JPWO2008041456A1 - 医療用手技評価システム、手技評価装置及び手技評価装置用プログラム - Google Patents

Abstract

医師や医学生に対し、手術や触診等の医療行為の手技に対して客観的に評価することのできるツールを提供すること。本発明は、医師や医学生等の訓練者が縫合処置を模擬的に行う切込み２７を含み、当該切込み２７の周囲に作用する力により弾性変形可能な軟素材１８と、この軟素材１８の弾性変形に伴う直交三軸方向の状態量を測定可能な反射型フォトインタラプタ１６と、この反射型フォトインタラプタ１６の測定値から、縫合処置及び結紮処理に対する手技の評価値を求める手技評価装置１２とを備えて医療用手技評価システム１０が構成されている。手技評価装置１２は、反射型フォトインタラプタ１６によって測定された直交三軸方向の各状態量に基づく値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出する。

Description

本発明は、医療用手技評価システム、手技評価装置及び手技評価装置用プログラムに係り、更に詳しくは、手術時の処置等の各種医療行為に対する医師及び医学生の手技を客観的に評価することができる医療用手技評価システム、手技評価装置及び手技評価装置用プログラムに関する。

手術時には、組織の切開や切除、切開や切除した組織の縫合、及び縫合糸を縛る結紮等の処置が行われているが、これら処置等の医療行為に関する手技は、相当数の訓練を行うことで向上する。ところが、人体に対する訓練は制限されていることから、手術手技を向上させる訓練用のツールとして、人体を模擬した手術訓練用シミュレーターが知られており（特許文献１参照）、当該シミュレーターは、特に、経験の少ない未熟な医師や医学生にとって有用である。
特開２００５−１０１６４号公報

しかしながら、経験の少ない医師や医学生が前記シミュレーター等を使用して訓練しても、自己の手技を客観的に評価するツールが現存しないため、自己の手技を評価するには、指導者による主観的な評価を求めるしかない。従って、このような場合にあっては、手技の評価が正確に行われない可能性がある他、当該評価を得るには、常に評価を行う指導者が必要となり、評価の伴う訓練を単独で効率的に行えないという不都合がある。

本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、医師や医学生に対し、手術や触診等の医療行為の手技に対して客観的に評価することのできる医療用手技評価システム、手技評価装置及び手技評価装置用プログラムを提供することにある。

（１）前記目的を達成するため、本発明に係る医療用手技評価システムは、評価対象者が医療行為を模擬的に行う対象部位を含み、当該対象部位の周囲に作用する力により弾性変形可能な軟素材と、この軟素材の弾性変形に伴う直交三軸方向の状態量を測定可能なセンサと、このセンサの測定値に基づいて、前記医療行為に対する手技の評価値を求める手技評価装置とを備え、前記手技評価装置は、前記センサによって測定された直交三軸方向の各状態量に基づく値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出する、という構成を採っている。

（２）また、前記センサは、発光素子及び受光素子を備えた反射型フォトインタラプタであり、前記発光素子からの光が前記軟素材に反射して前記受光素子で受光可能な位置に設けられ、前記受光素子を通過する電流の変化に基づき、前記評価関数への代入値を求める、という構成を採ることができる。

（３）ここで、前記手技評価装置は、前記受光素子からの電圧値を検出する電圧検出部と、前記医療行為の開始から終了までの各時間に対する電圧値の関係を示す電圧変化グラフが作成されるデータ集計部と、このデータ集計部のデータから前記代入値を求めるデータ演算部と、当該代入値を前記評価関数に代入して前記評価値を算出する評価値算出部とを備える、という構成を採っている。

（４）更に、前記評価関数を、縫合手技評価用関数及び／又は結紮手技評価用関数にすることができる。

（５）また、（１）において、前記医療行為終了後に前記対象部位を撮像するカメラを更に備え、前記手技評価装置は、前記センサによって測定された直交三軸方向の各状態量に基づく変位計測値と、前記カメラによって撮像された画像データに基づく画像処理値とを予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出する、という構成を採ることができる。

（６）ここで、前記センサは、発光素子及び受光素子を備えた反射型フォトインタラプタであり、前記発光素子からの光が前記軟素材に反射して前記受光素子で受光可能な位置に設けられ、前記手技評価装置は、前記受光素子からの電圧値を検出する電圧検出部と、前記医療行為の開始から終了までの各時間に対する電圧値の関係を示す電圧変化グラフが作成されるデータ集計部と、このデータ集計部のデータから前記変位計測値を求めるデータ演算部と、前記カメラで撮像された画像データから前記画像処理値を求める画像処理部と、前記変位計測値及び前記画像処理値を前記評価関数に代入して前記評価値を算出する評価値算出部とを備える、という構成を採ることができる。

