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方法論記事

磁気共鳴画像法を受ける小児患者の不安を軽減するための仮想現実シミュレーションの開発

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DOI:

10.3791/68609

2025年8月8日

この記事について

サマリー

ここでは、MRI スキャンを受ける小児患者の不安を軽減するために、仮想現実 (VR) ゲーム化されたシミュレーションを開発するためのプロトコルを紹介します。VR 体験は、MRI 環境の光景と音を再現することで、子供たちが手術に慣れるのに役立ち、快適さと協調性の向上を目指します。

要約

磁気共鳴画像法 (MRI) は、小児医療における貴重な診断ツールであり、電離放射線を照射せずに高解像度の画像を提供します。しかし、なじみのない環境、限られた空間、大きな騒音は、苦痛、閉所恐怖症、不安を引き起こす可能性があります。これにより、鎮静の必要性が高まり、画像撮影時間が長くなる可能性があります。オンタリオ州ロンドンのビクトリア小児病院では、チャイルドライフプログラムが現在、人形とMRIモデルを使用して、学習ベースのアプローチを通じて小児患者の不安を軽減しています。これらの方法は効果的ですが、MRI 体験をリアルに表現する能力には限界があります。これに対処するために、私たちは、ヘッドセットを介して体験できるコンピューター生成の 3D 環境である仮想現実 (VR) を使用して、ビクトリア小児病院の小児患者向けに特別に設計されたゲーム化された MRI 体験を開発しました。このシミュレーションは、MRI 環境の光景、音、空間的側面を再現し、子供たちが事前に体験に慣れるのに役立ちます。私たちのVRルームは、ビクトリア小児病院の実際のMRIルームのレプリカですが、環境の詳細を変更することで、他の施設での使用にも適応できます。今後の研究では、定量的および定性的評価を通じて不安を軽減するシミュレーションの有効性を評価します。

概要

磁気共鳴画像法 (MRI) は、疾患の診断と治療のモニタリングを支援するために軟部組織の 3 次元画像を生成するために使用される非侵襲的技術です1。MRI は電離放射線1 を伴わないため、子供にとって最も安全な画像診断法の 1 つと考えられています。ただし、この手順は若い患者にとって特に困難な場合があります。子供たちは、恐怖、不安、閉所恐怖症、または診断自体に対する恐怖の高まりを引き起こす可能性のある大きな騒音にさらされている間、最大1時間、限られたトンネルに最大1時間じっと横たわらなければなりません1,2,3,4,5。このような不安は、身体的な落ち着きのなさ(5〜10歳の子供は特に動きやすい6)、コンプライアンスの低下、または行動上の困難7を引き起こす可能性があります。MRI 手順は、ミリメートル単位のわ....

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プロトコル

この研究の倫理的承認は、ウェスタン大学健康科学研究倫理委員会 (HSREB) から取得されました (プロジェクト ID: 116749)。書面によるインフォームドコンセントは、人間の参加者から得られました。必要な試薬と機器は 、材料表に記載されています。

資産の1. 3Dモデリング

注:3Dモデリングソフトウェアを使用して、MRI装置とその周囲の環境のリアルな3Dモデルを作成します。

  1. 写真ドキュメンテーション
    1. 実際のMRI室の写真を複数の角度からキャプチャします。正確な参考資料を提供するために、すべての壁、設備、家具、建築上の特徴が見えることを確認してください。
  2. 3D形状モデリング
    1. 3Dモデリングソフトウェアを起動します。
    2. 参照画像をワークスペースにインポートします。
    3. 立方体、円柱、平面などの幾何学的プリミティブを使用して、MRI 室の基礎を構成する形状を作成します。
    4. 参照画像に基づいて、床、天井、壁、キャビネットの寸法を調整して、実際のプロポーションに合わせます。
    5. 円柱、球体、曲面を重ねて....

