KR101382515B1 - 의료용 테크닉 평가 시스템, 테크닉 평가 장치 및 테크닉 평가 장치용 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 의사나 의대생에 대하여, 수술이나 촉진 등의 의료 행위의 손재주 즉 테크닉에 대하여 객관적으로 평가할 수 있는 툴(tool)을 제공하는 것으로서, 본 발명은, 의사나 의대생 등의 훈련자가 봉합(縫合) 처치를 모의적(模擬的)으로 행하는 커트인(cut-in)부(27)를 포함하고, 상기 커트인부(27)의 주위에 작용하는 힘에 의해 탄성변형 가능한 연소재(軟素材)(18)와, 이 연소재(18)의 탄성변형에 따른 직교하는 3축 방향의 상태량을 측정 가능한 반사형 포토인터럽터(photointerruptor)(16)와, 이 반사형 포토인터럽터(16)의 측정값으로부터, 봉합 처치 및 결찰(結紮) 처리에 대한 테크닉의 평가값을 구하는 테크닉 평가 장치(12)를 포함하여 의료용 테크닉 평가 시스템(10)이 구성되어 있다. 테크닉 평가 장치(12)는, 반사형 포토인터럽터(16)에 의해 측정된 직교하는 3축 방향의 각 상태량에 기초한 값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하고, 상기 평가값을 산출한다.

연소재, 포토인터럽터, 테크닉 평가 장치, 평가값, 커트인부

Description

의료용 테크닉 평가 시스템, 테크닉 평가 장치 및 테크닉 평가 장치용 프로그램{MEDICAL TECHNIQUE EVALUATION SYSTEM, TECHNIQUE EVALUATION DEVICE, TECHNIQUE EVALUATION DEVICE PROGRAM}

본 발명은, 의료용 손재주 즉 의료용 테크닉 평가 시스템, 테크닉 평가 장치 및 테크닉 평가 장치용 프로그램에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 수술 시의 처치 등의 각종 의료 행위에 대한 의사 및 의대생의 테크닉을 객관적으로 평가할 수 있는 의료용 테크닉 평가 시스템, 테크닉 평가 장치 및 테크닉 평가 장치용 프로그램에 관한 것이다.

수술 시에는, 조직의 절개나 절제, 절개나 절제한 조직의 봉합(縫合), 및 봉합사를 묶는 결찰(結紮) 등의 처치가 행해지고 있지만, 이들 처치 등의 의료 행위에 관한 테크닉은, 상당한 훈련을 거침으로써 향상된다. 그런데, 인체에 대한 훈련은 제한되어 있으므로, 수술 테크닉을 향상시키는 훈련용의 툴(tool)로서 인체를 모방한 수술 훈련용 모의(模擬) 실험 장치가 알려져 있고(특허 문헌 1 참조), 상기 모의 실험 장치는, 특히, 경험이 적은 미숙한 의사나 의대생에게 있어서 유용하다.

특허 문헌 1: 일본 특허출원 공개번호 2005-10164호 공보

그러나, 경험이 적은 의사나 의대생이 상기 모의 실험 장치 등을 사용하여 훈련해도, 자신의 테크닉을 객관적으로 평가하는 툴이 현존하지 않으므로, 자신의 테크닉을 평가하는 데는, 지도자에 의한 주관적인 평가를 구하는 수 밖에 없다. 따라서, 이와 같은 경우에 있어서는, 테크닉의 평가가 정확하게 행해지지 않을 가능성이 있는 것 외에, 상기 평가를 얻으려면, 항상 평가를 행하는 지도자가 필요해 지므로, 평가에 따른 훈련을 단독으로 효율적으로 행할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것이며, 그 목적은, 의사나 의대생에 대하여, 수술이나 촉진 등의 의료 행위의 테크닉에 대하여 객관적으로 평가할 수 있는 의료용 테크닉 평가 시스템, 테크닉 평가 장치 및 테크닉 평가 장치용 프로그램을 제공하는 것에 있다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 의료용 테크닉 평가 시스템은, 평가 대상자가 의료 행위를 모의적으로 행하는 대상 부위를 포함하고, 대상 부위의 주위에 작용하는 힘에 의해 탄성변형 가능한 연소재(軟素材)와, 이 연소재의 탄성변형에 따른 직교하는 3축 방향의 상태량을 측정 가능한 센서와, 이 센서의 측정값에 기초하여 의료 행위에 대한 테크닉의 평가값을 구하는 테크닉 평가 장치를 포함하고, 테크닉 평가 장치는 센서에 의해 측정된 직교하는 3축 방향의 각 상태량에 기초한 값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하고, 평가값을 산출하는 구성을 채용하고 있다.

(2) 또한, 센서는 발광 소자 및 수광 소자를 구비한 반사형 포토인터럽터(photointerruptor)이며, 발광 소자로부터의 광이 연소재에 반사하여 수광 소자로 수광 가능한 위치에 설치되고, 수광 소자를 통과하는 전류의 변화에 기초하여 평가 함수에 대한 대입값을 구하는 구성을 채용할 수 있다.

(3) 여기서, 테크닉 평가 장치는, 수광 소자로부터의 전압값을 검출하는 전압 검출부와, 의료 행위의 개시로부터 종료까지의 각 시간에 대한 전압값의 관계를 나타내는 전압 변화 그래프가 작성되는 데이터 집계부와, 이 데이터 집계부의 데이터로부터 대입값을 구하는 데이터 연산부와, 대입값을 평가 함수에 대입하여 평가값을 산출하는 평가값 산출부를 포함하는 구성을 채용하고 있다.

