脊椎脊髄ジャーナル 36巻6号 (2023年8月発行)

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特集　脊椎脊髄のエクステンデッド・リアリティ（XR）

特集にあたって永島　英樹 36巻6号 , 2023年8月 , pp.385

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　XRは，エクステンデッド・リアリティ（extended reality），クロス・リアリティ（cross reality），エックス・リアリティ（x reality）の略称とされているが，近年では，エクステンデッド・リアリティという用語が使われることが多い．仮想現実（virtual reality：VR），拡張現実（augmented reality：AR），複合現実（mixed reality：MR），代替現実（substantial reality：SR）など，現実世界と仮想世界を融合して新しい体験をつくり出す技術の総称である．

　XRはいろいろな分野で応用されていて，いちばんイメージしやすいのは「ポケモンGO」であろう．医療の分野では，手術支援，リハビリテーション，心理療法，医学教育などで応用されている．たとえば，手術支援では，3D-CTやナビゲーションの画像をスマートグラスや顕微鏡などに映し出して，実際の術野を見ながら手術を進めていくといったことが行われている．医学教育では，VRやARを用いてシミュレーションすることで，医学生や研修医が手術や処置のトレーニングを行うことができるようになった．

XR技術を活用した脊椎手術—MISTへの新しいアプローチ成田　渉 36巻6号 , 2023年8月 , pp.386-391

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はじめに

　2005年から，国内で経皮的椎弓根スクリュー（percutaneous pedicle screw：PPS）の使用が開始された．これは最小侵襲脊椎治療（Minimally Invasive Spinal Treatment：MIST）（図 1）の進化に寄与してきた．日本では独自の医療機器や手技の開発が進み，MISTの普及が急速に進んでいる．

　MISTの利点は小侵襲性にあるが，それゆえに技術の伝承や教育に課題が存在する．特に手術技術においては，立体解剖の理解は必須である．現行の医用画像では，3D再構成を用いても平面モニター上での表示が主であるため，正確な空間認識を得るのが難しい．さらに低侵襲手術の場合，手術領域が限定されるため，空間認識の難しさが手術技術の習得を妨げる可能性がある．

　このような課題を克服するための解決策として，仮想現実（virtual reality：VR）や複合現実（mixed reality：MR）—現在はXRと総称される（図 2）—の技術が注目されている^2,3,7）．本稿では，XR技術の脊椎手術への適用事例^1）とその可能性，そしてメタバースにおけるMISTへの応用について述べる．

ディスポーザブル赤外線カメラを用いたアプリケーション型脊椎ナビゲーションは拡張現実を一般化する佐々木　寛二 36巻6号 , 2023年8月 , pp.393-398

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はじめに

　椎弓根スクリューの登場とともに，椎弓を切除して神経の除圧を行うことが主たる手技であった脊椎手術は大きく進歩した．スクリューを用いて椎体の位置をコントロールすることができるため，構造体としての脊椎のアライメントを手術により変えることができるようになった．その特性を生かして，現在では，スクリューを用いて椎体間固定を行うことと椎体の骨折整復や脊柱変形の矯正を行うことは神経の除圧とともに当たり前の手技となっている．

　その一方で，スクリューなど人工物の不適切設置と逸脱という合併症が発生し，現在まで解決されないリスクとなっている．特に，椎弓根は内側に硬膜管，下方に神経根があり，その腹側に椎体がある複雑な構造であるため，その周囲にスクリューを挿入することは長管骨にスクリューを挿入することに比べて困難であるとされる．したがって，どの方法でスクリューを椎弓根に挿入したとしても，100％に近い確実な挿入が行われているわけではない^1〜3）．

　スクリュー不適切設置リスクを軽減する目的で，1996年より脊椎分野でも光学式ナビゲーションが使用され，脊椎手術の安全性を担保してきた．その進歩は目覚ましく，さまざまな器械が上市されている．また，手術用ロボットによるアシストを含めたナビゲーションも行われ始めた．2022年には滅菌済み単回単眼カメラとナビゲーション本体をBluetoothでつなぐ新しいナビゲーションNEXTAR^®（メダクタインターナショナル，スイス）が発売され，新しいナビゲーションとして使用できるようになった（図 1）．

