脊椎脊髄ジャーナル 37巻1号 (2024年1月発行)

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特集　始まった！脊椎ロボット手術

特集にあたって根尾　昌志 37巻1号 , 2024年1月 , pp.3

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　私はちょうど40年前に医師になった．当時の脊椎脊髄外科では，検査はミエロ（＋CT）が主で，治療はほとんどが後方除圧術か前方（除圧）固定術であった．しかし，その後次々に新しい診断法，治療法が開発されていき，私は脊椎脊髄外科を通して科学，医学の進歩を目の当たりにし，またそれによって患者さんに喜んでもらえるようになることがエキサイティングであった．特に，機械，機器の発達は目覚ましく，MRIや手術用顕微鏡の一般化，インストゥルメンテーション技術や各種インプラントの発達，MEDから始まった一連の低侵襲手術やLIFの進歩，術中CTとナビゲーションの登場，3次元実体モデルやVR，ARの応用，人工椎間板の導入などが挙げられる．

　そして，今後脊椎脊髄外科分野の新たな潮流の1つとなりそうなのが，今回特集した脊椎手術用ロボットである．2020年から日本でも使用可能となって徐々に広まりつつあり，私自身の施設でも2022年に導入した．最初はナビゲーションの延長くらいにしか思っていなかったが，実際に使用してみると，それを超えた多くの利点があることがわかってきた．それだけでなく，新たな機能が加わる余地があることも実感できた．今では，今後どんどん発展を遂げる分野だと確信している．購入価格の点から導入を試みる施設はまだまだ少ないが，現在かなり一般化しているナビゲーションも黎明期は同様であったと記憶している．

脊椎ロボット手術の歴史と展望根尾　昌志 37巻1号 , 2024年1月 , pp.4-9

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はじめに

　コンピュータの進歩に伴い，1980年代からコンピュータ支援手術が発展してきた．特に，剛性が高い骨組織はその立体的・空間的位置をコンピュータが把握しやすいため，ナビゲーション技術がまず実用化された．脊椎外科で使われるロボットは，内臓や血管など軟らかい組織を扱う人間の手の動きをより正確により滑らかに再現するda Vinciなどとは概念が異なり，計画通りに骨削掘，インプラント設置をするものである．そのためには骨の空間的位置を正確に把握することが必須であり，ナビゲーション技術が実用化されて初めてこの分野のロボット技術も発展してきたのである．

　上記概念で最初に使用された手術支援ロボットは，ROBODOC^®（Integrated Surgical Systems Inc, Sacrament, CA, USA）である．これは，人工股関節手術における正確な大腿骨削掘を目的としたロボットで，1992年からヒトへの応用が始まった．脳神経外科領域ではNeuroMate^®（Integrated Surgical Systems Inc）が1997年に市販された．狙った脳の深部に正確に電極を埋め込むためのロボットで，これによってロボットアームがサブミリメートルの精度でインプラント設置できる可能性のあることが示された．

脊椎手術ロボットの選定とExcelsius GPSを用いた手術岩月　幸一 , 森脇　崇 , 藤原　翔 37巻1号 , 2024年1月 , pp.11-17

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はじめに

　ロボットとはそもそもどう定義されるものであるか．ロボットという言葉はチェコの作家カレル・チャペックが発表した戯曲に登場しており，チェコ語で労働を意味するrobotaや，スロバキア語で労働者を意味するrobotnikなどからの造語であると考えられている．この戯曲の中では人造人間アンドロイドに近いものとして描かれている．20世紀中盤からは米国の作家アイザック・アシモフがSF小説の中に多くのロボットを登場させ，「ロボットは，人間に危害を加えてはならない」「ロボットは，人間に与えられた命令に服従しなければならない」「ロボットは，自己を守らなければならない」といったロボット三原則を示した．現在どのように定義されるのであろうか．経済産業省ではロボットを「センサー，知能・制御系，駆動系の3つの要素技術を有する，知能化した機械システム」としている．日本工業規格（JIS）では，「二つ以上の軸についてプログラミングによって動作し，ある程度の自律性をもち，環境内で動作して所期の作業を実行する運動機構」と定めている．また，新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が2014年に発表したものでは，完全に一般性をもった定義は存在しないとしたうえで，「移動性，個体性，知能性，汎用性，半機械半人間性，自動性，奴隷性の7つの特性を持つ柔らかい機械」としている．どうやらその定義は曖昧ではあるが，ある程度の知能性を有する移動可能な機械の塊，とでもいうのが適当と思われる．