(4) 또한, 평가 함수를, 봉합 테크닉 평가용 함수 및/또는 결찰 테크닉 평가용 함수로 할 수 있다.

(5) 또한, (1)에 있어서, 의료 행위 종료 후에 대상 부위를 촬상하는 카메라를 더 포함하고, 테크닉 평가 장치는, 센서에 의해 측정된 직교하는 3축 방향의 각 상태량에 기초한 변위 계측값과, 카메라에 의해 촬상된 화상 데이터에 따른 화상 처리값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하고, 평가값을 산출하는 구성을 채용할 수 있다.

(6) 여기서, 센서는, 발광 소자 및 수광 소자를 구비한 반사형 포토인터럽터이며, 발광 소자로부터의 광이 연소재에 반사하여 수광 소자로 수광 가능한 위치에 설치되고, 테크닉 평가 장치는, 수광 소자로부터의 전압값을 검출하는 전압 검출부와, 의료 행위의 개시로부터 종료까지의 각 시간에 대한 전압값의 관계를 나타내는 전압 변화 그래프가 작성되는 데이터 집계부와, 이 데이터 집계부의 데이터로부터 변위 계측값을 구하는 데이터 연산부와, 카메라로 촬상된 화상 데이터로부터 화상 처리값을 구하는 화상 처리부와, 변위 계측값 및 화상 처리값을 평가 함수에 대입하여 평가값을 산출하는 평가값 산출부를 포함하는 구성을 채용할 수 있다.

(7) 또한, 평가 함수는, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉을 종합적으로 평가하는 봉합 결찰 평가용 함수로 할 수 있다.

(8) 여기서, 연소재는, 인간의 피부 상태를 모방한 유사 표피와, 유사 표피에 형성되어 피부의 절개 부분을 모방한 커트인(cut-in)부를 구비하고, 화상 처리부는, 봉합 결찰 처치 후의 커트인부의 총 개구 면적과, 커트인부의 개구 에지를 복수 개소에서 접합하는 각 봉합사의 간격과, 각 봉합사에 있어서의 커트인부로부터 침의 자입점(刺入点)까지의 거리 및 커트인부로부터 침의 자출점(刺出点)까지의 거리에 기초하여 화상 처리값을 구하는 구성을 채용할 수 있다.

(9) 또한, 본 발명에 관한 의료용 테크닉 평가 시스템은, 평가 대상자가 의료 행위를 모의적으로 행하는 대상 부위와, 대상 부위를 촬상하는 카메라와, 이 카메라로 촬상된 화상 데이터에 기초하여 의료 행위에 대한 테크닉의 평가값을 구하는 테크닉 평가 장치를 포함하고, 테크닉 평가 장치는, 화상 데이터에 따른 화상 처리값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하고, 평가값을 산출하는 구성을 채용할 수도 있다.

(10) 또한, 본 발명은, 평가 대상자가 대상 부위에 대하여 모의적으로 행한 의료 행위의 테크닉의 평가값을 구하는 의료용의 테크닉 평가 장치로서, 대상 부위의 변형에 대응한 직교하는 3축 방향의 각 상태량으로부터 테크닉과 관련된 값을 구하고, 값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하고, 평가값을 산출하는 구성을 채용하고 있다.

(11) 여기서, 의료 행위 후에 카메라로 촬상된 대상 부위의 화상 데이터로부터 테크닉과 관련된 값을 구하고, 값을 각 상태량으로부터의 테크닉과 관련된 값과 함께 미리 설정된 평가 함수에 대입하고, 평가값을 산출하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.

(12) 또한, 본 발명은, 평가 대상자가 대상 부위에 대하여 모의적으로 행한 의료 행위의 테크닉의 평가값을 구하는 의료용의 테크닉 평가 장치를 실행하도록 하기 위한 프로그램으로서, 대상 부위의 변형에 대응한 직교하는 3축 방향의 각 상태량으로부터 테크닉과 관련된 값을 구하고, 값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하여 평가값을 산출하는 처리를 테크닉 평가 장치가 실행하게 하는 구성을 채용하고 있다.

(13) 여기서, 의료 행위 후에 카메라로 촬상된 대상 부위의 화상 데이터로부터 테크닉과 관련된 값을 구하고, 값을 각 상태량으로부터의 테크닉과 관련된 값과 함께 미리 설정된 평가 함수에 대입하여 평가값을 산출하는 처리를 테크닉 평가 장치가 실행하게 하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 평가 대상자로서의 의사나 의대생이 연소재 상에서 행한 수술이나 촉진 등의 의료 행위의 테크닉에 대하여, 능력에 따른 평가값을 얻을 수 있게 되어, 의사나 의대생의 테크닉의 정량적인 평가가 가능해지고, 객관적인 평가에 따른 훈련을 단독으로 효율적으로 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 제1 실시예에 관한 의료용 테크닉 평가 시스템의 개략 구성도이다.

도 2는 모의체(模擬體)의 개략 분해 평면도이다.

도 3은 제2 실시예에 관한 의료용 테크닉 평가 시스템의 개략 구성도이다.

도 4는 훈련 종료 후에 촬상된 커트인부 주변의 화상을 모식적으로 나타낸 도면 이다.

