JP6596141B1 - 中耳伝音特性評価システム、中耳伝音特性評価方法、および計測プローブ - Google Patents
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Abstract
Description
また、データベースには、処置前において力センサが出力したセンサ電圧値、電極から検出された電位値、および前記手術の内容が蓄積されている。そして、手術内容提案部が、手術前において計測されたセンサ電圧値、および計測された前記電位値のうちの少なくともいずれか一方の値に基づいて、データベースに蓄積されたセンサ電圧値、電位値、および手術の内容を参照して、最適な手術内容を提案する。このため、過去の手術における経験を活用して、不具合のある箇所の特定、および処置の選択を容易にし、最適な手術内容を提案することができる。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、中耳伝音特性評価システム1の構成の一例を示すシステム図である。
以下、情報処理装置300の構成について詳細に説明する。
(第1構造例)
第1構造例に係る計測プローブ100は、図3に示すように、探針103およびアタッチメント120を含んで構成される。また、アタッチメント120は、アクチュエータ116、圧電センサ117、ひずみゲージ118、探針固定用磁石119を含んで構成される。図3は、探針103をアタッチメント120に取り付けた状態を示す。図3には、説明のため、耳小骨900を構成するアブミ骨122及び靱帯121がモデル化して記載されている。
第2構造例に係る計測プローブ100は、図4に示すように、第1上カバー101、第2上カバーB102、探針103、ロック用ツマミ104、コードブッシュ105、下カバーA106、板バネ107(107a、107b)、タッピングネジ108(108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h)、支点用金具109、Eリング110、アクチュエータ116、チャージアンプ112、コード113、123、アクチュエータ用ホルダ114、標準ネジ115(115a、115b、115c)、圧電センサ117、支点用金具固定ピン111、を備えて構成される。第2構造例に係る計測プローブ100において、アタッチメント120は、支点用金具109、アクチュエータ116、圧電センサ117を含んで構成される。
図8のフローチャートを参照して、本実施形態の中耳伝音特性評価システム1が実行する処理の一例について説明する。
本実施形態の中耳伝音特性評価システム1は、加振ステップS10、評価項目判断ステップS11、電圧測定ステップS12、可動性評価ステップS13、蝸牛マイクロホン電位検出ステップS14、増幅ステップS15、振動伝達効率評価ステップS16、及び出力ステップS17からなる一連の処理を実行する。
この支点用金具109Bでは、マグネット136Bが、支点用金具109Bの土台135Bの底面に設けられた凹部137に内蔵されている。
支点用金具109の土台135Bの内面のうち、探針103が載置される底面には、探針103が延びる方向に沿う縦断面視で三角形状をなす支持突部138が形成されている。支持突部138が窪み103aと線接触している。
このように、探針103が摺動面139と接しながら振動することで、探針103の動作を滑らかにして、精度よく計測を行うことができる。
以下、本発明の第2実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明において、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、第1実施形態と同一の作用および効果についても、その説明を省略する。
図12は、中耳伝音特定評価システム2の構成の一例を示すシステム図であり、図13は中耳伝音特定評価システム2の機能構成を示すブロック図である。
中耳伝音特定評価システム2は、前述した中耳伝音特定評価システム1に対して、測定されたデータを蓄積し、蓄積したデータに基づいて、最適な手術内容を提案する機能が更に付与されている。また、本実施形態の計測プローブ100Bは、前述した計測プローブ100に対して、剛性、清潔性、防水性が向上されている。これらの点について、以下に説明する。
