JP2000293097A - 医療実習装置及び医療用実習評価システム - Google Patents

医療実習装置及び医療用実習評価システム

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JP2000293097A JP11096398A JP9639899A JP2000293097A JP 2000293097 A JP2000293097 A JP 2000293097A JP 11096398 A JP11096398 A JP 11096398A JP 9639899 A JP9639899 A JP 9639899A JP 2000293097 A JP2000293097 A JP 2000293097A
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    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/283Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine for dentistry or oral hygiene

Abstract

(57)【要約】 【課題】 医療実習中に医療実習者およびこの実習者の
取り扱う器具の動きを正確に追跡できる医療実習装置お
よびそのシステムを提供する。 【解決手段】 医療実習装置1は、実習者2が実習を行
うための人体模型12と、実習者が人体模型を用いて実
習している際に、実習者または実習者が取り扱う器具2
6の少なくとも何れかの特定の位置の画像を撮影して対
応する画像信号を作成する撮像手段(カメラ)58と、
撮像手段で作成された画像信号を処理し、特定の位置の
移動軌跡を二次元座標系に示すためのデータを作成する
画像処理手段60と、座標データを用いて上記特定の位
置の移動奇跡を表示するディスプレイ68とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象とする人(例
えば、実習者)と他人(例えば、患者)・補助者・取り
扱い器具・装置等との間に、この対象とする人にとって
最も適当な位置的・作用的・空間的関係及びインターフ
ェイスを決定するためのデータを収集・記録・評価する
医療実習装置及び医療用実習評価システムに関する。こ
の医療実習装置及び医療用実習システムは、特に、病
院、医院、医療処置の仕様・機械及び器具の操作情報・
処置技術・人の体を用いた技術の習得及びこれに関連し
た学習のための研修センタの設計に有効なものである。
【0002】また、本発明に係る医療実習装置及び医療
用実習評価システムは、固有感覚に基づく演繹、測定し
た数値、座標に基づくイメージから得られたデータが、
医療用の手技、技術、器具、およびこの器具の設定状態
を決定する重要な要素であるという考えに立脚してい
る。測定された数値と座標に基づくイメージは、医療提
供者の医療行為、及び医療提供者の医療行為開始段階お
よびその終了後の三次元感覚について指標となる。そし
て、固有感覚に基づくフィードバックから演繹的に導か
れた感覚(多くの場合は、マスクで目を隠して得られる
感覚。)は、人間の機能を直接的に伝達するものとし
て、ヒューマンインターフェイスと技術的機能とを効果
的に結び付けるものである。
【0003】
【発明の背景】本発明の発明者であるダレル・レイモン
ド・ビーチは、従来より、医療技術の習得システムSA
TVを提唱している。SATVは、Skill Acq
uisition Transfer & Verif
icationの略で、スキルの習得、臨床前実習から
患者に対する実際の治療へのスキルの移行度を検証する
ためのシステムである。
【0004】このシステムは、医療提供者または受診者
として、「自分が望む条件」と「私たち人間が共通に望
む条件」である「固有感覚」に基づく演繹から、人間を
主体とした条件を習得することを基本としている。
【0005】SATVシステムについて簡単に説明する
と、このシステムは以下の7つの段階からなる。
【0006】SATV 第0段階 (1)体の条件と行為、(2)人間のための空間とイン
ターフェイス、(3)環境、(4)テクノロジーに関し
て、医療提供者及び受信者として、「自分が望む条件」
と「私たちが望む条件」、すなわち「ゼロ条件」(固有
感覚)を求める。この固有感覚の知覚段階は、水平バラ
ンス感覚、および最小の筋力によって人間の各部が最も
安定している状態を実習者に知覚させるものである。
【0007】SATV 第1段階−位置、接触、視覚シ
ュミレーション 体の条件、位置、および視覚を含む最適な処置(治療)
状態を、健康的な背筋の状態、体の緊張が最小限の状
態、患者からの影響が最小限の状態で、診断,修復、補
綴、歯内治療、歯周病、口腔外科、歯科矯正のあらゆる
歯科治療について得る。
【0008】SATV 第2段階−基本的な指のコント
ロールと正確さ 直接観察または反射観察の基本をもとに、基本的な指の
コントロールと視覚コントロールを安定した体の状態で
得る。第0及び第1の段階で得られた記憶を訓練により
強化する。
【0009】SATV 第3段階−スキルの移行(シュ
ミレーション) 第0、第1、および第2段階で習得したスキルを、訓練
を通じて、あらゆる歯科治療に移行する。例えば、水平
に詰めた上部第3臼歯を除去する外科的手技をシュミレ
ートし、最適な体の状態と位置を習得する。
【0010】SATV 第4段階−患者、医師、補助者
の役割(シュミレーション) 役割シュミレーション訓練を通じて、固有感覚に基づき
演繹された医療条件が検証される。個人間の技術もまた
固有感覚に基づき演繹された医療条件から得られる。
【0011】SATV 第5段階−患者処置(医療) 患者を処置した結果が口腔内カメラで写真化され、ロー
カル・エリア・ネットワークのディスプレイに表示され
る。画像は、自分自身で、次に他人により評価される。
【0012】SATV 第6段階−患者とのコミュニケ
ーション(医療) 情報収集を含む患者とのコミュニケーションがCCDカ
メラの画像および記録された音声を通じて評価される。
【0013】このSATVシステムは、以下の利点を有
する。 (a)正確な治療のために必要な最適な指のコントロー
ルが得られかつ維持される。 (b)受信者から受ける治療の撹乱を最小化できる。 (c)治療提供者は、物理的な筋肉の緊張を最小に保っ