（７）また、前記評価関数は、縫合手技及び結紮手技を総合的に評価する縫合結紮評価用関数とすることができる。

（８）ここで、前記軟素材は、人間の皮膚の状態を擬似した擬似表皮と、当該擬似表皮に形成されて皮膚の切開部分を擬似した切込みとを備え、前記画像処理部は、縫合結紮処置後の前記切込みの総開口面積と、前記切込みの開口縁を複数箇所で接合する各縫合糸の間隔と、当該各縫合糸における前記切込みから針の刺入点までの距離及び前記切込みから針の刺出点までの距離とに基づき、前記画像処理値を求める、という構成を採ることができる。

（９）また、本発明に係る医療用手技評価システムは、評価対象者が医療行為を模擬的に行う対象部位と、当該対象部位を撮像するカメラと、このカメラで撮像された画像データに基づいて、前記医療行為に対する手技の評価値を求める手技評価装置とを備え、前記手技評価装置は、前記画像データに基づく画像処理値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出する、という構成を採ることもできる。

（１０）更に、本発明は、評価対象者が対象部位に対して模擬的に行った医療行為の手技の評価値を求める医療用の手技評価装置であって、前記対象部位の変形に対応した直交三軸方向の各状態量から前記手技に関連する値を求め、当該値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出する、という構成を採っている。

（１１）ここで、前記医療行為後にカメラで撮像された前記対象部位の画像データから前記手技に関連する値を求め、当該値を前記各状態量からの前記手技に関連する値とともに予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出する、という構成を採ることが好ましい。

（１２）また、本発明は、評価対象者が対象部位に対して模擬的に行った医療行為の手技の評価値を求める医療用の手技評価装置を実行させるためのプログラムであって、前記対象部位の変形に対応した直交三軸方向の各状態量から前記手技に関連する値を求め、当該値を予め設定された評価関数に代入して前記評価値を算出する処理を前記手技評価装置にさせる、という構成を採っている。

（１３）ここで、前記医療行為後にカメラで撮像された前記対象部位の画像データから前記手技に関連する値を求め、当該値を前記各状態量からの前記手技に関連する値とともに予め設定された評価関数に代入して前記評価値を算出する処理を前記手技評価装置にさせる、という構成を採ることが好ましい。

本発明よれば、評価対象者としての医師や医学生が軟素材上で行った手術や触診等の医療行為の手技について、能力に応じた評価値が得られることになり、医師や医学生の手技の定量的な評価が可能となり、客観的な評価を伴う訓練を単独で効率的に行うことが可能となる。

第１実施形態に係る医療用手技評価システムの概略構成図。 模擬体の概略分解平面図。 第２実施形態に係る医療用手技評価システムの概略構成図。 訓練終了後に撮像された切込み周辺の画像を模式的に示した図 図４の画像を二値化処理した後の画像を模式的に示した図

符号の説明

１０ 医療用手技評価システム
１２ 手技評価装置
１６ 反射型フォトインタラプタ（センサ）
１８ 軟素材
２０ 発光素子
２１ 受光素子
２４ 擬似表皮
２７ 切込み（対象部位）
２７Ａ 開口縁
２９ 電圧検出部
３１ データ集計部
３２ データ演算部
３３ 評価値算出部
５０ 医療用手技評価システム
５１ カメラ
５２ 手技評価装置
５５ 画像処理部
５６ データ演算部
５７ 評価値算出部
５８ 縫合糸
Ｅ，Ｅ_Ｓ，Ｅ_Ｌ 評価値
Ｐ１ 刺入点
Ｐ２ 刺出点

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）

図１には、第１実施形態に係る医療用手技評価システムの概略構成図が示されている。この図において、医療用手技評価システム１０は、医師や医学生等の訓練者（評価対象者）が縫合処置及び結紮処置の訓練を行った際にそれら各処置の手技を評価するシステムであって、訓練者により縫合処置及び結紮処置が模擬的に行われる模擬体１１と、模擬体１１に行われた各処置に対して定量的な評価を行う手技評価装置１２とを備えて構成されている。