有限要素法解析では、図14の左側に示す中耳の構造を3Dモデルで再現し、これを有限で微小な体積要素に分割する。そして、3Dモデルの一部に外力を加えた際に、それぞれの体積要素において成立する運動方程式を解く。これにより、それぞれの体積要素の変位量が解析され、3Dモデル全体の挙動を評価することができる。
手術内容提案部333は、処置前、処置中、および処置後において計測されたセンサ電圧値、および計測された電位値のうちの少なくともいずれか一方の値に基づいて、データベース700Bに蓄積されたセンサ電圧値、電位値、および手術の内容を参照して、最適な手術内容を提案する。ここで、手術内容とは、手術において患者の中耳に対して処置を行う場所や、処置の内容を意味する。
なお、手術内容提案部333は、処置前に計測された電圧値又は電位値だけを用いてもよい。処置後の値を用いることで、回復の程度を確認して、当該手術における処置方法の妥当性を評価することができる。
例えば手術内容提案モデルには、過去の実績として、処置前において計測されたセンサ電圧値から推定される可動性と、その時に実際に行われた手術の内容と、が記載されている。
また、手術内容提案モデルには、過去の実績として、処置中および処理後において計測されたセンサ電圧値から推定される可動性と、その時に実際に行われた手術の内容と、を記載してもよい。
また、手術内容提案モデルには、過去の実績として、処置中および処置後において検出された蝸牛マイクロホンの電位値から推定される振動電圧効率と、その時に実際に行われた手術の内容と、を記載してもよい。
すなわち、手術内容提案モデルに、数値シミュレーションにより得られた可動性解析を記載してゆくことで、例えば、処置前の状態で測定されたセンサ電圧値から推定される耳小骨の可動性が、可動性解析値と類似する場合には、数値シミュレーションで想定された耳小骨の症状と、患者の症状が近いと判断することができる。
このようにして、過去の手術の実績が少ない場合であっても、適切な手術の内容として、一定の妥当性のある選択を行うことができる。
また、以下の説明において、便宜上、探針103が延びる方向を前後方向という。そして、上カバー側から探針103を見た平面視(上面視)で、前後方向と直交する方向を左右方向という。
図17(b)は、計測プローブ100Bの側面図である。図18は、計測プローブ100Bの縦断面図である。図19は、支点用金具周辺の拡大斜視図である。
図20は、先端部周辺の断面図である。図21はアクチュエータケース周辺の断面図である。
図15に示すように、計測プローブ100Bは、探針103を支持した状態で、支点用金具109Cが収容される第1収容凹部181を備えた金属フレーム180を備えている。
金属フレーム180は側面視で下カバーA106に沿う形状を呈し、前後方向に延びている。金属フレーム180は下カバーA106の内部に収容されて固定ねじ125により下カバーA106に固定されている。
第1収容凹部181に、支点用金具109Cが収容されている。第1収容凹部181は、上面視で支点用金具109Cと同等の大きさをなす矩形状を呈している。
第2収容凹部182には、支点用金具109Cを固定する固定用マグネット235が収容されている。すなわち、金属フレーム180には、固定用マグネット235が内蔵されている。
固定用マグネット235は円柱状を呈している。第2収容凹部182は、下面視で固定用マグネット235と同等の大きさをなす円形状を呈している。
第3収容凹部183には、アクチュエータ116、圧電センサ117、およびアクチュエータケース140が収容されている。
アクチュエータケース140は、固定ねじ125により金属フレーム180に固定されている。また、第2上カバーB102の前方が、金属フレーム180と固定ねじ125により固定されている。
また、支点用金具109Cは、上面視で探針103と直交して延び、かつ探針103を上下方向に回動自在に支持する回転軸150を備えている。
探針103の挿入孔103d(図20参照)に、回転軸150が隙間をあけて挿入されている。
カバーは、第1上カバー101と下カバーA106とにより形成される開口部160を有している。
