胸壁切除のためのバーチャルリアリティ計画

腫瘍性胸壁切除および再建は、解剖学的および生理学的な課題のため複雑な手術です。このため、拡張現実およびバーチャルリアリティは、没入型の解剖学的理解を提供し、術前計画を支援し、術中ガイダンスを向上させる能力から、外科分野でますます活用されています。

で実施された研究は University Hospital Bonn は、自動AIベースのセグメンテーションによって強化された学際的かつ協調的なVR計画を後ろ向きに分析し、実際の手術結果と比較することで、複雑な外科領域におけるVRとAIの可能性を評価することを目的としています。

胸壁切除および再建の課題

胸壁切除および再建は、解剖学的および生理学的要因が複雑に関与するため困難です。構造的完全性と機能を維持しながら、十分な腫瘍学的マージンを確保することが、最適な結果に不可欠です。

大きな腫瘍、特に軟部組織や骨に関与する肉腫では、切除と再建の両方に多職種アプローチが必要です。これらの手術には、経験豊富な胸部外科医だけでなく、大規模な皮膚被覆や筋皮弁が必要な場合には形成外科医も関与することがよくあります。

肉腫および転移性疾患は胸壁悪性腫瘍の中で最も一般的であり、肉腫の治療戦略は認定肉腫センターの多職種腫瘍ボードで議論されるべきです。隣接構造の切除が必要な場合には、包括的な管理を確保するために、腫瘍整形外科医が術前計画に関与する必要があります。

従来の二次元画像では、このような外科計画には不十分な場合が多く、複雑な三次元的解剖関係を十分に捉えることができません。

VR計画ワークフロー

バーチャルリアリティ計画は、以下を使用して実施されました Medical Imaging XR。これにより、リアルタイムの議論や3D再構築解剖の共有可視化のための協調型マルチユーザーセッションが可能になりました。解剖構造の自動セグメンテーションは、オープンソースの TotalSegmentator モデルを使用して実施され、骨、血管、臓器などの主要構造を抽出しました。

腫瘍セグメンテーションは提供されていなかったため、VR環境内で外科チームによって手動で実施されました。セグメンテーションマスクは、可視化と操作性を向上させるためにVRボリュームレンダリングシステムへ統合されました。

各症例は、胸部外科医、腫瘍整形外科医、形成・再建外科医を含む学際的チームによって検討されました。Medical Imaging XR ツールセットを使用し、チームは腫瘍および解剖学的ランドマークの特定、切除マージン計画、欠損サイズ推定、再建戦略計画、そして予定された外科アプローチの記録を行いました。

以下のパラメータについて、VRで計画されたアプローチと実際の手術結果との間で定量的比較が行われました：

VR計画精度の評価

8症例中3症例（37.5%）では、術中切除範囲がVR計画で予測されたものより広範囲となりました。主な原因は、隣接組織への腫瘍浸潤の過小評価でした。これは、高度な可視化技術にもかかわらず、術前画像診断の重要な限界を示しており、術中評価が依然として優れていることを示しています。

一方で、8症例中4症例では、切除範囲の中程度の過大評価（最大24%）は許容可能と考えられました。1症例では大幅な過大評価が見られ、これは異なる腫瘍学的状況により手術マージンが過大評価されたためと考えられました。

VRシミュレーションは空間的理解を向上させることで手術計画を支援しますが、特に微細または顕微鏡レベルの病変検出における画像診断の限界により、腫瘍の広がりを過小評価する可能性があります。

したがって、これは決定的な予測ツールではなく補助的ツールとして捉えるべきであり、術中の適応力は依然として不可欠です。

参加者は一般的に、VR計画システムに対して肯定的なユーザー体験を報告し、その環境を魅力的で革新的かつ使いやすいものと評価しました。User Experience Questionnaire（UEQ）では、外科医がVRプラットフォームを刺激的で新しいものと感じており、全体的なユーザビリティも良好で、没入型ワークスペースが高く評価されていることが示されました。

耐容性に関しては、サイバー酔いに関連する症状は最小限でした。ユーザーはわずかな不快感のみを経験し、これらの影響によって計画セッションが中断されたり、誰かが途中で終了する必要が生じたりすることはありませんでした。全体として、VRシステムは快適で受け入れやすいものと認識されました。