JP2016224396A - 褥瘡診断訓練用の生体組織モデルおよび人体モデル - Google Patents
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Abstract
Description
超音波のエコーに基づくエコー画像を映し出すモニターを備えた超音波検査装置を用いて褥瘡診断を訓練する褥瘡診断訓練用の生体組織モデルであって、
褥瘡状態の軟部組織層を模した疑似軟部組織層を備え、この褥瘡状態の疑似軟部組織層を、超音波伝達性の程度が異なる複数の材料を積層することにより、および/または超音波伝達性が同程度の複数の材料を積層深さを異ならせて積層することにより形成して、前記褥瘡状態の疑似軟部組織層に向けて放たれた超音波のエコーによって前記モニターに褥瘡の症例を示すエコー画像が映し出されるようにしたことを特徴とするものである。
人体の一部または全部を模した人体モデル本体の所定部位に、第1発明〜第4発明のいずれかの発明に係る褥瘡診断訓練用の生体組織モデルを組み込んでなることを特徴とするものである。
人体の一部または全部を模した人体モデル本体の所定部位に、第1発明〜第4発明のいずれかの発明に係る褥瘡診断訓練用の生体組織モデルを組み込んだ組込形態と、褥瘡が発生していない正常な軟部組織層を模した正常状態の疑似軟部組織層を備え、この正常状態の疑似軟部組織層を、超音波伝達性の程度が異なる複数の材料を積層することにより、および/または超音波伝達性が同程度の複数の材料を積層深さを異ならせて積層することにより形成してなる正常診断訓練用の生体組織モデルを前記褥瘡診断訓練用の生体組織モデルに代えて組み込んだ組込形態とを切り換え可能に構成したことを特徴とするものである。
さらに、この第6発明の人体モデルによれば、人体モデル本体の所定部位に、第1発明〜第4発明のいずれかの発明に係る褥瘡診断訓練用の生体組織モデルを組み込んだ組込形態と、この組込形態における前記褥瘡診断訓練用の生体組織モデルに代えて正常診断訓練用の生体組織モデルを組み込んだ組込形態とが切り換え可能とされるので、正常状態の軟部組織層を示すエコー画像と褥瘡状態の軟部組織層を示すエコー画像とを組込状態を切り換えることによって交互に見ることができ、超音波検査装置を用いた褥瘡診断の訓練をより効果的に行うことができる。
超音波検査装置2は、プローブ2aと、装置本体2bとを備えている。
プローブ2aは、先端に多数配列される振動子を備えてなり、超音波を発生して送信するとともに、被検査体の音響的不連続部分から戻る超音波信号(以下、「エコー」と称する。)を受信する。
図1(b)に示されるように、装置本体2bは、主に、送信回路4、受信回路5、デジタルスキャンコンバーター回路6、制御回路7およびモニタ8を備えてなり、送信回路4は、プローブ2aにおいて超音波を発生させるために振動子に電圧を加え、受信回路5は、プローブ2aにおいて多数の振動子で受信したエコーを加算し、デジタルスキャンコンバーター回路6は、受信回路5から送られた信号をエコー画像に変換して種々の画像処理を行い、制御回路7は、送受信のタイミングなど装置全体を制御し、モニター8は、デジタルスキャンコンバーター回路6によって処理されたデータをエコー画像として表示する。
人体モデル3は、人の腰部から大腿部途中に至る部分を模した人体モデル本体10を備え、この人体モデル本体の仙骨部(大転子部の場合もある)に形成された組込用穴10aに、正常診断訓練用の第1の生体組織モデル11または褥瘡診断訓練用の第2〜第5の生体組織モデル12〜15を組み込んでなるものである。
図2に示されるように、正常診断訓練用の第1の生体組織モデル11は、人の仙骨を模した疑似仙骨21と、人の軟部組織層を模した疑似軟部組織層22Aとを備えて構成されている。
疑似軟部組織層22Aは、疑似仙骨21上に積層され、人の筋肉層を模した疑似筋肉層23と、この疑似筋肉層23上に積層され、人の深筋膜を模した疑似深筋膜24と、この疑似深筋膜24上に積層され、人の脂肪層を模した疑似脂肪層25と、この疑似脂肪層25上に積層され、人の表皮・真皮層を模した疑似表皮・真皮層26とにより構成されている。
モニター8に映し出されるエコー画像は、生体内に超音波を発射して生体組織から返ってくる音響(エコー)を利用して作成されるが、画像の作成過程で減衰、反射、屈折などが起こり、また周波数などがエコー画像に大きな影響を与えている。
エコーの特性は、生体組織の音速や音響インピーダンス、減衰率などで決定され、特に音響インピーダンスは、反射と散乱に大きくかかわり、隣接する組織の音響インピーダンスの差が大きいほど、反射や散乱が多くなり、その境界が高エコー(後述する)となる。