そして、計測プローブ100Bは金属キャップ170を備えている。金属キャップ170は、カバーの開口部160と同軸をなす筒状をなし、開口部160に着脱自在に取り付けられている。
外筒171および内筒172それぞれにおける前方側の開口端部同士が、互いに連結されている。
第1上カバー101と下カバーA106とにより形成される開口部160は筒状をなし、外周面に雄ねじ部160aが形成されている。開口部160は、開口部160の後方に位置する部分よりも縮径されている。
この際、例えばカバー全体を滅菌シートで被覆し、滅菌シート(図示せず)の端部を、外筒171の外周凹部171bに巻き付けたテープ等により縛ることで、滅菌シートをカバーに固定することができる。ここで、金属キャップ170を個別に加熱処理をしておくことで、計測プローブ100B全体を清潔に保つことができる。
開口部160の内側に、金属キャップ170の内筒172が挿入されている。内筒172の内側に、探針103が挿通されている。
アクチュエータケース140は、上下方向に開口するケース本体141と、ケース本体141の上方を被覆する防水シート142と、防水シート142をケース本体141に固定するシート固定枠143と、を備えている。
金属フレーム180の第3収容凹部183にアクチュエータ116および圧電センサ117を収容した状態で、金属フレーム180がケース本体141に載置されている。金属フレーム180とケース本体141との間には、防水用のOリング190が配置されている。
防水シート142は、ケース本体141の上筒141A全体を被覆するとともに、下端部が下筒141Bの上面に接している。
シート固定枠143は上面視で矩形状を呈している。防水シート142の下端部は、シート固定枠143と、ケース本体141の下筒141Bの上面と、に挟まれることで固定されている。シート固定枠143は、接着剤により下筒141Bの上面に固着されている。
探針保持金具147は、防水シート142の頂部の下面に、接着剤により固着されている。このように、アクチュエータケース140を構成するそれぞれの部品と他の部品との境目に、Oリングや接着剤が配置されていることで、アクチュエータケース140の内側が水密構造となっており、計測プローブ100Bが防水性を備えている。
次に、図22のフローチャートを参照して、本実施形態の中耳伝音特性評価システム2が実行する処理の一例について説明する。
本実施形態の中耳伝音特性評価システム2は、加振ステップS10、評価項目判断ステップS11、電圧測定ステップS12、可動性評価ステップS13、蝸牛マイクロホン電位検出ステップS14、増幅ステップS15、振動伝達効率評価ステップS16、出力ステップS17、データ確認ステップS18、データ蓄積ステップS19、および手術内容提案ステップS20からなる一連の処理を実行する。
なお、S10からS17については、前述した内容と重複するため、その説明を省略する。
そして、手術内容提案部333が行う手術内容の提案に必要なデータが揃っていると判断すると(S18のOK)、データ蓄積ステップS19に進み、必要なデータが揃っていないと判断すると(S18のNG)、評価項目判断ステップS11に戻る。
ここで、各データは、出力ステップS17により出力されたデータを、データベース700Bに蓄積することができる。
更にデータ蓄積ステップS19では、数値シミュレーションにより算出された可動性解析値と、当該解析において想定される症状の内容と、を蓄積してもよい。この場合には、別途FEM(有限要素法)解析を別途実施して算出された可動性解析値を用いることができる。
これにより、蓄積されたデータの中から、最も類似するデータを用いて、患者の中耳に対して処置を行う場所や方法を選択することができる。
これにより、手術の経過とともに変化してゆく中耳伝音特性を即座に評価して、患者の中耳に対して処置を行っている場所が正しいかどうかや、処置の内容が正しいかどうかをその場で確認することができる。
更に、データベース700Bに蓄積される情報に基づいて、手術内容提案部333が処置を行うべき場所やその方法を提案するので、仮に術者の経験値がそれほど多くないような場合であっても、過去に蓄積された手術の内容や解析値を用いて、適切な手術を行うことができる。