도 5는 도 4의 화상을 2치화 처리한 후의 화상을 모식적으로 나타낸 도면이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 의료용 테크닉 평가 시스템

12: 테크닉 평가 장치

16: 반사형 포토인터럽터(센서)

18: 연소재

20: 발광 소자

21: 수광 소자

24: 유사 표피

27: 커트인부(대상 부위)

27A: 개구 에지

29: 전압 검출부

31: 데이터 집계부

32: 데이터 연산부

33: 평가값 산출부

50: 의료용 테크닉 평가 시스템

51: 카메라

52: 테크닉 평가 장치

55: 화상 처리부

56: 데이터 연산부

57: 평가값 산출부

58: 봉합사

E, E_S, E_L:평가값

P1: 자입점

P2: 자출점

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 실시예)

도 1에는, 제1 실시예에 관한 의료용 테크닉 평가 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다. 이 도면에 있어서, 의료용 테크닉 평가 시스템(10)은, 의사나 의대생 등의 훈련자(평가 대상자)가 봉합 처치 및 결찰 처치의 훈련을 행했을 때 이들 각 처치의 테크닉을 평가하는 시스템으로서, 훈련자에 의해 봉합 처치 및 결찰 처치가 모의적으로 행해지는 모의체(模擬體)(11)와, 모의체(11)에 행해진 각 처치 에 대하여 정량적인 평가를 행하는 테크닉 평가 장치(12)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 모의체(11)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 봉합 처치 및 결찰 처치의 훈련 부위로 되는 연소재(18)와, 이 연소재(18)를 아래쪽으로부터 지지하는 동시에, 중앙에 내부 공간 S가 형성된 프레임(15)과, 이 프레임(15)의 내부 공간 S 내의 5개소에 배치된 광센서로서의 반사형 포토인터럽터(16)와, 프레임(15)에 부설된 기판(14)과, 이 기판(14)이 탑재되는 베이스(13)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 연소재(18)는, 상기 각 처치가 되었을 때 작용하는 힘에 의해 탄성변형 가능하게 되어 있다. 이 연소재(18)는, 인간의 피부 상태를 모방하여 푸딩 겔(pudding gel)에 의해 형성된 평면에서 볼 때 대략 사각형상의 유사 표피(24)와, 이 유사 표피(24)의 하면의 대략 중앙 부분에 고정되고, 프레임(15)의 내부 공간 S 내에 수용되는 우레탄폼(25)과, 이들 유사 표피(24) 및 우레탄폼(25)에 형성된 커트인부(27)를 구비하고 있다.

상기 우레탄폼(25)은, 내부 공간 S 내의 각 반사형 포토인터럽터(16) 사이에 소정의 간극을 두고 배치되어 있고, 각 반사형 포토인터럽터(16)로부터의 광이 쉽게 투과할 수 없는 탄성 소재로 형성되어 있다.

상기 커트인부(27)는, 도 1 중 지면과 직교하는 방향이 되는 Y축 방향(도 2 참조)으로 연장되도록 형성되어 있고, 유사 표피(24)의 표면으로부터 우레탄폼(25)의 도중까지 연장되는 깊이의 단면 쐐기형으로 설치되어 있다. 이 커트인부(27)는, 수술 시에 있어서의 피부의 절개 부분과 유사하게 되어 있고, 이 커트인부(27) 에 대하여 훈련자가 봉합한 다음에, 결찰하는 훈련을 행함으로써, 후술하는 바와 같이, 상기 각 훈련에 대한 테크닉 평가가 행해진다. 따라서, 커트인부(27)는 훈련자가 의료 행위가 되는 수술 시의 처치를 모의적으로 행하는 대상 부위를 구성한다.

상기 프레임(15)은, 유사 표피(24)와 대략 동일한 외형 치수를 가지는 평면에서 볼 때 대략 사각형상의 외형으로 되어 있고, 대략 각이 진 구멍 형상의 관통공(19)이 중앙 부근에 형성되어 있고, 관통공(19)의 내측이 내부 공간 S로 되어 있다.

반사형 포토인터럽터(16)는, 우레탄폼(25)의 주위를 에워싸도록 관통공(19)의 내주에 있어서의 4방향의 내면에 각각 한 개씩 배치되는 동시에, 우레탄폼(25)의 하방이 되는 기판(14) 상에 한 개 배치되어 있다.

이들 반사형 포토인터럽터(16)로서는, 도시하지 않은 전원으로부터의 전류에 의해 광을 조사(照射)하는 발광 소자(20)와, 발광 소자(20)로부터 조사된 광을 수광하는 수광 소자(21)를 포함하는 공지의 것이 사용되고 있다. 이 수광 소자(21)는 도시하지 않은 전원과 어스 사이에 설치되고, 수광 장치(21)를 통과하는 전류의 크기가 수광량에 따라 상이하게 되어 있다. 또한, 수광 소자(21)의 상류측(전원측)은 테크닉 평가 장치(12) 측으로 전류가 분기(分岐)하여 흐르는 회로 구성으로 되어 있다. 또한, 반사형 포토인터럽터(16)에는 수광 소자(21)에서의 외부광의 수광을 저지하는 필터(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 도 1 및 도 2에서는, 발광 소자(20), 수광 소자(21)를 일부의 반사형 포토인터럽터(16)에만 기재하 고, 다른 반사형 포토인터럽터(16)에 대하여는 기재를 생략하고 있다.

