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画像誘導手術（IGS）とは、術者が術前または術中の画像と連動した追跡可能な手術器具を使用して、手術を直接的または間接的に誘導するあらゆる手術手順を指します。画像誘導手術システムは、カメラ、超音波、電磁場、またはこれらの組み合わせを使用して、患者の解剖学的構造と患者に対する術者の正確な動きを捉え、手術室のコンピュータモニターまたは拡張現実ヘッドセット（拡張現実手術ナビゲーション技術）に送信します。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これは通常リアルタイムで行われますが、モダリティとアプリケーションによっては数秒または数分の遅延が発生する場合があります。
画像誘導手術は、外科医がより安全で低侵襲な手術を行うのに役立ち、頭蓋、耳鼻咽喉科、脊椎、整形外科、心血管疾患などの疾患の管理において、標準的な治療法として認められています。[ 4 ]
画像誘導手術の利点には、手術手順の制御性の向上、介入の効果に関するリアルタイムのフィードバック、組織損傷の軽減、解剖学的構造へのアクセスにおける障害の軽減などが含まれます。画像誘導手術により、血管内レーザーアブレーション手術に伴う術後の神経障害や有害事象の軽減[ 5 ]、および大きさや位置のために以前は手術不可能と考えられていた脳腫瘍のより効果的な除去が可能になります[ 6 ] 。
画像誘導手術では、術前または術中の画像によって手順が誘導されます。画像誘導手術は、脳、脊椎、骨盤/股関節、膝、肺、乳房、肝臓、前立腺など、複数の臓器に関わる手術に適用されています。[ 7 ]
コンピュータ支援手術というより広い分野の一部である画像誘導手術は、術中画像診断を用いたハイブリッド手術室で行うことができます。ハイブリッド手術室とは、固定式Cアーム、CTスキャナー、MRIスキャナーなどの高度な医療画像診断装置を備えた手術室のことです。画像誘導手術のほとんどは低侵襲です。低侵襲画像誘導手術の先駆者であり、専門分野となっているのがインターベンショナルラジオロジーです。
手持ち式の外科用プローブは、指定領域の地図を外科医に提供するため、あらゆる画像誘導手術システムの必須コンポーネントです。[ 8 ]手術中、IGSはプローブの位置を追跡し、その下の解剖学的構造を、例えばワークステーションベースの3Dイメージングシステム上の3つの直交する画像スライスとして表示します。既存のIGSシステムは、機械的、光学的、超音波、電磁気的など、さまざまな追跡技術を使用しています。
このような装置に蛍光法が採用される場合、その技術は蛍光画像誘導手術とも呼ばれる。
医療用超音波を用いた画像誘導手術は音波を利用するため、透視、CT、X線、断層撮影などの電離放射線モダリティに必要な保護や安全対策は不要です。構造化光とマシンビジョン立体カメラを用いた光学的地形イメージングは、術中の電離放射線の使用を減らすために神経外科ナビゲーションシステムにも応用されています。[ 9 ]
現代の画像誘導手術システムは、ロボットと組み合わされることが多い。[ 7 ]
神経外科におけるナビゲーションの様々な応用は、ほぼ20年にわたり広く使用され、報告されてきた。[ 6 ] 2000年の研究によると、研究者たちはすでに、神経外科手術のかなりの部分がコンピューターベースの介入を使用して行われることを予測していた。[ 10 ]血管内超音波（IVUS）を含む超音波の最近の進歩により、血管と側方組織のリアルタイムの断面マッピングが可能になり、血管の直径、輪郭、形態の校正済み測定値が得られる。
画像誘導手術は、もともとN-ローカライザー[ 11]やシュトゥルム・パスティールローカライザー[ 12]などの技術を介してコンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴画像法（ MRI）、陽電子放出断層撮影法（PET）によって誘導される定位手術や放射線手術を用いて脳腫瘍を治療するために開発された。
画像誘導手術システムは、脊椎手術においてインプラントの配置を誘導し、近くの神経血管構造を損傷しないようにするためにも使用されます。[ 7 ]
人工股関節全置換術の際に外科医を誘導するためにリアルタイム測定を行う小型光学ナビゲーションシステムが開発されました。[ 7 ]この画像誘導手術システムは、患者に装着するカメラと、手術器具や解剖学的部位に装着されたカメラの位置を検出するためのトラッカーで構成されています。[ 7 ]
MRIに基づく画像誘導手術は、前立腺生検の誘導に使用されます。[ 7 ] 画像誘導は、神経温存手術中に、外科医が前立腺と神経血管束の間の解剖学的ランドマークと手術面を特定するのを補助するために使用されます。[ 7 ]これにより、性機能障害や尿失禁などの手術の悪影響を軽減することができます。[ 7 ]