そして、手術内容提案部333が、手術前において計測されたセンサ電圧値、および計測された前記電位値のうちの少なくともいずれか一方の値に基づいて、データベース700Bに蓄積されたセンサ電圧値、電位値、および手術の内容を参照して、最適な手術内容を提案する。このため、過去の手術における経験を活用して、不具合のある箇所の特定、および処置の選択を容易にし、最適な手術内容を提案することができる。
このため、計測プローブ100B全体の質量や剛性を高めることが可能になり、アクチュエータ116の振動により、計測プローブ100Bが振動してノイズとなる振動を発生するのと抑えることができる。
このため、例えば滅菌シートで計測プローブ100Bを被覆するような場合において、金属キャップ170のみに加熱消毒を行った後に、上カバーおよび下カバーA106を覆う滅菌シートを、この金属キャップ170を用いて開口部160に固定することができる。
これにより電子部品により構成された計測プローブ100B全体の加熱消毒が難しい場合であっても、清潔な状態で使用することができる。
すなわち、計測されたセンサ電圧値の大きさを示す指標として、可動性評価部331が分類した可動性評価レベルの値を用いてもよいし、蝸牛マイクロホンの電位値の大きさを示す指標として、振動伝達効率評価部332が分類した振動伝達効率評価レベルの値を用いてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
前記探針を振動させるアクチュエータ(アクチュエータ116)と、
前記探針の先端部(先端部103b)を耳小骨(耳小骨900)に接触させたときに前記アクチュエータにかかる反力に応じた電圧を出力する力センサ(圧電センサ117、チャージアンプ112)と、
を含む計測プローブ(計測プローブ100)と、
前記力センサから出力された電圧に基づいて、前記耳小骨の可動性を複数段階の可動性評価レベルのいずれかに分類する可動性評価部(可動性評価部331)と、
蝸牛窓または蝸牛窓近傍に設置し、前記探針により前記耳小骨に振動を与えているときの蝸牛マイクロホン電位を検出するための電極(電極600)と、
検出した前記蝸牛マイクロホン電位を増幅する増幅器(増幅器500)と、
増幅した前記蝸牛マイクロホン電位に基づき、前記耳小骨の振動伝達効率を複数段階の振動伝達効率評価レベルのいずれかに分類する振動伝達効率評価部(振動伝達効率評価部332)と、
前記可動性評価部により分類された前記可動性評価レベルの値及び前記振動伝達効率評価部により分類された前記振動伝達効率評価レベルの値を出力する出力部(出力部800、音声出力部340、表示装置400)と、
を備える中耳伝音特性評価システム(中耳伝音特性評価システム1)。
前記アクチュエータは、前記探針の重心付近の支点を中心として一定振幅の振動を与え、
前記力センサは、圧電センサ(圧電センサ117)およびチャージアンプ(チャージアンプ112)を含み、前記圧電センサは前記アクチュエータが前記探針に与えている力を前記探針により加えられることで電荷信号を発生させ、前記チャージアンプは、前記発生した電荷信号を電圧に変換して出力し、
前記可動性評価部は、前記計測プローブから出力された電圧に基づき、周波数解析をして、前記特定の周波数成分の大きさを求める、(4)に記載の中耳伝音特性評価システム。
前記支点は、前記窪みに嵌めて支持するためのマグネット(マグネット136)を備え、前記マグネットは、前記窪みの内面に部分接触する、(6)に記載の中耳伝音特性評価システム。
前記探針に弾性的に接する弾性体(板バネ107)を備える、(6)または(7)に記載の中耳伝音特性評価システム。
前記特定の周波数成分は、5Hz以上の周波数成分である、(6)乃至(8)のいずれか1に記載の中耳伝音特性評価システム。
前記探針の先端部を耳小骨に接触させたときの前記アクチュエータにかかる反力に応じた電圧を出力する電圧測定ステップ(電圧測定ステップS12)と、
前記電圧に基づいて、前記耳小骨の可動性を複数段階の可動性評価レベルのいずれかに分類する可動性評価ステップ(可動性評価ステップS13)と、
蝸牛窓または蝸牛窓近傍に電極を設置し、前記加振ステップにより前記耳小骨に振動を与えているときの蝸牛マイクロホン電位を検出する蝸牛マイクロホン電位検出ステップ(蝸牛マイクロホン電位検出ステップS14)と、
検出された前記蝸牛マイクロホン電位を増幅する増幅ステップ(増幅ステップS15)と、
