Augmented reality in surgical training: a systematic review
http://orcid.org/0000-0002-5305-1069
Matthew Adam Williams1, James McVeigh1, Ashok Inderraj Handa2, Regent Lee2
抄録
このシステマティックレビューの目的は、外科手術トレーニングにおける拡張現実（AR：augmented reality）の現状について最新情報を提供し、従来の手技と比較して説明されている利点についてさらに報告することである。PICO（Population, Intervention, Comparison, Outcome）戦略を採用し、適切な研究質問を策定し、MEDLINE、CENTRAL、Google Scholarに入力する厳密な検索用語を定義した。検索では合計236件の結果が返ってきたが、そのうち18件が最終的に含まれるように選択された。研究は外科領域の全範囲をカバーし、手術期間、精度、術後合併症率などの転帰を報告した。コンピテンシー、外科的意見、術後合併症率などのアウトカム指標はAR技術が有利であったが、手術時間は増加しているように思われる。
序章
外科はその性質上、非常に視覚的で触覚的な専門分野であり、解剖学的構造の三次元的な配置とその関係性をしっかりと把握し、臨床実習の基本原則を伝えることが求められます。死体解剖と専門家の指導が正式な外科教育のゴールドスタンダードであることに変わりはありませんが、伝統的な教育方法を補強し、次世代の外科医を鼓舞するために、新しいデジタルアプローチを研究しています。
一方、手術分野におけるARのエビデンスベースは、コスト削減、合併症率の低下、包括的な知識の習得、手術パフォーマンスの向上などのメリットが期待されていますが、実証されていない。
したがって、このシステマティックレビューの目的は、外科手術トレーニングにおける AR の現状について最新情報を提供し、従来のトレーニング技術と比較した場合の利点についてさらに報告することである。
方法
PICO 法を用いて適切な研究課題を設定した：「AR を用いたトレーニング（介入）を受けた外科研修生（母集団）は、より伝統的な方法（比較）を受けた研修生（比較）と比較して、教育成績指標（アウトカム）の向上を示すか？
結果
システマティックサーチでは合計236件の結果が確認された。タイトル別に初期スクリーニングを行い、重複を除去した後、202タイトルが残った。これら202タイトルは抄録を読むことでさらに精査され、その中から31論文が全文を読むことで精査された。この段階では、以下の理由により最終的に13論文が除外された。
定性分析
最も頻繁に報告されたアウトカムは、コンピテンシー、手術/手術時間、Likert尺度のアンケートで記録されたユーザーの意見、術後合併症率であった。
定量的分析
いくつかの研究は同様の転帰を報告しているが、アプローチ、手技、コホート選択、および方法に大きなばらつきがある。外科の専門性とコホート選択のグレードの多様性におけるこのような不均一性のため、選択された出版物間の有効な比較は不可能であり、したがってメタアナリシスは達成されていないことが決定された。
議論
このシステマティックレビューは、従来の手技と比較して AR が外科トレーニングに与える影響を調査するヒト臨床試験に焦点を当てています。その結果、外科手術の専門分野を網羅した18の論文が明らかになりました。これらの論文の中では、ARは主に、教育的な運動技能訓練のためのシミュレータスタイルのプラットフォームとして、または術中のナビゲーションガイドとして使用されていた。報告されている研究のうち、実際の臨床環境で行われたのは2件のみであることを考えると、現段階ではまだARは外科手術における実験的な技術であると考えるべきであろう。
コンピテンシーに関しては、すべての試験で従来の手技と比較してARを使用した場合、差がないか、またはパフォーマンスが向上していることが示された。大半の研究では、従来のフリーハンド手技と比較して、客観的な尺度、特にターゲットからの距離（mm）を考慮した場合に、このような結果が得られている。
手術時間に関しては、報告された論文の中で真のコンセンサスが得られていませんでした。従来の手技に比べてARの使用は遅いというデータが多かったが、あらゆる可能性が見られた。トレーニングの目的では、時間は全体的に許容可能な能力レベルに到達することに比べれば、それほど重要ではない。この時間の増加は、ARの使用を採用する際に、ユーザーがサブミリ以下の精度で微細な定位に集中する能力に起因しているように思われる。
ユーザーの意見に関しては、1つの研究を除くすべての研究において、ARは外科医に支持されていた。研修生がテクノロジーを使うことを楽しめれば、研修生もテクノロジーに興味を持つようになることを評価しています。
術後合併症率に関しては、ARは重度の合併症とは無縁であった。軽度の合併症率は過去のデータと変わらなかった。外科手術に新しい技術を導入する場合と同様に、患者の安全性が優先されなければならない。
AR手術におけるエビデンスの質に関する最近の批判を考えると、解析のための真の客観的尺度を求めたより質の高い試験デザインを見ることができたことは喜ばしいことである。しかしながら、共通のプロトコールがないため、試験デザインには無限のばらつきがある。
今後の研究では、手術時間、術中・術後の合併症、標準化された5ポイントのリッカート尺度の質問紙を用いて評価されたユーザーの意見に加えて、「目標との距離」や「精度」をコア・コンピテンシーのアウトカム指標として記録するために、機器追跡ソフトウェアの使用を推奨する。可能であれば、将来的には、別の施設での検証コホートを用いた研究を行うべきである。
結論
このシステマティックレビューでは、外科トレーニングにおけるAR適用の状況を報告するために18件の研究が含まれていた。患者コホートを用いて臨床的に実施されたのは2件のみであった。コンピテンシー、手術意見、術後合併症率のすべてがAR技術に有利であったが、手術時間は増加しているようであった。これらの所見は、ARがトレーニーの技術的パフォーマンスを向上させることの有益性を示している。
外科トレーニングにおけるARの使用に関する現在のエビデンスベースは、臨床的にARの使用を支持しており、ARが伝えるコンピテンシーの向上を考えると、手術時間の増加という唯一の潜在的な否定的な所見は、実際に許容できるものであると確信している。現段階では、AR使用のための有効なアウトカム指標を確立する必要がある。
・現在の研究課題
臨床現場での拡張現実の導入は患者にとって安全か？
拡張現実を利用する際に、新しい触覚デバイスを使用することで、パフォーマンスをさらに向上させることができますか？
外科医が長期的に拡張現実を使用する際のリスクプロファイルはどのようなものでしょうか？
