JP2014500976A

JP2014500976A - 気管挿管を習得することを目的とするシミュレータ

Info

Publication number: JP2014500976A
Application number: JP2013535315A
Authority: JP
Inventors: ウンベルトシメオニ; フィリップフーケトー
Original assignee: Aix Marseille Universite
Current assignee: Aix Marseille Universite
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: EP2636033A1; FR2966967A1; CA2816608C; US20130216992A1; CA2816608A1; JP6046629B2; KR20130121854A; FR2966967B1; ES2546769T3; EP2636033B1; WO2012059218A1; PT2636033E; CN103229224B; US10242596B2; CN103229224A

Abstract

本発明は、舌（４）を備えた少なくとも１つの口腔（２）、喉頭蓋（７）および対応する舌喉頭蓋谷（８）を複製した解剖学的ダミー要素（１）と、気管挿管を受けている患者の少なくとも１つの生理的パラメータを決定できる、シミュレーションシステム（１５）とを含む、気管挿管を習得することを目的とするシミュレータに関する。このシミュレータは、操作者により操作される喉頭鏡（１２）のブレード（１１）によりこのレベルで付与される力を測定するように舌喉頭蓋谷においてダミー要素に配置される少なくとも１つの力センサ（１３）と、前記シミュレーションシステムの入力時に前記力センサで実行された測定値を提供するための送信手段（１４）とを備え、前記シミュレーションシステムは、前記生理的パラメータを決定するために力センサで実行された前記測定値を考慮するように設計される。
【選択図】図２

Description

本発明は、気管挿管を習得することを目的とするシミュレータ、より具体的には以下：
舌を備えている少なくとも１つの口腔、喉頭蓋および対応する舌喉頭蓋谷を複製した解剖学的ダミー要素、
システムの入力時に与えられるデータに応じて気管挿管を受けている患者の少なくとも１つの生理的パラメータの値を決定でき、この値をユーザに通信できるシミュレーションシステムと、
を含むようなシミュレータに関する。

特に医療蘇生の目的のためである気管挿管、すなわち患者の気管内への管の導入は、声門を見るために露出することができる喉頭鏡を用いることが示されていることは知られている。声門は気管チューブが導入される喉頭の開口部である。見えるようにするこの露出は、あらゆる視覚的障害物を有さずに、操作者の眼と声門を位置合わせすることにより可能となり、これは、喉頭鏡のブレードを導入することにより、および咽頭内へのその適切な配置により可能となる。

この目的のために、喉頭鏡のブレードは患者の口腔内に導入され、その端部は舌喉頭蓋谷における舌根に適用される。このブレードは、喉頭、特に患者の舌へのアクセスを妨げる筋肉組織の開創器として使用される。

気管挿管は、患者が十分に耐えられない侵襲性の医療行為であり、操作者により迅速かつ繊細に実施されなければならない。気道は操作の間に部分的にブロックされ、患者は一時的に呼吸苦を感じる。さらに、咽頭および喉頭の筋肉の反射運動から痛みを感じる場合もあり、後で操作の見返りとして吐き気の反射作用が生じる場合もある。特に喉頭鏡のブレードを用いて声門を露出することを目的とする動作が正しい方向で実施されない場合、舌喉頭蓋谷における喉頭鏡のブレードの大きな圧力により、心拍の速度が落ちる反射作用および患者の全身酸素飽和の欠乏が引き起こされる。

これにより、気管挿管は患者にとって不十分な許容性になり、彼／彼女の生体機能および生体定数（心拍および血液酸素化）の一部は、介入を必要とする病的状態により脆弱になっている状態で連続的に変化する。したがって、この処置を実施する操作者は事前のおよび反復したトレーニングを必要とする。

このように、トレーニングは患者で実施することが困難であり得、既に提案されている解剖学的ダミー（人形、マネキン（ｄｕｍｍｙ））で実施される。

しかしながら、現在のダミーは、リアルタイムで彼／彼女の介入の質および生理学的許容性を操作者に通知せず、修正の効果を徐々に調べながらそれらを可能な限り修正する。

本発明はこれらの欠点を克服することを目的とする。

より具体的には、本発明の目的は、操作者がリアルタイムで彼／彼女の介入の質および生理学的許容性を調べることができる気管挿管を習得することを目的とするシミュレータを提供することである。