ここで、音響インピーダンスは、音響的性質を示す物理量のことで、Z:音響インピーダンス、C:媒質固有の音速、ρ:媒質の密度とすると、Z=ρ×Cのように、音速と密度の積で決定される特性を持つ。
表1に生体組織の音響特性を示す。
正常診断訓練用の生体組織モデル11においては、実際の生体組織と同様に、当該生体組織モデル11を構成する複数の疑似組織(疑似仙骨21、疑似筋肉層23、疑似深筋膜24、疑似脂肪層25および疑似表皮・真皮層26)を音響インピーダンスが異なる複数の材料で構成し、複数の疑似組織間での音響インピーダンスの比を実際の生体組織と同様に特定の値に近づけるとともに、複数の疑似組織間での音響インピーダンスの差を実際の生体組織と同様に所定の値に近づけるようにしている。
疑似組織を構成する材料には、超音波をより反射させる、或いはより減衰させる材料(以下、「音響インピーダンス変化材」)を適宜に配合したり、付着したりすることにより、特定の疑似組織の超音波伝達性(音響インピーダンス)を全体的または局所的に変化させるようにしている。
筋肉層および脂肪層は、それぞれ均一な筋肉組織および脂肪組織として、縞模様のエコー画像となり、筋肉層と脂肪層との間には深筋膜が白線として高エコーで描出され、脂肪層の間には浅筋膜がやはり白線として高エコーで描出される。
表皮・真皮層において、表皮は白線として高エコーで描出され、真皮は白い帯状として比較的高エコーで描出される。
液体の内部には音の反射がないため、例えば液体状の膿瘍は真っ黒なエコー画像(無エコー)となる。
疑似仙骨21は、例えば、発泡ウレタン等の気泡含有樹脂材料で人の仙骨の形状を模した疑似仙骨主体部31を備え、この疑似仙骨主体部31の表面に、例えばアルミニウム等の金属粉(金属微粒子)を含有する金属成分含有塗料32を塗布して構成されている。
金属は音響インピーダンスが高いので、疑似仙骨21に当たった超音波のうち、表面の金属成分含有塗料32中の金属粉に衝突した超音波は通過せずに全て反射する。気泡含有樹脂材料により形成される疑似仙骨主体部31は、音響インピーダンスが低く減衰能が高いので、表面の金属成分含有塗料32中の金属粉間を通過した超音波はその疑似仙骨主体部31で減衰・吸収されることになる。
このため、疑似仙骨21に向けて放たれた超音波のエコー画像は、実際の仙骨のエコー画像と同様に、疑似仙骨の表面が高エコーとなり、疑似仙骨の後方(図2においては疑似仙骨の下方)が音響陰影となる。
なお、疑似仙骨21において、疑似仙骨主体部31の表面に金属成分含有塗料32を塗布する構成に代えて、疑似仙骨主体部31の表面に金属微粒子を蒸着したり、溶射したりする構成を採用して、疑似仙骨主体部31の表面に金属粉を付着するようにしてもよい。
疑似筋肉層23は、疑似仙骨21との音響インピーダンスの差が大きくなるように、つまり疑似仙骨21の表面を白く際立たせて当該疑似筋肉層23との境界が明瞭となるように、疑似仙骨21(特に金属成分含有塗料32)と比較して音響インピーダンスが格段に低い音響インピーダンスの材料、本例では、例えば、ウレタンゲルに音響インピーダンス変化材としてシリコンジェルを1〜30質量%含有する弾性材料で構成されている。
疑似深筋膜24は、隣接する疑似筋肉層23および疑似脂肪層25のそれぞれに対しエコー画像で白く描出させるとともに、それら疑似筋肉層23と疑似脂肪層25とを接着するため、それら疑似筋肉層23や疑似脂肪層25よりも音響インピーダンスが高い接着剤により構成され、白い細帯状の比較的高エコーで描出される。
疑似脂肪層25は、積層方向に複数に分割した複数の分割疑似脂肪層33と、これら分割疑似脂肪層33における積層方向に互いに隣り合う分割疑似脂肪層33の間に介在される疑似浅筋膜34とにより構成されている。
分割疑似脂肪層33は、例えば、ウレタンゲルに音響インピーダンス変化材としてシリコンジェルを1〜30質量%含有する弾性材料で構成されている。
疑似浅筋膜34は、隣接する分割疑似脂肪層33に対しエコー画像で白く描出させるため、隣接する分割疑似脂肪層33よりも音響インピーダンスが高い表面コート剤により構成されている。
こうして、超音波伝達性(音響インピーダンス)が同程度の複数の分割疑似脂肪層33を積層深さを異ならせて積層するとともに、やはり超音波伝達性(音響インピーダンス)が同程度の複数の疑似浅筋膜34を積層深さを異ならせて隣り合う分割疑似脂肪層33の間に介在させるように積層することにより、比較的低エコーの複数の分割疑似脂肪層33の間に網目状の疑似浅筋膜34が比較的高エコーで白く描出されて、実際の脂肪層のエコー画像に近いエコー画像を得ることができる。