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結果

ビクトリア小児病院の小児患者がMRI処置の準備をするのに役立つ、機能的で没入型でリアルなVR MRIシミュレーションの開発に成功しました。シミュレーションの補足機能は確実に動作し、臨床試験の準備ができていることを実証します。最初の成功した成果は、3D モデリング技術を使用して MRI スキャナーと周囲の環境を正確に再現したことです。参照写真を使用して仮想資産を現実世界の空間寸法に合わせて調整したため、最終的な環境は、子供たちが現実のスキャン中に遭遇するものを忠実に再現する高レベルの視覚的および空間的忠実度を実現しました。2 番目の重要な開発は、現実の MRI ボアに滑り込む感覚体験を忠実に模倣したリアルな仮想 MRI スキャンの作成でした。子供たちは、実際の処置中と同じように現実世界に横になり、スキャナー音声を伴うカメラアニメーションシーケンスを使用してシミュレートされたMRIスキャンを体験するように指示されます。VR MRI は、ビクトリア小児病院で使用するために現在開発されている唯一の介入であり、チャイルド ライフ スペシャリストが MRI の音をデモンストレーションして説明できるようにします。

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ディスカッション

仮想 MRI シミュレーションの開発は、小児科環境での使いやすさに影響を与える設計上の決定によって形成されました。チャイルドライフスペシャリストとMRI技術者からの意見は、現実世界の手順を仮想的に再現する上で重要な役割を果たしました。たとえば、気晴らしツールとして実際のスキャンで一般的に使用されるベッド上のビデオ MRI ディスプレイを含めることは、チャイルド ライフ スペシャリストの推奨に基づいて仮想 MRI に実装されました。同様に、「離れるシミュレーション」ボタンの追加は、子供たちが苦痛を伝える方法として MRI 処置中に使用される現実世界のスクイーズ ボールに触発されました。これらの子供中心の決定は、手続き上の不安を軽減し、協力を強化する上で、カスタマイズ可能で没入型の VR 要素の重要性を強調する文献と一致しています37。また、臨床的関連性を確保するために、設計プロセスの早い段階で医療専門家を関与させることの価値も示しています。

開発プロセス中にいくつかのユ.......

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謝辞

オンタリオ州ロンドンにあるビクトリア小児病院のチャイルドライフスペシャリストとMRI技術者の貢献と洞察に感謝し、このプロトコルの開発に役立った。この研究は、カナダ国立科学工学研究評議会、Epic Games、ロンドン健康科学センター、小児健康財団の小児脳神経外科および神経科学の寄付研究委員長からの資金を通じて行われました。

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
Advanced Sessions プラグインプラグインhttps://vreue4.com/generated-node-documentation?section=advanced-sessions-pluginUnreal Engine Blender ソフトウェアで Steam マルチプレイヤー機能を有効にする
Blender Foundationhttps://www.blender.org/3D 仮想 MRI 環境とアセットのモデル化に使用
FspyFspy Project (GitHub)https://fspy.io/カメラマッチングやパースペクティブキャリブレーションに使用
HamachiLogMeInhttps://vpn.net/開発中にマルチプレイヤーセッション用の仮想LANを作成するために使用
Meta Quest 3および3SヘッドセットMetahttps://www.meta.com/ca/quest/?srsltid=AfmBOooSwFweWKye9LY
HHsSsuGhZgdZZxi-m7xAFtC
シミュレーションのテストとデプロイに使用される ecIK2ekZnTAhGr
VR ヘッドセット
マルチユーザー プラグインUnreal Engine Marketplacehttps://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/multi-user-editing-in-unreal-engine内でリアルタイムで共同編集を可能
https://store.steampowered.com/マルチプレイヤー接続に必要なオンラインサービスプラットフォーム(Steamオンラインサブシステム経由)
Unreal EngineEpic Gameshttps://www.unrealengine.com/en-USVRシミュレーションの開発に使用するゲームエンジン
Voice Chat Plugin / VOIP TalkerUnreal Enginehttps://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/voice-chat-with-epic-online-servicesVRマルチプレイヤー環境でのボイスチャットを可能にする
Windows PCMicrosoft、VRプロジェクトを構築するための開発およびテストプラットフォームを自己構築しました。AMD Ryzen 9 5900X CPU、Nvidia RTX 3080Ti GPU、32GB RAM、および 2 TB SSD 4TB ハード ドライブ
コミュニティ Unreal Engine Steam Valve Corporation に は

参考文献

  1. Magnetic resonance imaging (MRI). , National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/magnetic-resonance-imaging-mri (2025).
  2. De Amorim E Silva, C. J., Mackenzie, A., Hallowell, L. M., Stewart, S. E., Ditchfield, M. R. Practice MRI: Reducing the need for sedat....

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再版と許可

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