　本稿では，NEXTARとWeb上アプリケーションを用いたスクリュープランニングの有用性について解説する．

拡張現実（AR）ナビゲーションシステムを用いた脊椎手術船尾　陽生 , 磯貝　宜広 , 石井　賢 36巻6号 , 2023年8月 , pp.399-404

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はじめに

　現在，X線透視は整形外科診療において広く用いられており，骨折や脱臼の整復操作，脊髄造影や神経根ブロック，また骨折接合術，脊椎手術，人工関節手術などにおいても主たる術中画像支援としての役割を担っている．X線透視は，脊柱変形など複雑なインストゥルメンテーション手術や，肉眼ではオリエンテーションをつけることが難しい最小侵襲脊椎治療（minimally invasive spinal treatment：MIST）に有用である^9）．しかしながら，X線透視による医療従事者の放射線被曝の問題も懸念されている^4）．職業被曝の限度は，国際放射線防護委員会（International Commission on Radiological Protection：ICRP）の指針に定められている^8）．医療従事者では，急性放射線障害による健康被害の危険性は少ないが，長年の累積被曝による慢性放射線障害や晩発性の放射線障害が問題となる．累積被曝によるDNA障害では，細胞障害性や発がん性の可能性が報告されており^2,14），爪甲色素線条^6），放射線白内障^16），また整形外科医に女児が多いこと^7）なども報告されている．術中CTナビゲーションは，脊椎インストゥルメンテーション手術の安全性の向上のほか，術者の被曝低減においても有用である^12）．しかしながら，導入コストや手術室の配置などの問題からすべての施設に導入することは難しいのが現状である．

　近年，術中画像支援としてextended reality（XR）と総称されるvirtual reality（VR，仮想現実），augmented reality（AR，拡張現実），mixed reality（MR，複合現実）などの新たな画像技術の応用が試みられている^{1,5,9,11,15）}．XRは，ゲーム産業で社会的認知度が高まったが，医療業界においても注目されており，2026年の医療関連XRの国内市場は約342億円の急成長が予測されている．VRは，CTで撮像した臓器や血管，骨軟部組織などをヘッドマウントディスプレイ上に3D画像で映し出すことができるため，術前シミュレーションや手術プランニングのほか，若手医師への教育，患者への病態説明，他科やメディカルスタッフとの連携，リハビリテーション，また遠隔カンファレンスなどにも有用である．ARやMRは，患者の身体や実際の術野などの現実空間に3D画像を投影可能なため，術中支援に有用である．XRはいまだ発展段階ではあるものの，手術の安全性の向上や放射線被曝の低減に有用なツールとなり得ると考えられる．

Augmented reality（AR，拡張現実）を用いた顕微鏡脊椎脊髄手術藤原　靖 36巻6号 , 2023年8月 , pp.405-411

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はじめに

　近年さまざまなコンピュータ手術支援技術が発展し，便利になった反面で，術者が手術をしながらどうやってそれらの情報を参照するか，が問題となってきた．

　人間は2つのものを同時に見ることができないため，ナビゲーションを例にとれば，ディスプレイを見るためには術野から目を逸らす必要があり，繊細な神経組織を扱う手術においては非常に危険である．また，頭を動かすと手先も微妙に動くため，ナビゲーション精度にも悪影響を与える可能性がある．

　カーナビゲーションにおいても同様の問題があり，フロントウィンドウにナビゲーション情報を投影することによって，ドライバーがよそ見運転をしないで済むような工夫が行われており，これが正しくaugmented reality（AR，拡張現実）である．