た状態で、健康な背筋を維持できる。 (d)一貫した正確性を維持できると共に、不要な動作
を無くして、処置時間を最小化できる。 (e)ハンドピース類に触れる機会が少なくなるので、
感染症を防止できる。
【0014】このように、SATVシステムの第2段階
は、医療提供者に一貫した正確性を提供し、処置時間を
最小化し、SATVの第0段階および第1段階で得られ
たハンドピース類・治療提供者の姿勢や位置の記憶を強
化するものである。そのために、歯科の分野でSATV
システムの第2段階に使用されていた従来の装置は、予
備実習用臨床模型を有するテーブルを備えており、この
模型に対して歯科実習者が歯科治療実習を行うようにし
ていた。
【0015】一般的に、その模型は、頭部、顔部、咬合
器、頬粘膜(シリコンゴム)、頬、および唇マスク、お
よび歯列モデルを供えている。また、歯科実習者の体の
一部およびこの実習者が目的の実習中に使用するハンド
ピース類の一部の動きを記録するために、CCDカメラ
が模型上に設けてある。CCDカメラで記録された画像
は画像装置に伝送され、そのモニタースクリーンに表示
される。モニタースクリーンには透明シートが着脱自在
に被せてあり、補助者が実習者とハンドピース類の両方
の動きを透明シート上で追跡できるようにしてある。し
たがって、実際の動きを追跡した透明シート上の跡を見
ることで、実習者は後に自分自身のスキルを評価でき
る。
【0016】ところで、スキル評価において、従来よ
り、熟練した歯科医師ほど、治療中のハンドピースと体
の動きが小さい、すなわち無駄な動きがないことが知ら
れている。言い換えると、上記実習装置においてスキル
を評価する際の重要な要素の一つは、透明シート上に描
かれた移動軌跡の大きさである。しかし、この装置で
は、透明シート上で体と器具の動きを正確に追跡するに
は経験が必要である。また、体と器具の複数の個所を同
時に透明シート上で追跡することはできない。さらに、
スキルの向上を定量的に評価することができなかった。
【0017】
【発明の概要】本発明は、医療実習中に医療実習者およ
びこの実習者の取り扱う器具の動きを正確に追跡できる
SATV用の装置およびシステムを提供することを目的
とする。本発明はまた、補助者を必要とすることなく、
医療実習者およびこの実習者の取り扱う器具の動きを自
動的に追跡できる装置とシステムを提供することを目的
とする。本発明はさらに、医療実習者が簡単かつ定量的
に自己のスキルを評価できる装置とシステムを提供する
ことを目的とする。
【0018】この目的を達成するために、本発明の医療
実習装置は、(a) 実習者が実習を行うための人体模
型と、(b) 実習者が上記人体模型を用いて実習して
いる際に、実習者または実習者が取り扱う器具の少なく
とも何れかの特定の位置の画像を撮影して対応する画像
信号を作成する撮像手段と、(c) 上記撮像手段で作
成された画像信号を処理し、上記特定の位置の移動奇跡
を二次元座標系に示すためのデータを作成する画像処理
手段と、(d) 上記座標データを用いて上記特定の位
置の移動奇跡を表示するディスプレイと、を備える。
【0019】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
上記人体模型に向かって光を照射する照明手段を備えた
ことを特徴とする。
【0020】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
(a) 実習者が実習を行うための人体模型と、(b)
上記人体模型に向かって光を照射する照明手段と、
(c) 光を反射する反射部材からなり、実習者または
実習者が取り扱う器具の少なくとも何れかの特定の位置
を、上記反射部材からの反射により表示する位置表示手
段と、(d) 実習者が上記人体模型を用いて実習して
いる際に、上記位置表示手段により表示される上記特定
の位置の画像を撮影して対応する画像信号を作成する撮
像手段と、(e) 上記撮像手段で作成された画像信号
を処理し、上記位置表示手段により表示される上記特定
の位置の移動軌跡を二次元座標系に示すためのデータを
作成する画像処理手段と、(f) 上記画像処理手段で
作成されたデータを用いて上記特定の位置の移動軌跡を
表示するディスプレイと、を備える。
【0021】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
上記撮像手段がビデオカメラであり、上記画像処理手段
が上記画像信号を処理して上記位置表示手段の位置に対
応した二値データを作成し、この二値データを用いて上
記特定の位置の移動軌跡を二次元座標系に示すためのデ
ータを作成するビデオプロセッサであることを特徴とす
る。
【0022】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
基台と、少なくとも頭部を含む人体模型が設置され、上
記基台に対して昇降する昇降部とを備え、上記昇降部
に、上記照明手段と、上記撮像手段と、実習者が取り扱
う上記器具を保持する保持手段とを設け、上記昇降部の
昇降にしたがって、上記人体模型の頭部と、上記照明手
段と、上記撮像手段と、上記保持手段が昇降することを
特徴とする。
【0023】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
上記昇降部に設けた上記人体模型の頭部の口腔を通る鉛
直垂下線を中心から外側に伸びかつ上記鉛直垂下線を中
心として回転するアームと、上記アームに対し、昇降自
在にかつ上記鉛直垂下線に向かって前後に移動自在に設
けられた、実習者が着座する実習者用椅子とを有し、上
記基台と実習者用椅子との間には、実習者が支障無く足
を移動できる空間が設けられていることを特徴とする。
【0024】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
上記昇降部の昇降と上記実習者が取り扱う器具の駆動を
制御するフートコントローラと、水平軸を中心として回
転可能に設けられ、上記人体模型の頭部を支持するヘッ
ドレストと、上記昇降部の昇降量、水平面に沿った上記
実習者用椅子の回転角・移動量・昇降量、鉛直面に沿っ
た上記ヘッドレストの回転角をそれぞれ表示する表示手
段又は記憶する記憶手段とを備える。