本発明の目的はまた、シミュレータを適用するための方法を提供することである。

この目的のために、本発明の対象は、まず第１に、気管挿管を習得することを目的とするシミュレータであり、該シミュレータは、
舌を備えた１つの口腔、喉頭蓋および対応する舌喉頭蓋谷を複製した解剖学的ダミー要素と、
システムの入力時に提供されるデータに応じて気管挿管を受けている患者の少なくとも１つの生理的パラメータを決定でき、前記解剖学的ダミー要素で気管挿管を実施している操作者までトランスデューサを介してこのパラメータをリアルタイムで通信できるシミュレーションシステムとを含み、該シミュレータはさらに、
操作者により操作される喉頭鏡のブレードによりこのレベルで付与される力を測定するように舌喉頭蓋谷においてダミー要素に配置される少なくとも１つの力センサと、
前記シミュレーションシステムの入力時に前記力センサによって実行された測定値を提供するための送信手段とを備え、
前記シミュレーションシステムは、前記生理的パラメータを決定するために前記力センサで実行された前記測定値を考慮するように設計される。

特定の実施形態において、シミュレーションシステムは、力が付与される持続時間を考慮に入れるように設計される。

したがって、この装置を用いて、気管挿管の間の実際の医療蘇生において出くわす困難性、つまり患者にとってのこの医療行為の不十分な許容性ならびに特にこの行為が技術的操作の持続時間および質に関して最適な方法で実施されない場合、彼／彼女の生体機能および生体定数、例えば心拍および血液酸素化の一部が、気管挿管を必要とする病的状態により脆弱になっている状態でのそれらの連続的な変化のうちの１つを複製することが可能となる。

有益には、解剖学的ダミー要素（１）は小児を複製しており、好ましくは解剖学的ダミー要素（１）は乳児を複製している。

また特定の実施形態において、シミュレーションシステムは、付与される力の強度を考慮に入れるように設計される。

また特定の実施形態において、前記少なくとも１つの生理的パラメータの時間依存性変化は、前記患者の心電図のシミュレーションを形成する。

シミュレーションシステムは例えば、前記心電図が心拍の基準値、例えば１分当たり１３５（±１５）サイクルを有するように設計され、この基準値は好ましくは、３０秒毎に１分あたり５サイクル、時間とともに減少する。

より具体的には、前記トランスデューサは前記心電図を表示できる少なくとも１つのモニタを含んでもよい。

シミュレーション手段はまた、力が付与される持続時間に応じて心拍の減少をシミュレートするように設計されてもよい。ゼロの心拍の取得は、シミュレーションの終わりを示すことが留意されるべきである。

より具体的には、シミュレーション手段は以下の心拍の漸減：
時間とともに連続して付与される力の検出に応答して３０秒以内に１分当たり１０サイクル、前記連続して付与される力はパラメータ化可能な閾値より大きい、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して１０秒以内に１分当たり３５サイクル、前記付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも５％から少なくとも４０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも３０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒以内に１分当たり５５サイクル、前記付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも４０％から少なくとも８０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも６０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒より多い時間内で１分当たり７５サイクル、前記付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも８０％から少なくとも１５０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも１００％のその強度の増加を有する、
をシミュレートするように設計される。

しかしながら、これらの値の全部はパラメータ化可能であることが理解される。

有益には、前記パラメータ化可能な閾値は、舌喉頭蓋谷におけるダミー要素に配置される力センサに与えられる圧力に対応し、その圧力は、１０Ｎ／ｃｍ^２以上、好ましくは２０Ｎ／ｃｍ^２以上、より好ましくは５０Ｎ／ｃｍ^２以上である。

一実施形態において、シミュレーション手段は、力がもはや力センサに付与されない瞬間から、好ましくは付与される力がパラメータ化可能な閾値未満である瞬間から、正常な心拍に戻るようにシミュレートするように設計される。有益には、この正常への戻りは、付与される力の強度および付与される力の強度の増加に応じた心拍の減少について以前に規定されているものと反対の法則に従って実施される。