　ARは現実空間に映像やテキスト，仮想的なオブジェクトなどの情報を表示するものである．仮想空間にオブジェクトを表示するvirtual reality（VR，仮想現実）が教育分野や術前計画などに用いられるのに対し，ARは手術に用いられることが多い．

　本稿では，ARを用いた手術支援，中でも顕微鏡を用いたAR手術について述べる．

内視鏡手術・ロボット手術における位置情報の現状と未来北濵　義博 , 静　弘生 , 本山　大輔 , 尾原　裕康 , 土田　隼太郎 , 三宅　秀明 , 酒井　克彦 36巻6号 , 2023年8月 , pp.413-421

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はじめに

　脊椎内視鏡手術は，その高度な技術と複雑な解剖学的構造により，学習曲線が長く，技術習得に時間と特別な訓練が必要である．この問題の解決を目指して，われわれは脊椎手術用ロボットの開発を行っている．本稿では，内視鏡手術における学習曲線延長の要因と課題，脊椎内視鏡手術の数値化とロボット手術の開発，脊椎手術用ロボットの要件と位置情報の重要性について検討する．さらに，臨床応用可能な技術と次世代の位置情報取得方法についても議論し，手術技術向上を目指す新たな道を探求する．次世代のエクステンデッド・リアリティが脊椎外科に今後果たす大きな役割を感じてもらいたい．

外視鏡とextended reality（XR）山根　健太郎 , 成田　渉 , 高尾　真一郎 , 竹内　一裕 36巻6号 , 2023年8月 , pp.423-429

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はじめに

　脊椎脊髄手術において微小で繊細な操作を行うときには，従来であれば顕微鏡や手術ルーペを用いてきた．外視鏡（exoscope）は，高感度・高画質・3Dの機能を備えたコンパクトなデジタルビデオカメラと4K大型モニターを装備したシステムとして開発され，新たな拡大視ツールとして，近年拡がりをみせている．一方，デジタル・コンピューター技術の進歩によりextended reality（XR）の脊椎脊髄手術への応用が実現してきている^7）．ほかの診療科においても顕微鏡や内視鏡手術へのXRの導入は一部で実用化されており，手術の正確性，安全性の向上に貢献している^8,10,11）．デジタル技術からなる外視鏡は，技術的な問題点が克服されればさまざまなXR技術と融合できる土台を有している．本稿では，現時点で応用できるXR技術と外視鏡を用いた脊椎脊髄手術と今後の展望について考察する．

VRを用いたリハビリテーションによる高齢者の運動機能向上の取り組み三浦　紘世 , 山崎　正志 36巻6号 , 2023年8月 , pp.431-433

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はじめに

　超高齢社会となった現在，社会問題といえるロコモティブシンドローム（ロコモ）に介入し運動器機能を維持して，要介護状態に陥ることを防ぐ取り組みは大変重要である．一方で，身体機能を維持・向上させるために歩行動作や立ち座り動作などの日常生活動作について反復的に運動を行うことが重要となるが，単純な反復動作によるリハビリテーションを行うにあたって高齢者が意欲を維持して，かつ効果的に行えるような工夫をすることが望ましい．

　その工夫の1つとして，virtual rehabilitationが挙げられる．Virtual rehabilitationとはvirtual reality（VR）技術を応用したリハビリテーションの総称であるが，欧米に比べて本邦ではまだ馴染みが薄いのが現状である．意外ではあるが，1990年頃にはVR技術が早くも用いられ始めており，欧米ではすでに1990年代からリハビリテーションに応用された報告が散見される．その後，コンピュータ技術の大きな進歩により，2016年はVRを用いたさまざまな技術や商品が開発され，より一般的な使用が可能となったことからVR元年と呼ばれている．以降，欧米を中心に，特に脳血管障害を対象としてvirtual rehabilitationを実施した報告が飛躍的に増加してきている．

　本稿では，高齢者の運動器機能向上に向けたvirtual rehabilitationに関する国内外の近年の動向と，筆者らの今後の試みを概説する．

エクステンデッド・リアリティ（XR）を用いた医学教育—脊椎手術中心に森本　忠嗣 , 福森　則男 , 平田　寛人 36巻6号 , 2023年8月 , pp.435-440

