人間は手術を手作業でどれほど上手に行えるのでしょうか。
重大な手術ミスは報告しなければならず、外科医の姿勢や、そうしたミスの報告方法について研究が行われています。
しかし、軽微な意図しない損傷を報告する義務や法律はなく、そもそも何を損傷と定義するかも曖昧です。手術中に意図せず生じる損傷の頻度、その原因となる課題、長期的な影響への理解については、研究がほとんどありません。
私たちは、外科医を支援する半自律型ロボット器具の開発を進めています。特に膝の手術を対象としています。世界では毎年およそ400万件の膝関節鏡手術が行われていると推定されています。
私たちの最近の研究では、膝のこうした処置は身体的に負担が大きく、患者に意図しない損傷を与える可能性があると感じている外科医がいることが分かりました。
一方、多数の外科医は、ロボット器具が手術を助け、患者の負傷リスクを減らせると示されれば、使用する用意があると答えました。
手術中に生じる意図しない損傷
変形性関節症は、関節、特に膝の痛みの圧倒的に多い原因です。
X線検査やMRI検査の後に行う、低侵襲の診断・治療処置の第一選択肢は、膝関節鏡手術と呼ばれます。小さな切開部から関節内にカメラとさまざまな器具を挿入する処置です。
この処置は、一部の患者に対する有効性の根拠が疑問視されており、やや議論を呼んでいます。それでも、世界で最も一般的な手術の一つです。
同僚とともに、私たちはオーストラリアの経験年数がさまざまな外科医93人に、膝関節鏡手術中に意図しない損傷がどのくらいの頻度で見られるかを尋ねました。調査は匿名で実施され、結果は今年初めに『Journal of Orthopaedic Surgery』に掲載されました。
外科医の半数（49.5%）は、関節を構成する骨の端を覆う組織である関節軟骨への意図しない損傷が、少なくとも10件に1件の処置で起きていると答えました。
その3分の1（34.4%）は、少なくとも5件に1件の処置で損傷が起きると答えました。驚くべきことに、7人（7.5%）は、実施するすべての処置でそうした損傷が起きると答えました。
軟骨の損傷は、おそらく変形性関節症の原因の一つであり、損傷した軟骨は体内で修復されないため、膝の痛みにつながることがあります。
そのため、関節鏡手術中に軟骨に意図しない損傷を受けた患者は、変形性関節症を発症するリスクがさらに高まります。多くの関節鏡手術が変形性関節症の治療を目的としていることを考えると、皮肉なことです。
外科医にとっての難題
膝関節鏡手術は簡単だと思われており、熟練した外科医は簡単そうにこなします。しかし、実際には非常に難しく、相当な技術と経験が必要です。
処置中は、カメラや器具を入れる空間を作るために脚を動かさなければなりません。そのため外科医は、脚を絶えず持ち上げて支えながら、同時にカメラと器具を持ち、画面の映像を見て手術を行う必要があります。
私たちは外科医に、膝関節鏡手術が身体的に負担だと感じるか、またこの手術を行った後に自分自身が痛みを経験したことがあるかを尋ねました。
ほぼ59%が、この処置は身体的に負担だと感じると答え、5分の1を超える（22.6%）人が、術後に身体の痛みを経験したと答えました。患者にとって、担当する外科医が健康を保つことは利益になります。
ロボットが助けに
では、膝関節鏡手術中の意図しない損傷のリスクを減らし、外科医の負担を軽くするにはどうすればよいでしょうか。
現時点では、膝関節鏡手術にロボット支援技術は使われていません。手術はすべて手作業で行われています。
私たちの現在の研究では、ロボットを外科医が活用して患者と外科医の安全性を高め、将来の医療処置の必要性を減らし、医療費を抑える方法に焦点を当てています。
膝関節鏡手術中にロボットで脚を支えたり動かしたりする方法を研究しています。これにより、外科医は膝の内部の観察に集中できます。
また、既存の関節鏡に代わる新しいタイプの柔軟なロボットと小型のステレオカメラを開発しており、これらの映像をロボットビジョンシステムに取り込んで、膝の立体構造をマッピングします。こうして作成した膝の3Dマップを、器具を保持する別のロボットが使い、軟骨との衝突を避けます。
関節のような湾曲した空間を動き回るよう設計された、柔軟な「ヘビ型」ロボットの試作機。
私たちの目標は、外科医に半自律型ロボット器具を提供し、患者のどこに問題があり、どう治療するかを判断するという、外科医が最も得意とすることに集中できるようにすることです。
外科医のおよそ3分の1（32.3%）は、私たちの調査に回答した半自律型の関節鏡システムが導入されることに不安を感じると答えました。
しかし、およそ4分の3（76.3%）は処置の効率が高まるならロボット支援システムを使うと答え、86%は軟骨への意図しない損傷の発生率が下がるならロボットを使うと答えました。
全体では、外科医の47.3%が、半自律型の関節鏡システムには将来的な役割があると答えました。
外科医なら誰もが、手術にはリスクが伴うと言うでしょう。患者として、手術の利益とリスクを比較して判断する必要があります。
ロボットマニピュレーター、スコープ、器具などによって将来、手術器具が進化すれば、患者と外科医自身の双方にとってリスクを減らせると期待されます。