前記模擬体１１は、図１及び図２に示されるように、縫合処置及び結紮処置の訓練部位となる軟素材１８と、この軟素材１８を下方から支持するとともに、中央に内部空間Ｓが形成されたフレーム１５と、このフレーム１５の内部空間Ｓ内の五箇所に配置された光センサとしての反射型フォトインタラプタ１６と、フレーム１５に敷設された基板１４と、この基板１４が載る土台１３とを備えて構成されている。

前記軟素材１８は、前記各処置がなされたときに作用する力により弾性変形可能となっている。この軟素材１８は、人間の皮膚の状態を擬似してプリンゲルによって形成された平面視ほぼ方形状の擬似表皮２４と、この擬似表皮２４の下面のほぼ中央部分に固定され、フレーム１５の内部空間Ｓ内に収容されるウレタンフォーム２５と、これら擬似表皮２４及びウレタンフォーム２５に形成された切込み２７とを備えている。

前記ウレタンフォーム２５は、内部空間Ｓ内の各反射型フォトインタラプタ１６の間に所定の隙間を隔てて配置されており、当該各反射型フォトインタラプタ１６からの光を透過させ難い弾性素材で形成されている。

前記切込み２７は、図１中紙面直交方向となるＹ軸方向（図２参照）に延びるように形成されており、擬似表皮２４の表面からウレタンフォーム２５の途中まで延びる深さの断面楔形に設けられている。この切込み２７は、手術時における皮膚の切開部分を擬似しており、この切込み２７に対して訓練者が縫合した後で結紮する訓練を行うことにより、後述するように、当該各訓練に対する手技評価がなされる。従って、切込み２７は、訓練者が医療行為となる手術時の処置を模擬的に行う対象部位を構成する。

前記フレーム１５は、前記擬似表皮２４とほぼ同一の外形寸法を有する平面視ほぼ方形状の外形となっており、ほぼ角穴状の貫通穴１９が中央付近に形成されており、当該貫通穴１９の内側が前記内部空間Ｓとなっている。

前記反射型フォトインタラプタ１６は、ウレタンフォーム２５の周囲を囲むように貫通穴１９の内周における四方向の内面にそれぞれ一個ずつ配置されるとともに、ウレタンフォーム２５の下方となる基板１４上に一個配置されている。

これら反射型フォトインタラプタ１６としては、図示しない電源からの電流により光を照射する発光素子２０と、発光素子２０から照射された光を受光する受光素子２１とを含む公知のものが用いられている。この受光素子２１は、図示しない電源とアースとの間に設けられ、受光装置２１を通過する電流の大きさが受光量に応じて異なるようになっている。また、受光素子２１の上流側（電源側）は、前記手技評価装置１２側に電流が分岐して流れる回路構成となっている。また、反射型フォトインタラプタ１６には、受光素子２１での外部光の受光を阻止するフィルタ（図示省略）が設けられている。なお、図１及び図２では、発光素子２０、受光素子２１を一部の反射型フォトインタラプタ１６のみに記載し、他の反射型フォトインタラプタ１６については記載を省略している。

ここで、各反射型フォトインタラプタ１６の各発光素子２０から照射された光は、各反射型フォトインタラプタ１６の内側のウレタンフォーム２５で反射されて自己の受光素子２１で受光されることになるが、ウレタンフォーム２５の弾性変形により、各反射型フォトインタラプタ１６とウレタンフォーム２５との距離が変わると、受光素子２１での受光量が変わり、受光素子２１を通過する電流の大きさが変わる。これに伴って、手技評価装置１２側に流れる電流の大きさが変わることになる。具体的には、反射型フォトインタラプタ１６とウレタンフォーム２５との距離が短くなるほど、受光素子２１を通過する電流が多くなる一方、手技評価装置１２側に流れる電流が少なくなり、結果として、手技評価装置１２側に分岐する回路の電圧が低くなる。つまり、ウレタンフォーム２５の変形の度合いが少ない程、手技評価装置１２側に分岐する回路の電圧が低くなる。