【0025】本発明に係る医療実習装置の他の形態は、
上記照明手段が、上記人体模型の頭部の上方に配置さ
れ、上記鉛直垂下線に対して上記人体模型の体軸足側に
傾斜した第1の方向と上記人体模型の体軸頭頂側に傾斜
した第2の方向から、上記人体模型の口腔に向かって光
を照射する2つの光源を有し、上記撮像手段が、上記2
つの光源の間で上記人体模型に向けて設けられているこ
とを特徴とする。
【0026】本発明に係る医療用実習評価システムは、
(a) 実習者が実習を行うための人体模型を用意し、
(b) 実習者が上記人体模型を用いて実習している際
に、撮影手段により、実習者および実習者が取り扱う器
具の特定の位置の画像を撮影して対応する画像信号を作
成し、(c) 画像処理手段により、上記画像信号を処
理して上記特定の位置の移動軌跡を二次元座標系に示す
ためのデータを作成し、(d) ディスプレイにより、
上記データを用いて上記特定の位置の移動軌跡を表示す
る。
【0027】本発明に係る医療用実習評価システムの他
の形態は、上記ディスプレイに表示されるフレームのデ
ータを第1の記録手段に格納し、上記ディスプレイ上で
上記フレームを移動して上記特定の位置の移動軌跡に重
ね、上記特定の位置の移動を記録した時間に対する、上
記特定の位置が上記フレームに対応する領域内にあった
時間の比率を演算手段により演算し、上記ディスプレイ
に上記比率を表示することを特徴とする。
【0028】本発明に係る医療用実習評価システムの他
の形態は、上記ディスプレイに表示されるフレームが、
上記特定の位置の移動軌跡を段階的に評価するために、
フレームの中央を相似中心とする複数のフレームからな
り、上記特定の位置の移動を記録した時間に対する、上
記特定の位置の移動軌跡が、上記複数のフレームで囲ま
れたそれぞれの領域内にあった時間のそれぞれの比率を
演算手段により演算し、上記複数の比率を上記ディスプ
レイに表示することを特徴とする。
【0029】本発明に係る医療用実習評価システムの他
の形態は、複数の実習の上記比率をそれぞれ第2の記憶
手段に記憶し、上記第2の記憶手段に記憶された上記複
数の比率を上記ディスプレイに表示することを特徴とす
る。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。なお、各図面において共通する
符号は同一の部材、部分を示す。図1は、歯科治療実習
装置1の全体を示す。この実習装置1は、実習者(例え
ば、歯学部の学生、歯科治療実務者)2が目的の歯科実
習を行うために必要な装置を備えている。具体的に、実
習装置1は実習用診療台3を備えている。この実習用診
療台3は、建物の床4に固定された基台5と、基台5に
支持された昇降部6と、昇降部6の上部に固定された背
板7を有する。昇降部6は、図示しない駆動装置(例え
ば、空気式または液体式のシリンダ)により、基台5に
対して昇降できるようにしてある。
【0031】実習装置1は、基台5に対する昇降部6の
昇降量を実習者2が目視できる構成を備えている。この
構成は機械的、機械電気的なものの何れであってもよ
い。例えば、本実施形態の診療台3では、筒状の昇降部
6を用い、これが基台5の上部にテレスコープ式に外装
されている。また、基台5の側面には、図示する状態で
実習を行う実習者2が目視できる領域に、昇降量表示手
段として目盛8が設けてある。したがって、実習者2
は、この目盛8を見ることで、基台5に対する昇降部6
の昇降量を目視確認できる。
【0032】昇降部6の昇降量を電気的に検出し、後述
するディスプレイに表示することもできる。この場合、
例えば、基台5と昇降部6のいずれか一方にラック、他
方に該ラックと噛み合うピニオンを設けるとともに、こ
のピニオンの回転量を電気的に検出する検出器(例え
ば、エンコーダ)を設け、この検出器で検出したピニオ
ンの回転量(すなわち、昇降量)をディスプレイに表示
することが考えられる。その他、昇降用シリンダのピス
トンの変位量を検出し、その検出結果から昇降量を求め
て表示してもよい。なお、検出した昇降量は、後述する
記録手段(例えば、RAM)に記憶しておくこともでき
る。
【0033】昇降部6の昇降量は、診療台3の側部で床
4に配置されているフートコントローラ9で制御され
る。このフートコントローラ9は種々のスイッチを備え
ており、その中の一つが昇降部6の昇降を制御するスイ
ッチで、図1に示す状態で実習を行う実習者2がつま先
でこのスイッチを操作することにより、昇降部6は上昇
または下降する。
【0034】背板7の一端側(実習者2側)は、昇降部
6から実習者2に向けて所定の長さ伸長されており、こ
れにより伸長部10の下方に自由空間11が形成されて
いる。そのため、図示する着座状態で実習する実習者2
は、自由に足を動かし、またフートコントローラ9を自
由に操作できる。
【0035】図2と図3に示すように、人体模型12は
人体の上半身に似せたもので、胴体部13と、頭部14
と、これらを連結する頸部15からなる。頸部15は、
胴体部13から頭部14に向かって伸びる第1の連結ア
ーム16と、反対に頭部14から胴体部13に向かって
伸びる第2の連結アーム17と、これら第1と第2の連
結アーム16、17を回転自在に連結する軸部18とを
有する。本実施形態では、軸部18は、人体模型の体軸
と直交しかつ水平方向に伸びるピンを有し、この水平な
ピンを中心として、頭部14が胴体部13に対して前後
方向に(すなわち、体軸を含む円直面に沿って)回転で
きるようにしてある。
【0036】なお、実際の歯科治療では、頭部を横方向
に向けることが必要な場合がある。このような場合を想
定すると、体軸を中心として頭部14を胴体部13に対
して回転できるように、軸部18をユニバーサルジョイ
ントとしてもよい。この場合、軸部18には目盛を設
け、胴体部13に対する頭部14の回転角(すなわち、
体軸を中心とする回転角度)を測定できるようにしても
よい。この測定は適当な検出器を設けて電気的に検出し
てもよく、この場合、検出された結果をディスプレイに
表示したり、記憶部に記憶することもできる。
【0037】頭部14を支持するために、背板7の実習
者2側にヘッドレスト20が設けてある。ヘッドレスト
20は、頭部14が前後方向に回転できるように、人体
模型12の下方に設けた連結機構21を介して背板7に
連結されている。連結機構21は、軸部18を通る鉛直
