WO2008041456A1

WO2008041456A1 - Système d'évaluation de technique médicale, dispositif d'évaluation de technique et programme de dispositif d'évaluation de technique

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Publication number: WO2008041456A1
Application number: PCT/JP2007/067744
Authority: WO
Inventors: Atsuo Takanishi; Muhamad Aizdin; Nobuki Oshima; Ryu Midorikawa; Jorge Solis; Yu Ogura; Hiroyuki Ishii
Original assignee: Waseda University
Current assignee: Waseda University
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2009-03-29
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Description

明細書

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ダラム技術分野

[0001] 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ダラムに係り、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。

背景技術

[0002] 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。ところ力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一ターが知られており（特許文献 1参照）、当該シミュレータ一は、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。

特許文献 1 :特開 2005— 10164号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 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一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!/、という不都合がある。

[0004] 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。

課題を解決するための手段

[0005] ( 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。

[0006] (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力 Sできる。

[0007] (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。

[0008] (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カでさる。

[0009] (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力できる。

[0010] (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ブタであり、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力できる。

[0011] (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力できる。

[0012] (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。

[0013] (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。

[0014] ( 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。

[0015] ( 1 1 )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。

[0016] ( 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つて、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!/、う構成を採って!/、る。

[0017] (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、とレ、う構成を採ることが好ましレ、。

発明の効果

[0018] 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。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]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。

[図 2]模擬体の概略分解平面図。

[図 3]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。

[図 4]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 5]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

[0020] 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:

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 , E 評価値

S L

PI 刺入点

P2 刺出点

発明を実施するための最良の形態

[0021] 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）

[0022] 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。

[0023] 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 1 4と、この基板 14が載る土台 13とを備えて構成されている。

[0024] 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。

[0025] 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レ、弾性素材で形成されて!/、る。

[0026] 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 2 7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。

[0027] 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。

[0028] 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。

[0029] 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。

[0030] 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力ウレタンフォーム 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。

[0031] 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 2 7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 Ζ 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「

[0032] 前記手技評価装置 12は、ソフトウェア及びノヽードウエ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つている。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 3 3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。

[0033] 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、 2 ^ sec)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つている。

[0034] 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。

[0035] 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「 Jの符号が付されるように設定される。

[0036] 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と、結紮訓練の開始力終了までの結紮所要時間 Tと、 X軸の反射型フォトイン

S L

タラプタ 16， 16からの各検出値 X， Xの差分すなわち X軸方向のウレタンフォーム 2

1 2

5の変位差 Ax (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 Υ , Y

1 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 Ay (t)と、 Z軸の反射型フオトインタラプタ 16からの検出値の最小値 Z と、結紮作業時における前記電圧変化 mm

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, Υ, 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 , I , I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軸の反射型フォトィンタラプタ 16から検出された最大電圧値 M , M , M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 , I , M , M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。

[0037] 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が求められ、結紮手技用評価関数から結紮訓練に

S

対する評価値 Eが求められる。

L

[0038] 前記縫合手技評価用関数としては、次式（1 )を例示できる。

[数 1]

,

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。し力、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ぐこの場合は、縫合手技の評価精度を更に向上させることができる。

[数 2]

[0039] 前記結紮手技評価用関数としては、次式（3)を例示できる。

[数 3]

とする。

ここで、式（2)の場合と同様に、式（3)に対して Υ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 〜ω は、重み付け係数であり、 Τは各処置の終了時間を意味する。

[0040] 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 Ε , Εが大きいほど、縫

S L

合手技、結紮手技が上手いと判断されるように、各係数 ω 〜ω が求められる。また、 ω 〜ω 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。

[0041] 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レ、。

[0042] 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 Ε , Εを自動的に求めることができ、指導者が付き

S L

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。

[0043] 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） [0044] 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ィ直 Eを求めるものである。

[0045] 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ぐまた、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ぐ更に、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。

[0046] 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。

[0047] 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。

[0048] 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。

[0049] 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によつ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力本実施形態では、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。

[0050] 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。

[0051] 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。

[0052] 前記刺入側距離 dlと前記刺出側距離は、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 P 1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とされる。

[0053] 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 , Xの差分である前記変位差 Ax (t)と、 Y軸の反射

1 2

型フォトインタラプタ 16, 16からの各検出値 Υ , Yの差分である前記変位差 Ay (t)

1 2

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 と、結紮処置が終 mm

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 1 6から検出された各電圧値 X (Τ)、Χ (Τ)、Υ (Τ)、Υ (τ)、 ζ (τ)とが求められる。

1 2 2 2

[0054] 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 Τ及び変位計測値とが代入されることで、評価値 Εが求められる。この評価値 Ε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。

[0055] 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 〜ω 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 〜ω が求められる。また、 ω 〜ω 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。

[数 5]

ω

+

+ Χ ₂ ( Τ ) + Υ, { Τ ) + +

[0056] 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= l、 2 · · ·Ν となっている。また、式（6)及び（7)中の「η」は、存在領域 Αの総数すなわち縫合数を表す。

[数 6]

[0057] 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。

[0058] 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を求めた力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。

[0059] 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を採用した力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ぐ例えば、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ぐこのようにすると、更に精度の高い手技評価を得ることができる。

[0060] 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。

[0061] 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ぐ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レ、。

[0062] 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

請求の範囲

[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。