なお、以下の説明において、ウレタンフォーム２５の図２中左右両側に配置された一対の反射型フォトインタラプタ１６，１６は、切込み２７（図１参照）の延出方向（Ｙ軸方向）に直交する同図中Ｘ軸方向のウレタンフォーム２５の変形をセンシングするためのものであり、以下、単に「Ｘ軸のフォトインタラプタ」と称する。また、ウレタンフォーム２５の図２中上下両側に配置された一対の反射型フォトインタラプタ１６，１６は、切込み２７の延出方向に沿うＹ軸方向のウレタンフォーム２５の変形をセンシングするためのものであり、以下、単に「Ｙ軸のフォトインタラプタ」と称する。更に、ウレタンフォーム２５の図１中下側に配置された反射型フォトインタラプタ１６は、高さ方向に沿う同図中Ｚ軸方向のウレタンフォーム２５の変形をセンシングするためのものであり、以下、単に「Ｚ軸のフォトインタラプタ」と称する。

前記手技評価装置１２は、ソフトウェア及びハードウェアによって構成され、プロセッサ等、複数のプログラムモジュール及び処理回路より成り立っている。この手技評価装置１２は、各反射型フォトインタラプタ１６の受光素子２１側からの各電圧値（以下、単に「各電圧値」と称する）を検出してデジタル信号に変換する電圧検出部２９と、所定のタイミングで計時を行うタイマ３０と、切込み２７に対する縫合処置の開始から結紮処置の終了までの各時間と電圧値の関係を示す電圧変化グラフが作成されるデータ集計部３１と、このデータ集計部３１のデータから、縫合手技及び結紮手技の優劣の指標となる値を求めるデータ演算部３２と、これらデータ集計部３１及びデータ演算部３２から、縫合手技及び結紮手技に関する各評価値を算出する評価値算出部３３と、求めた評価値を表示する表示部３４とを備えて構成されている。

前記電圧検出部２９では、タイマ３０による計時開始から終了まで、所定時間（本実施形態では、２μｓｅｃ）毎に電圧値を計測し、当該電圧値を所定時間（本実施形態では、５０ｍｓｅｃ）単位で平均化した平均電圧値を求めるようになっている。

前記タイマ３０は、縫合訓練の開始時に計時を開始し、縫合処置の終了時に計時を終了するように動作する。その後、結紮訓練の開始時に、再び計時を開始し、結紮処置の終了時に計時を終了するように動作する。これら開始及び終了の指令は、特に限定されるものではないが、切込み２７の目視によって手動で行ってもよいし、図示しないカメラでの撮影に基づいて自動で行っても良い。また、縫合訓練の開始時に計時が開始され、当該計時が結紮処置の終了時まで継続されるように設定してもよい。

前記データ集計部３１では、電圧検出部２９で求めた平均電圧値を時間に対応させてプロットすることで電圧変化グラフが形成される。ここで、電圧値は、ウレタンフォーム２５の無変形状態を基準として、当該ウレタンフォーム２５が各反射型フォトインタラプタ１６との距離を増大させる方向に変形したときの電圧値に「＋」の符号が付される一方、当該距離を減少させる方向にウレタンフォーム２５が変形したときの電圧値に「−」の符号が付されるように設定される。

前記データ演算部３２では、後述する評価値算出部３３での評価関数に代入される値が求められる。すなわち、ここでは、縫合訓練の開始から終了までの縫合所要時間Ｔ_Ｓと、結紮訓練の開始から終了までの結紮所要時間Ｔ_Ｌと、Ｘ軸の反射型フォトインタラプタ１６，１６からの各検出値Ｘ_１，Ｘ_２の差分すなわちＸ軸方向のウレタンフォーム２５の変位差△ｘ（ｔ）と、Ｙ軸の反射型フォトインタラプタ１６，１６からの各検出値Ｙ_１，Ｙ_２の差分すなわちＹ軸方向のウレタンフォーム２５の変位差△ｙ（ｔ）と、Ｚ軸の反射型フォトインタラプタ１６からの検出値の最小値Ｚ_ｍｉｎと、結紮作業時における前記電圧変化グラフの山部分をカウントすることで得られる結紮回数Ｎ_Ｌと、ウレタンフォーム２５に力が付加されていないときのＸ，Ｙ，Ｚ軸の各反射型フォトインタラプタ１６から検出された各電圧値Ｉ_ｘ，Ｉ_ｙ，Ｉ_ｚと、結紮作業時における前記山部分の中で最大となる部分、すなわち、ウレタンフォーム２５の最大変形時におけるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の反射型フォトインタラプタ１６から検出された最大電圧値Ｍ_ｘ，Ｍ_ｙ，Ｍ_ｚとがそれぞれ求められる。ここで、Ｘ軸，Ｙ軸のフォトインタラプタ１６，１６はそれぞれ二個ずつあるため、各電圧値Ｉ_ｘ，Ｉ_ｙ，Ｍ_ｘ，Ｍ_ｙは、同軸の反射型フォトインタラプタ１６，１６の合計値とされる。

