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連載 悪性脳腫瘍治療の今とこれから【最終回】
5．脳腫瘍の画像誘導手術の現状と今後の展望
著者： 梶田泰一1 藤井正純1 前澤聡2 吉田純1
所属機関： 1名古屋大学医学部脳神経外科 2名古屋セントラル病院脳神経外科
ページ範囲：P.443 - P.456
文献購入ページに移動Ⅰ．はじめに
術中画像誘導手術は，脳神経外科手術において，顕微鏡の導入に続く第2のブレークスルーである．ニューロナビゲーションは，手術中にリアルタイムに位置情報を提供する有用な手術支援装置であるが，術前画像を基にしたナビゲーションは，手術の進行に伴うブレインシフトによりその正確性を失う問題が残された．術中に画像を撮像し，ナビゲーション画像をアップデートしていくことは，ナビゲーション手術を経験した脳神経外科医の共通の要望であった．術中画像を得るには，computed tomography（CT），magnetic resonance imaging（MRI），超音波画像，赤外線装置などが考えられるものの，脳腫瘍手術，特に神経膠腫症例を対象とする場合，その高解像度より，MRIが最も適する．われわれも1999年，Philips社製のmobile CTを導入したが，神経膠腫症例において，残存腫瘍の正確な評価は困難であった．そのため，2006年3月，MRI装置（オープンMRIシステムAPERTO；㈱日立メディコ，東京）とナビゲーション（Vector Vision；BrainLAB AG, Feldkirchen, Germany）一体型手術室を完成し，術中画像誘導手術症例を積み重ねている．MRI手術室における脳腫瘍の外科手術は，術中MRIで腫瘍の摘出度を確認，残存する腫瘍は付随するナビゲーション画像をアップデートして，確実に摘出することで腫瘍摘出率を向上させている．
3次元画像を中心とする手術支援画像の進歩は目覚ましい．名古屋大学附属病院MRI手術室 は，画像解析，画像転送システムを研究している名古屋大学情報科学研究科，放射線技術学科研究室とネットワークされ，術前，術中支援を得ている．加えて，近隣の術中画像誘導手術室（Brain SUITE® Siemens 1.5T MRI system；BrainLAB AG）との間でネットワークシステムを構築し，手術計画を共有化するとともに，術中動画像も名古屋大学附属病院に転送され，手術支援を行っている．われわれは，このようなinformation technology（IT）技術に支えられた未来型ヴァーチャルネットワーク画像誘導手術室を「Brain THEATERTM」と称し，その中で名古屋大学附属病院MRI手術室は，多種多様の手術画像情報を統合し，手術計画を作成するヘッドクォーターの役割も担っている．
術中画像装置がリアルタイムな画像誘導コンピュータ支援手術を可能にした現在，術者の経験，技術に頼らず，人間の手を超えた精密手術操作，人間の眼を超えた画像解析技術の開発が，次の課題となっている．近年，目覚ましい進歩を遂げているロボット技術，3Dヴァーチャル画像技術と術中画像装置を融合させる新しい手術支援システムの開発も進んでいる．
術中画像誘導手術は，脳神経外科手術において，顕微鏡の導入に続く第2のブレークスルーである．ニューロナビゲーションは，手術中にリアルタイムに位置情報を提供する有用な手術支援装置であるが，術前画像を基にしたナビゲーションは，手術の進行に伴うブレインシフトによりその正確性を失う問題が残された．術中に画像を撮像し，ナビゲーション画像をアップデートしていくことは，ナビゲーション手術を経験した脳神経外科医の共通の要望であった．術中画像を得るには，computed tomography（CT），magnetic resonance imaging（MRI），超音波画像，赤外線装置などが考えられるものの，脳腫瘍手術，特に神経膠腫症例を対象とする場合，その高解像度より，MRIが最も適する．われわれも1999年，Philips社製のmobile CTを導入したが，神経膠腫症例において，残存腫瘍の正確な評価は困難であった．そのため，2006年3月，MRI装置（オープンMRIシステムAPERTO；㈱日立メディコ，東京）とナビゲーション（Vector Vision；BrainLAB AG, Feldkirchen, Germany）一体型手術室を完成し，術中画像誘導手術症例を積み重ねている．MRI手術室における脳腫瘍の外科手術は，術中MRIで腫瘍の摘出度を確認，残存する腫瘍は付随するナビゲーション画像をアップデートして，確実に摘出することで腫瘍摘出率を向上させている．
3次元画像を中心とする手術支援画像の進歩は目覚ましい．名古屋大学附属病院MRI手術室 は，画像解析，画像転送システムを研究している名古屋大学情報科学研究科，放射線技術学科研究室とネットワークされ，術前，術中支援を得ている．加えて，近隣の術中画像誘導手術室（Brain SUITE® Siemens 1.5T MRI system；BrainLAB AG）との間でネットワークシステムを構築し，手術計画を共有化するとともに，術中動画像も名古屋大学附属病院に転送され，手術支援を行っている．われわれは，このようなinformation technology（IT）技術に支えられた未来型ヴァーチャルネットワーク画像誘導手術室を「Brain THEATERTM」と称し，その中で名古屋大学附属病院MRI手術室は，多種多様の手術画像情報を統合し，手術計画を作成するヘッドクォーターの役割も担っている．
術中画像装置がリアルタイムな画像誘導コンピュータ支援手術を可能にした現在，術者の経験，技術に頼らず，人間の手を超えた精密手術操作，人間の眼を超えた画像解析技術の開発が，次の課題となっている．近年，目覚ましい進歩を遂げているロボット技術，3Dヴァーチャル画像技術と術中画像装置を融合させる新しい手術支援システムの開発も進んでいる．
参考文献
1）Benabid AL, Cinquin P, Lavalle S, Le Bas JF, Demongeot J, de Rougemont J：Computer-driven robot for stereotactic syrgery connected to CT scan and magnetic resonance imaging：technological design and preliminary results. Appl Neurophysiol 50：153-154, 1987
2）Black PM, Alexander E 3rd, Martin C, Moriatry T, Nabavi A, Wong TZ, Scwartz RB, Jolesz F：Craniotomy for tumor treatment in an intraoperative magnetic resonance imaging unit. Neurosurgery 45：423-433, 1999
3）Bobinski RJ, Kokkino AK, Warnick RE, Gaskill-Shipley MF, Kormos DW, Lukin RR, Tew JM：Glioma resection in a shared-resource magnetic resonance operating room after optimal image-guided frameless stereotactci resection. Neurosurgery 48：731-744, 2001