여기서, 각 반사형 포토인터럽터(16)의 각 발광 소자(20)로부터 조사된 광은, 각 반사형 포토인터럽터(16)의 내측의 우레탄폼(25)에 의해 반사되어 자체의 수광 소자(21)에서 수광되게 되지만, 우레탄폼(25)의 탄성변형에 의해, 각 반사형 포토인터럽터(16)와 우레탄폼(25)의 거리가 변경되면, 수광 소자(21)에서의 수광량이 변경되어, 수광 소자(21)를 통과하는 전류의 크기가 변경된다. 이에 따라 테크닉 평가 장치(12) 측으로 흐르는 전류의 크기가 변경되게 된다. 구체적으로는, 반사형 포토인터럽터(16)와 우레탄폼(25)의 거리가 짧아질 수록, 수광 소자(21)를 통과하는 전류가 많아지는 한편, 테크닉 평가 장치(12) 측으로 흐르는 전류가 적어지게 되고, 그 결과, 테크닉 평가 장치(12) 측으로 분기(分岐)되는 회로의 전압이 낮아진다. 즉, 우레탄폼(25)의 변형의 정도가 적을 수록, 테크닉 평가 장치(12) 측으로 분기되는 회로의 전압이 낮아진다.

그리고, 이하의 설명에 있어서, 우레탄폼(25)의 도 2 중 좌우 양측에 배치된 한쌍의 반사형 포토인터럽터(16, 16)는, 커트인부(27)(도 1 참조)의 연장 방향(Y축 방향)과 직교하는 동 도면 중 X축 방향의 우레탄폼(25)의 변형을 센싱하기 위한 것이며, 이하, 단지 「X축의 포토인터럽터」라고 한다. 또한, 우레탄폼(25)의 도 2 중 상하 양측에 배치된 한쌍의 반사형 포토인터럽터(16, 16)는, 커트인부(27)의 연장 방향에 따른 Y축 방향의 우레탄폼(25)의 변형을 센싱하기 위한 것이며, 이하, 단지 「Y축의 포토인터럽터」라고 한다. 또한, 우레탄폼(25)의 도 1 중 아래쪽에 배치된 반사형 포토인터럽터(16)는, 높이 방향에 따른 동 도면 중 Z축 방향의 우레 탄폼(25)의 변형을 센싱하기 위한 것이며, 이하, 단지 「Z축의 포토인터럽터」라고 한다.

상기 테크닉 평가 장치(12)는 소프트 웨어 및 하드웨어에 의해 구성되며, 프로세서 등, 복수개의 프로그램 모듈 및 처리 회로로 구성되어 있다. 이 테크닉 평가 장치(12)는 각 반사형 포토인터럽터(16)의 수광 소자(21) 측으로부터의 각 전압값(이하, 단지 「각 전압값」이라고 함)을 검출하여 디지털 신호로 변환하는 전압 검출부(29)와, 소정의 타이밍에서 계시(計時)를 행하는 타이머(30)와, 커트인부(27)에 대한 봉합 처치의 개시로부터 결찰 처치의 종료까지의 각 시간과 전압값의 관계를 나타내는 전압 변화 그래프가 작성되는 데이터 집계부(31)와, 이 데이터 집계부(31)의 데이터로부터, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 우열의 지표가 되는 값을 구하는 데이터 연산부(32)와, 이들 데이터 집계부(31) 및 데이터 연산부(32)로부터 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉에 관한 각 평가값을 산출하는 평가값 산출부(33)와, 구한 평가값을 표시하는 표시부(34)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 전압 검출부(29)에서는, 타이머(30)에 의한 계시 개시로부터 종료까지, 소정 시간(본 실시예에서는, 2μsec)마다 전압값을 계측하고, 전압값을 소정 시간(본 실시예에서는, 50msec) 단위로 평균화한 평균 전압값을 구하도록 되어 있다.

상기 타이머(30)는, 봉합 훈련의 개시 시에 계시를 개시하고, 봉합 처치의 종료 시에 계시를 종료하도록 동작한다. 그 후, 결찰 훈련의 개시 시에, 다시 계시를 개시하고, 결찰 처치의 종료 시에 계시를 종료하도록 동작한다. 이들 개시 및 종료의 지령은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 커트인부(27)의 육안관찰에 의 해 수동으로 행해도 되고, 도시하지 않은 카메라에서의 촬영에 기초하여 자동으로 행해도 된다. 또한, 봉합 훈련의 개시 시에 계시가 개시되고, 계시가 결찰 처치의 종료 시까지 계속되도록 설정해도 된다.

상기 데이터 집계부(31)에서는, 전압 검출부(29)에서 구한 평균 전압값을 시간에 대응시켜 작성으로써 전압 변화 그래프가 형성된다. 여기서, 전압값은 우레탄폼(25)의 무변형 상태를 기준으로 하여, 우레탄폼(25)이 각 반사형 포토인터럽터(16)와의 거리를 증대시키는 방향으로 변형되었을 때의 전압값에 「+」의 부호가 부여되는 한편, 거리를 감소시키는 방향으로 우레탄폼(25)이 변형되었을 때의 전압값에 「-」의 부호가 부여되도록 설정된다.