前記評価値算出部３３では、予め設定された評価関数にデータ演算部３２で求めた各値が代入され、縫合手技及び結紮手技の評価値が求められる。ここで、評価関数としては、縫合手技評価用関数と結紮手技用評価関数があり、縫合手技評価用関数から縫合訓練に対する評価値Ｅ_Ｓが求められ、結紮手技用評価関数から結紮訓練に対する評価値Ｅ_Ｌが求められる。

前記縫合手技評価用関数としては、次式（１）を例示できる。

ここで、切込み２７の延出方向であるＹ軸方向の変位は、縫合がＸ軸方向に繰り返し行われることを考えると、Ｙ軸方向の変位は、Ｘ軸方向の変位に比べて手技の優劣を左右する程度が低いと思われ、式（１）では、考慮していない。しかしながら、次式（２）のように、式（１）に対してＹ軸方向の変位を考慮した項と追加してもよく、この場合は、縫合手技の評価精度を更に向上させることができる。

前記結紮手技評価用関数としては、次式（３）を例示できる。

但し、

とする。
ここで、式（２）の場合と同様に、式（３）に対してＹ軸方向の変位を考慮した項を追加してもよい。
なお、以上の各式において、ω_１〜ω_７は、重み付け係数であり、Ｔは各処置の終了時間を意味する。

これら評価関数は、予め、複数の医師と複数の未経験者とそれぞれに対して、変数となる前記各値を取得し、公知の判別解析を用い、評価値Ｅ_Ｓ，Ｅ_Ｌが大きいほど、縫合手技、結紮手技が上手いと判断されるように、各係数ω_１〜ω_７が求められる。また、ω_１〜ω_７の一部若しくは全部を任意に設定することも可能である。

なお、評価関数の変数としては、縫合手技及び結紮手技の優劣を左右するものであれば、種類や数を問わずに何でも採用することができ、それに伴って、別途、評価関数を判別解析で求めて、その評価関数を適用すれば良い。

従って、このような第１実施形態によれば、軟素材１８の切込み２７を縫合して、その後で結紮する訓練を行ったときに、比較的簡単な構成の手技評価装置１２で、縫合手技及び結紮手技を表す評価値Ｅ_Ｓ，Ｅ_Ｌを自動的に求めることができ、指導者が付き添わなくても、縫合手技の客観的な評価を簡単に得ることが可能になる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
（第２実施形態）

図３に示される第２実施形態に係る医療用手技評価システム５０は、第１実施形態のシステム１０と異なる評価関数を使って、縫合手技及び結紮手技の総合的な評価値Ｅを求めるものである。

すなわち、本実施形態では、縫合処置及び結紮処置の終了後における処置部位の縫合状態についても、縫合手技及び結紮手技の評価要素としている。つまり、本実施形態では、当該評価要素として、各処置の終了後に表面側から切込み２７を見たときに縫合されずに開いている部分（開口部分）に関する要素と、結紮後の縫合糸の配置状態に関する要素とを新たに加えたところに特徴を有する。当該要素を加えた理由としては、縫合処置及び結紮処置の後に、皮膚の縫合箇所に開いた部分があるのは良くなく、また、切開部分を跨ぐように皮膚の複数箇所で縫合された各縫合糸は、それぞれ等ピッチ（均等）となっているのが良く、更に、各縫合糸の両端の刺入点及び刺出点が、切開部分の接合部分を挟んで対称となるようにバランス良く縫合した方が良いためである。

前記医療用手技評価システム５０は、前記第１実施形態のシステム１０に対して、縫合処置及び結紮処置後の切込み２７を撮像可能なカメラ５１を更に備え、第１実施形態の手技評価装置１２を一部構成の異なる手技評価装置５２に置き換えたものである。その他の構成は、前記システム１０と実質的に同一となっている。

前記カメラ５１は、切込み２７の上方から当該切込み２７の表面を撮像可能に配置されている。

前記手技評価装置５２は、前記第１実施形態に対し、カメラ５１で撮像された画像データを処理する画像処理部５５を更に備えるとともに、前記データ演算部３２及び評価値算出部３３に代えて、これらデータ演算部３２及び評価値算出部３３における処理を改良したデータ演算部５６及び評価値算出部５７が設けられている。その他の構成は、前記手技評価装置１２と実質的に同一になっている。