面上でこの軸部18を中心とする所定半径の円に沿って
伸びる2つの部材(ガイドシャフト22とガイドロッド
23)を備えている。ガイドシャフト22は筒状部材か
らなり、その一端が背板7に固定されている。他方、ガ
イドロッド23はその一端がヘッドレスト20に固定さ
れ、他端がガイドシャフト22の他端に装入されてい
る。また、ガイドシャフト22に対してガイドロッド2
3を手動で固定するために、例えば、ガイドシャフト2
2にはその周壁を貫通するねじ孔が形成され、このねじ
孔に摘み付きのねじ24をねじ込み、このねじの先端を
ガイドロッド23に押し当てるようにしてある。
【0038】ヘッドレスト20の高さ及び軸部18を中
心とするヘッドレスト20の角度(位置)を表示するた
めに、図2に示すように、ガイドロッド23の外周面に
は実習者2が目視できる位置に目盛25を設けてもよ
い。これに代えて、ガイドロッド23の移動量を機械
的、電気的、音響的に検出する検出器を設け、その検出
結果をディスプレイに表示し、記憶部に記憶することも
できる。また、ヘッドレスト20の動きをモータ、シリ
ンダなどの駆動手段で制御するものでは、これらモータ
の回転量、シリンダのピストン移動量からヘッドレスト
20の角度を求めることもできる。
【0039】図1に戻り、背板7の側部には、実習者2
が実習の際に取り扱う種々のハンドピース26を保持す
る又は載せるためのハンドピース収容部27または保持
テーブルが設けてある。ハンドピース26には種々のも
のが用意されており、圧縮空気を駆動力として動作する
機械的なハンドピースは図示しない圧力空気供給源(図
示せず)に接続され、実習者2がフートコントローラ9
をつま先で操作することにより、駆動制御可能としてあ
る。
【0040】実習者2が実習の際に座る椅子30は、図
4から図6に示すように、床4に固定された基板31を
備えており、この基板31に支柱32が連結されてい
る。支柱32は、その下部垂直部33において、その中
心軸が、人体模型頭部14のほぼ口部を通る鉛直垂下線
Avに一致させてあり、この鉛直垂下線Avを中心とし
て回転できるようにしてある。支柱32の回転角、すな
わち椅子30の方向を表示するために、図4に詳細に示
すように、支柱32の下端部と基板31にはそれぞれ目
盛34が記されており、これにより椅子30の方向を目
視確認できる。椅子30の方向を自動的に検出するため
に、基板31、支柱32にその回転角検出装置を設け、
この検出装置で検出した支柱回転角をディスプレイに表
示し、また記憶部に記憶しておくようにしてもよい。
【0041】支柱32はまた、下部垂直部33の上端か
ら略水平方向方向に伸びる水平部35と、下部垂直部3
3の反対側にあって水平部35の端部から垂直方向に伸
びる上部垂直部36を一体的に備えている。上部垂直部
36にはテレスコープ式に筒状昇降筒37が外装され、
この昇降筒37の上に着座部38が取り付けて付けてあ
る。昇降筒37の昇降は、椅子30の適当な個所、本実
施形態では上部垂直部36に設けた操作レバー39を操
作することにより行うことができる。また、昇降筒37
に対して着座部38が水平部35と平行な方向(前後方
向)に移動できるように、昇降筒37の上端部には矩形
板40(図4にのみ示す)がその対向する一対の縁部を
前後方向(水平部35と平行な方向)に向けて固定さ
れ、また着座部38の下面には上記一対の縁部をガイド
するブラケット41が設けてある。
【0042】着座部38の高さを表示するために、上部
垂直部36に目盛42が記されている。同様に、着座部
38の前後方向の位置を表示するために、矩形板40と
ブラケット41には目盛43が設けてある。着座部38
の高さと前後位置を自動的に検出し、これをディスプレ
イに表示し、また記憶部に記憶することもできる。その
ような自動検出する装置としては、上述した昇降部6の
昇降量を検出する装置が利用できる。
【0043】着座部38は、実習者2の臀部を支える略
矩形の着座板45と、この着座板45の前部と側部から
斜め上方に向かって外側に伸びた傾斜部46と、着座板
45の後部から立ち上がった背板部47とを有する。そ
のため、椅子30に着座した実習者2は、前方、後方、
側方への動きが規制され、椅子30に対して正確に位置
決めされる。なお、着座板45の形状は矩形に限るもの
でなく、その上に実習者2が座った状態でこの実習者2
の動きを規制できる形状であればいかなるものであって
もよい。
【0044】再び図1に戻り、実習者2が模型実習して
いる状態を観察記録するために撮影・照明装置50が設
けてある。この撮影・照明装置50は支柱51を備えて
いる。この支柱51は、垂直部分52と、この垂直部分
52の上端から略水平方向に伸びる水平部分53とから
なる。垂直部分52は、下端部を昇降部6または背板7
の一側部(例えば左側)に固定される。水平部分53
は、その先端が実習者2の他側部(例えば、右側)に位
置するように、鉛直垂下線Avとほぼ交差する方向に向
けられる。支柱51の水平部分53には、2つの照明装
置54、55が設けてある。これら照明装置54、55
は、鉛直垂下線Avを挟み、一方が人体模型12の体軸
足側に、他方が体軸頭頂側に配置され、それらの光軸5
6、57が人体模型頭部14の口部に向けて斜めに伸び
ている。例えば、体軸足側にある照明装置54の光軸5
6と鉛直垂下線Avとのなす角度は約30度、体軸頭頂
側にある照明装置5の光軸57と鉛直垂下線Avとのな
す角度は約20度とするのが好ましい。
【0045】支柱51はまた、照明装置54、55の間
に撮像装置(カメラ)、例えば赤外線CCDカメラ58
を支持している。カメラ58は、人体模型頭部14に焦
点が合わせてある。なお、実習者2がフートコントロー
ラ9を操作して昇降部6を上下すると、撮影・照明装置
50、人体模型12、ハンドピース収容部27が同時に
昇降する。したがって、実習者2が自分にあった高さに
人体模型12の高さを調整しても、カメラ58の焦点が
ずれることはないし、カメラ58と人体模型12との距
離も変化することがない。
【0046】以上のように構成された実習装置1を用い
て実習者2が歯科実習を行う場合、実習内容に応じた人
体模型12を用意する。人体模型12の胴体部13が予
め背板7上に載せてある場合、実習内容に応じた頭部1
4を用意し、これを予め用意された胴体部13に連結す
ればよい。また、実習内容に応じた歯列模型だけを、予