상기 데이터 연산부(32)에서는, 후술하는 평가값 산출부(33)에서의 평가 함수에 대입되는 값이 구해진다. 즉, 여기서는, 봉합 훈련의 개시로부터 종료까지의 봉합 소요 시간 T_S와, 결찰 훈련의 개시로부터 종료까지의 결찰 소요 시간 T_L과, X축의 반사형 포토인터럽터(16, 16)로부터의 각 검출값 X₁, X₂의 차분 즉 X축 방향의 우레탄폼(25)의 변위차 △x(t)와, Y축의 반사형 포토인터럽터(16, 16)로부터의 각 검출값 Y₁, Y₂의 차분 즉 Y축 방향의 우레탄폼(25)의 변위차 △y(t)와, Z축의 반사형 포토인터럽터(16)로부터의 검출값의 최소값 Z_min과, 결찰 작업시에 있어서의 전압 변화 그래프의 산(山)부분을 카운트함으로써 얻어지는 결찰 횟수 N_L과, 우레탄폼(25)에 힘이 가해지지 있지 않을 때의 X, Y, Z축의 각 반사형 포토인터럽터(16) 로부터 검출된 각 전압값 I_x, I_y, I_z와, 결찰 작업시에 있어서의 산부분 중 최대가 되는 부분, 즉 우레탄폼(25)의 최대 변형시에 있어서의 X축, Y축, Z축의 반사형 포토인터럽터(16)로부터 검출된 최대 전압값 M_x, M_y, M_z가 각각 구해진다. 여기서, X축, Y축의 포토인터럽터(16, 16)는 각각 2개씩 있으므로, 각 전압값 I_x, I_y, M_x, M_y는, 동축의 반사형 포토인터럽터(16, 16)의 합계값이 된다.

상기 평가값 산출부(33)에서는, 미리 설정된 평가 함수에 데이터 연산부(32)에서 구한 각 값이 대입되어 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 평가값이 구해진다. 여기서, 평가 함수로서는, 봉합 테크닉 평가용 함수와 결찰 테크닉용 평가 함수가 있고, 봉합 테크닉 평가용 함수로부터 봉합 훈련에 대한 평가값 E_S가 구해지고, 결찰 테크닉용 평가 함수로부터 결찰 훈련에 대한 평가값 E_L이 구해진다.

상기 봉합 테크닉 평가용 함수로서는, 다음 식(1)을 예시할 수 있다.

[수식 1]

여기서, 커트인부(27)의 연장 방향인 Y축 방향의 변위는, 봉합이 X축 방향으로 반복하여 행해지는 것을 생각하면, Y축 방향의 변위는 X축 방향의 변위에 비해 테크닉의 우열을 좌우하는 정도가 낮은 것으로 생각되므로, 식(1)에서는 고려하고 있지 않다. 그러나, 다음 식(2)와 같이, 식(1)에 대하여 Y축 방향의 변위를 고려 한 항으로 추가해도 되고, 이 경우는, 봉합 테크닉의 평가 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

[수식 2]

상기 결찰 테크닉 평가용 함수로서는, 다음 식(3)을 예시할 수 있다.

[수식 3]

단,

[수식 4]

로 한다.

여기서, 식(2)의 경우와 마찬가지로, 식(3)에 대하여 Y축 방향의 변위를 고려한 항을 추가해도 된다.

그리고, 이상의 각 식에 있어서, ω₁∼ω₇는 가중치 부여 계수이며, T는 각 처치의 종료 시간을 의미한다.

이들 평가 함수는, 미리, 복수의 의사와 복수의 미경험자와 각각에 대하여, 변수가 되는 각 값을 취득하고, 공지의 판별 해석을 사용하고, 평가값 E_S, E_L이 클 수록, 봉합 테크닉, 결찰 테크닉이 능숙한 것으로 판단되도록, 각 계수 ω₁∼ω₇가 구해진다. 또한, ω₁∼ω₇의 일부 또는 전부를 임의로 설정할 수도 있다.

그리고, 평가 함수의 변수로서는, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 우열을 좌우하는 것이면, 종류나 수를 불문하고 어느 것이라도 채용할 수 있고, 그에 따라 별도로, 평가 함수를 판별 해석으로 구하여, 그 평가 함수를 적용하면 된다.

따라서, 이와 같은 제1 실시예에 따르면, 연소재(18)인 커트인부(27)를 봉합하고, 그 다음에, 결찰하는 훈련을 행했을 때, 비교적 간단한 구성의 테크닉 평가 장치(12)로, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉을 나타내는 평가값 E_S, E_L을 자동적으로 구할 수 있고, 지도자가 같이 하지 않아도, 봉합 테크닉의 객관적인 평가를 간단하게 얻는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 그리고, 이하의 설명에 있어서, 제1 실시예와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대하여는 동일 부호를 사용하는 것으로 하고, 설명을 생략 또는 간략하게 한다.

(제2 실시예)

도 3에 나타낸 제2 실시예에 관한 의료용 테크닉 평가 시스템(50)은, 제1 실시예의 시스템(10)과 다른 평가 함수를 사용하여, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 종합적인 평가값 E를 구하는 것이다.

