日本バーチャルリアリティ学会誌第 15 巻 1 号 2010 年 3 月

14特集

医療から見た VR特集 ■ 医療から見た VR

医学教育における VR のニーズ

高橋優三

岐阜大学

TAKAHASHI YUZO

1．はじめに大講堂での教育は，マイクが発明されてから可能となっ医学教育における VR のニーズ，言い換えると効果的たが，個人の特性無視，標準的な学生に合わせての教育でな医学教育に VR が貢献できるもの，これは膨大である．

あった．教育資源が乏しい時代に有っては，やむを得ぬ選技術面から分類してみると，情報提供のツールと双方向択であった．ところが，IT の進歩のため，学習者との双方向性を持つ VR が出現し，事情は激変した．さらに子供性実現のツールとしての貢献に集約される．応用面は幅が実体験不足のまま大人になるという社会変化が起こっ

広く，VR 教材は無数に開発できる．本稿では医学教育に VR を利用するのに役立つ知識を述べる．

たが，VR 技術進歩による臨場感溢れるシミュレーションでの体験代替が夢想され，期待は高まるばかりである．

2．ツールとしてのニーズ
2. 1

3．シミュレーション教育の可能性と限界

情報提供

デジタル技術は①高画質の映像，②立体映像，③動画，シミュレーションの意味は広いが，医学教育では，医④大容量の記録，⑤安価，⑥小型，⑦複製しても劣化し療の現場や人体内での生理，病理，治療などを再現し，ない，⑧即時性，⑨検索機能などの諸点において，教育教育に活かすものである．この再現には，シミュレータ・に必要な情報を蓄えて提供するツールとして圧倒的に優れている．IT 技術を基盤とした VR もこの利点を内蔵

マネキン，ロール・プレイ，VR などが用いられる．

している．従来の書籍を用いた教育は，歴史的に貢献が

3. 1

シミュレーションに期待できること
On the Job Training は大きな効果があるが，全てを現大であったし，またアナログ写真やビデオも利用価値が実の世の中で教育するには無理があるし，また VR を利用した教育，言わばセカンドライフ ( 定年退職後の生大であったが，情報提供のツールとしての価値は，将来的に限定したものになるであろう．

活ではなく，ネット上の仮想生活 ) におけるシミュレー
2. 2

双方向性

ション教育のほうが優れている面もある．

教育に関して，まず最初に認識を頂きたいのは，教育シミュレーションの特徴は，①失敗が許される学習環には教える側と学ぶ側の双方向性が必要ということである．双方向性の確保により，個人の特性に基づいた教育

境である，②再現性がある，③現実の世の中なら体験しにくいことを模擬体験できる，の 3 点にある．

方法が採用でき，個人の能力を最大限伸ばす教育が可能

3. 1. 1 失敗が許されるになる．ここで言う個人の特性とは，学びの方法や情報

医療技術の訓練では，「こうすれば，巧くいく」「ああ処理の得手不得手，興味などである．この個性に加えて，すると，患者は死ぬ」式に，成功だけが求められる．成

その時点での学習進展状況を考え合わせてテーラーメー

功体験の押し付けでは，考える能力のある次世代の育成

ドの教育を進める．すなわち学習者一人一人の状況を把が出来ない．また人間としての判断が求められない状況握しつつ教育する．これはいわば名人芸であり，従来，では，そもそもモチベーションが上がらない．次世代を教員の個人的才覚で行われてきた．

任させられる人材を育てるには，失敗から学べる環境が必須である．

また我々は現実の生活の中で揉まれつつ相互反応し，3. 1. 2生き延びてきた．つまり生活自身が真剣勝負の双方向性

再現性

大勢の医学生を教育するのであるから，「いつでも，に満ち溢れており，最良の教育の場・学習の場でもある．

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JVRSJ Vol.15 No.1 March, 2010

医療から見た VR

どこでも，だれでも」式に勉強の機会に再現性があるこ

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臨床医学で重要なことは，患者と，どのように向き合とは断然有利である．