め用意された頭部14に装着するようにしてもよい。
【0047】実習者2は、椅子30に座り、人体模型1
2に対して最もリラックスした状態でアクセスできる位
置に自分自身および人体模型12を移動する。具体的
に、椅子30の方向、高さ、鉛直垂下線からの距離(人
体模型からの距離)を調整する。また、フートコントロ
ーラ9を操作して、人体模型12の高さを調整する。さ
らに、人体模型連結機構21のねじ24を操作し、頭部
14の高さ(傾き)を調整する。必要で又可能であれ
ば、頭部14を体軸に対して頭部14を回転する。な
お、ヘッドレスト20の高さをフートコントローラ9で
自動調整できるようにしたものでは、このフートコント
ローラ9を操作してヘッドレスト20が高さ調整され
る。この調整時、従来の技術の欄で説明したように、S
ATVの第0段階で得られた固有感覚のデータをもと
に、人体模型12、椅子30の位置(高さ等)を設定す
るのが好ましい。
【0048】このようにして決定された人体模型12
(背板7)の高さ、頭部14の傾き、椅子30の高さ・
方向・距離は、実習者または補助者が対応する値を示す
目盛から読み取り、記録する。なお、上述のように、そ
れらの値を自動的に検出するようにした実習装置では、
それぞれの検出装置から信号が出力され、その信号値か
ら上述の値がそれぞれ演算され、表示され、記憶され
る。
【0049】実習者2が同一実習内容を複数回行う場
合、前回の実習時に設定した条件(高さ等)と同一の条
件に設定することもできる。必要であれば又意図的に、
前回と異なる条件に設定することもできる。
【0050】上述した高さ等の調整前に又は調整後に、
実習者は照明装置54、55を点灯する。また、実習内
容に応じたハンドピース26を選択する。選択したハン
ドピース26、またこのハンドピース26を扱う手の観
察ポイントには、図7に示すように、パッチすなわちマ
ーカ59を貼り付ける。なお、マーカ59を貼り付ける
場所はこれに限るものでなく、実習内容等に応じて適宜
決定できる。
【0051】以上の準備が完了すると、実習者2は実習
を開始する。実習開始と同時に、実習者自身または補助
者がカメラ58のスイッチを入れ、実習内容を撮影す
る。このとき撮影された画像は、以下で説明するように
データ処理系(図8参照)で処理され、マーカ59の動
きがディスプレイに表示される。
【0052】図8は、データ処理系60のブロック図で
ある。このブロック図に示すように、データ処理系60
は、演算処理部(マイクロコンピュータ)61を有す
る。演算処理部61には、種々の入力部62が接続され
ている。これら種々の入力部の中には、キーボード、マ
ウス、音声入力装置の他に、この制御系に通信ケーブル
等の伝送系を介して接続された他のコンピュータも含ま
れる。これらキーボード等から入力されるデータには、
例えば、実習者の個人情報(氏名、固有感覚など)、実
習日時、実習内容、実習条件(固有感覚データ、椅子の
高さ等)が含まれる。なお、上述のように、診療台3の
高さ、椅子30の高さ・方向・前後方向位置、人体模型
頭部14の傾きなどが対応する検出装置で自動検出され
る場合、この検出装置で検出した値を直接入力部62に
入力するようにしてもよい。
【0053】カメラ58は、ビデオキャプチャーボード
(VCB)63を介して演算処理部61に接続されてい
る。VCB63は、カメラ58の出力をデジタル画像デ
ータに変換する。また、VCB63は、デジタル画像デ
ータを二値画像データ(マーカ59の画像データと、マ
ーカ以外の画像データ)に変換する。また、マーカ59
の画像データを、X座標データとY座標データ(必要に
応じて、これらX座標データとY座標データを単に「X
−Y座標データ」という。)に変換する。
【0054】マーカ59の画像データとそれ以外の画像
データから区別する方法は種々考えられる。例えば、マ
ーカ59として赤外線反射シートを用いると共に、カメ
ラ58に赤外線カメラを用い、赤外線反射シートから反
射された光を赤外線カメラで選択的に捕らえることで、
マーカ59の画像をそれ以外の画像から容易に分離でき
る。また、図7に示すように、複数のマーカ59を同時
に使用する場合、それぞれ異なる性質を有するマーカ、
例えば、異なる波長を反射させる材料、又は異なる色を
有するマーカを使用すると共に、VCB63内の分別回
路に複数の閾値を設定し、デジタル画像データをそれぞ
れのマーカ59に対応して三値化、四値化することも可
能である。このようにして作成されたマーカごとのX−
Y座標データは演算処理部61に送出され、RAM65
に格納される。さらに、マーカ59としては、赤外線反
射シートに限るものでなく、それ自身で発光する電球、
発光素子などであってもよい。
【0055】ROM64は、後述する実習の成果を自動
的に評価するためのプログラム(評価プログラム)、こ
の評価プログラムを実行する際に必要なデータを格納す
る。このデータには、後に詳細に説明するフレームデー
タが含まれる。
【0056】RAM65は、VCB63で作成された座
標データ、評価プログラムで評価された結果(評価デー
タ)、入力部62(キーボード等)から入力された実験
条件等の条件データ等、VCB63から出力されたX−
Y座標データを格納する。
【0057】演算回路66は、後述するようにして、R
AM65に格納されている座標データと、ROM64に
格納されているフレームデータとを用い、ROM64に
格納されている評価プログラムに従って、実習の成果を
点数評価する。
【0058】グラフィック化回路67は、RAM65に
格納されている座標データをもとに、ディスプレイ68
に映し出すマーカ59の動画データを作成する。また、
グラフィック化回路67は、フレームデータをもとに、
動画データと共にディスプレイに映し出されるフレーム
画像データを作成する。
【0059】出力部69は、プリンタ等の印字装置であ
る。また、出力部69には、通信ケーブルを介して接続
された他のコンピュータ等も含まれる。
【0060】以上の構成を供えたデータ処理系60の動
作について、図9から図11を参照して説明する。補助
者または実習者が入力部62のキーボード等を操作して
入力された情報(実習条件、実習内容等)は、RAM6
5に格納される。過去に実習装置を使用して実習したこ
とがある場合,その実習結果もRAM65に格納されて
いる。次に、上述のようにして実習が開示され、その実
