新たな革新的技術の導入：病院が拡張現実を無視できない5つの理由

3Dプリントモデルは、教育、計画、医師や患者間のコミュニケーションに役立つことが証明されています。  近年では、450以上の病院が院内に3Dプリント設備を導入し、エンジニアリングチームが幅広い複雑な症例の計画を支援するプロセスを確立しています。

大きな課題は、専門知識、スタッフ、設備が必要なことであり、これによって多額のコストが追加される可能性があるということです。そのため、現在そのサービスの恩恵を受けられる患者の数は限られてしまっています。一方、ARは、より多くの患者への3Dサービスの利用をサポートすることができます。セグメンテーション、プランニング、デザインは、3Dモデルがどのように使用され、視覚化されるかに関わらず、3Dモデリングプロセスの中核をなす要素であることに変わりはありません。3Dラボにとって、これは3DプリントプロセスがARワークフローにも容易に対応できることを意味します。

ARやVRなどの拡張現実（XR）技術などのデジタル技術は、3Dモデルの処理に最適です。従来の2D画像や3Dボリュームレンダリングに比べ、3Dモデルは比較的コンパクトで、視覚化や操作が容易です。臨床エンジニアは、未処理の医療画像ではわかりにくい解剖学的特徴を強調したり、医師が手術計画を立てたり、他の医師や患者と症例について話し合ったりするのに役立つ3Dビジュアルを作成したりすることができます。

このような類似点から、3DプリントとARは非常に補完的な技術であり、3Dラボはどちらかの可視化アプローチが最も適しているかをケースバイケースで判断できます。

整形外科、頭蓋顎顔面外科、心臓血管疾患などの分野では、3Dプリンティングが積極的に採用されていますが、外傷外科や腫瘍外科などの分野ではまだ十分に活用されていません。これは、これらの分野の症例において3Dを使用する価値が低いからということではなく、3Dプリンティングのコストが高額であったり、技術が利用できなかったり、リードタイムが長すぎたりすることが主な理由です。

ARのようなXR技術は、術前と術後の計画を3Dでほぼリアルタイムに視覚化できるため、複雑な外傷を短期間で管理する医師に貴重なガイダンスを提供できます。これは、長いプロセスと複数の利害関係者の調整が必要で緊急時の使用は困難ある3Dプリントとは対照的です。

また、コストに関しても、ARは、複雑な腫瘍治療のような、通常あまり利用されていない分野での3Dモデリングとプランニングに拡張性をもたらすことが出来ます。腫瘍のような新生物を含む多くの症例は、3Dプリントに適していると考えられています。しかしながら、大型の多色3Dプリントモデル（腹部、肝臓、腎臓腫瘍など）のコストは高額になる可能性があります。‍病院よっては、そのようなモデルをプリントするために必要な設備を院内に持たず、外部のサービスに頼らざるを得ない場合もあります。例えば、細い血管構造が3Dモデルに不可欠な部分である場合、そのようなモデルをプリントするためには、大掛かりなデザイン作業が必要となります。このような場合、ARは、治療計画用の適切な3Dモデルを作成するためのソリューションとなり得、コストと労力は少なくて済みます。タブレットやコンピューター上の通常のビューアーで十分と考える人もいると思いますが、3D的把握、インタラクション機能、モデルと双方向にコミュニケーションしながらタスクを実行できることを、ARの付加価値として高く評価する人も多いでしょう。

特定の臨床場面では、3Dプリントモデルに特殊で複雑なデザイン要件が求められることがあります。例えば、小児の心臓のような非常に小さな解剖学的構造は、小さな解剖構造の再現性を高めるために、縮尺に合わせてプリントすることが有効な場合があります。‍また、場合によっては、異なる解剖学的状態（例えば、術前と計画されたもの）を比較するために、複数のプリントが必要になることもあります。教育目的の場合には、磁石を使ってさまざまな解剖学的パーツを組み立てるなど、複雑なデザインにすることで、モデルをより有用なものにすることができます。3Dプリントされたモデルは静止状態であるため、これらのようなケースでは、モデルの可能性をフルに発揮させるために、前もって綿密な計画を立てる必要があります。