また、特定の実施形態において、前記少なくとも１つの生理的パラメータは前記患者のヘモグロビンの酸素飽和度である。

シミュレーションシステムは、例えば前記ヘモグロビンの酸素飽和度が９４（±４）％の基準値を有するように設計され、この基準値は好ましくは、３０秒毎に３％、時間とともに減少する。

より具体的には、シミュレーション手段は、力が付与される持続時間に応じたヘモグロビンの酸素飽和度の減少をシミュレートするように設計されてもよい。

シミュレーション手段は特に、付与される力の強度に応じたヘモグロビンの酸素飽和度の減少をシミュレートするように設計されてもよい。ヘモグロビンの酸素飽和度のゼロの値の取得はシミュレーションの終わりを示すことが留意されるべきである。

前記トランスデューサはまた、音響的手段を備えてもよく、ヘモグロビンの酸素飽和度の値は音響信号の形態で操作者に通信され、その周波数は前記値に依存する。

より具体的には、シミュレーション手段は以下のヘモグロビンの酸素飽和度の減少：
時間とともに連続して付与される力の検出に応答して３０秒以内に６％、前記連続して付与される力はパラメータ化可能な閾値より大きい、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して１０秒以内に２０（±４）％、前記付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも５％から少なくとも４０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも３０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒以内に２９（±４）％（これらのデータはパラメータ化可能である）、前記付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも４０％から少なくとも８０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも６０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒より多い時間内で３８（±４）％（パラメータ化可能なデータ）、前記付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも８０％から少なくとも１５０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも１００％のその強度の増加を有する、
をシミュレートするように設計されてもよい。

シミュレーション手段はまた、力がもはや力センサに付与されない瞬間から、好ましくは付与される力がパラメータ化可能な閾値未満である瞬間から、正常なヘモグロビンの酸素飽和度に戻るようにシミュレートするように設計されてもよい。有益には、この正常への戻りは、付与される力の強度および付与される力の強度の増加に応じた心拍の減少についての以前に規定されたものと反対の法則に従って実施される。

本発明の対象はまた、上記のシミュレータを適用するための方法であって、該方法は、
前記少なくとも生理的パラメータについての基準値を設定するステップと、
前記力センサで実行された測定値を記録するステップと、
前記力センサにより実行された測定値に応じて前記基準値から前記生理的パラメータを周期的に増加させるステップと、
前記トランデューサを介して増加したパラメータを操作者にリアルタイムで通信するステップと、
を含む。

特定の実施形態において、この方法はさらに、気管挿管の持続時間に応じて前記生理的パラメータを周期的に増加させるステップを含む。

本発明の実施形態をここで、添付の概略的な図面を参照して非限定的な例として記載する。

本発明によるシミュレータに使用される解剖学的ダミーの概略図である。図１の詳細の拡大図である。本発明による方法を適用できるシミュレーションシステムのフローチャートである。

解剖学的ダミー１は口腔２が口蓋３により画定されて実質的に形成される胸部から実質的になり、図１および２に舌４が見られる。さらに、食道５および気管６ならびに舌４の根に形成される喉頭蓋７も見られる。舌４および喉頭蓋７は舌喉頭蓋溝または谷８を一緒に画定する。気管は声門を形成する開口部９を通して口腔内で開口する。

単に記載されている解剖学的ダミーは気管挿管の習得を容易にする目的を有する。

気管挿管は患者の声門９に気管チューブ１０を導入することからなる。この目的のために、声門が操作者に見えるように露出されなければならず、操作者の眼および声門の視覚的な整列を必要とする。これは喉頭鏡１２のブレード１１により実施される。

この目的のために、ブレード１１の端部は舌喉頭蓋谷８の底部に適用され、このブレードは、操作者により上方（患者が立った姿勢の場合、プレートと反対側の下方に方向付けられる方向）に押される。この操作は上記の生理的反応を引き起こす。