즉, 본 실시예에서는, 봉합 처치 및 결찰 처치의 종료 후에서의 처치 부위의 봉합 상태에 대해서도, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 평가 요소로 하고 있다. 즉, 본 실시예에서는, 평가 요소로서, 각 처치의 종료 후에 표면 측으로부터 커트인부(27)를 보았을 때 봉합되지 않고 열려 있는 부분(개구 부분)에 관한 요소와, 결찰 후의 봉합사의 배치 상태에 관한 요소를 새롭게 가한 곳에 특징을 가진다. 요소를 가한 이유로서는, 봉합 처치 및 결찰 처치의 후에, 피부의 봉합 개소에 개방한 부분이 있는 것은 양호하지 않고, 또한 절개 부분을 넘도록 피부의 복수 개소에서 봉합된 각 봉합사는, 각각 등 피치(균등)로 되어 있는 것이 바람직하고, 또한 각 봉합사의 양단의 자입점 및 자출점이, 절개 부분의 접합 부분을 사이에 두고 대칭이 되도록 양호한 밸런스로 봉합하는 것이 바람직하기 때문이다.

상기 의료용 테크닉 평가 시스템(50)은, 제1 실시예의 시스템(10)에 대하여, 봉합 처치 및 결찰 처치 후의 커트인부(27)를 촬상 가능한 카메라(51)를 더 포함하고, 제1 실시예의 테크닉 평가 장치(12)를 일부 구성이 상이한 테크닉 평가 장치(52)로 치환한 것이다. 그 외의 구성은, 시스템(10)과 실질적으로 동일하게 되어 있다.

상기 카메라(51)는, 커트인부(27)의 위쪽으로부터 커트인부(27)의 표면을 촬상 가능하게 배치되어 있다.

상기 테크닉 평가 장치(52)는, 제1 실시예에 대하여, 카메라(51)로 촬상된 화상 데이터를 처리하는 화상 처리부(55)를 더 포함하는 동시에, 데이터 연산부(32) 및 평가값 산출부(33)에 대신하여, 이들 데이터 연산부(32) 및 평가값 산출부(33)에 있어서의 처리를 개량한 데이터 연산부(56) 및 평가값 산출부(57)가 설치 되어 있다. 그 외의 구성은, 테크닉 평가 장치(12)와 실질적으로 동일하게 되어 있다.

상기 화상 처리부(55)에서는, 봉합 처치 및 결찰 처치가 종료된 후에 카메라(51)에 의해 촬상된 화상 데이터에 기초하여, 다음의 화상 처리값이 구해진다. 이 화상 처리값으로서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 커트인부(27)의 개구 에지(27A) 중, 동 도면 중 좌우의 개구 에지(27A)끼리가 접합되지 않고 열려 있는 개구 부분(27B)의 총 개구 면적 S와 커트인부(27)를 넘도록 복수 개소에서 봉합된 봉합사(58)의 간격 ds와, 각 봉합사(58)에 대하여, 커트인부(27)로부터 침의 자입점 P1까지의 거리 d1(이하, 「자입측 거리 d1」이라고 함) 및 커트인부(27)로부터 침의 자출점 P2까지의 거리 dr(이하, 「자출측 거리 dr」이라고 함)가 구해진다. 여기서, 이하의 화상 처리를 위해, 유사 표피(24)와 커트인부(27)의 개구 에지(27A) 및 그 내부와 봉합사(58)는, 서로 상이한 색채가 부여되어 있다. 색채는, 이하의 처리를 행할 수 있는 한, 여러 가지 선택할 수 있지만, 본 실시예에서는, 유사 표피(24)가 백색, 커트인부(27)의 개구 에지(27A) 및 그 내부가 적색, 봉합사(58)가 청색으로 되어 있다.

상기 총 개구 면적 S는, 다음과 같이 하여 구해진다. 먼저, 공지의 화상 처리 방법에 의해, 화상 데이터가 HSV 색공간으로 변환된 후, 적색 부분이 추출된다. 여기서, 적색은 커트인부(27)의 개구 에지(27A) 및 그 내부에 부여된 색채이므로, 개구 부분(27B)이 존재하는 부위는 화상 위에 적색으로 모두 칠해져 표현되는 동시에, 좌우의 개구 에지(27A)가 접합되어 있는 부위는 화상 위에 적선(赤線)으로 표 현되게 된다. 따라서, 추출된 적색 부분은, 커트인부(27)의 개구 에지(27A)의 접합 부분과 개구 부분(27B)의 영역이 된다. 다음에, 추출된 적색 부분을 백색으로 변환하는 동시에, 그 외의 부분을 흑색으로 변환하는 2치화 처리가 행해지고, 백색으로 변환된 적색 부분의 총 화소수를 셈으로써 총 개구 면적 S가 구해진다. 또한, 이 때, 적색 부분이 되는 커트인부(27)의 화상 위의 좌표가 구해진다.

상기 봉합사(58)의 간격 ds는, 다음과 같이 하여 구해진다. 먼저, 총 개구 면적 S를 구했을 때와 마찬가지로 하여, HSV 색공간으로 변환된 화상으로부터 봉합사(58)를 나타내는 청색 부분이 추출되고, 2치화 처리에 의해 청색 부분이 백색으로 변환되는 한편, 그 외의 부분이 흑색으로 변환된다. 그리고, 도 5는 2치화 처리 후의 화상을 모식적으로 나타낸 도면이지만, 본 도면 상에서는, 흑색 부분도 백색으로 표시하고 있다. 그리고, 이 2치화 처리 화상을 화상 위쪽으로부터 스캔하면서, 봉합사(58)에 해당하는 백색 부분의 화상 위의 좌표가 기억되는 동시에, 스캔의 과정에서, 연속되는 백색 부분이 1개의 봉합사(58)의 존재 영역 A로 되고, 존재 영역 A의 수 즉 봉합수가 구해진다. 그리고, 존재 영역 A마다 백색 부분의 중심의 좌표가 구해지고, 거기가 봉합사(58)의 중심 위치 G로 된다. 그 후, 각 봉합사(58)의 중심 위치 G의 좌표로부터, 각 중심 위치 G의 이격 거리가 연산되고, 각 이격 거리가 각 봉합사(58)의 간격 ds로 된다.