前記画像処理部５５では、縫合処置及び結紮処置が終了した後にカメラ５１によって撮像された画像データに基づき、次の画像処理値が求められる。この画像処理値として、図４に示されるように、切込み２７の開口縁２７Ａのうち、同図中左右の開口縁２７Ａ同士が接合されずに開いている開口部分２７Ｂの総開口面積Ｓと、切込み２７を跨ぐように複数箇所で縫合された縫合糸５８の間隔ｄｓと、各縫合糸５８について、切込み２７から針の刺入点Ｐ１までの距離ｄｌ（以下、「刺入側距離ｄｌ」と称する）及び切込み２７から針の刺出点Ｐ２までの距離ｄｒ（以下、「刺出側距離ｄｒ」と称する）とが求められる。ここで、以下の画像処理のために、擬似表皮２４と、切込み２７の開口縁２７Ａ及びその内部と、縫合糸５８とは、相互に異なる色彩が付されている。当該色彩は、以下の処理を行うことができる限り、種々選択することができるが、本実施形態では、擬似表皮２４が白色、切込み２７の開口縁２７Ａ及びその内部が赤色、縫合糸５８が青色となっている。

前記総開口面積Ｓは、次のようにして求められる。先ず、公知の画像処理手法により、前記画像データがＨＳＶ色空間に変換された上で、赤色部分が抽出される。ここで、赤色は、切込み２７の開口縁２７Ａ及びその内部に付された色彩であるので、開口部分２７Ｂの存在する部位は、画像上、赤色で塗り潰されて表れるとともに、左右の開口縁２７Ａが接合している部位は、画像上、赤線で表れることになる。従って、抽出された赤色部分は、切込み２７の開口縁２７Ａの接合部分と開口部分２７Ｂの領域となる。次に、抽出された赤色部分を白色に変換するとともに、その他の部分を黒色に変換する二値化処理が行われ、白色に変換された前記赤色部分の総画素数を数えることで総開口面積Ｓが求められる。また、この際、前記赤色部分となる切込み２７の画像上の座標が求められる。

前記縫合糸５８の間隔ｄｓは、次のようにして求められる。先ず、総開口面積Ｓを求めたときと同様にして、ＨＳＶ色空間に変換された画像から、縫合糸５８を表す青色部分が抽出され、二値化処理によって、当該青色部分が白色に変換される一方、その他の部分が黒色に変換される。なお、図５は、当該二値化処理後の画像を模式的に示した図であるが、本図面上では、前記黒色部分も白色で表示している点了解されたい。そして、この二値化処理画像を画像上方からスキャンしながら、縫合糸５８に該当する白色部分の画像上の座標が記憶されるとともに、スキャンの過程で、連続する白色部分が一つの縫合糸５８の存在領域Ａとされ、存在領域Ａの数すなわち縫合数が求められる。そして、存在領域Ａ毎に、白色部分の重心の座標が求められ、そこが縫合糸５８の重心位置Ｇとされる。その後、各縫合糸５８の重心位置Ｇの座標から、当該各重心位置Ｇの離間距離が演算され、当該各離間距離が各縫合糸５８の間隔ｄｓとされる。

前記刺入側距離ｄｌと前記刺出側距離ｄｒは、縫合糸５８の間隔ｄｓを求める際に用いた二値化画像と前述の切込み２７の開口縁２７Ａの座標とを用い、前記各存在領域Ａそれぞれについて、次のようにして求められる。ここで、各存在領域Ａを構成する白色部分のうち図５中右端を刺入点Ｐ１とし、同左端を刺出点Ｐ２とするとともに、図５中左右方向を画像上のＸ座標とし、同図中上下方向を画像上のＹ座標とする。そして、切込み２７の開口縁２７ＡのうちＹ座標が刺入点Ｐ１と同一となる部分から、当該刺入点Ｐ１までのＸ座標における最短離間距離が求められ、当該離間距離が刺入側距離ｄｌとされる。また、切込み２７の開口縁２７ＡのうちＹ座標が刺出点Ｐ２と同一となる部分から、当該刺出点Ｐ２までのＸ座標における最短離間距離が求められ、当該離間距離が刺出側距離ｄｒとされる。

