ロボット外科医の肩越しに人間の上司が監視する理由

外科医は高解像度モニターを覗き込み、心臓弁のギザギザの縁を観察し、電子機器がぎっしり詰まった手袋をはめた指をいじくり回している。一方、何マイルも離れた場所では、織機と拷問器具を合わせたようなロボットが、小さなハサミで外科医の繊細な動きを一つ一つ再現し、損傷した心臓を縫合している。

これは現実ではない。NBCの医療ドラマ「ハートビート」の先週のエピソードで、ワシントン大学のロボット外科医レイヴンが、見せかけだけの改造版として登場していた。

ロボット支援手術の現実世界は、ハリウッドが描くほど先鋭的ではないかもしれない。しかし、それは既に現実のものとなり、収益性も高まっており、近い将来、さらに先鋭的なものになる可能性もある。

市場リーダーは、ダヴィンチ手術システムを製造するインテュイティブ・サージカル社です。シリコンバレーの同社は先週、過去1年間で世界全体でダヴィンチ手術が約17%増加し、四半期利益が41%増加したと発表しました。この好調な業績は、ロボット1台が200万ドルという高額にもかかわらず達成されたものです。この価格は医療界で物議を醸しています。

パナソニックのHospi（ホスピ）のように、他の種類の医療用ロボットも増加傾向にあります。Hospiは、病院の廊下を自律的に移動して物資を運び、薬剤を投与する移動式キャビネットです。メドロボティクスのFlex Robotic Systemは、患者の手の届きにくい隅々まで作動するようにカスタムメイドされています。

さらに、双方向ビデオリンクを備え、医師が遠隔地から患者を診察できる InTouch Vita ドクターボットもあります。

この調子でいくと、もうすぐ『スター・ウォーズ』の映画でルーク・スカイウォーカーの世話をしたような手術用ドロイドが登場することになるのでしょうか？

それは間違いだと、ワシントン大学バイオロボティクス研究所所長であり、レイヴンロボット手術研究プロジェクトのリーダーの一人であるブレイク・ハンナフォード氏は言う。

「ロボット工学の専門家で、そう考える人を私は知りません。外科医も、患者も」と彼はGeekWireに語った。「それが問題なんじゃないんです」

それでポイントは何でしょうか?

「重要なのは、彼らの管理下にある人間の外科医の能力を拡大し、治療の精度を高めることだ」とハンナフォード氏は語った。

ロボットのルートを計画する

レイヴン・プロジェクトは、国防総省の資金援助を受けて2002年にワシントン大学で開始されました。その構想は、最前線近くに配備され、数千マイルも離れた別の場所にいる外科医の指示の下で手術を行うことができる小型ロボットを開発することでした。

2007年、フロリダキーズ沖で行われたNASAのNEEMO水中演習で、研究者らはシアトルとシンシナティの遠隔操作者による外科手術の実施方法を実演した。

ロボットのアームは長さ2フィートの編み針のような形で、先端にはペンチや手術器具が取り付けられています。マニピュレータシステムは外科医の制御ステーションにワイヤレスで接続でき、遠隔地にいる外科医はコントローラを使って手術を行いながら、カメラで拡大画像を確認することができます。

レイヴンは、腹腔鏡手術を自律的に、あるいは遠隔操作で実行するようにプログラムできます。これはダ・ヴィンチロボットとの大きな違いです。研究者たちは、ロボットに人工的な触覚を与えるために、マイクロソフトのKinectビデオゲームシステムを使った実験も行いました。

https://www.youtube.com/watch?v=HenM1i1x6zI

レイヴンロボットは、まだ食品医薬品局（FDA）のヒトへの臨床応用承認プロセスを経ていないため、現在は研究と訓練目的にのみ使用されています。また、SF映画の小道具としても重宝されています。映画『ハートビート』で主役を演じる数年前、レイヴンは映画『エンダーのゲーム』で遠隔操作ロボットによる脳外科医役としてカメオ出演していました。