うかという職業的な姿勢であり，このプロフェッショナ

医学部には臨床実習がある．これは，実際の患者を用リズムだけは，VR で教えられるものではない．医療現いた実習であるため，勉強したい疾患の患者がいなけれ場でロール・モデルが「背中で教える」という極めて人ば，その疾患の実習ができない．言葉が悪いが，つまり間チックな領域に，VR は手が届かない．

当たり外れがある．
4．医療の現場を臨場感のある VR で再現するための工夫

大学病院の特色として，風邪ひきや食当たりなどのあ

4. 1 入力装置での工夫

りふれた疾患の患者は少ない．大学病院は稀な疾患を経験できる教育病院であるが，その稀な疾患の種類があま最初に我々が目にしたコンピューターは，入力装置とりにも多いため，稀な疾患の全ての種類を経験できるわ

してタイプライターを流用したものであった．これは，けでない．
このへんてこりんな状況打破のためには，バー便宜的であったが役に立った．しかしコンピューターがチャル患者がいつでも，どこでも，何回でも登場してくれる VR 環境が，待ち望まれている．

日常の業務に入れば入るほど，キーボードでテキスト入

3. 1. 3

力するだけでは賄いきれない機能を求められる．特に医療の現場を臨場感に富む VR で再現するためには，日常模擬体験業務の動作を入力手段にするのが効果的である ( 後述のAR を参照 )．

例えばアナフィラキシーショックは，注射を打った直後に患者が急変し，適切な処置をしないと急死する可能性があるため医師が恐れる事態であるが，これに遭遇するのは，稀である．その稀にしか起こらない事の対処は，従来イメージトレーニングで学んでいた．それが VR で4. 2 アルゴリズムの工夫
医学教育における VR は，①医療現場の人間行動，②は，任意の時間と場所で繰り返し体験できるので，実務患者の生理や病理，③混合型に分類される．①のアルゴ能力の取得に，圧倒的に有利である．

リズムは，治療指針や院内規則など人為的なものである．
したがって VR のプログラムを組む時も，明快である．

また，チーム医療を行うに当たっては，看護師と医師がお互に立場を理解していることが，大切である．そ②のアルゴリズムは，神様が作った生理学であり，人のためには，看護師が医師の役割を経験しておくことが間が医学と称して解明したのは全体の 1％か，多くても10％程度であろう．つまりラプラスの悪魔は，まだ存在効果的であるが，現実の世の中では，ほぼ無い．しかしVR 環境では可能である．

しておらず [1]，これをアルゴリズムとして VR のプログ

医学教育的には，この VR 環境は，学習者の出来 ( パフォーマンス ) を話し合う ( フィードバック，内省する )ラムを組むのは至難の業である．とりあえずの解決策は，極めてよく知られた反応系のみを用いて閉鎖系で演算プ
ログラムを組むか，または，入口 ( 入力 ) と出口 ( 出力 )のに適している．本物の患者が居ない場であるので，遠慮のない教育的指導ができる．この内省により，学習者だけを，「こうなるはず」だとして一致させた便宜的なアルゴリズムで動く VR の開発である．

は，「自分は何ができて，何ができない．だから，次にこれを私は学習する」という自己決定型学習に至る．

4. 3
3. 2

出力装置の工夫

4. 3. 1

シミュレーションでは，解決困難なこと

haptic

工学側の最先端の研究成果により，VR の進歩は日進

手術器具を入力装置に使う，器具をバーチャル肝臓に月歩で，現在未解決の問題も，近い将来には見事に解決押す力を与えた指先に返って来る抵抗を感じる・・・・される場合が多いと思われる．現在の課題については次「先生，この感触ですか．わかりました！」・・・とても素晴らしい VR であり，手術訓練に使える．しかし，こ項で述べるが，根本的に解決が難しいのは，①青天井の技術開発と②プロフェッショナリズムの 2 点である．
3. 2. 1

んな訓練，本物の患者でやられたら，患者はたまったものではない．それ故 haptic な出力装置は切望されてい青天井の開発高度な技術で開発したシミュレータに対して，開発者る．現在市販されている医療のシミュレーター訓練用にの思い入れは深い．しかし一度でも公開されると，そのは，指先が感じる微妙な抵抗感だけで十分な効果が得ら技術が当たり前のものとなり，次にはそれ以上を期待すれる．指の腹で感じるザラザラ感の再現・消去の制御はる．人の生命がかかわる臨場感や神様の作った人体の妙