前記データ演算部５６では、縫合処置の開始から結紮処置の終了までの総所要時間Ｔと、反射型フォトインタラプタ１６によって測定された直交三軸方向の各状態量に基づく変位計測値とが求められる。この変位計測値として、Ｘ軸の反射型フォトインタラプタ１６，１６からの各検出値Ｘ_１，Ｘ_２の差分である前記変位差△ｘ（ｔ）と、Ｙ軸の反射型フォトインタラプタ１６，１６からの各検出値Ｙ_１，Ｙ_２の差分である前記変位差△ｙ（ｔ）と、Ｚ軸の反射型フォトインタラプタ１６からの検出値の最小値Ｚ_ｍｉｎと、結紮処置が終了した時、つまり、訓練が終了したときに、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各反射型フォトインタラプタ１６から検出された各電圧値Ｘ_１（Ｔ）、Ｘ_２（Ｔ）、Ｙ_２（Ｔ）、Ｙ_２（Ｔ）、Ｚ（Ｔ）とが求められる。

前記評価値算出部５７では、縫合手技及び結紮手技を総合的に評価する縫合結紮評価用関数に、画像処理部５５で求めた画像処理値とデータ演算部５６で求めた総所要時間Ｔ及び変位計測値とが代入されることで、評価値Ｅが求められる。この評価値Ｅも、大きい程、縫合手技及び結紮手技が総合的に上手いと判断される。

前記縫合結紮手技評価用関数としては、次式（５）を例示できる。この式（５）において、ω_１〜ω_７は、重み付け係数であり、前記第１実施形態と同様に各係数ω_１〜ω_７が求められる。また、ω_１〜ω_７の一部若しくは全部を任意に設定することも可能である。

ここで、σは、各縫合糸５８の間隔ｄｓのばらつきを表す標準偏差であり、以下の式（６）、（７）により求められる。なお、式（５）〜（７）で使用されている添字「ｉ」は、一の存在領域Ａに対応し、画像中一番上の存在領域Ａから下方に向って、順にｉ＝１、２・・・Ｎとなっている。また、式（６）及び（７）中の「ｎ」は、存在領域Ａの総数すなわち縫合数を表す。

以上の第２実施形態の医療用手技評価システム５０によれば、縫合手技及び結紮手技の評価要素として、式（５）の第１項で、総処置時間が考慮され、同第２項で、縫合処置時における対象部分の面方向の変位量が考慮され、同第３項で、縫合処置時に深い位置に刺入されているか否かが考慮され、同第４項で、結紮処置後の縫合部分の変形の大小が考慮され、同第５項で、結紮処置後の縫合間隔のばらつきが考慮され、同第６項で、結紮処置後の刺入点Ｐ１と刺出点Ｐ２との左右バランスが考慮され、同第７項で、結紮処置後の開口部分２７Ｂの有無が考慮される。従って、前記第１の実施形態よりも多くの評価要素が考慮されることになり、一層正確な縫合手技及び結紮手技の評価値Ｅを得ることができる。

なお、前記第２実施形態では、画像処理部５５で求められた画像処理値とデータ演算部５６で求めた変位計測値とを使って評価値Ｅを求めたが、前記画像処理値のみを使って評価値Ｅを求めてもよい。この場合の評価関数としては、式（５）の第２項〜第４項を削除した式を例示できる。

また、前記各実施形態では、軟素材１８の変形を測定するセンサとして、反射型フォトインタラプタ１６を採用したが、本発明はこれに限らず、軟素材１８の変形に対応した所定の状態量を測定できるセンサであれば何でも良く、例えば、超音波センサ等を代替して適用することもできる。また、反射型フォトインタラプタ１６を複数配置してもよく、このようにすると、更に精度の高い手技評価を得ることができる。

更に、本発明では、軟素材１８の形状を調整することで、切断等の他の手術の手技や触診等、他の医療行為の手技の評価も可能である。

また、軟素材１８としては、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、評価対象となる手技に応じて弾性変形可能なものであれば何でも良い。但し、前記各実施形態のように反射型フォトインタラプタ１６を使用した場合には、遮光性の高い材料により形成されることが好ましい。

その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

Claims (13)