増幅した前記蝸牛マイクロホン電位に基づき、前記耳小骨の振動伝達効率を複数段階の振動伝達効率評価レベルのいずれかに分類する振動伝達効率評価ステップ(振動伝達効率評価ステップS16)と、
前記可動性評価ステップにより分類された可動性評価レベルの値及び前記振動伝達効率評価ステップにより分類された前記振動伝達効率評価レベルの値を出力する出力ステップ(出力ステップS17)と、
を有する中耳伝音特性評価方法。
100 計測プローブ
103 探針
103a 窪み
103b 先端部
103c 基端部
A106 下カバー(剛性・慣性力付与部材)
107 板バネ(弾性体)
109 支点用金具(支点)
112 チャージアンプ(力センサ)
116 アクチュエータ
117 圧電センサ
136 マグネット
331 可動性評価部
332 振動伝達効率評価部
333 手術内容提案部
340 音声出力部(出力部)
400 表示装置(出力部)
500 増幅器
600 電極
700 データベース
800 出力部
900 耳小骨
S10 加振ステップ
S12 電圧測定ステップ
S13 可動性評価ステップ
S14 蝸牛マイクロホン電位検出ステップ
S15 増幅ステップ
S16 振動伝達効率評価ステップ
S17 出力ステップ
S18 データ確認ステップ
S19 データ蓄積ステップ
S20 手術内容提案ステップ
Claims (18)
- 探針と、
前記探針を振動させるアクチュエータ、および前記探針の先端部を耳小骨に接触させたときに前記アクチュエータにかかる反力に応じた電圧を出力する力センサを含む計測プローブと、
蝸牛窓または蝸牛窓近傍に設置し、前記探針により前記耳小骨に振動を与えているときの蝸牛マイクロホンの電位値を検出するための電極と、
手術による処置前において前記力センサが出力したセンサ電圧値、前記電極から検出された前記電位値、および前記手術の内容を蓄積するデータベースと、
手術前において計測されたセンサ電圧値、および計測された前記電位値のうちの少なくともいずれか一方の大きさに基づいて、前記データベースに蓄積された前記センサ電圧値、前記電位値、および前記手術の内容を参照して、最適な手術内容を提案する手術内容提案部と、を備えている、中耳伝音特性評価システム。 - 前記データベースは、前記耳小骨に想定される症状と、その時の可動性の値として数値シミュレーションにより算出された可動性解析値と、を蓄積し、
前記手術内容提案部は、手術前において計測されたセンサ電圧値の大きさに基づいて、前記データベースに蓄積された前記想定される症状、および前記可動性解析値を参照して、最適な手術内容を提案する、請求項1に記載の中耳伝音特性評価システム。 - 前記データベースは、前記手術による処置中、および処置後において前記力センサが出力したセンサ電圧値、前記電極から検出された電位値を更に蓄積し、
前記手術内容提案部は、前記処置前、処置中、および処置後において計測された前記センサ電圧値、および前記電位値のうちの少なくともいずれかの大きさに基づいて、前記データベースに蓄積された前記センサ電圧値、前記電位値、および前記手術の内容を参照して、最適な手術内容を提案する、請求項1に記載の中耳伝音特性評価システム。 - 前記力センサから出力された前記センサ電圧値に基づいて、前記耳小骨の可動性を複数段階の可動性評価レベルのいずれかに分類する可動性評価部と、
検出した前記蝸牛マイクロホンの前記電位値を増幅する増幅器と、
増幅した前記電位値に基づき、前記耳小骨の振動伝達効率を複数段階の振動伝達効率評価レベルのいずれかに分類する振動伝達効率評価部と、
前記可動性評価部により分類された前記可動性評価レベルの値および前記振動伝達効率評価部により分類された前記振動伝達効率評価レベルの値を出力する出力部と、を備え、
前記データベースは、前記可動性評価レベルの値、および前記振動伝達効率評価レベルの値を蓄積する、請求項1に記載の中耳伝音特性評価システム。 - 前記可動性評価部は、前記力センサから出力された電圧の特定の周波数成分の大きさを求め、当該大きさに基づいて前記耳小骨の可動性を複数段階の可動性評価レベルのいずれかに分類する、請求項4に記載の中耳伝音特性評価システム。
- 前記アクチュエータは、5Hz以上の周波数で前記探針を振動させ、
