拡張現実テクノロジーを応用した区域麻酔穿刺針ターゲット誘導システムの開発研究

脊髄神経の近傍へ穿刺針を進めることを必然とする硬膜外及び脊髄くも膜下麻酔法では、脊椎骨の変形や肥満などによる解剖学的理由から穿刺そのものに難渋することがある。現実空間に必要なデジタル情報を重ね合わせて表示する方法を拡張現実（Augmented Reality：AR）技術というが、この技術を用い脊椎の解剖学的画像を患者体幹にリアルタイムに投影させることができれば、麻酔施行者は目の前で合成された脊椎の立体像を見ながら容易に目標を決定し穿刺針を進めることができる。本研究では、AR 技術を応用し穿刺針を体内の目標位置に到達させるための正確かつ安全な穿刺針ターゲット誘導システムを開発することを目的とした。まずヘッドマウントディスプレイに表示させた脊椎骨立体像が、解剖学的あるいは空間的に正確な位置に表示できるかどうかを硬膜外及び脊髄くも膜下穿刺用の人形シミュレータを用い検証した。続いてこのシステムを用いて脊椎シミュレーターに実際に穿刺針を挿入する実験を行い、システムの正確性を客観的に評価した。AR 画像を見ながら穿刺手技を行った際、正確に鍼の刺入点および到達点を術者に誘導させることができることを明らかにすることができた。穿刺手技の経験を持たない医学部学生ボランティアにヘッドマウントディスプレイに映し出された脊椎立体像をガイドに硬膜外もしくは脊髄くも膜下穿刺を実施してもらい、その際の穿刺成功率および穿刺所要時間などを計測した。比較対照群として盲目的に鍼を穿刺する場合を設定し、得られた結果からAR 技術を用いた区域麻酔穿刺システムの有効性を実証した。数例の手術患者のCT 画像データから脊椎立体画像を構築しヘッドマウントディスプレイ上に本研究のAR システムを用いて表示させることを実施した。

脊髄神経の近傍へ穿刺針を進めることを必然とする硬膜外及び脊髄くも膜下麻酔法では、脊椎骨の変形や肥満などによる解剖学的理由から穿刺そのものに難渋することがある。現実空間に必要なデジタル情報を重ね合わせて表示する方法を拡張現実（Augmented Reality：AR）技術というが、この技術を用い脊椎の解剖学的画像を患者体幹にリアルタイムに投影させることができれば、麻酔施行者は目の前で合成された脊椎の立体像を見ながら容易に目標を決定し穿刺針を進めることができる。本研究では、AR 技術を応用し穿刺針を体内の目標位置に到達させるための正確かつ安全な穿刺針ターゲット誘導システムを開発することを目的とした。まずヘッドマウントディスプレイに表示させた脊椎骨立体像が、解剖学的あるいは空間的に正確な位置に表示できるかどうかを硬膜外及び脊髄くも膜下穿刺用の人形シミュレータを用い検証した。続いてこのシステムを用いて脊椎シミュレーターに実際に穿刺針を挿入する実験を行い、システムの正確性を客観的に評価した。AR 画像を見ながら穿刺手技を行った際、正確に鍼の刺入点および到達点を術者に誘導させることができることを明らかにすることができた。穿刺手技の経験を持たない医学部学生ボランティアにヘッドマウントディスプレイに映し出された脊椎立体像をガイドに硬膜外もしくは脊髄くも膜下穿刺を実施してもらい、その際の穿刺成功率および穿刺所要時間などを計測した。比較対照群として盲目的に鍼を穿刺する場合を設定し、得られた結果からAR 技術を用いた区域麻酔穿刺システムの有効性を実証した。数例の手術患者のCT 画像データから脊椎立体画像を構築しヘッドマウントディスプレイ上に本研究のAR システムを用いて表示させることを実施した。