JP6994753B2

JP6994753B2 - 聴診トレーニングシステム

Info

Publication number: JP6994753B2
Application number: JP2017160749A
Authority: JP
Inventors: 俊哉中口; 翔子岩崎
Original assignee: Chiba University NUC
Current assignee: Chiba University NUC
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2037-08-24
Also published as: JP2019040000A

Description

本発明は、聴診トレーニングシステムに関する。

聴診は多くの生体情報を非侵襲かつ迅速に取得することができる最も基本的な診療手技の一つであり、近年改めてその重要性が見直されている。現在の医学教育では、 SP(Standardized Patient)と呼ばれる標準模擬患者とマネキン型聴診訓練システムを併用する聴診訓練が広く行われている。SPは基本的に健常であるため、再現可能な病態や身体的所見に制限がある。そのため訓練時には、SPに対して医療面接を行い、マネキン型システムに対して聴診手技を行う。しかしこの方法では医療面接から聴診手技への移行を円滑に行うことが困難となるため、教育効果や真正性が低下するという問題が生じる。

本発明者は、SPが再現できない病態や身体的所見を拡張現実感(AR)技術により再現し、医療面接と聴診手技の両方をSPと実施可能とするシステムEARS (Educational Augmented Reality auscultation System)を提案し、報告してきた（下記非特許文献１）。EARSは、模擬聴診器デバイスとカメラユニット、制御PCから構成される。模擬聴診器がSPの体表に接触すると聴診器表面の赤外LEDが点灯し、この赤外光を赤外カメラで検知することで聴診位置を取得する。無線通信により、聴診位置に応じた生体音が模擬聴診器のスピーカから再生される。中口らの報告により、マネキン型システムと比較したEARSの優位性が示された（下記非特許文献１）。加えて、これまでの報告で、SPの位置を検出するための自動キャリブレーションを実装した（下記非特許文献２）。

しかし従来のシステムでは、再生される呼吸音とSPの呼吸リズムを一致させるために、SPは呼吸表示器に合わせて呼吸を行う必要があった。そのため、深呼吸や息止めに対応できず、教育効果の低減が危惧されていた。

Toshiya Nakaguchi, Tatsuya Ueno, Torakazu Muratake, et al.: Development of VR-Based Auscultation Training System Using Simulated Patient. Journal of Medical Imaging and Health Informatics, vol.3, no.1, pp.89-93 2013. 岩崎翔子, 中口俊哉ら: 模擬患者を用いた聴診訓練システムのキャリブレーション自動化, 第15回日本VR医学会学術大会抄録集, I-4, pp.19-20, 2015.

従来のシステムでは、再生される呼吸音とSPの呼吸リズムを一致させるために、SPは呼吸表示器に合わせて呼吸を行う必要があった。そのため、深呼吸や息止めに対応できず、教育効果の低減が危惧されていた。

そこで、本発明では、より模擬患者の呼吸タイミングに一致した呼吸音を再生することができる聴診トレーニングシステムを提供することを目的とする。

本発明の一つの観点によれば、上記課題を解決するために、聴診トレーニングシステムを、呼吸音を再生する呼吸音再生部と、模擬患者の呼吸波形を検出する呼吸検出センサを備え、呼吸検出センサにより検出した模擬患者の呼吸波形に基づいて、呼吸音再生部で再生する呼吸音を制御するものとした。さらに、呼吸音再生部が、ピッチを変更せずに音源の長さを変更するものとすると望ましい。

また、本発明の別の観点によれば、聴診トレーニングシステムを、呼吸音を再生する呼吸音再生部と、
模擬患者の呼吸波形を検出する呼吸検出センサを備え、呼吸検出センサにより検出した模擬患者の呼吸波形に基づいて、呼吸フェーズの判定を行い、当該判定された呼吸フェーズに基づいて、直前の呼気又は吸気の長さを算出し、当該算出された呼気又は吸気の長さに基づいて前記呼吸音再生部で再生する呼吸音を制御するものとした。

以上、本発明によると、より模擬患者の呼吸タイミングに一致した呼吸音を再生することができる聴診トレーニングシステムを提供することを目的とする。

以下、本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明の構成は以下の実施形態に限定されず、以下の実施形態を適宜変更して実施することが可能である。

先述の課題を解決するため、SPの呼吸に合わせて自動的に呼吸音を再生する手法を検討した。最初に、呼吸検出センサを作製した。着用時の様子を図１に示す。呼吸検出センサ（１）では胸部ベルト（２）を用いて、胸囲の変化からSPの呼吸波形を取得する。本実施形態において、呼吸検出センサ（１）に圧力センサを用いている。なお、呼吸検出センサとして、接触型、非接触型、加速度センサ等を使用することが可能である。

呼吸音再生の流れを図２に示す。まず、呼吸検出センサから得られる呼吸波形を用いて、呼気または吸気のいずれであるか呼吸フェーズの判定を行う（２１）。SPの呼吸フェーズが変化する度に、直前の呼気または吸気の長さを算出する（２２）。必ずしも直前でなくても、何回か前の呼気または吸気の長さを算出してもかまわない。そして、算出された長さに合わせて、内蔵されている呼気または吸気の音源を編集する。このとき、呼吸音の高さが変化しないよう、ピッチを変更せずに音源の長さのみを編集している（２３）。この編集した呼吸音は、呼吸フェーズが変化し、次の呼気または吸気が始まったタイミングで再生が開始される（２４）。

この手法は、一呼吸前の呼吸周期を利用する追従再生法である。このとき、通常呼吸から深呼吸へ変化したときなど呼吸周期が長く変化した場合は、図３のように次のフェーズ変化が起きるまで無音が続く。また、深呼吸から通常呼吸へ変化したときなど呼吸周期が短く変化した場合は、図４のようにフェードなしまたはフェードアウトで呼吸音の切り替えを行う。評価実験では、これら2種類の切り替え手法の比較も行った。

本手法で生成された呼吸音の真正性について、呼吸器内科の指導医による評価を行った。呼吸周期が変化したときの生成呼吸音の違和感や、SPの胸の動きとの同期ずれなどに関してコメントにより評価した結果、本手法の有用性が示唆された。

本発明は、聴診トレーニングシステムとして産業上の利用可能である。

呼吸検出センサを模擬患者に装着した状態を示す図である。呼吸音再生処理の流れを示す図である。呼吸周期が長くなったときの再生される呼吸音を示す図である。呼吸周期が短くなったときの再生される呼吸音を示す図である。

１・・・呼吸検出センサ
２・・・胸部ベルト

Claims

呼吸音を再生する呼吸音再生部と、
模擬患者の呼吸波形を検出する呼吸検出センサを備え、
前記呼吸検出センサにより検出した模擬患者の呼吸波形に基づいて、呼吸フェーズの判定を行い、
当該判定された呼吸フェーズに基づいて、直前の呼気又は吸気の長さを算出し、
当該算出された呼気又は吸気の長さに基づいて前記呼吸音再生部で再生する呼吸音を制御することを特徴とする聴診トレーニングシステム。