　医療用ロボットとされるものには，手術ロボット，リハビリロボット，診療ロボット，調剤ロボット，補綴ロボットの5つに分類される．手術ロボットとは手術を補助するものであり，人間には見えないところまでカメラを通して手術の安全性を高め，また人間にはできない動きを実現することで医師のスキルに影響されない手術の実現を目指し，患者の負担を減らしている．

　では，脊椎手術において手術支援ロボットに期待されるものは何であろうか．歴史的には1950年代から始まった椎弓根スクリューの刺入に，このロボット技術が導入された^16）．ロボット導入に先立ち，ナビゲーションシステムがこの領域に導入され，経皮的スクリュー刺入などにナビゲーションが使用されてきた^{1,5,15,17,19,22）}．椎弓根スクリューの誤刺入は重大な合併症につながり得るものであるから，この椎弓根スクリューの刺入が脊椎手術ロボットに課せられた主たる課題となった．つまり脊椎手術ロボットに求められるものは，安全で正確な椎弓根スクリューの刺入である．そしてそれは当然のことながら，従来のフリーハンド，透視下，CTガイド下のスクリュー刺入より優れたものでなくてはならない．初期の脊椎手術ロボットによるスクリュー刺入の成績は，従来法と変わらないといった程度のものであったが^22），現在までさまざまな脊椎手術ロボットが米国食品医薬品局（FDA）の認可を受けており，最新型として現在市場にあるものは，Excelsius GPS（Globus Medical，Audubon，PA，USA）（図 1），Mazor X（Medtronic，Dublin，Ireland）（図 2），Cirq（Brainlab，Munich，Germany）（図 3）などがある^10）．これらの手術成績についての直接的な比較検討は行われていないが，その機能については公表されているデータがあり，これをもとに考察する．

Excelsius GPSを用いた脊椎手術牧野　紘士 , 川口　善治 37巻1号 , 2024年1月 , pp.19-23

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はじめに

　2021年より本邦でも脊椎ロボットによる手術支援が開始された．当施設でも2021年12月よりExcelsius GPS^® spine robot system（EGPS）を導入し，実際の脊椎手術で使用を開始した．先行する諸外国の報告から高いスクリュー設置精度の獲得が期待される^1〜3）一方で，学習曲線の存在^2）により，初期例では手術時間の延長が起こること，機器の干渉などロボット特有の問題が存在すること^1,3）が示唆されている．本稿では，実際の症例を重ねることでみえてきたロボット支援脊椎手術の利点と欠点を述べ，今後の解決すべき課題を取り上げる．

ロボット支援脊椎手術—Mazor Xを用いた脊椎手術の有用性と課題金村　徳相 , 都島　幹人 , 富田　浩之 , 森下　和明 , 大島　和馬 , 中島　宏彰 37巻1号 , 2024年1月 , pp.25-38

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はじめに

　脊椎インストゥルメンテーション手術（spinal instrumentation surgery：SIS）はこの30年において著しい進歩を遂げてきたが，椎弓根スクリュー（pedicle screw：PS）などの脊椎インプラントは不適切な位置に設置されれば重篤な合併症を引き起こすため，脊椎インプラントを適切な位置に設置することはSISで最も優先すべき対策である．脊椎手術の安全性と治療成績の向上を目的とした技術的革新は，術中CTイメージング，ナビゲーションおよび手術ロボットなどを含む高度な技術発展が継続することにより期待される（図 1）．脊椎ナビゲーションは4半世紀の継続的な発展と術中CTイメージングとの融合により，その手術支援技術は成熟してきた^13）．最新のIT技術を駆使して手術操作自体を直接支援する脊椎手術支援ロボット（脊椎ロボット）では，新たな技術革新が期待される．2016年から欧米で急速に普及してきた脊椎ロボットは2021年に日本に導入され，当院でも同年4月よりMazor X Stealth Edition^TM（Medtronic，USA）を用いたロボット支援脊椎手術（robot-assisted spine surgery：RASS）を開始した．本稿においてはRASSの有用性と課題について概説する．