習状況がカメラ58で撮影される。カメラ58は、撮影
した画像に対応する信号をVCB63に出力する。VC
B63は、カメラ58の出力信号をデジタル化する。次
に、VCB63は、デジタル化された画像データを、マ
ーカ59のデジタル画像データとそれ以外の画像データ
に、二値化する。複数のマーカ59を使用する場合、各
マーカ59のデジタル画像データとそれ以外の画像デー
タに三値化またはそれ以上に分解する。続いて、VCB
63は、各マーカ59に対応したX−Y座標データを作
成する。作成されたX−Y座標データはRAM65に格
納され、必要に応じて呼び出すことができる。
【0061】実習終了後、キーボード等の入力部62か
ら実習の評価が要求されると、演算処理部61はRAM
65からX−Y座標データを呼び出し、グラフィック化
回路67に送る。グラフィック化回路67は、X−Y座
標データをもとにマーカ59の動画データを作成し、こ
れに対応した軌跡71、72をディスプレイ68に表示
する(図10参照)。次に、演算処理部60は、ROM
64に格納されているフレームデータを呼び出し、これ
をグラフィック化回路67に送る。グラフィック化回路
67は、X−Y座標データの場合と同様に、フレームデ
ータに対応した画像データを作成し、図10に示すよう
に、ディスプレイ68にスコアフレーム73、74(本
実施例では二重の円)を表示する。
【0062】スコアフレーム73、74は、マウス、キ
ーボードを用いて、上下左右に移動することができる。
したがって、マウス等を用いてスコアフレーム73、7
4を移動し、その中に含まれる軌跡画像が最大になるよ
うにする。必要ならばスコアフレーム73、74を拡大
・縮小してもよい。このようにしてスコアフレーム7
3、74の位置を決定すると、キーボード、マウス等の
入力部62で評価計算の開始を指示する。
【0063】演算回路66は、軌跡の描かれた全体時間
と、スコアフレーム73、74の円に対応する領域にマ
ーカ59が含まれていた時間(または、この円に対応す
る領域の外側にマーカ59が位置していた時間)との時
間比率(百分率)を求める。この比率、すなわち点数
は、実習内容、実習条件(診察台の高さ、椅子の高さ・
位置等を含む)等を含めて、プリンタなどの出力部69
により紙に印字されて出力される。また、この点数等
は、ディスプレイ68上に表示するのが好ましい。
【0064】なお、上記説明では、スコアフレーム7
3、74の位置を決定してから評価計算を開始したが、
スコアフレームがディスプレイ上に表示された時点から
評価計算を開始してもよい。このようにすれば、スコア
フレームを移動しながら、最も高い点数が得られるスコ
アフレームの位置を決定でき、評価の信頼性が向上す
る。
【0065】また、上述のように、マーカ59を複数箇
所に貼り付けた場合、それぞれのマーカ59に対応した
軌跡を異なる色、線種、又は太さで表示するのが好まし
い。特に、複数のマーカ59が近接している場合、それ
らが交錯していずれの線がいずれの軌跡を表わしている
のか判別できなくなる恐れがある場合、これら複数の軌
跡を色で区別をつけるのが好ましい。
【0066】さらに、図10に示すように、一つのスコ
アフレームは、大小2つの同心円75aと76a、75
bと76bで構成するのが好ましい。この場合、小さな
円75a(75b)の内側の領域を高スキル領域ARa
1(ARb1)、内側の小さな円75a(75b)と外
側の大きな円76a、(76b)の間に挟まれた領域を
中スキル領域ARa2(ARb2)、さらに大きな円7
6a(76b)の外側を低スキル領域ARa3(ARb
3)として区別し、それぞれの領域に含まれる時間比率
を求めるようにしてもよい。この場合、評価の信頼性が
更に向上する。また、これらの時間比率を用いること
で、図11に示す表の右欄に示すように技術の習熟度を
容易にランク付け(例えば、A,B,C)できる。
【0067】さらにまた、同一の実習を複数回行った場
合、図11に示すように、それぞれの実習の点数を実習
日時等と共に一括して表示できるようにするのが好まし
い。このようにすれば、習熟度の時間的変化を容易に把
握できる。
【0068】また、スコアフレーム73、74の大きさ
は、一定である必要はなく、実習内容に応じて変えても
よいし、スコアフレームは円に限るものでなく、実習の
内容に応じて、例えば楕円、矩形としてもよい。
【0069】上記実施形態では、VCB63で、カメラ
58の出力信号からマーカ59のX−Y座標データまで
作成したが、本発明はこれに限るものでない。例えば、
VCBに代えて、図12に示すように、ビデオプロセッ
サ(VP)80を使用してもよい。この場合、VP80
は、カメラ58からの信号をデジタル信号に変換した
後、このデジタル信号をマーカの画像データとその他の
画像データに分別(値化)する。また、VP80は、マ
ーカの画像データから、その動画(軌跡)を作成するた
めのX−Y座標データを作成する。
【0070】デジタル信号の値化、X−Y座標テーブル
の作成は、必ずしもVP80又はVCB63で作成する
必要はない。例えば、図12に示すように、データ処理
系60にデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)8
1を設け、VP80又はVCB63から出力されたデジ
タル信号を用いて、DSP81で値化データ、X−Y座
標データを作成することもできる。また、この処理は、
演算処理部61で行うこともできる。但し、この場合、
処理速度が、DSP81等の外部演算装置で処理する場
合に比べて遅いという欠点がある。
【0071】以上の説明では、カメラ58で撮影された
画像の特定の位置(マーカ)の動きをディスプレイ68
に表示するものとしたが、モーションキャプチャー法を
利用し、例えば、ゴルフクラブのスィング動作を分解し
て一つの画面上に連続的に表示するように、画像中の特
定の領域(例えば、ハンドピース、実習者の手)の動き
を同一画面上で表示することも可能である。この場合、
カメラ58としては一般のビデオカメラを用い、撮影画
像を1フレームづつ取り込み、この取り込んだ画像をフ
レームごとにデジタル化して特定の領域の画像を解析
し、表示する。
【0072】具体的には、図13に示すように、VCB
63等において、特定の領域の特定の時点(例えば、実
習開示時点)の画像を記憶する。次に、この記憶した画