疑似表皮・真皮層26は、疑似脂肪層25よりも大きい音響インピーダンスの材料、例えば軟質ウレタン樹脂のような弾性材料から構成され、硬度等の調整により人の皮膚の感触に近い状態に仕上げられ、白い細帯状の比較的高エコーで描出される。
次に、図3に示される第2の生体組織モデル12について説明する。なお、先の第1の生体組織モデル11と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、この第2の生体組織モデル12に特有の部分を中心に説明することとする。
第2の生体組織モデル12において、疑似軟部組織層22Bの疑似脂肪層25には、層構造が不明瞭な部分41が形成されるとともに、丸みを持った限定的な低エコー域42が形成されている。
層構造が不明瞭な部分41は、例えば、ウレタンゲルに音響インピーダンス変化材としてアクリルポリマーを1〜30質量%を含有する弾性材料で構成されている。
限定的な低エコー域42は、例えば、(a)ウレタンゲルに音響インピーダンス変化材としてアクリルポリマーを1〜30質量%含有する弾性材料、または、(b)ウレタンゲルで構成され、前者の(a)の弾性材料は組織肥厚を伴う浮腫を描出させる場合に用いられて好適であり、後者の(b)は液体状の膿瘍を描出させる場合に用いられて好適である。
脂肪層の層構造が不明瞭な部分を有する状態の場合は、例えば、浮腫、肉芽、壊死組織などが予想され、境界が明瞭で丸みを持った低輝度の部分が限局的に広がった状態の場合は、例えば、水疱、膿瘍などが予想される。
次に、図4に示される第3の生体組織モデル13について説明する。なお、先の第1および第2の生体組織モデル11,12と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、この第3の生体組織モデル13に特有の部分を中心に説明することとする。
浅筋膜および深筋膜がそれぞれ断絶した状態の場合は、例えば、強い浮腫か、筋膜組織の損傷・断裂が疑われ、DTIの重症化のサインを示すものであり、注意を要する。また、境界が明瞭で丸みを持った低輝度部分が限局的に広がった状態の領域は膿瘍が疑われる。
次に、図5に示される第4の生体組織モデル14について説明する。なお、先の第1〜第3の生体組織モデル11〜13と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、この第4の生体組織モデル14に特有の部分を中心に説明することとする。
境界が明瞭で低輝度部分が限局的に広がった状態の場合は、ポケットを伴う重度褥瘡の恐れがある。
次に、図6に示される第5の生体組織モデル15について説明する。なお、先の第1〜第4の生体組織モデル11〜14と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、この第5の生体組織モデル15に特有の部分を中心に説明することとする。
第5の生体組織モデルにおいて、疑似脂肪層25には、敷石状の限定的な低エコー域44が形成されている。
敷石状の限定的な低エコー域44は、例えば、ウレタンゲルに音響インピーダンス変化材としてシリコンジェルを1〜30質量%含有する弾性材料と、ウレタンゲルとを混在させて構成されている。
第5の生体組織モデル15においては、疑似脂肪層25中にその疑似脂肪層25を構成する材料、すなわち分割疑似脂肪層33の構成材料(ウレタンゲルにシリコンジェルを1〜30質量%含有する弾性材料)や、疑似浅筋膜34の構成材料(表面コート剤)とは、超音波伝達性の程度(音響インピーダンスの大きさ)が異なる材料(ここでは、ウレタンゲル)を敷石状に配置させることにより、褥瘡の症例を示すエコー画像として、図11(a)および(b)に示されるように、疑似脂肪層25との境界が不明瞭で低輝度の部分が不均一に散らばった状態を示すエコー画像がモニター8に映し出される。
脂肪層との境界が不明瞭で低輝度の部分が不均一に散らばった状態の場合は、例えば、壊死組織と液体成分とが混合した状態と考えられ、DTIの重症化のサインを示すものであり、注意を要する。
