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医療事業 介護リハビリ事業

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医療事業 介護リハビリ事業

ホロレンズによる拡張現実 ARを用いた外科的手術補助器具の販売

拡張現実 AR を用いた手術による
飛躍的な医療技術の進歩
手術ナビゲーションシステム


1.開発の目的

(1) 医療事故の防止
(2) 切除不可能を可能
(3) 術式の新開拓
(4) 手術時間の大幅な短縮
(5) 他社を寄付けない新技術の導入
(6) 安価で取扱が極めて容易
(7) 手術施設(室)があれば全て導入可能

2.内容

(1)医療事故の防止
脳外科、胸部外科、消化器系の外科分野、 口腔外科などの分野で、表皮の切開後に内臓の実体を剥離する時に、その時点で目にすることができない血管や神経の位置が把握できることによる確実な作業により、術中の大量失血 、神経切断による医療事故の防止と限りなく後遺症を回避することが可能となる。

(2)切除不可能を可能
術中に血管や神経を誤って切断しなくなるため、膵臓などの奥部に存在する臓器、脳の実質奥部に存在する腫瘍などにたどり着いて切除することが可能となる。
また、画像データは全てデジタル化されており、動脈、静脈、神経はもちろんのこと各臓器も識別でき、さらには癒着している場所も確定できる。このため、大動脈、大静脈などの周辺臓器が血管に癒着して剥離が難しい手術でも、限りなく可能とすることができる。

(3)術式の新開拓
このように、これまで難しい手術や不可能な手術が可能となることで、より多くの罹患者を救うことが可能となり、これに伴い術式の新開発ができる。
例えば心臓外科、胸部外科で人工心肺を使用する場合、手術時間が短くなることにより使用時間の短縮により麻酔時間や麻酔薬の量を減らし、罹患者の負担を軽減することや、血管や神経の位置が既知の場合、迂回する術式も開発されることと考えられる。

(4)手術時間の大幅な短縮
以上述べたように、切開後に患部まで到達するためには、術者が試行錯誤しながら出血をさせないように、また、神経などを切断しないように恐る恐る進めて来たのが実態である。
しかし、血管や神経の位置が既知であり、例えば腫瘍の位置が既知である場合、最短時間で患部に到達でき、切除が可能となる。全て罹患者の負担を軽減でき、術者の疲労を最小限とすることができる。

(5)他社を寄付けない新技術の導入
他社は、既に導入している医療施設もある。しかし、これらはモニターが別位置に存在し、術者はモニターと罹患者を同時に見ることができない。
また、データ圧縮技術が伴っていないため、画像動作が緩慢であり、評判は高くない。
しかし、我々のホロレンズは、データ圧縮技術からスタートしており、画像動作に緩漫なところはない。また、術者はホロレンズを頭部に装着した段階で罹患者の画像データと罹患者そのものを両眼で確認しながら手術ができる。

(6)安価で取扱が極めて容易
ホロレンズ自体は極めて安価であり、これを作動させるためのソフトウエアとこれらの開発費用がホロレンズ自体の価格となる。
扱いは極めて容易であり、7日間のトレーニングで使用できる。
また、当社においてトレーニングルームを設置して使用を指導、訓練する。

3.ホロレンズを利用する理由

▶現在は、マイクロソフト製のホロレンズHoloLensが手術ナビシステムの製品化に最も適していると考えられます。

▶ 手術器具の位置把握とAR空間への配置(患部モデルとの合成表示 )機能は独自に開発・実装が必要です

4.使用方法

容易なデータ受渡しMRIまたはCT検査の後、データをDVDで受け取り手術を担当する医師に渡すだけ

(1)データの受け渡し

患者さんはMRI、CTスキャンの検査後、医師からデータが格納されているDVDを受け取る。

(2)データ作成

患者さんは施術者( 手術を担当する医師)にDVDを手渡しする。
施術者は渡されたDVDを事前にデータ作成用のソフトがインストールルされている PC (パーソナルコンピュータ)に挿入し、術野の部分を選択して自動的にデータ作成させる。

(3)ホロレンズヘのデータ送信

ホロレンズにはWindows10が内蔵されており、通信機能が搭載されている。
術者のPCからホロレンズにネット回緑でデータを転送するだけでホロレンズが使用できる状態となる。

(4)手術の仕方

人工関節の手術においては以下の図のように正確に骨を削り、正確な方向で固定しなければ患者のCOL(クオリティ オブ ライフ)が低下する。
したがって、ホロレンズによる角度方向,長さなどを正確にセットすることが重要であり、既に国立病院機構名古屋医療センターにおいてホロレンズを用いた股関節、膝関節の臨床応用が終了し、成功を収めている。図中の写真は手術中の映像をピックアップしたものである。

(5)内視鏡手術への拡張

1)位置合わせ精度の評価
位置合わせ精度評価の際の3D-CG人体モデルはBodyParts3D[4]も利用した。
医師が操作した模擬器具と3D-CG内視鏡の追随精度および3D-CG 人体モデルとの接触判定精度の誤差は1mm程度であった。
人体に内視鏡を挿入する鼻腔内から脳下垂体腫瘍まで至る経路の軟部組織,骨,重要血管を表示する。
それぞれの透過度を変更することができる。術者が模擬内視鏡を把持して移動させると3D-CGの内視鏡も追随して移動する。
3D-CG内視鏡の先端位置に仮想カメラを配置する。
模擬内視鏡をダミーヘッドに挿入すると、内視鏡操作に連動して仮想カメラによる仮想内視鏡視野がスマートグラス内の円形画面の中に表示される。
2016年1月から2017年12月までにETNSを施行した13例について、患者のCT/MRI画像から作成した3D-CG 人体モデルを用いて本アプリを制作した。
模擬内視鏡の操作に連動してHoloLensの視野内に仮想内視鏡からの視野を表現することができた。
実際の術中内視鏡画像と仮想内視鏡視野画像との比較の主観評価を行ったところ、実術野との整合性は概ね良好であり、映像内の骨構造、軟部組織、腫瘍の透過度を変更することで周囲構造との関係の理解を深めることができた。

5.事業の仕組み

経て密接な関係にあり、他の追従を寄せ付けない状況に来ている。今では世界にひとつの技術である。
株式会社アイアスエムを中心に、長年のノウハウの構築により完成度を上げてきている。

事業の仕組み上の要点

大学ではこのトレーニングのためのカリキュラム変更は難しいこともあり、大学の教授及び医師側からメーカー内にトレーニングルームを併設して欲しいという要求がある。

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