4）Bobinski RJ, Warnick RE, Gaskill-Shipley MF, Zuccarello M, Loveren HR, Kormos DW, Lukin RR, Tew JM：Intraoperative magnetic resonance imaging to determine the extent of resection of pituitary macroadenomas during transsphenoidal microsurgery. Neurosurgery 49：1133-1144, 2001
5）Chinzei K, Miller K：Towards MRI guided surgical manipulator. Med Sci Monit 7：153-163, 2001
6）Claudia HM, Scwartz R, Jolesz F, Black PM：Transsphenoidal resection of pituitary adenomas in an intraoperative MRI unit. Pituitary 2：155-162, 1999
7）Drake JM, Joy M, Goldernberg A, Kreindler D：Computer-and robot-assisted resection of thalamic astrocytomas in children. Neurosurgery 29：27-31, 1991
8）Fahlbusch R, ganslandt O, Buchfelder M, Schott W, Nimsky C：Intraoperative magnetic resonance imaging during transsphenoidal surgery. J Neurosurg 95：381-390, 2001
9）Goto T, Hongo K, Kakizawa Y, Muraoka H, Miyairi Y, Tanaka Y, Kobayashi S：Clinical application of robotic telemanupulator system in neurosurgery. J Neurosurg 99：1082-1084, 2003
10）Hadani M, Spiegelman R, Feldman SZ, Berkenstadt H, Ram Z：Novel, compact, intraoperative magnetic resonance imaging-guided system for conventional neurosurgical operating rooms. Neurosurgery 48：799-809, 2001
11）Hall WA, Martin AJ, Liu H, Nussbaum ES, Maxwell RE, Truwit CL：Brain biopsy using high-field strength interventional magnetic resonance imaging. Neurosurgery 44：807-814, 1999
12）Hongo K, Kobayashi S, Kakizawa Y, Goto T, Okudera H, Kan K, Fujie MG, Iseki H, Takakura K：NeuRobot：telecontrolled micromanipulator system for minimally invasive microneurosurgery-preliminary results. Neurosurgery 17：400-407, 1985
13）伊関 洋：インテリジェントオペ室・MRI誘導手術対応システム．MEDIX 39：11-16, 2001
14）Kaibara T, Sauders JK, Sutherland GR：Advances in mobile intraoperative magnetic resonance imaging. Neurosurgery 47：131-138, 2000
15）Kanner AA, Vogelbaum MA, Mayberg MR, Weisenberger JP, Barnett GH：Intracranial navigation by using low-field intraoperative magnetic resonance imaging：preliminary experience. J Neurosurg 97：1115-1124, 2002
16）Knauth M, Wirtz CR, Tronnier VM, Aras N, Kunze S, Sartor K：Intraoperative MR image increase the extent of tumor resection in patients with high grade gliomas. AJNR Am J Neuroradiol 20：1642-1646, 1999
17）Kollias SS, Bernays RL：Interactive magnetic resonance imaging-guided management of intracranial cystic lesions by using an open magnetic resonance imaging system. J Neurosurg 95：15-23, 2001
18）Kwoh YS, Hou J, Jonckheere EA, Hayathi S：A robot with improved absolute positioning accuracy for stereotactic brain surgery. IEEE Trans Biomed Eng 35：153-160, 1988
19）梶田泰一，吉田 純：Brain THEATER：MRI誘導・ニューロナビゲーション一体型脳神経外科手術室と手術支援情報ネットワークシステム．MEDIX 45：4-9, 2006
20）Lanfranco AR, Castellnos AE, Desai J, Meyers W：Robotics surgery a current perspective. Ann Surg 239：14-21, 2004
21）Le Roux PD, Das H, Esquenazi S, Kelly PJ：Robot assisted microneurosurgery：feasibility study in the rat. Neurosurgery 48：584-589, 2001
22）Li QH, Zamorano L, Pandaya A, Perez R, Gong J, Diaz F：The application accuracy of the neuromate robot：a quantitative comparison with frameless and frame-based surgical localization systems. Comput Aided Surg 7：90-98, 2002
