[論文レビュー] AR-based Modern Healthcare: A Review

Jinat Ara, Hanif Bhuiyan+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 16, 2021

Augmented Reality Applications参考文献 23被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、手術、遠隔医療、緊急診断、医療教育を対象として、拡張現実（AR）を活用した医療技術についてレビューする。AR固有のプライバシーおよびセキュリティリスクに対処するためのセキュリティモデルを提案するとともに、AR統合医療システム分野における現在の進展、課題、今後の研究方向性を分析する。

ABSTRACT

The recent advances of Augmented Reality (AR) in healthcare have shown that technology is a significant part of the current healthcare system. In recent days, augmented reality has proposed numerous smart applications in healthcare domain including wearable access, telemedicine, remote surgery, diagnosis of medical reports, emergency medicine, etc. The aim of the developed augmented healthcare application is to improve patient care, increase efficiency, and decrease costs. This article puts on an effort to review the advances in AR-based healthcare technologies and goes to peek into the strategies that are being taken to further this branch of technology. This article explores the important services of augmented-based healthcare solutions and throws light on recently invented ones as well as their respective platforms. It also addresses concurrent concerns and their relevant future challenges. In addition, this paper analyzes distinct AR security and privacy including security requirements and attack terminologies. Furthermore, this paper proposes a security model to minimize security risks. Augmented reality advantages in healthcare, especially for operating surgery, emergency diagnosis, and medical training is being demonstrated here thorough proper analysis. To say the least, the article illustrates a complete overview of augmented reality technology in the modern healthcare sector by demonstrating its impacts, advancements, current vulnerabilities; future challenges, and concludes with recommendations to a new direction for further research.

研究の動機と目的

• ARを活用した医療技術の最新の進展と、臨床ワークフローへの統合状況をレビューすること。
• 手術、救急医療、遠隔医療、医療教育分野におけるARの主な応用を特定すること。
• AR医療システムに特有のセキュリティおよびプライバシー上の課題を分析すること。
• 医療分野におけるAR関連のサイバー脅威を軽減するための専用セキュリティモデルを提案すること。
• AR駆動型医療イノベーションにおける今後の研究方向性と技術的課題を整理すること。

提案手法

• 2015年から2021年までのAR医療分野に関する査読付き論文および技術報告書の体系的レビュー。
• ARの応用を臨床的、教育的、運用的分野に分類すること。
• AR医療システムにおけるセキュリティおよびプライバシー上の脅威（データ漏洩、スプーフィング、不正アクセスなど）の特定。
• システムアーキテクチャに基づいた、AR固有の攻撃用語と脅威モデルの定義。
• AR医療プラットフォーム向けに、アクセス制御、データ暗号化、リアルタイム監視を統合した多層構造のセキュリティモデルの設計。
• スマートグラスやモバイルARシステムを含む、ARプラットフォームの互換性と相互運用性の分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張現実（AR）は、現在、どのように現代の医療現場で応用されているか？
• RQ2 医療分野におけるARに関連する主なセキュリティおよびプライバシー上のリスクは何か？
• RQ3 臨床環境にARを導入するにあたり、主な技術的および運用上の課題は何か？
• RQ4 医療分野における新たなサイバー脅威からARシステムをどのように保護できるか？
• RQ5 ARを活用した医療ソリューションを進展させるために、今後の研究で必要とされる方向性は何か？

主な発見

• 手術におけるARの応用は、患者の解剖学的構造をリアルタイムで可視化でき、手術の正確性を向上させるとともに合併症を低減する。
• ARを活用した遠隔医療および遠隔診断は、医療が行きわたりにくい地域における専門医のアクセスを向上させる。
• ARを用いた医療教育は、従来の方法と比較して学習者の関与度を高め、手技習得能力を向上させる。
• 提案されたセキュリティモデルは、ロールベースのアクセス制御とエンドツーエンド暗号化により、センサースプーフィングやデータ漏洩といったAR固有の脅威に対応している。
• 現在のAR医療システムは、遅延、ハードウェア制限、規制適合性の面で課題を抱えている。
• ARプラットフォーム間の相互運用性は、広範な臨床的導入を阻害する要因のままである。