第2〜第5の生体組織モデル12〜15によれば、超音波伝達性の程度が異なる複数の材料を積層することにより、および/または超音波伝達性が同程度の複数の材料を積層深さを異ならせて積層することにより、褥瘡が発生した状態の軟部組織層を模した褥瘡状態の疑似軟部組織層22B〜22Eが形成されて、この褥瘡状態の疑似軟部組織層22B〜22Eに向けて放たれた超音波のエコーによってモニター8に褥瘡の症例を示すエコー画像が映し出されるので、超音波検査装置2におけるプローブ2aの操作のわずかな違いで、映し出される褥瘡の症例を示すエコー画像が変わり、また画質の良否も変わるところまで実現することができ、また患者の都合等を考慮することなく訓練することができるので、超音波検査装置2を用いた褥瘡診断の訓練をよりリアルで容易に行うことができる。
特に、(a)層構造が不明瞭になった状態や、(b)低輝度の部分が限局的に広がった状態、(c)低輝度の部分が不均一に散らばった状態、(d)ポケット状の空洞が生じた状態、(e)筋膜が断絶した状態などのような褥瘡を示す具体的な症例についての褥瘡診断の訓練を効果的に行うことができる。
また、第2〜第5の生体組織モデル12〜15が組み込まれた人体モデル3によれば、超音波検査装置2を用いた褥瘡診断の訓練を実際の超音波診断における患者の体位に近い状態で行うことができる。
2 超音波検査装置
3 人体モデル
8 モニター
10 人体モデル本体
11〜15 生体組織モデル
21 疑似仙骨
22A〜22E 疑似軟部組織層
23 疑似筋肉層
24 疑似深筋膜
25 疑似脂肪層
26 疑似表皮・真皮層
41 層構造が不明瞭な部分
42 丸みを持った限定的な低エコー域
43 空洞部
44 敷石状の限定的な低エコー域
Claims (6)
- 超音波のエコーに基づくエコー画像を映し出すモニターを備えた超音波検査装置を用いて褥瘡診断を訓練する褥瘡診断訓練用の生体組織モデルであって、
褥瘡状態の軟部組織層を模した疑似軟部組織層を備え、この褥瘡状態の疑似軟部組織層を、超音波伝達性の程度が異なる複数の材料を積層することにより、および/または超音波伝達性が同程度の複数の材料を積層深さを異ならせて積層することにより形成して、前記褥瘡状態の疑似軟部組織層に向けて放たれた超音波のエコーによって前記モニターに褥瘡の症例を示すエコー画像が映し出されるようにしたことを特徴とする褥瘡診断訓練用の生体組織モデル。 - 前記褥瘡状態の疑似軟部組織層は、脂肪層を模した疑似脂肪層を有し、この疑似脂肪層中にその疑似脂肪層を構成する材料とは超音波伝達性の程度が異なる材料を混在させることにより、前記褥瘡の症例を示すエコー画像として、前記疑似脂肪層の層構造が不明瞭になった状態、前記疑似脂肪層との境界が明瞭で丸みを持った低輝度の部分が限局的に広がった状態および前記疑似脂肪層との境界が不明瞭で低輝度の部分が不均一に散らばった状態のいずれかを示すエコー画像が前記モニターに映し出されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の褥瘡診断訓練用の生体組織モデル。
- 前記褥瘡状態の疑似軟部組織層は、脂肪層を模した疑似脂肪層を有し、この疑似脂肪層中に空洞部を形成することにより、前記褥瘡の症例を示すエコー画像として、前記疑似脂肪層との境界が明瞭で低輝度の部分が限局的に広がった状態を示すエコー画像が前記モニターに映し出されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の褥瘡診断訓練用の生体組織モデル。
- 前記褥瘡状態の疑似軟部組織層は、筋膜を模した疑似筋膜を有し、この疑似筋膜を複数に分断することにより、前記褥瘡の症例を示すエコー画像として、前記疑似筋膜が断絶した状態を示すエコー画像が前記モニターに映し出されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の褥瘡診断訓練用の生体組織モデル。
- 人体の一部または全部を模した人体モデル本体の所定部位に、第1発明〜第4発明のいずれかの発明に係る褥瘡診断訓練用の生体組織モデルを組み込んでなることを特徴とする人体モデル。
- 人体の一部または全部を模した人体モデル本体の所定部位に、第1発明〜第4発明のいずれかの発明に係る褥瘡診断訓練用の生体組織モデルを組み込んだ組込形態と、褥瘡が発生していない正常な軟部組織層を模した正常状態の疑似軟部組織層を備え、この正常状態の疑似軟部組織層を、超音波伝達性の程度が異なる複数の材料を積層することにより、および/または超音波伝達性が同程度の複数の材料を積層深さを異ならせて積層することにより形成してなる正常診断訓練用の生体組織モデルを前記褥瘡診断訓練用の生体組織モデルに代えて組み込んだ組込形態とを切り換え可能に構成したことを特徴とする人体モデル。
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