本発明によれば、力センサ１３が、喉頭鏡１２のブレード１１により付与される力（本明細書以下で、ブレード１１により付与される力または与えられる圧力とも同様に称する）に感受性があるように舌の根の下の舌喉頭蓋谷８においてダミー１に配置される。導電体１４を用いて、センサ１３により実行された測定結果を、少なくともデータ処理手段、センサ１３で実行された測定結果に応じた心電図シミュレーションを表示することを目的とするビデオモニタ、ならびにセンサ１３により実行された測定結果および代表的なヘモグロビンの酸素飽和度のシミュレーションの１つに応じて音を送信することも目的とするラウドスピーカを含むマイクロコンピュータ１５に送信することが可能である。

シミュレーションから心拍Ｆおよびヘモグロビンの酸素飽和度Ｓを導き出すためのアルゴリズムは上記に記載されている。図３を参照して代替案をここで与える。

まず、センサ１３で実行された測定結果に関して、圧力範囲のセット［Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１］が第１の圧力閾値Ｐ_０から規定される。基準心拍Ｆ_０および基準ヘモグロビンの酸素飽和度Ｓ_０、同様に持続時間に関する増分、心拍についてΔＦおよびヘモグロビンの酸素飽和度についてΔＳも設定される。各圧力範囲［Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１］に関して、心拍についての正の増分ΔＦ_ａｉおよび負の増分ΔＦ_ｂｉならびにヘモグロビンの酸素飽和度についての正の増分ΔＳ_ａｉおよび負の増分ΔＳ_ｂｉをさらに設定する。

シミュレーションの開始時（１０１）に、ＦおよびＳからＦ_０およびＳ_０の値が設定される（１０２）。センサ１３で実行された測定値ｐから値Ｐが次いで獲得される（１０３）。

ループ１０４は、Ｐの現在の値が見出される圧力範囲［Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１］を決定する可能性を与える。

その後の試験１０５は、喉頭鏡により与えられる圧力が増加または減少するかどうかを決定することを目的とする。圧力が安定なままであるか、または増加する場合、ＦおよびＳは、それぞれ、ΔＦ_ｂｉおよびΔＳ_ｂｉ（１０６）まで負に増加する（心拍およびヘモグロビンの酸素飽和度は減少する）。反対に、圧力が減少する場合、ＦおよびＳは、それぞれ、ΔＦ_ａｉおよびΔＳ_ａｉ（１０７）まで正に増加する（心拍およびヘモグロビンの酸素飽和度は増加する）。

したがってステップ１０５、１０６および１０７は、介入の質をシミュレートする。

さらに、この質に関わらず、ＦおよびＳは、介入の持続時間の効果を考慮するために各サイクル（１０８）においてΔＦおよびΔＳまで負に増加する。サイクルの持続時間の不変性を確保するために適切なアレンジメントが考慮される。

さらに、ＦおよびＳのランダムな変化の提供がなされてもよい。

ＦおよびＳの更新した値は１０９においてトランスデューサ（モニタおよびラウドスピーカ）に通信される。

最後に、与えられる圧力がどのように変化するかを次のサイクルで決定し、新たなサイクルを開始するために、Ｐが見出される圧力範囲［Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１］が１１０においてメモリに保存される。

マイクロコンピュータ１５のソフトウェアは、以前に決定された周波数Ｆにて心電図をモニタ上でシミュレートする。さらに、それは、ラウドスピーカがＳに応じた心拍リズムおよび高または低い調子でビープ音の連続を送信するようにラウドスピーカを制御する。