像において、画素ごとに隣接する画素との差分をとり、
その差分値の大きいところを特定の領域(関心領域)の
画像のエッジとして認識し、認識したエッジをデータ化
(エッジ化)する。続いて、このエッジ化されたデータ
を利用し、所定時間後に読み取った画像における関心領
域の移動を検出し、移動後の座標を演算し記憶する。こ
の座標演算は実習の終了時点まで行われ、実習終了が指
定されることにより終了する。そして、以上のようにし
て取得された関心領域のエッジ化されたデータから、特
定の位置を指定し、この指定された特定の位置の移動座
標を演算して求め、これにより特定の位置の移動軌跡を
得る。
【0073】以上、本発明を歯科実習装置に適用した形
態を説明したが、本発明はこれに限るものでなく、外
科、内科等の医療の実習装置にも適用可能である。
【0074】
【発明の効果】以上、請求項1に係る本発明の医療実習
装置によれば、医療実習者およびこの実習者が取り扱う
器具の動きを正確に追跡できる。また、補助者を必要と
することなく、医療実習者、この医療実習者の取り扱う
器具の動きを自動的に追跡できる。
【0075】請求項2に係る本発明の医療実習装置によ
れば、照明手段により、医療実習中に医療実習者及びこ
の実習者の取り扱う器具の動きをより鮮明に撮影でき
る。また、口腔内部の視認性を良くすることができ、実
際の診療において無影灯を使用する環境に近づくことが
できる。
【0076】請求項3に係る本発明の医療実習装置によ
れば、反射部材に反射される光を検出することで、より
鮮明に医療実習者及びこの実習者の取り扱う器具の動き
を撮影でき、軌跡のより正確な追跡が可能になる。
【0077】請求項4に係る本発明の医療実習装置によ
れば、広く用いられているビデオカメラを使用し、座標
の計算に適切な二値化処理により座標演算の速度を上げ
ることができ、メモリが節約できる。
【0078】請求項5に係る本発明の医療実習装置によ
れば、昇降部と共に、模型の頭部、照明手段、撮像手
段、保持手段が一体的に昇降することにより、昇降部の
昇降を行っても、他の部分の位置調整が不要となる。
【0079】請求項6に係る本発明の医療実習装置によ
れば、基台と実習者用椅子との間に、実習者が支障なく
足を動かせる空間を形成したことにより、実習者が実際
の実習をするに際して、支障なく足を移動でき、フート
コントローラの操作の妨げにもならない。
【0080】請求項7に係る本発明の医療実習装置によ
れば、昇降部の昇降量、水平面に沿った上記実習者用椅
子の回転角・移動量・昇降量、鉛直面に沿った上記ヘッ
ドレストの回転角をそれぞれ表示する表示手段又は記憶
する記憶手段を備えたことにより、同じ実習者が時を隔
てて次の実習をする際に、容易に前回の条件を再現でき
る。また、実習時の条件を記録することで、どの条件が
より良好な成果をもたらすか比較検討できる。
【0081】請求項8に係る本発明の医療装置によれ
ば、照明手段が、人体模型の頭部の上方に配置され、鉛
直垂下線に対して人体模型の体軸足側に傾斜した第1の
方向と人体模型の体軸頭頂側に傾斜した第2の方向か
ら、人体模型の口腔に向かって光を照射する2つの光源
を有し、撮像手段が2つの光源の間で人体模型に向けて
設けられているので、実習者の口腔内の視認性が良くな
ると共に、実習者実習者の取り扱う器具の動きを最も良
好に把握できる角度から撮像手段により撮影できる。
【0082】請求項9に係る本発明の医療用実習評価シ
ステムによれば、医療実習者およびこの実習者が取り扱
う器具の動きを正確に追跡できる。また、補助者を必要
とすることなく、医療実習者、この医療実習者の取り扱
う器具の動きを自動的に追跡できる。さらに、医療実習
者が簡単かつ定量的に自己の熟練度を評価できる。
【0083】請求項10に係る本発明の医療用実習評価
システムによれば、医療実習中に医療実習者及びこの実
習者の取り扱う機器の動きをフレームを基準として視覚
的に確認し、客観的データにより熟練度を評価できる。
【0084】請求項11に係る本発明の医療用実習評価
システムによれば、医療実習者及びこの実習者の取り扱
う機器の動きを段階的に評価することができる。
【0085】請求項12に係る本発明の医療用実習評価
システムによれば、ディスプレイに表示された評価結果
を通じて、実習者が自己の熟練度を視覚的に確認でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る医療実習装置の全体を示す斜視
図。
【図2】 人体模型、ヘッドレスト、及びヘッドレスト
の連結機構の側面図。
【図3】 人体模型、ヘッドレスト、及びヘッドレスト
の連結機構の側面図で、図2に示す人体模型の頭部を回
転させた状態を示す。
【図4】 医療実習装置に用いる椅子の斜視図。
【図5】 図4に示す椅子の側面図で、着座部の前後方
向の動きを示す。
【図6】 図4に示す椅子の側面図で、着座部の上下方
向の動きを示す。
【図7】 ハンドピースを保持した実習者の手、および
ハンドピースと実習者の手に貼り付けたマーカを示す斜
視図。
【図8】 本発明に係る医療実習装置に付設されたデー
タ処理系のブロック図。
【図9】 データ処理系の制御内容を示すフローチャー
ト。
【図10】 ディスプレイに表示されたマーカの軌跡及
びこれを評価するスコアフレームを示す図。
【図11】 マーカの軌跡等と一緒にディスプレイに表
示される評価結果を示す表。
【図12】 データ処理系の他の形態を示すブロック
図。
【図13】 データ処理系の他の制御内容を示すフロー
チャート。
【符号の説明】
1…実習装置、2…実習者、3…実習用診療台、5…基
台、6…昇降部、8…目盛、9…フートコントローラ、
11…自由空間、12…人体模型、20…ヘッドレス
ト、26…ハンドピース、27…ハンドピース収容部、
30…椅子、50…撮影・照明装置、54,55…照明
装置、58…カメラ、59…マーカ、60…データ処理
系、61…演算処理部、62…入力部、63…ビデオキ
ャプチャーボード(VCB)、64…ROM、65…R
AM、67…グラフィック化回路、68…ディスプレ
イ、71、72…軌跡、73、74…スコアフレーム、
80…ビデオプロセッサ(VP)、81…デジタル・シ
グナル・プロセッサ(DSP)。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 実習者が実習を行うための人体
