先天性心疾患のためのインタラクティブな3Dプランニング：Hannover Medical Schoolでの治療成果の向上

心臓カテーテル室の責任者であるDr. Christoph Happelが議論を主導し、「ここにパッチを当てたらどうなるだろうか？」や「冠動脈を確保できるだろうか？」といった質問を投げかけています。

この3Dバーチャルモデルは、数日以内に手術室に入る予定の子どものものです。心臓チーム間でのこれらの議論と、インタラクティブな3D計画による具体的な可視化は、手術の結果にとって非常に重要な要素となります。

先天性心疾患の治療は、まるで3Dパズルを解くようなものです。しかし、長い間、医師たちは2DのCTやMRIの断面画像、あるいは紙に書き留めた図を頼りにそれを解こうとしてきました。Dr. Happelはその苦労をよく覚えています。「特定の血管がどこにあるのかを全員に納得させるだけで30分もかかっていました」と彼は語ります。

彼らは、CTやMRIのデータセットをより効果的に分析する方法を模索し、複雑な心臓の解剖を正確に表現できる3Dセグメントモデルにデータを変換するツールを探していました。最高のケアを提供するためには、病態への深い洞察が必要だったのです。しかし、画像撮影から手術までの時間は非常に短く、多くの場合わずか数日しかありません。

もしこれらの洞察がインタラクティブな3Dモデルに集約されていれば、心臓チーム全体が共通の基本的な理解を持った上で治療の議論を始めることができ、より良い準備と臨床判断を支えることができたでしょう。

その適切なツールを探す過程で、彼らが最終的にたどり着いたのが、Materialise Mimicsでした。このソフトウェアはMRIやCTスキャンを正確でインタラクティブな3Dモデルに変換します。わずか30～45分で、技術者たちは心房、心室、大血管、過去の手術で使用された移植片といった各構造をセグメント化し、完成したモデルは色分けが可能で、どのラップトップでも回転表示でき、拡張現実での確認や3Dプリントによる実体的な計画にも対応しています。

その効果は即座に明らかになりました。「解剖構造を瞬時に把握できるようになりました。患者の病変がどのようなものかを非常に明確かつ直感的に示してくれます」と述べています。

かつては手作業で数時間かかっていた作業が、今では1時間以内で完了するようになりました。彼らは3Dモデリングをワークフローにシームレスに統合し、毎週7～10件という驚くべきペースで活用しています。特に、複雑な解剖構造や過去に手術や再開胸を受けた患者にとって、3D可視化から得られる洞察は非常に価値があります。この技術は、チームが複雑な症例に迅速に対応し、患者の治療成果を向上させるという病院の目標と一致しています。

Hannover Medical Schoolのチームがどの症例でも実感する3つの利点：

1. 複雑な症例に対する的確な準備　複数の専門分野からなるチームが重要な決定を下す前に、余計な調整時間を必要としなくなりました。インタラクティブな3Dプランニングにより、心臓チーム全体が同じ解剖学的理解を共有できるようになり、方向性について議論する時間を省き、手術アプローチの精緻化に集中できます。
2. インターベンションと手術の精度向上　仮想プランニングを通じて、外科医やインターベンション専門医はリスクのない環境で手技をシミュレーションできます。手術に入る前に、ステントの配置やパッチのサイズ決定に自信を持つことができるようになりました。実際、2018年の研究によると、71％の医師がインタラクティブな3Dモデルによって先天性心疾患手術後ケアの質が改善されたと報告しています。
3. 複雑な再手術の簡略化　過去に手術を受けた子どもたちは、瘢痕組織や通常とは異なる血管の経路を呈することが多いです。インタラクティブなモデルを活用することで、チームは複雑な症例に対する手術オプションを拡大し、安全な切開箇所をマッピングすることで手術時間や出血を減らすことができます。
4. 家族の信頼　若い患者の心臓手術を控えた家族にとって、その不安は計り知れないものです。さらに、こうした手術は家族にとって理解が難しい場合が多いです。現在、チームは従来の平面図ではなく、子どもの各患者固有の心臓の3Dモデルを使って親に治療計画を説明しています。問題の箇所と提案する治療が正確に視覚化されることで、家族の信頼が深まります。

「解剖の全体像を明確に把握し、その知識を他の人々と共有できるのが素晴らしい」とDr. Happelは説明します。「3Dモデルは2Dの断面画像よりも直感的です。患者に適切な治療を提供するためには、まず理解が必要です。インタラクティブな3Dモデルは、その明確さを瞬時に私たちに提供してくれるのです。」

患者の症例に加えて、この技術は、未来の心臓チームを育成するためにも重要な役割を果たしています。Hannover Medical School のチームは、LMU Munichと協力して小児心臓病学の研修生向けのコースを提供しています。

3Dプリントされたモデルは教育用途として最適なツールです。「若い医師たちは、このプリントモデルを非常に気に入っています。患者に行うすべてのことを文字通り試すことができ、失敗を心配する必要がないからです。本当に完璧なツールです。」

Dr. Happelの研究室は治療の未来を切り開く革新を牽引していますが、財政的な課題は依然として残っています。多くのヨーロッパの医療システムでは、3Dプランニング専用の償還コードがまだ存在しないのです。

幸いなことに、PSD Bank Hannover が支援に乗り出しました。Dr. Happelの活動の影響力を認識した地域銀行は、寄付者を募り、特別な資金調達キャンペーンを実施。適切なツールとスタッフのトレーニングを迅速に提供することで、Hannover に来るすべての複雑な先天性心疾患（CHD）症例をモデリングするという研究室のビジョンを加速しました。

Happelとそのチームは、このパートナーシップに感謝しています。「PSDバンクのイニシアチブがなければ、多くの子どもたちが、すでに役立つとわかっている技術が目の前にあるのに利用できなかった可能性があります。」

「それが私たちの最大の障害です」とHappelは認めます。「子どもたちへの価値は明白ですが、こうしたプログラムはわずかな資金や寄付で成り立っているのです。」

Hannover Medical School の心臓チームは大きな進歩を遂げましたが、革新はまだ終わっていません。

Dr. Happelは、仮想手術プランニングをさらに一歩進め、エコー画像から得られる弁構造などの他のモダリティをモデルに組み込むことを目指しています。

また、シミュレーション技術の発展にも期待を寄せています。「モデル上で計画した措置をシミュレーションし、結果を事前に視覚化することで、患者にとって最適な選択肢をさらに迅速に特定できるようになることを期待しています。」

Dr. Happelにとって、これはほんの始まりに過ぎません。他の医療分野の医師にも3D技術の影響を考慮することを勧めています。「患者の解剖に関わる作業をする場合、デジタルツインや3Dモデル（プリントまたは仮想）として可視化する価値は十分にあります。臨床現場における3Dとシミュレーションの本当の価値を発見し始めたばかりです。」