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はじめに

　医学の進歩に伴い，医学生が学ぶべき情報量は膨大となり，受動的な講義のみでは全範囲をカバーすることが困難になりつつある．国内外の医学教育領域において医学生が効率よく能動的・自己主導的に学習する教育システムの確立が喫緊の課題である^7）．解剖学は，医学や外科学の教育において最も重要な要素の1つであるが，履修時間に対して学ぶべき情報量は多く，かつ複雑な部位では空間的位置関係の理解ができず，モチベーションの低下が問題になることがある．エクステンデッド・リアリティ（XR）技術の代表的な手段である3次元（3D）ホログラムは，さまざまな角度から立体構造を確認できるため，2次元画像に比べて直感的な解剖理解を促進し，即時的および長期的な知識保持が向上することで，解剖知識（特に複雑な領域）の習得に関しての有用性が実証されている^8）．さらに，仮想現実（virtual reality：VR）空間でのトレーニングやシミュレーションは没入感に優れ，ゲームをしているような感覚（ゲーミフィケーション）で楽しみながら，場所を選ばず，患者に悪影響なく，即時フィードバックを受けながら何度でも反復練習ができることから高い教育効果が得られる^6,9）．そのため，医学教育領域においてXR技術は，効率よく能動的・自己主導的に学習する教育システムの確立に寄与するものとして期待されている．従来，医学教育は対面・実地で行われてきたが，COVID-19拡大による感染予防のために医療業務の遠隔化を余儀なくされた．そのような状況の中において，デジタルネイティブと呼ばれる現在の学生に質を確保した診断・手術の技術や知識を伝承するためには，デジタル環境の整備が急務である．そこで，本学では2021年よりXR技術を用いた医学教育を開始した．本稿では，XR技術を用いた医学教育の現況とわれわれの取り組みについて述べる．

特別寄稿

開胸手術の術後管理—髄液漏管理を中心に兼松　龍 , 高橋　敏行 , 南　学 , 須田　泉 , 中村　翔 , 徳永　真也 , 花北　順哉 36巻6号 , 2023年8月 , pp.441-446

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はじめに

　脊椎手術における硬膜損傷は0.5〜18％に発生するといわれ，日本脊椎脊髄病学会による報告では，手術合併症の中では最も多い2.1％に発生したと報告されている^9,15）．開胸による胸椎手術に伴う髄液漏は，胸腔内が陰圧ゆえ，通常の髄液漏管理よりも難渋することが多く，その管理方法についてはあまり知られていない．われわれは，胸椎後縦靭帯骨化症（ossification of posterior longitudinal ligament of the thoracic spine：T-OPLL）に対し，開胸による前方アプローチを採用しており^11,17,18），骨化した硬膜を完全切除した際の術後髄液漏管理に苦労してきた．本稿では，胸腔ドレーンや腰椎ドレーンの一般的な管理方法について概説するとともに，われわれがこれまで経験した開胸による前方アプローチに関連する髄液漏の管理について言及する．

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目次 36巻6号 , 2023年8月 , pp.383

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読者の意見（Letters to the Editor）原稿募集 36巻6号 , 2023年8月 , pp.398

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次号予告 36巻6号 , 2023年8月 , pp.429

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ご案内 36巻6号 , 2023年8月 , pp.433

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バックナンバー　特集一覧 36巻6号 , 2023年8月 , pp.446

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学会・研究会　事務局一覧 36巻6号 , 2023年8月 , pp.447

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会告案内一覧 36巻6号 , 2023年8月 , pp.448-449

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編集後記 36巻6号 , 2023年8月 , pp.452

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基本情報

脊椎脊髄ジャーナル
36巻6号
(2023年8月発行)

電子版ISSN：印刷版ISSN：0914-4412 三輪書店

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