発が必要だった。

関節鏡では関節外を視認できないため,これまでの関節鏡手術は原則として関節内の操作のみが行なわれてきた。しかし急速に進化する画像処理技術によって,次世代の関節鏡手術では術前に検査した画像の重畳表示を用いて,関節外の操作も可能になると考えられる。関節鏡の未来においては統合した術前画像を活用し,関節外の重要臓器の位置を継続的に視認するシステムが求められている。

研究グループは,健常ボランティアの肘関節CTとMRI情報を,理研の新規情報処理システム(VoTracer)を用いて再構成し,関節鏡モニターに重畳表示する肘関節鏡ARを開発した。肘関節鏡と実体モデルの台座に光学式マーカーを取り付け,位置追跡装置であるポジショントラッカー(Micron Tracker3)で位置と速度の情報を収集する。マーカーの座標系をそれぞれ逆演算して関節内および周囲組織(神経)を3D描画し,関節鏡モニターにリアルタイムで表示することができた。

サルを用いて同様に実験を行なった。サルの肘関節CTとMRIを撮影し,VoTracerを用いて骨と神経の情報を統合して3Dデータを作成した。実体モデルと同様にAR肘関節鏡手術を行ない,3Dデータをモニターにリアルタイムに重畳表示することを確認した。

肘関節鏡手術において通常は30度の斜視鏡を用いている。斜視鏡は回転しながら任意の視野を得るが,-40°<θ<40°まで回転した場合の重畳表示誤差を斜視鏡先端と対象物の距離20mm において計測したところ,重畳表示誤差は1.63±0.49mm(range,1–2.7mm)だったという。

AR関節鏡自体に侵襲性は無く,術者は任意のタイミングでARを利用する場合と利用しない場合を使い分けることができる。研究グループは臨床応用を目指しており,さらに企業の参画を募り,より安全な次世代型肘関節鏡のシステムの開発に取り組むとしている。

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