자입측 거리 d1과 자출측 거리 dr은, 봉합사(58)의 간격 ds를 구할 때 사용한 2치화 화상과 전술한 커트인부(27)의 개구 에지(27A)의 좌표를 사용하고, 각 존재 영역 A 각각에 대하여, 다음과 같이 하여 구해진다. 여기서, 각 존재 영역 A를 구성하는 백색 부분 중 도 5 중 우측단을 자입점 P1으로 하고, 동 좌측단을 자출점 P2로 하고, 도 5 중 좌우 방향을 화상 위의 X 좌표로 하고, 동 도면 중 상하 방향을 화상 위의 Y 좌표로 한다. 그리고, 커트인부(27)의 개구 에지(27A) 중 Y 좌표가 자입점 P1과 동일해지는 부분으로부터, 자입점 P1까지의 X 좌표에 있어서의 최단 이격 거리가 구해지고, 이격 거리가 자입측 거리 d1으로 된다. 또한, 커트인부(27)의 개구 에지(27A) 중 Y 좌표가 자출점 P2와 동일해지는 부분으로부터, 자출점 P2까지의 X 좌표에 있어서의 최단 이격 거리가 구해지고, 이격 거리가 자출측 거리 dr로 된다.

데이터 연산부(56)에서는, 봉합 처치의 개시로부터 결찰 처치의 종료까지의 총소요 시간 T와, 반사형 포토인터럽터(16)에 의해 측정된 직교하는 3축 방향의 각 상태량에 기초한 변위 계측값이 구해진다. 이 변위 계측값으로서 X축의 반사형 포토인터럽터(16, 16)로부터의 각 검출값 X₁, X₂의 차분인 변위차 △x(t)와, Y축의 반사형 포토인터럽터(16, 16)로부터의 각 검출값 Y₁, Y₂의 차분인 변위차 △y(t)와, Z축의 반사형 포토인터럽터(16)로부터의 검출값의 최소값 Z_min과, 결찰 처치가 종료되었을 때, 즉 훈련이 종료되었을 때, X, Y, Z축의 각 반사형 포토인터럽터(16)로부터 검출된 각 전압값 X₁(T), X₂(T), Y₂(T), Y₂(T), Z(T)가 구해진다.

평가값 산출부(57)에서는, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉을 종합적으로 평가하는 봉합 결찰 평가용 함수에, 화상 처리부(55)에서 구한 화상 처리값과 데이터 연산부(56)에서 구한 총소요 시간 T 및 변위 계측값이 대입됨으로써, 평가값 E가 구 해진다. 이 평가값 E도, 클 수록, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉이 종합적으로 능숙한 것으로 판단된다.

봉합 결찰 테크닉 평가용 함수로서는, 다음의 식(5)를 예시할 수 있다. 이 식(5)에 있어서, ω₁∼ω₇는 가중치 부여 계수이며, 제1 실시예와 마찬가지로 각 계수 ω₁∼ω₇가 구해진다. 또한, ω₁∼ω₇의 일부 또는 전부를 임의로 설정할 수도 있다.

[수식 5]

여기서, σ는, 각 봉합사(58)의 간격 ds의 불균일을 나타내는 표준 편차이며, 이하의 식(6), 식(7)에 의해 구해진다. 그리고, 식(5) ~ 식(7)에서 사용되고 있는 첨자 「i」는, 하나의 존재 영역 A에 대응하고, 화상 중 가장 위의 존재 영역 A로부터 아래쪽을 향하여, 차례로 i = 1, 2 … N으로 되어 있다. 또한, 식(6) 및 식(7) 중의 「n」은, 존재 영역 A의 총수 즉 봉합수를 나타낸다.

[수식 6]

이상의 제2 실시예의 의료용 테크닉 평가 시스템(50)에 의하면, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 평가 요소로서, 식(5)의 제1항에서, 총 처치 시간이 고려되고, 식(5)의 제2항에서, 봉합 처치 시에 있어서의 대상 부분의 면 방향의 변위량이 고려되고, 식(5)의 제3항에서, 봉합 처치 시에 깊은 위치에 자입되어 있는지 여부가 고려되고, 식(5)의 제4항에서, 결찰 처치 후의 봉합 부분의 변형의 대소가 고려되고, 식(5)의 제5항에서, 결찰 처치 후의 봉합 간격의 불균일이 고려되고, 식(5)의 제6항에서, 결찰 처치 후의 자입점 P1과 자출점 P2의 좌우 밸런스가 고려되고, 식(5)의 제7항에서, 결찰 처치 후의 개구 부분(27B)의 유무가 고려된다. 따라서, 제1 실시예보다 많은 평가 요소가 고려되게 되어, 보다 정확한 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉의 평가값 E를 얻을 수 있다.