難しいであろうが，温かい・冷たい式の温度感覚は，単を忠実に再現するには限界が無い．すなわち技術開発は純な装置の付加で出力できる．

青天井で，いくらやっても終点がない．

4. 3. 23. 2. 2 プロフェッショナリズム

高画質の映像

大画面で観る時は，情報が画面から飛び出して来る．

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特集

小画面の時は，画面へこちらから情報を取り出しに行か医療から見た VR

た医学教育プログラムで今日をしのぐ必要がある．方法の詳細については，拙著を参考にされたし [1]．

ねばならない．つまり大画面と小画面の差は，面積の大小という単純な差ではない．画面情報が脳に与えるインパクトに，大きな差がある．cave 型の画面は①視野の5．医療安全訓練への応用は VR の真骨頂周辺部からの情報も同時に入ってくる，②周囲を見渡すという通常の行動も可能，などの点で人間の生理的な視患者は病を治しに病院へ来ている．
医原病 ( 医療によって引き起こされる疾患 ) で苦しむのは本末転倒．それゆ覚を再現できる．このような大画面を実現するためにもえ医療における患者の安全の確保は，前提的に重要．

高画質の映像が望ましい．

医療行為は，多種多様，患者ごとに異なり，時間ごとに変化し，判断に即時性が求められる．しかも多職種が4. 4

On Demand 性を大切にすべき入り乱れる高度技術．これが毎日，日本全国津々浦々，「食べたい時が美味しい時」は食べ物だけではない．

無数に行われている．医原病につながる医療ミスを防ぐ「見たい時が面白い時」なのである．また，「間延び」がための仕組み作りと教育訓練は必須である．

全てをぶち壊しにするのは，漫才だけではない．
「では，そのような安全対策を通して浮かんで来るのは，「人ここでビデオを供覧しましょう・・・あれっファイルは間はなぜミスをおかすのか？」，「そもそも人間はどのよどこに？・・・おかしいな・・・たしか・・・・」見苦

うに行動の決断をしているのか？」の疑問であり，脳のしい狼狽で時間を食ってしまうと，人々の興味は急速に認知生理を理解し，ここを突くのが，医療の業務を全員減衰する．VR の進行に合わせて関連の教材が絶妙のタが安全に遂行できる安全教育のポイントである．VR こイミングで出てくるシステムの構築が望ましい．

そ，その教材作りに最適と断言したい．

4. 5 システムはハイブリッド型でcave 型の映写室の中に学習者が入り，医療現場のビ

5. 1 人間はどのように行動の決断をしているのか？
5. 1. 1 情報収集の段階

デオ映像が映し出される．学習者の動きがモーション

人間は，外からの情報を視覚，聴覚，嗅覚などで得，キャプチャーされて，それに反応したビデオ映像が映しこれを，脳に集めて演算し，理論的に判断し，感情的に出される．さらに声にも反応して，変化する・・・素晴らしい VR 教育環境である．これはぜひとも研究開発決断し，行動する．ここで留意すべきは，すべての情報を “ 意識に上げて ” この作業をしているわけではないとを進めて欲しい．映像や音声の出力は満足度の高いレベ
ルに到達できても，haptic な出力については，現実に忠いう事である．われわれの脳は，これだけの作業が可能な RAM メモリーが足らず，演算速度も遅い．

実なものの開発は容易ではない．それを考えると，いわゆる Augmented Reality は注目すべき考えである．すなに用いるのは，重要と判断し注視して得た視覚情報であ

まず視覚の例を挙げてみると，“ 意識に上げて ” 思考

わち，学習者の周囲には，病院の環境が実際の物を用いて再現されている．それに仕掛け ( センサー ) が内蔵しり，その他の情報は，今までの例やまたは周囲の状況から判断して，「こんなもんじゃろ」式に勝手に情報を補って思考を進めてしまう．例えば人間は schoo1 のミスタてあって，学習者の医療行動が入力される．反応は実際の器具に出力される．VR の出力だけで再現するには限界がある場合，病院の物品と VR の組み合わせ，つまりイプであっても，前後の文脈から判断し school としてAR は現実的な解決策になる．