Mazor X Stealth Editionを用いた側弯症手術赤澤　努 37巻1号 , 2024年1月 , pp.39-44

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はじめに—脊椎手術支援ロボットMazor Xの変遷

　初の脊椎手術支援ロボットは，2000年代の初めにイスラエルのMazor Robotics社によってSpineAssistとして開発された^11）．それは2004年に米国Food and Drug Administration（FDA）の認可を受け，臨床使用が始まった^7）．2011年にRenaissanceへと進化し，さらに2016年にはXへと改良された．そして2018年に，Medtronic社により洗練されたナビゲーションシステムとの統合が行われ，Mazor X Stealth Editionとして進化している．海外では，ROSA Spine Robot，ExcelsiusGPS，TiRobot，Cirqなど，その他の脊椎手術支援ロボットも開発されている．日本においては，Mazor X Stealth Editionは2021年3月に薬事承認を受けている．われわれは，2021年4月からMazor X Stealth Edition（図 1）を活用し脊椎ロボット手術を実施している．

ハイブリッド手術室でのCirqを用いた側弯症手術大場　悠己 , 池上　章太 , 上原　将志 , 黒河内　大輔 , 根尾　昌志 , 髙橋　淳 37巻1号 , 2024年1月 , pp.45-50

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はじめに

　近年，ロボット手術支援システムの臨床導入が脊椎手術の領域で広がってきている．当科では脳神経外科と共同で2022年6月に手術支援ロボットアームCirq^®（以下，Cirq；Brainlab，ドイツ）を導入した．2018年6月にハイブリッド手術室に導入済みのロボットアームによる多軸透視・撮影システムARTIS pheno^®（シーメンス，ドイツ）と，それに連動する手術用ナビゲーション（ナビ）システムCurve^® Navigation（Brainlab，ドイツ）の追加機能としての手術支援ロボットアームである．これにより，術中CTナビと連動したロボット支援手術が可能となった．

　手術支援ロボットに何を期待するかは術者によりさまざまだと思うが，われわれは椎弓根スクリュー（pedicle screw：PS）をより正確に意図した場所に刺入することを最大の目的としている．

　これについて，“術中CTナビを用いることでPS刺入精度は十分に高まっているため，ロボットに求める能力は精度向上ではない”との意見を聞いたことがある．それも一理あるが，われわれはPS刺入精度がすでに十分高まっているとは考えていない．実際，小児側弯症に対する術中CTナビを用いたPS刺入のシステマティックレビュー^1）では，2mm以上のPS逸脱が6.0％，4mm以上の逸脱が1.2％と決して低い値ではなかった．

　本稿では，側弯症手術において“Cirqを利用して1回の術中CT撮影で100％正確に10椎以上にPSを刺入する方法を確立すること”を真剣に目指すわれわれの取り組みについて報告する．

Cirqを用いた低侵襲脊椎手術山下　一太 , 手束　文威 , 杉浦　宏祐 , 西良　浩一 37巻1号 , 2024年1月 , pp.51-57

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はじめに

　欧米に追従する形で，本邦でも脊椎外科領域においてロボット支援手術が導入され，徐々に普及の兆しをみせている．脊椎手術支援ロボットは，術前あるいは術中のCT画像をもとに計画した位置にスクリュー孔を作成するための強力な手術支援ツールである．脊椎手術ロボットの最大の長所は，安定したロボットアームの誘導下にパワーツールを使用することで，手振れすることなく標的の小さな部位にスクリュー孔を作成できることである^2）．また，通常のX線透視を使用しないため，術者の職業被曝がない点も長所となる^6）．

　徳島大学病院では2022年にCirq^®（BLAINLAB社）を導入した．主として側弯矯正固定術などの長範囲固定が必要な手術に使用しているが，筆者は導入後の経験より，このロボット支援脊椎手術は低侵襲手術でも大きな威力を発揮することを実感している．本稿では，低侵襲手術（minimally invasive surgery：MIS）におけるロボット支援下脊椎手術について，症例を提示しながら解説する．

Cirqを用いたcervical pedicle screw placement 藤城　高志 , 山本　祐樹 , 根尾　昌志 37巻1号 , 2024年1月 , pp.59-66

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はじめに

　頸椎椎弓根螺子（cervical pedicle screw：CPS）は，頸椎固定術のアンカーとしてlateral mass screwやlaminar screwと比して力学的な固定性が強く，有用な固定材料である^5,6,20）．しかし，頸椎は椎弓根が細いこと，可動性が大きいことから操作中椎体が動きやすいなどの理由から，その刺入は技術的に難しい．さらに，頸椎は胸腰椎とは異なり，解剖学的には椎骨動脈（vertebral artery：VA）が走行しており，CPSの不適切な設置は神経組織の損傷や固定性の低下のみならず，VAの損傷を引き起こす可能性があり，これはときに致死的な合併症につながる．