Claims

舌（４）を備えた少なくとも１つの口腔（２）、喉頭蓋（７）および対応する舌喉頭蓋谷（８）を複製した解剖学的ダミー要素（１）と、
システムの入力時に提供されるデータに応じて気管挿管を受けている患者の少なくとも１つの生理的パラメータを決定でき、前記解剖学的ダミー要素で気管挿管を実施している操作者までトランスデューサ（１５）を介して前記パラメータをリアルタイムで通信できるシミュレーションシステム（１５）とを含む、気管挿管を習得することを目的とするシミュレータであって、
前記シミュレータは、
前記操作者により操作される喉頭鏡（１２）のブレード（１１）によりこのレベルで付与される力を測定するように前記舌喉頭蓋谷において前記ダミー要素に配置される少なくとも１つの力センサ（１３）と、
前記シミュレーションシステムの入力時に前記力センサで実行された測定値を提供するための送信手段（１４）と
を備え、
前記シミュレーションシステムは、前記生理的パラメータを決定するために前記力センサで実行された前記測定値を考慮するように設計されることを特徴とする、シミュレータ。
前記解剖学的ダミー要素（１）は小児を複製しており、好ましくは前記解剖学的ダミー要素（１）は乳児を複製している、請求項１に記載のシミュレータ。
前記シミュレーションシステムは、力が付与される持続時間および／または付与される力の強度を考慮に入れるように設計される、請求項１または２に記載のシミュレータ。
前記少なくとも１つの生理的パラメータが心拍に対応し、シミュレーション手段が、力が付与される持続時間および／または付与される力の強度に応じて前記心拍の減少をシミュレートし、ゼロの心拍の取得がシミュレーションの終わりを示すように設計される、請求項３に記載のシミュレータ。
シミュレーション手段が、以下の心拍の漸減：
時間とともに連続して付与される力の検出に応答して３０秒以内に１分当たり１０サイクル、前記時間とともに連続して付与される力はパラメータ化可能な閾値より大きい、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して１０秒以内に１分当たり３５サイクル、前記時間とともに付与される力は、前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも５％から少なくとも４０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも３０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒以内に１分当たり５５サイクル、前記時間とともに付与される力は、前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも４０％から少なくとも８０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも６０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒より多い時間内で１分当たり７５サイクル、前記時間とともに連続して付与される力は、前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも８０％から少なくとも１５０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも１００％のその強度の増加を有する、
をシミュレートするように設計される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシミュレータ。
前記少なくとも１つの生理的パラメータは、前記患者のヘモグロビンの酸素飽和度に対応し、シミュレーション手段が、力が付与される持続時間および／または付与される力の強度に応じたヘモグロビンの酸素飽和度の減少をシミュレートし、ゼロのヘモグロビンの酸素飽和度の取得がシミュレーションの終わりを示すように設計される、請求項３に記載のシミュレータ。
シミュレーション手段が、以下のヘモグロビンの酸素飽和度の漸減：
時間とともに連続して付与される力の検出に応答して３０秒以内に６％、前記時間とともに連続して付与される力はパラメータ化可能な閾値より大きい、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して１０秒以内に２０（±４％）、前記時間とともに付与される力は、前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも５％から少なくとも４０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも３０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度での力の検出に応答して２０秒以内に２９（±４％）、前記時間とともに付与される力は前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも４０％から少なくとも８０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも６０％のその強度の増加を有する、
時間とともに連続して付与される増加した強度で力の検出に応答して２０秒より多い時間内で３８（±４％）、前記時間とともに連続して付与される力は、前記パラメータ化可能な閾値より大きく、少なくとも８０％から少なくとも１５０％の間に含まれるその強度の増加、好ましくは少なくとも１００％のその強度の増加を有する、
をシミュレートするように設計される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシミュレータ。
前記パラメータ化可能な閾値は、１０Ｎ／ｃｍ^２以上、好ましくは２０Ｎ／ｃｍ^２以上、より好ましくは５０Ｎ／ｃｍ^２以上である力センサ（１３）に与えられる圧力に対応する、請求項５または７に記載のシミュレータ。
前記シミュレーション手段は、力がもはや力センサに付与されない瞬間から、好ましくは付与される力がパラメータ化可能な閾値未満である瞬間から正常な心拍および／または正常なヘモグロビンの酸素飽和度に戻るようにシミュレートするように設計される、請求項４〜８のいずれか一項に記載のシミュレータ。
前記少なくとも１つの生理的パラメータについての基準値を設定するステップ（１０２）と、
前記力センサで実行された測定値を記録するステップ（１０３）と、
前記力センサで実行された前記測定値に応じて前記基準値から前記生理的パラメータを周期的に増加させるステップ（１０５〜１０７）と、
前記トランスデューサを介して増加したパラメータを前記操作者にリアルタイムで通信するステップ（１０９）と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシミュレータを適用するための方法。