から「1」を「l」と判断する．もちろん注視して「こんな読んでしまう．視覚の認識に周辺の情報が関与しているもんじゃろ」式を排除すれば，読み間違いは無くなる．

4. 6

医学教育用の教材に VR で取り入れたい要素

BOX 重要視していなかった事でも，急激な変化があれ

上 記 (Bilateral，On Demand) の ほ か， 結 果 が Visible，Measurable，内容が Reality と Amusement に富む，などがば，外敵など身に迫る危険の兆候であると判断し，「こんなもんじゃろ」式の報告を止め，正確・即時の情報を意識に上げる仕組みが動物にある．もちろん人間にもある．人々の注意を引くのに点滅が用いられるが，あちこちで点滅が同時進行すると，効果は薄れる．

教育に有用である．
4. 7

医学教育の原理を取り込んだプログラム
前述の如く全再現型の VR による医学教育は，誰しもこれをコンピューターの情報処理と比べると興味深が望んでいるが，その技術は，青天井・・・実現は 100

い．コンピューターは，「1」と「l」の差を 100％感知する

年先かも．その暁には，優れた教員の技術模倣や，実際の世の中で揉まれつつ成長する OJT の教育も VR に期待し，間違いを生真面目に受け止めるので，一字でも狂うと dead rock に乗り上げる．ガチガチ脳タイプの人も「気したいが，これに至るまでの間，現有の資源で目的を絞っが利かないヤツ」と職場で怒られやすい．

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医療から見た VR

人間の情報処理の “ いい加減さ ” は，現実の世の中で

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BOX

人間の脳における選択
第一案：情報処理に完全一致型で，完全さを求める代わりに，コンピューターの様にバグや情報不足に出会う毎にストップする道を選ぶのか？
第二案：柔軟型で，バグや情報不足があっても対処できるが，時々ミスを犯す道を選ぶのか？
人間は後者を選んだ．つまりミスは人間の宿命である．
人間の脳の情報処理は，とりあえずその場を切り抜ける方策を決定できる仕組みだし，また自己学習効果を発揮してどんどん賢くなるので，マクロ的には生存には適しているが，ミクロ的には「なぜこんな間違いを！？」式のミスを連発する欠陥マシーンでもある．
幾多の試練を乗り越えた人類であるが，対処不能の状況に追い込まれて，精神状態や行動に病的変化をおこす人もいる．精神病のヒステリーや記憶喪失が，その例である．特に，巷でデジタル思考と呼ばれている人は，いい加減がまかり通る浮き世を渡って行き難い．

生存を続けるために総合点では有利に働くと言える．そもそも人類発生的には，わずかな情報不足でどちらに逃げて良いのか判断停止で立ちすくむタイプなら，ライオンに食われ，全地球に広がる前にアフリカで淘汰されてしまったはず．
5. 1. 2 判断の段階
日常の振る舞いで，行動に移っても OK か否かの判断は，①逐次型判断，②直感型判断，③混合型に分けられる．
逐次型はコンピューターのように “ すべての項目 ” を，判断基準に基づきいちいちチェックをする．直感型は読んで字の通り一括判断する．実際には， そんな単純に分けられるものではなく，両者が混合しており，その混合比が異なるだけの差である．
子供の時から判断を迫る訓練をすると，その分野での5. 1. 3

直感型の判断をする脳の回路が形成されるため，他者を決断の段階圧倒する能力開発には，幼児からの体験学習が有利であ

人間，OK と判断しても，その実行を決断するには，る．しかし我々が立案すべき医療教育は，大人への教育もうワンステップの敷居がある．判断は理性的なステッである．直感型の判断育成が有効の脳年齢ではないし，プだが，決断は感情的なステップである．つまり人類は，また医療は全員が確実にできるべき作業であるので，逐行動を起す前に，この異なった二つの審査基準で行動の次型の要素を多くせねばならない．このためには天才の脳がどのような項目をチェックして OK を出したのか，安全を確認する道を選んだ．