    模型と、(b) 実習者が上記人体模型を用いて実習し
    ている際に、実習者または実習者が取り扱う器具の少な
    くとも何れかの特定の位置の画像を撮影して対応する画
    像信号を作成する撮像手段と、(c) 上記撮像手段で
    作成された画像信号を処理し、上記特定の位置の移動軌
    跡を二次元座標系に示すためのデータを作成する画像処
    理手段と、(d) 上記座標データを用いて上記特定の
    位置の移動軌跡を表示するディスプレイと、を備えたこ
    とを特徴とする医療実習装置。
  2. 【請求項2】 上記人体模型に向かって光を照射する照
    明手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の医療
    実習装置。
  3. 【請求項3】 (a) 実習者が実習を行うための人体
    模型と、(b) 上記人体模型に向かって光を照射する
    照明手段と、(c) 光を反射する反射部材からなり、
    実習者または実習者が取り扱う器具の少なくとも何れか
    の特定の位置を、上記反射部材からの反射により表示す
    る位置表示手段と、(d) 実習者が上記人体模型を用
    いて実習している際に、上記位置表示手段により表示さ
    れる上記特定の位置の画像を撮影して対応する画像信号
    を作成する撮像手段と、(e) 上記撮像手段で作成さ
    れた画像信号を処理し、上記位置表示手段により表示さ
    れる上記特定の位置の移動軌跡を二次元座標系に示すた
    めのデータを作成する画像処理手段と、(f) 上記画
    像処理手段で作成されたデータを用いて上記特定の位置
    の移動軌跡を表示するディスプレイと、を備えたことを
    特徴とする医療実習装置。
  4. 【請求項4】 上記撮像手段がビデオカメラであり、上
    記画像処理手段が上記画像信号を処理して上記位置表示
    手段の位置に対応した二値データを作成し、この二値デ
    ータを用いて上記特定の位置の移動軌跡を二次元座標系
    に示すためのデータを作成するビデオプロセッサである
    ことを特徴とする請求項3に記載の医療実習装置。
  5. 【請求項5】 基台と、少なくとも頭部を含む人体模型
    が設置され、上記基台に対して昇降する昇降部とを備
    え、 上記昇降部に、上記照明手段と、上記撮像手段と、実習
    者が取り扱う上記器具を保持する保持手段とを設け、 上記昇降部の昇降にしたがって、上記人体模型の頭部
    と、上記照明手段と、上記撮像手段と、上記保持手段が
    昇降することを特徴とする請求項2から4のいずれかに
    記載の医療実習装置。
  6. 【請求項6】 上記昇降部に設けた上記人体模型の頭部
    の口腔を通る鉛直垂下線を中心から外側に伸びかつ上記
    鉛直垂下線を中心として回転するアームと、 上記アームに対し、昇降自在にかつ上記鉛直垂下線に向
    かって前後に移動自在に設けられた、実習者が着座する
    実習者用椅子とを有し、 上記基台と実習者用椅子との間には、実習者が支障無く
    足を移動できる空間が設けられていることを特徴とする
    請求項5に記載の医療実習装置。
  7. 【請求項7】 上記昇降部の昇降と上記実習者が取り扱
    う器具の駆動を制御するフートコントローラと、 水平軸を中心として回転可能に設けられ、上記人体模型
    の頭部を支持するヘッドレストと、 上記昇降部の昇降量、水平面に沿った上記実習者用椅子
    の回転角・移動量・昇降量、鉛直面に沿った上記ヘッド
    レストの回転角をそれぞれ表示する表示手段又は記憶す
    る記憶手段とを備えた請求項6に記載の医療実習装置。
  8. 【請求項8】 上記照明手段が、上記人体模型の頭部の
    上方に配置され、上記鉛直垂下線に対して上記人体模型
    の体軸足側に傾斜した第1の方向と上記人体模型の体軸
    頭頂側に傾斜した第2の方向から、上記人体模型の口腔
    に向かって光を照射する2つの光源を有し、 上記撮像手段が、上記2つの光源の間で上記人体模型に
    向けて設けられていることを特徴とする請求項2から7
    のいずれかに記載の医療実習装置。
  9. 【請求項9】 (a) 実習者が実習を行うための人体
    模型を用意し、(b) 実習者が上記人体模型を用いて
    実習している際に、撮影手段により、実習者および実習
    者が取り扱う器具の特定の位置の画像を撮影して対応す
    る画像信号を作成し、(c) 画像処理手段により、上
    記画像信号を処理して上記特定の位置の移動軌跡を二次
    元座標系に示すためのデータを作成し、(d) ディス
    プレイにより、上記データを用いて上記特定の位置の移
    動軌跡を表示する医療用実習評価システム。
  10. 【請求項10】 上記ディスプレイに表示されるフレー
    ムのデータを第1の記録手段に格納し、 上記ディスプレイ上で上記フレームを移動して上記特定
    の位置の移動軌跡に重ね、 上記特定の位置の移動を記録した時間に対する、上記特
    定の位置が上記フレームに対応する領域内にあった時間
    の比率を演算手段により演算し、 上記ディスプレイに上記比率を表示することを特徴とす
    る請求項9に記載の医療用実習評価システム。
  11. 【請求項11】 上記ディスプレイに表示されるフレー
    ムが、上記特定の位置の移動軌跡を段階的に評価するた
    めに、フレームの中央を相似中心とする複数のフレーム
    からなり、 上記特定の位置の移動を記録した時間に対する、上記特
    定の位置の移動軌跡が、上記複数のフレームで囲まれた
    それぞれの領域内にあった時間のそれぞれの比率を演算
    手段により演算し、 上記複数の比率を上記ディスプレイに表示することを特
    徴とする請求項10に記載の医療用実習評価システム。
  12. 【請求項12】 複数の実習の上記比率をそれぞれ第2
    の記憶手段に記憶し、上記第2の記憶手段に記憶された
    上記複数の比率を上記ディスプレイに表示することを特
    徴とする請求項11に記載の医療用実習評価システム。
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