1. 評価対象者が医療行為を模擬的に行う対象部位を含み、当該対象部位の周囲に作用する力により弾性変形可能な軟素材と、この軟素材の弾性変形に伴う直交三軸方向の状態量を測定可能なセンサと、このセンサの測定値に基づいて、前記医療行為に対する手技の評価値を求める手技評価装置とを備え、
   前記手技評価装置は、前記センサによって測定された直交三軸方向の各状態量に基づく値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出することを特徴とする医療用手技評価システム。
2. 前記センサは、発光素子及び受光素子を備えた反射型フォトインタラプタであり、前記発光素子からの光が前記軟素材に反射して前記受光素子で受光可能な位置に設けられ、前記受光素子を通過する電流の変化に基づき、前記評価関数への代入値を求めることを特徴とする請求項１記載の医療用手技評価システム。
3. 前記手技評価装置は、前記受光素子からの電圧値を検出する電圧検出部と、前記医療行為の開始から終了までの各時間に対する電圧値の関係を示す電圧変化グラフが作成されるデータ集計部と、このデータ集計部のデータから前記代入値を求めるデータ演算部と、当該代入値を前記評価関数に代入して前記評価値を算出する評価値算出部とを備えていることを特徴とする請求項２記載の医療用手技評価システム。
4. 前記評価関数は、縫合手技評価用関数及び／又は結紮手技評価用関数であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の医療用手技評価システム。
5. 前記医療行為終了後に前記対象部位を撮像するカメラを更に備え、
   前記手技評価装置は、前記センサによって測定された直交三軸方向の各状態量に基づく変位計測値と、前記カメラによって撮像された画像データに基づく画像処理値とを予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出することを特徴とする請求項１記載の医療用手技評価システム。
6. 前記センサは、発光素子及び受光素子を備えた反射型フォトインタラプタであり、前記発光素子からの光が前記軟素材に反射して前記受光素子で受光可能な位置に設けられ、
   前記手技評価装置は、前記受光素子からの電圧値を検出する電圧検出部と、前記医療行為の開始から終了までの各時間に対する電圧値の関係を示す電圧変化グラフが作成されるデータ集計部と、このデータ集計部のデータから前記変位計測値を求めるデータ演算部と、前記カメラで撮像された画像データから前記画像処理値を求める画像処理部と、前記変位計測値及び前記画像処理値を前記評価関数に代入して前記評価値を算出する評価値算出部とを備えていることを特徴とする請求項５記載の医療用手技評価システム。
7. 前記評価関数は、縫合手技及び結紮手技を総合的に評価する縫合結紮評価用関数であることを特徴とする請求項６記載の医療用手技評価システム。
8. 前記軟素材は、人間の皮膚の状態を擬似した擬似表皮と、当該擬似表皮に形成されて皮膚の切開部分を擬似した切込みとを備え、
   前記画像処理部は、縫合結紮処置後の前記切込みの総開口面積と、前記切込みの開口縁を複数箇所で接合する各縫合糸の間隔と、当該各縫合糸における前記切込みから針の刺入点までの距離及び前記切込みから針の刺出点までの距離とに基づき、前記画像処理値を求めることを特徴とする請求項７記載の医療用手技評価システム。
9. 評価対象者が医療行為を模擬的に行う対象部位と、当該対象部位を撮像するカメラと、このカメラで撮像された画像データに基づいて、前記医療行為に対する手技の評価値を求める手技評価装置とを備え、
   前記手技評価装置は、前記画像データに基づく画像処理値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出することを特徴とする医療用手技評価システム。
10. 評価対象者が対象部位に対して模擬的に行った医療行為の手技の評価値を求める医療用の手技評価装置であって、
    前記対象部位の変形に対応した直交三軸方向の各状態量から前記手技に関連する値を求め、当該値を予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出することを特徴とする手技評価装置。
11. 前記医療行為後にカメラで撮像された前記対象部位の画像データから前記手技に関連する値を求め、当該値を前記各状態量からの前記手技に関連する値とともに予め設定された評価関数に代入し、前記評価値を算出することを特徴とする請求項１０記載の手技評価装置。
12. 評価対象者が対象部位に対して模擬的に行った医療行為の手技の評価値を求める医療用の手技評価装置を実行させるためのプログラムであって、
    前記対象部位の変形に対応した直交三軸方向の各状態量から前記手技に関連する値を求め、当該値を予め設定された評価関数に代入して前記評価値を算出する処理を前記手技評価装置にさせることを特徴とする手技評価装置用プログラム。
13. 前記医療行為後にカメラで撮像された前記対象部位の画像データから前記手技に関連する値を求め、当該値を前記各状態量からの前記手技に関連する値とともに予め設定された評価関数に代入して前記評価値を算出する処理を前記手技評価装置にさせることを特徴とする請求項１２記載の手技評価装置用プログラム。

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