構造化し，項目を挙げる必要がある．

し責任も取ってくれる人，説得できても煮え切らないま

世の中，決断が早い人もいるし，遅い人もいる．即決

この構造化には，ぶきっちょな人の視点が役立つ．天まズルズルの人．慎重な人，迂闊な人．この種の人間チッ才は，複数の項目を一括処理してしまう脳の回路を持っクな事は，前述のプロフェッショナリズムと同様，VRているため，現象的には「直感で判断してしまう」と表になじまない分野である．

現される傾向がある．本人に問いただしても「なぜか出5. 2来てしまう．他の人は，なぜ出来ないの？」．この意味
で名人芸を構造化するには，天才にやらせるよりも，ぶ習熟に潜む危険

人は同じ事を繰り返し経験すると脳は，次に何が起こきっちょな人の分析が向いている．

るのか予想し，その準備をする．この特性があるからこ

初心者の段階では，この構造化した個々の項目について OK を出しつつ行動をするか否かの判断をする．

そ，初心者はぎごちなくても，だんだん行動はスムーズ

しかし習熟者の段階にさしかかると「状況がいつもの通り」と判断し，一括 OK を出して作業能率をあげた

るが，それが続き過ぎると退屈する．予想が外れると「あくなる．いわゆるベテランの早業である．ただし残念

巡り合う小さな不快は快感でもあるから，人間は単純でな事に①状況が異なっているのにそれを認識しそこなはない．芸術，特に音楽は，これを利用して人々の心をう，②状況変化を認識できたのに「状況がいつもの通り」と誤信号を次の脳回路に送り，結果的に一括 OK を出揺さぶる．VR は変化自在の特性を持つので，リズムの変化を医療教育における nonverbal のメッセージ伝達方してしまう，などが起こる．いずれも事故につながる法として利用しやすいはずである．になる．予想した通りのことが起こると，脳は快適であれ！？」と感じる．これは不快に結びつきやすいが，時々人間の判断ミスである・・・．つまり「どうしてこんBOX 階段の昇降時，まだ続くはずの階段が終わっていた時の衝撃は，すさまじい．これは，人間の体が無意識の内に，次を予想して準備をしている証左である．

な判断をしてしまったのだろうか・・・・」本人にもわからない．
VR が医療教育に貢献できるのは，人間の判断の作業を構造化し，どのように OK を出しつつ行動に移ってい5. 3るのかを誰にでもわかりやすく提示することである．医療の現場の高度な作業は言語で表現するより VR で表現れているのではない．人間には，自分の考えに合っていする方が，はるかに伝達しやすく，最適である．

る情報をつまみ食いするという特性がある．人間が進化思い込みが生むミス

人間は聞いた物・見た物全てを，平等に判断に組み入

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特集

医療から見た VRのいつの段階でこのような悪い癖を持つに至ったか不明と○◎の記憶がごっちゃ混ぜになっている・・・」，こであるが，考えてみると，なかなか良くできた仕組みでれは年寄りに多い．毎日，脳の細胞は沢山死んでいる．

もある．世の中，冷静に情報収集すると，白黒はっきり記録されている部位が遠ければ遠いほど，長い経路の途していない事が多いので決断に迷う事ばかり，人間とし中で寸断される確率は高くなる．ての苦悩が大きい．それゆえ，自分の考えに都合が良い

なぜ勘違いするのか？原因は複数あるが，その一つは情報が集まりやすい仕組みなら，判断に迷いが少なくな名称が脳の他の場所に記録されているためであろう．さり，幸せかも．典型例は以下の様な場合・・・ひろし君は，ひろ子さんとけい子さん ( 3 人とも仮名 ) と交際し，らに，同じ名称を他人は他の意味で使っている場合もある．この意味でもイメージを意思疎通のツールに用いる
VR 教材は，安全教育に抜群の選択である．

選択に苦悩していたが，いつのまにかひろ子さん一人に傾斜，迷いは消え，幸せの有頂天で結婚した．

5. 6 動作の手順はしばしば無意識に人間の情報収集にはバイアスがかかる．一度思い込むと，それに合致した情報だけがさらに思考に集中し，ま人間，名前を忘れやすいが，動作の手順は忘れにくい．