前記可動性評価部は、前記特定の周波数成分を5Hz以上の周波数成分とする、請求項5に記載の中耳伝音特性評価システム。 - 前記振動伝達効率評価部は、前記増幅器から出力された電圧の特定の周波数成分の大きさを求め、当該大きさに基づいて前記耳小骨の振動伝達効率を複数段階の振動伝達効率評価レベルのいずれかに分類する、請求項4に記載の中耳伝音特性評価システム。
- コンピュータが、
アクチュエータにより振動させた探針の先端部を耳小骨に接触させることにより前記耳小骨に振動を与える加振ステップと、
前記探針の先端部を耳小骨に接触させたときの前記アクチュエータにかかる反力に応じた電圧を出力する電圧測定ステップと、
蝸牛窓または蝸牛窓近傍に電極を設置し、前記加振ステップにより前記耳小骨に振動を与えているときの蝸牛マイクロホンの電位値を検出する蝸牛マイクロホン電位検出ステップと、
手術による処置前において電圧測定ステップにより出力したセンサ電圧値、前記蝸牛マイクロホン電位検出ステップにより検出された前記電位値、および前記手術の内容をデータベースに蓄積するデータ蓄積ステップと、
手術前において計測されたセンサ電圧値、および計測された前記電位値のうちの少なくともいずれか一方の値に基づいて、前記データベースに蓄積された前記センサ電圧値、前記電位値、および前記手術の内容を参照して、最適な手術内容を提案する手術内容提案ステップと、を実行する中耳伝音特性評価方法。 - 探針と、
前記探針を支持する支点用金具と、
前記探針を振動させるアクチュエータと、
前記探針の先端部を耳小骨に接触させたときに前記アクチュエータにかかる反力に応じた電圧を出力する力センサと、を含み、
前記アクチュエータは、前記探針の重心付近の支点を中心として一定振幅の振動を与え、
前記力センサは、圧電センサおよびチャージアンプを含み、
前記圧電センサは、前記アクチュエータが前記探針から前記耳小骨に与えている力の反力を電荷信号に変換し、
前記チャージアンプは、前記電荷信号を電圧に変換して出力し、
前記支点と前記アクチュエータとの相対位置を一定に保ち得る剛性および前記アクチュエータの振動に抗し得る慣性力を付与する剛性・慣性力付与部材を備える計測プローブ。 - 前記アクチュエータは、5Hz以上の周波数で前記探針を振動させる、請求項9に記載の計測プローブ。
- 前記探針は、その重心付近と基端部の2点において、固定支点と前記力センサにより取り外し可能に支持され、
前記探針は、その重心付近に窪みが形成され、
前記支点用金具は、前記窪みに嵌まりながら前記探針を支持し、かつ前記探針と着磁力により吸着される支持部を備えている請求項9に記載の計測プローブ。 - 前記探針に弾性的に接する弾性体を備え、前記弾性体により、前記探針が前記支持部に付勢されている、請求項11に記載の計測プローブ。
- 前記窪みの内面は、球面状をなし、
前記支持部は球体状をなしている、請求項11に記載の計測プローブ。 - 前記探針は、その重心付近と基端部の2点において、固定支点と前記力センサにより取り外し可能に支持され、
前記窪みの内面は、前記探針が延びる方向に沿う縦断面視で三角形状をなし、
前記支点用金具のうち、前記窪みと接する部分は、前記縦断面視で三角形状をなしている、請求項11に記載の計測プローブ。 - 前記支点用金具は、前記探針を左右方向の両側から覆うように形成されるとともに、
上面視で前記探針と直交して延び、かつ前記探針を上下方向に回動自在に支持する回転軸を備え、
前記回転軸は、前記探針および前記支点用金具を貫くように配置されている、請求項9に記載の計測プローブ。 - 前記探針を支持した状態で、前記支点用金具が収容される収容凹部を備えた金属フレームを備え、
前記金属フレームには、前記支点用金具を固定する固定用マグネットが内蔵されている、請求項15に記載の計測プローブ。 - 前記探針の先端部が、外側に向けて突き出すように形成された開口部を有するカバーを備え、
前記開口部には、前記開口部と同軸をなす筒状の金属キャップが着脱自在に取り付けられている、請求項15に記載の計測プローブ。 - 前記アクチュエータを覆うアクチュエータケースを備え、
前記アクチュエータケースの内側は、水密構造となっている、請求項15に記載の計測プローブ。
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