ロボット手術には暗い側面もある。昨年、ワシントン大学の研究者らは、Raven システムを使用して、サイバー攻撃者が遠隔操作による外科手術を妨害することがいかに容易であるかを実証した。

別の報告書は、この分野全般に対する厳しい現実を突きつけている。2000年から2013年までのFDAの事故報告書1万件以上を分析した結果、ロボット支援ロボット手術中に患者が死亡したケースが144件、患者が負傷したケースが1,391件あることが判明した。

負傷の最も一般的な原因は、技術的な不具合によるものでした。例えば、器具の破片が燃えたり、破損して患者の上に落ちたりといったケースです。こうした問題は、技術の進歩がまだ長いことを示唆しています。

辺境のロボット

戦場でのロボット手術に関する研究は継続されていますが、レイヴン氏のチームは現在、他の用途に焦点を当てています。この技術を商業化するために、2013年にApplied Dexterityという会社が設立されました。

アプライド・デクスタリティ社はNASAと協力し、国際宇宙ステーションで使用するための小型ロボット「レイヴン」を開発しています。このロボットは、少なくとも現時点では人間には使用されません。代わりに、地球から遠隔操作され、実験用マウスの解剖に使用されます。

マウス宇宙飛行士は、無重力の健康への影響を研究するために宇宙ステーションのげっ歯類研究施設に収容されているが、各実験の最後には、2人の宇宙飛行士がマウスを安楽死させ、サンプルを採取して地球に送り返す必要がある。

「宇宙ステーションでの飛行乗組員の時間は非常に貴重な資源であり、齧歯類の研究にかなりの時間が費やされています」と、アプライド・デクステリティ社のCEO、デビッド・ドラジェスケ氏は説明した。地上の研究者がステーションのグローブボックス内でミニレイヴンロボットを操作して作業できれば、乗組員の拘束時間は半分に短縮される可能性がある。

「これは主に乗組員のリソースを活用することを目指しています」とドラジェスケ氏は述べた。「これは、遠隔地から専門知識をどのように利用できるかを示す例でもあります。」

2月、ドラジェスケ氏と彼のチームはヒューストンのジョンソン宇宙センターを訪れ、宇宙飛行士や他のNASA職員にこの技術を実演しました。「彼らは約15秒間の口頭指示の後、すぐに着席して解剖を始めました」と彼は言います。

NASAがこのプロジェクトを進めると決定した場合、小型ロボットの打ち上げ準備には約2年かかるとドラジェスケ氏は述べた。費用については明言を避けたが、100万ドル以上かかるだろうと認めた。

一方、ハンナフォード氏と彼の同僚たちは、将来的には脳腫瘍組織の除去を半自動化できるロボットシステムの開発に取り組んでいる。この構想は、シアトルでがん研究者ジェームズ・オルソン氏が主導して開発されたバイオマーカー技術「腫瘍ペイント」を活用している。

サソリ毒由来のバイオマーカーは、がん細胞に吸収され、近赤外光に照射されると蛍光を発します。この微弱な発光は肉眼では見えませんが、カメラで捉え、腫瘍の3D仮想モデルに変換することができます。

まさにここで、Ravenロボットが活躍できるのです。このロボットは、健康な脳組織を可能な限り温存しながら、がん組織を高精度に切除するようにプログラムできます。この場合、ロボットは最高の外科医よりも優れた手術を行うことができるでしょう。

ハンナフォード氏によると、このプロジェクトは国立衛生研究所（NIH）の資金提供を受けて数年にわたって進められており、この技術を本格的な運用に備えるには少なくともあと数年かかるという。それでも、ロボットの動作を承認し、監視するのは外科医の責任となる。

「瞬間ごとに手術が適切かどうかを判断するのは外科医の責任です」とハンナフォード氏は語った。

ハンナフォード氏の主張に戻りますが、彼はロボットを人間の外科医の代わりとは考えていません。むしろ、ロボットは21世紀の手術室における典型的なツールセットの一部になりつつあるのです。