すます思い込みが激しくなり，いつの間にか均衡を欠い数年ぶりでも自転車に乗れるし，ダンスのステップだった判断に至る．これが医療の現場では，とんでもない判断ミスにつながる．この内在した人間の欠陥を VR によて覚えていて，一度踊り出せば自然に体が動く．会得しる体験で気がつかせる教育プログラムを作るのは，とてる．最初は全神経を集中させておぼえた作業も慣れてくるとダンス並の記憶に移行し，一度作業が始まれば，“ 自た動作の手順の記憶は，知的な記憶とメカニズムが異なも有意義である．

然に体が動く ” から怖い．医療の作業は，意識に制御

なお，上記のひろし君の結婚がその後幸せであったか否かは，定かでない．

されるべき運動なのだ．もし意識に制御されず，“ 自然に体が動く ” といつか重大なミスに結びつく．

5. 4 言った，でも伝わっていない悲劇

これを防ぐために，指差確認が推奨されている．電車

理由は良くわからないが，“ かん高く早い声 ” を認識の運転手は，必ず作業を指差確認している．VR ではこするのは，難しい．つまり，事故寸前にヒステリックにの指差確認をビデオキャプチャーで捕らえ，入力情報と叫んでも，verbal メッセージは伝わりにくい．なんだかよくわからないが取り乱している，という nonverbal メッ

し，教材に仕立て上げられるはず．

セージだけがビンビン伝わる．

6．稿を終えるにあたって

これに関する二つ目の不幸は，言ったはずの事が相手

医学教育と VR の複合領域は，魅力的である．高いレに伝わっていない事に本人が気がついていないという事

ベルの技術開発が必要であるし，研究成果の応用価値もだが，それを指摘するのは，新たなる地獄を招くので，大きい．しかしこの分野への工学側の参入には障壁があ

誰も口にしたがらない．この猫の首に鈴を付ける的な事を VR 技術で，さりげなく本人に気がつかせるプログラる．それは医学が外来者には暗黒大陸的で，思考地図をムができたら，精神的安穏が得られる人は多い．

役割を果たせる位置にあるので，本稿では有望な研究に持てないことである．著者は医学と情報工学の通訳的な結びつく領域について水先案内人的な説明を心がけた．

5. 5

名前の記憶の場所とイメージ記憶の場所が異なる

何が狙い目か，研究進展のヒントになれば幸いである．

人間の知性の特色の一つは，名称を付けるということ
参考文献[1] 高橋優三，奥幸子：医療シミュレーション，Journal of Integrated
Medicine, 19, pp. 102-105 (2009)である．名称を付けるのは，人や物品だけでなく，行為などにも名称が付けられ情報処理を行なっている．この名称を意識に上げれば，それに関するイメージが芋ずる
式に “ 意識 ” にインストールされ，そのときの視覚・聴【略歴】
高橋優三（TAKAHASHI Yuzo）
岐阜大学大学院医学系研究科医科学専攻分子・構造学講座寄生虫学分野 教授．医師，医学博士．
1948 年長野県小諸市生まれ．1974 年奈良県立医科大学卒業．専
門は，細胞生物学，寄生虫学，医学教育学．内科研修，奈良医大解剖学の助手及び講師，カリフォルニア大学リバーサイド校
生物学 Postdoctral Fellow，ジョンズホプキンス大学医学部皮膚科
Visiting Professor，ウイスコンシン医科大学皮膚科 Visiting Professor，

覚情報と共に思考の判断情報になる．これが下等動物の脳を上回る能力であるが，名称の記憶部位と，イメージの記憶部位とは，脳の中で別の場所である．この機構はコンピューターに似ており，メモリーの倹約の面からしても妥当な戦略である．
この二つがかなり離れた部位に記録されていると考えたくなるような事例が見られる．つまり「顔や性格は思

奈良医大寄生虫学の助教授を経て，1992 年より現職．2001 年より 4 年間，全国共同利用施設医学教育開発研究センター長．

い出せるが，名前が出てこない・・・」，または「○○18