23）Louw DF, Fielding T, McBeth PB, Gregoris D, Newhook P, Sutherland GR：Surgical robotics：a review and neurosurgical prototype development. Neurosurgery 54：525-537, 2004
24）McBeth PB, Louw DF, Rizun PR, Sutherland GR：Robotics in neurosurgery. Am J Surg 188：68S-75S, 2004
25）Martin CH, Schwartz R, Jolesz F, Black PM；Transsphenoidal resection of pituitary adenomas in an intraoperative MRI unit. Pituitary 2：155-162,1999
術中高磁場1.5TMRI総合ナビゲーションシステムの経験．映像情報Medical 38：1318-1323, 2006
27）松前光紀，厚見秀樹：画像誘導手術．No Shinkei Geka 35：329-342, 2007
28）森 健策：仮想化内視鏡と手術支援画像作成．日本ロボット会誌22：455-459, 2004
29）森 健策：医用3次元画像 医用3次元画像の基礎と応用．外科69：1-8, 2007
30）Nabavi A, Black PM, Gering DT, Westin CF, Mehta V, Pergolizzi RS, Ferrant M, Warfield SK, Hata N, Schwartz RB, Wells WM 3rd, Kikinis R, Joles FA：Serial intraoperative magnetic resonance imaging of brain shift. Neurosurgery 48：787-798, 2001
31）Nakamura R, Masamune K, Nishikawa Y：Development of an MRI-compatible needle insertion manipulator for stereotactic neurosurgery. J Image Guid Surg 1：242-248, 1995
32）Nathoo N, cavulsoglu MC, Vogelbaum MA, Barnett GH：In touch with robotics：neurosurgery for the future. Neursurgery 56：421-433, 2005
33）Nimsky C, Ganslandt O, Cerny S, Hastreiter P, Greiner G, Fahlbusch R：Quantification of, visualization of, and compensation for brain shift using intraoperative magnetic resonance imaging. Neurosurgery 47：1070-1079, 2000
34）Nimsky C, Ganslandt O, Kober H, Buchfelder M, Fahrbusch R：Intraoperative magnetic resonance imaging combined with neuronavigation：a new concept. Neurosurgery 48：1082-1091, 2001
35）大石 誠，福多真史，高尾哲郎，石田 剛，佐藤光弥，藤井幸彦：MR仮想神経内視鏡による微小血管減圧術前シミュレーションの有用性．No Shinkei Geka 35：1087-1095，2007
36）Ruurda LP, Hanlo PW, Hennipman A, Broeders IA：Robot-assisted resection of a benign mediastinal neurogenic tumor：technical note. Neurosurgery 52：462-464, 2003
37）Schwartz RB, Hsu L, Wong TZ, Kacher DF, Zamani AA, Black PM, Alexander E, Stieg PE, Moriartry TM, Martin CA, Kikinis R, Jolesz FA：Intraoperative MR imaging guidance for intracranial neurosurgery：experience with the first 200 cases. Neuroradiology 211：477-488, 1999
38）Seifert V, Zimmermann M, Trantakis C, Vitzthum HE, Kuhnel K, Raabe A, Boots F, Schneider JP, Schmidt F, Dietrich J：Open MRI-guided neurosurgery. Acta Neurochir (Wien) 141：455-464, 1991
39）Sutherland GR, Kaibara T, Wallace C, Tomanek B, Richter M：A mobile high-field magnetic resonance system for neurosurgery. J Neurosurg 91：804-813, 1999
40）Schulder M, Liang D, Carmel PW：Cranial surgery navigation aided by a compact intraoperative magnetic resonance imager. J Neurosurg 94：936-945, 2001
41）津坂昌利：ネットワーク技術の基本と3D PACS構築のノウハウ．INNERVISION 20：69-84, 2005
42）安永武史，橋爪 誠：ロボット医療開発とオープンMRI．MEDIX 44：4-7, 2005
43）Zamorano L, Li Q, Jain S, Kaur G：Robotics in neurosurgery：state of the art and future technological challenges. Int J Med Robot 1：7-22, 2004
44）Zimmerman M, Krishnan R, Raabe A, Seifert V：Robot-assisted navigated neuroendoscopy. Neurosurgery 51：1446-1452, 2002
45）Wirts CR, Knauth M, Staubert A, Bonsanto MM, Sartor K, Kunze S, Tronnier VM：Clinical evaluation and follow-up results for intraoperave magnetic resonance imaging in neurosurgery. Neurosurgery 46：1112-1122, 2000
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