그리고, 제2 실시예에서는, 화상 처리부(55)에서 구해진 화상 처리값과 데이터 연산부(56)에서 구한 변위 계측값을 사용하여 평가값 E를 구하였으나, 상기 화상 처리값만을 사용하여 평가값 E를 구해도 된다. 이 경우의 평가 함수로서는, 식(5)의 제2항 내지 제4항을 삭제한 식을 예시할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 연소재(18)의 변형을 측정하는 센서로서, 반사 형 포토인터럽터(16)를 채용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 연소재(18)의 변형에 대응한 소정의 상태량을 측정할 수 있는 센서이면 어느 것이라도 되고, 예를 들면, 초음파 센서 등을 대체하여 작용할 수도 있다. 또한, 반사형 포토인터럽터(16)를 복수개 배치해도 되고, 이와 같이 하면, 보다 정밀도가 높은 테크닉 평가를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 연소재(18)의 형상을 조정함으로써, 절단 등의 다른 수술의 테크닉이나 촉진 등, 다른 의료 행위의 테크닉의 평가도 가능하다.

또한, 연소재(18)로서는, 상기 각 실시예의 구성에 한정되는 것이 아니고, 평가 대상이 되는 테크닉에 따라 탄성변형 가능한 것이면 어느 것이라도 된다. 단, 상기 각 실시예와 같이 반사형 포토인터럽터(16)를 사용한 경우에는, 차광성이 높은 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

그 외에, 본 발명에 있어서의 장치 각 부의 구성은 도시한 구성예에 한정되는 것이 아니고, 실질적으로 동일한 작용을 얻을 수 있는 한, 각종의 변경이 가능하다.

Claims (13)

1. 평가 대상자가 의료 행위를 모의적(模擬的)으로 행하는 대상 부위를 포함하며, 상기 대상 부위의 주위에 작용하는 힘에 의해 탄성변형 가능한 연소재(軟素材)와, 상기 연소재의 탄성변형에 따른 직교하는 3축 방향의 상태량을 측정 가능한 센서와, 상기 센서의 측정값에 기초하여 상기 의료 행위에 대한 테크닉의 평가값을 구하는 테크닉 평가 장치를 포함하고,

   상기 테크닉 평가 장치는, 상기 센서에 의해 측정된 직교하는 3축 방향의 각 상태량에 기초한 값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하여 상기 평가값을 산출하고,

   상기 센서는, 발광 소자 및 수광 소자를 포함하는 반사형 포토인터럽터(photointerruptor)이며, 상기 발광 소자로부터의 광이 상기 연소재에 반사되어 상기 수광 소자로 수광 가능한 위치에 설치되고, 상기 수광 소자를 통과하는 전류의 변화에 기초하여 상기 평가 함수에 대한 대입값을 구하는,

   의료용 테크닉 평가 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 테크닉 평가 장치는, 상기 수광 소자로부터의 전압값을 검출하는 전압 검출부와, 상기 의료 행위의 개시로부터 종료까지의 각 시간에 대한 전압값의 관계를 나타내는 전압 변화 그래프가 작성되는 데이터 집계부와, 상기 데이터 집계부의 데이터로부터 상기 대입값을 구하는 데이터 연산부와, 상기 대입값을 상기 평가 함수에 대입하여 상기 평가값을 산출하는 평가값 산출부를 포함하고 있는, 의료용 테크닉 평가 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 평가 함수는, 봉합(縫合) 테크닉 평가용 함수 및/또는 결찰(結紮) 테크닉 평가용 함수인, 의료용 테크닉 평가 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 의료 행위 종료 후에 상기 대상 부위를 촬상하는 카메라를 더 포함하고,

   상기 테크닉 평가 장치는, 상기 센서에 의해 측정된 직교하는 3축 방향의 각 상태량에 기초한 변위 계측값과, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상 데이터에 따른 화상 처리값을 미리 설정된 평가 함수에 대입하여 상기 평가값을 산출하는, 의료용 테크닉 평가 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 테크닉 평가 장치는, 상기 수광 소자로부터의 전압값을 검출하는 전압 검출부와, 상기 의료 행위의 개시로부터 종료까지의 각 시간에 대한 전압값의 관계를 나타내는 전압 변화 그래프가 작성되는 데이터 집계부와, 상기 데이터 집계부의 데이터로부터 상기 변위 계측값을 구하는 데이터 연산부와, 상기 카메라로 촬상된 화상 데이터로부터 상기 화상 처리값을 구하는 화상 처리부와, 상기 변위 계측값 및 상기 화상 처리값을 상기 평가 함수에 대입하여 상기 평가값을 산출하는 평가값 산출부를 포함하고 있는, 의료용 테크닉 평가 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 평가 함수는, 봉합 테크닉 및 결찰 테크닉을 종합적으로 평가하는 봉합 결찰 평가용 함수인, 의료용 테크닉 평가 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 연소재는, 인간의 피부 상태를 모방한 유사 표피와, 상기 유사 표피에 형성되어 피부의 절개 부분을 모방한 커트인(cut-in)부를 포함하고,

   상기 화상 처리부는, 봉합 결찰 처치 후의 상기 커트인부의 총 개구 면적과, 상기 커트인부의 개구 에지를 복수 개소에서 접합하는 각 봉합사의 간격과, 상기 각 봉합사에 있어서의 상기 커트인부로부터 침의 자입점(刺入点)까지의 거리 및 상기 커트인부로부터 침의 자출점(刺出点)까지의 거리에 기초하여 상기 화상 처리값을 구하는, 의료용 테크닉 평가 시스템.
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