　Navigation systemの登場はCPSの設置精度を飛躍的に向上させた．それまでの透視装置を用いたCPSの設置精度は56.5％〜87.7％と報告されているが^10,12,21），navigation systemでのそれは概ね95％以上と報告されている^1,17,22）．透視装置を用いて設置したCPS 3,055本，navigation systemを用いて設置したCPS 1,223本を調査したTarawnehら^18）のsystematic reviewでは，navigation system補助下のCPS設置は透視装置より有意に精度が高く，またCPS関連神経血管損傷も有意に低い（0.3％ vs. 1.9％）ことを示し，CPS設置におけるnavigation systemの有用性を示した．

　脊椎手術用ロボット（robotic guidance system：RGS）について，最初の文献的な記載は2004年である^19）．機械的にはRGSはnavigation systemをもとにしているが，そのコンセプトは根本的に異なる．Navigation systemは，手術器械と骨組織の3次元的位置関係をモニターに提示することで術者のPS設置をナビゲートするが，これは視覚的なナビゲーションといえる．一方RGSでは，計画したPSの軌道（trajectory）がrobotic armに取りつけられたカニューレやドリルガイドを通して直接術野で提示される．術者は提示されたtrajectoryに沿ってpilot holeを作製し，最終的にPSを設置する．つまりは空間的なナビゲーションといえる．

　2010年以降，RGSのPSの臨床成績が報告されるようになり，胸腰椎においてはnavigation systemと比して同等，もしくはそれ以上の精度でのPS設置が可能であるとする研究が多い．近年，頸椎においてもRGSによるCPS設置の精度は徐々に報告されるようになってきているが，まだその数は少ない．

　当施設では，2022年3月からCirq^®（BRAINLAB）を導入した．腰椎変性疾患におけるPS設置への使用から始め，徐々に頸椎にその適応を広げている．本稿では，Cirq^®を使用したCPS設置の手順や留意点を紹介するとともに，その精度を検討した．

脊椎手術ロボット支援下，後外側アプローチによる頸椎椎弓根スクリュー刺入法谷　陽一 , 齋藤　貴徳 37巻1号 , 2024年1月 , pp.67-74

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はじめに

　胸腰椎における内固定法は，1986年にRoy-Camilleら^8）によって報告された椎弓根スクリュー（pedicle screw：PS）の登場により再建術の成績は飛躍的に向上した．一方，頸椎においては，胸腰椎と比べて骨自体のサイズが小さいことや周囲には脊髄・神経根，椎骨動脈などが近接するといった解剖学的制約から，内固定法の進歩は遅れていた．1994年の鐙らの報告に始まる頸椎PSの臨床応用では当初，側面（鐙ら）や斜位（湯川ら）X線透視のみを用いて行われた^1,14）．その後，ナビゲーション・脊椎ロボットなど手術支援機器が開発され，経験の多寡によらずより多くの術者が安全で正確に行える普遍化された手技へと発展しつつある^4）．また近年，手術侵襲の低減化が重視されるようになり，胸腰椎固定では経皮的PSの普及が目覚ましい．一方，頸椎ではいまだ椎弓を広く展開してPS刺入を行うのが一般的であるが，Tokiokaら^13）は最小侵襲頸椎PS固定（minimally invasive cervical pedicle screw fixation：MICEPS）法として，後外側アプローチによる小皮切でナビゲーション併用のPS刺入を報告している．本邦においても脊椎外科手術用ロボットが認可され，現在では3社の脊椎手術ロボットが使用可能となっている．脊椎手術ロボットはナビゲーションシステムと連動してPSの刺入を支援するものである．

　われわれの教室では，2022年から頸椎にも適応のある脊椎手術ロボットCirq^®〔Brainlab's Cirq^® surgeon-controlled robotic arm（Brain Lab，Munich，Germany）〕を導入した．本稿では，現在われわれが行っているCirq^®を併用したMICEPS法のアプローチによる頸椎PS刺入法とその精度を中心に述べる．

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目次 37巻1号 , 2024年1月 , pp.1

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脊椎脊髄ジャーナル
37巻1号
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電子版ISSN：印刷版ISSN：0914-4412 三輪書店

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