また、3Dプリントは、解剖の3D画像化以外の情報を含めるには限界があります。トレーサビリティのラベルのように、関連する患者データで情報を充実させることは可能です。しかしながら、より詳細な注釈（解剖学的ランドマークや特徴など）やデジタル測定値（関連するプランニング測定値など）を提供することは、より困難です。このような場合には、3Dプリントをデジタル・レポートで補完する必要があります。

AR技術は、どれだけの情報を保持し、ユーザーに提供できるかについて、より柔軟性があります。3Dモデルの複数のバリエーションを追加コストなしで提供できます。3Dデータには注釈や測定値を加えることが可能です。モデルの修正は、ズーム機能を含め、ユーザーがインタラクティブに行うことができます。動的なコンテンツを統合することも可能です。そしておそらく、エンジニアリングチームが医師に計画を伝える最善の方法を調べるにつれて、さらに多くのオプションが見つけられるでしょう。私たちはまだ、可能性のほんの表面を見ているだけなのです。

医療分野では、患者の治療中に3Dモデルや3Dプランにアクセスできることが、その利点を十分に発揮するために極めて重要です。しかし、従来の画像表示システムは、人間工学の乏しさや、不十分なインターフェイスといった、様々な問題がありました。これらは、特に手術室において、医師が3Dデータをコントロールことを制限する可能性があります。これらの問題に対処するため、医師がワークフローや部屋のレイアウトに合わせて3D情報を整理できるという点で、ARは大きな利点を提供できます。さらに、ARを使えば、医師は必要に応じてデータを選択したり操作したりすることができ、ジェスチャー・インターフェースを使用することで、従来の入力メカニズムでビジュアルを扱っていたオペレーターが必要なくなります。全体として、ARは、3Dモデルや3Dプランを扱う際に、医師がより大きなコントロールと柔軟性を発揮できるようになるため、医療分野における貴重なツールとなる可能性を秘めています。

XR技術の教育的利点は広く認識されています。例えば、解剖学的知識、術前計画、手術技術などのトレーニングプログラムに容易に組み込むことができます。同時に、この技術の将来的な成長は、専門家の十分な訓練によってもたらされます。このことは、EUが提言するテクノロジーの将来像の一部と一致しており、研修プログラムに投資することによって、熟練した専門家の不足に対処することが極めて重要です。したがって、教育プログラムを持つ病院は、教育カリキュラムを改善し、認識を広め、将来のユーザーがデバイスとそのアプリケーションに精通するのを助けるために、XR技術の現状に取り組み始めることが求められます。そうすることでコンピテンシーが高まり、技術がさらに成熟し、より専門的なアプリケーションが利用できるようになったときに、先手を打つことができます。

研究プログラムを持つ病院は、この技術を研究プログラムに組み込む機会についても考えるべきです。潜在的な利点の多くは仮説であり、現在研究が進められています。今後数年間で、病院は新しいAR製品の検証を行い、将来の臨床治療の一環として持続可能なものにする必要があります。特に業務効率や患者の治療と予後への影響については、パーソナライゼーションに対するXR技術の価値を証明する余地が十分にあります。

最後に、AR ウェアラブル技術の現状に取り組むことは、個人や組織が技術の発展に貢献する機会にもなります。アーリーアダプターからのフィードバックは、メーカーや開発者が改善点を特定し、ユーザーのニーズをより満たすために製品を改良するのに役立ちます。

拡張現実、特にARは、パーソナライズドケアの更なる成長において重要な役割を果たすことが期待されます。‍ARは、直感的で使いやすく、患者の治療中に参照したり利用したりする情報への没入的なアクセスを可能にします。私たちは、AR 技術が、例えば、パーソナライズ化された治療方針を管理するための医師の「パーソナルアシスタント」として大きな役割を果たすことを想定しています。直観的且つ人間工学的に、適切なタイミングと場所でバーチャルな情報を追加できることは、非常に魅力的です。

医療の世界はますます複雑化かつ専門化し、取得し処理される個別化データも増えています。このデータを高品質で持続可能な治療計画に活用する需要は高まり続けています。私たちはAR技術をさらに発展させ、将来的により複雑性に対処するための適切な技術的役割を果たせるようにしていく必要があります。