(57)【要約】【課題】電極の配置位置を考慮し、より精密かつ非侵襲なトレーニングを可能とする神経検査シミュレータシステムを提供する。【解決手段】課題を解決する一の観点に係る神経検査シミュレータシステムは、模擬人体装置と、人体部位に接触又は挿入させる模擬電極と、模擬電極の位置を検出する模擬電極位置検出装置と、模擬電極位置検出装置が検出した模擬電極位置に基づき応答信号データを算出する応答信号データ算出部と、を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬人体装置と、
前記人体部位に接触又は挿入させる模擬電極と、
前記模擬電極の位置を検出する模擬電極位置検出装置と、
前記模擬電極位置検出装置が検出した模擬電極位置に基づき応答信号データを算出する応答信号データ算出部と、を備えた神経検査シミュレータシステム。
【請求項２】
前記模擬人体装置は、
ファントムと、前記ファントムを挟み込む少なくなくとも一方が環状の一対の検出電極と、を備える請求項１記載の神経検査シミュレータシステム。
【請求項３】
前記模擬電極は、導電性の針状部材である請求項１記載の神経検査シミュレータシステム。
【請求項４】
前記模擬電極は、一対の模擬電極端子部材を備え、
前記模擬電極位置検出装置は、前記一対の模擬電極端子部材の各々の位置を検出し、
前記応答信号データ算出部は、前記一対の模擬電極端子部材の位置情報に基づき応答信号データを算出する、請求項１記載の神経検査シミュレータシステム。
【請求項５】
前記模擬人体装置は、人間の腕を模したものである請求項４記載の神経検査シミュレータシステム。
【請求項６】
前記位置検出装置は、深度センサーを備え、前記模擬人体装置、前記一対の模擬電極端子部材の深度を測定することで深度データを作成及び出力するものである請求項４記載の神経検査シミュレータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経検査シミュレータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
神経検査は、神経の機能を評価する検査であって、この検査は、検査対象者の体表面又は体内に電極を配置し、この電極に電流を流す一方この反応に基づく信号を計測することで行う。
【０００３】
ところで、この神経検査においては、神経の機能に異常があるか否かを判断するものであるため、その判断には熟練した経験、知識が必要である。
【０００４】
このため、近年、この神経検査に関し、トレーニング用のシミュレータが開発されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、神経検査においては、電極の配置する位置によって大きく反応が異なるため、従来のトレーニング用のシミュレータでは電極の配置する位置等を考慮することは困難であり、異常所見の表現ができる医療シミュレータは殆ど見当たらない。
【０００６】
一方で、健常な訓練生同士が実際の検査装置を用いてトレーニングを行う方法等も考えられるが、神経に異常のない健常者を対象に行っても結局異常所見を学習することは困難であり、しかも場合によっては針電極を体内に挿入する（刺す）必要も生じ、侵襲のトレーニングとなってしまう以上訓練生の負担が大きくなってしまう場合もある。
【０００７】
そこで、本発明は、電極の配置位置を考慮し、より精密かつ非侵襲なトレーニングを可能とする神経検査シミュレータシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する一の観点に係る神経検査シミュレータシステムは、模擬人体装置と、人体部位に接触又は挿入させる模擬電極と、模擬電極の位置を検出する模擬電極位置検出装置と、模擬電極位置検出装置が検出した模擬電極位置に基づき応答信号データを算出する応答信号データ算出部と、を備えてなる。
【発明の効果】
【０００９】
以上本発明により、電極の配置位置を考慮し、より精密かつ非侵襲なトレーニングを可能とする神経検査シミュレータシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る神経検査シミュレータシステムの概略を示す図である。
【図２】模擬人体装置の概略を示す図である。
【図３】模擬電極端子部材の概略を示す図である。
【図４】模擬刺激ユニットの概略を示す図である。
【図５】模擬電極位置検出装置の概略を示す図である。
【図６】針深さ検出装置の概略を示す図である。
【図７】針深さ検出装置の概略を示す図である。
【図８】針状の電極の概略を示す図である。
【図９】針深さ検出装置の電位分布の概略を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例の例示に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る神経検査シミュレータシステム（以下「本システム」という。）の概略を示す図である。本図で示すように、本システム１は、模擬人体装置２と、人体部位に接触又は挿入させる模擬電極３と、模擬電極３の位置を検出する模擬電極位置検出装置４と、模擬電極位置検出装置４が検出した模擬電極位置に基づき応答信号データを算出する応答信号データ算出部５と、を備えている。
【００１３】
本システムは、種々の神経検査に関するシミュレーションを行うことができるものであるが、例えば筋電図検査（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＥＭＧ」という。）、  運動神経伝導検査（Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｎｄｕｔｉｏｎ  Ｓｔｕｄｙ、以下「ＭＣＳ」という。）、感覚神経伝導検査（Ｓｅｎｓｏｒｙ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ、以下（ＳＣＳ）という。）（以下「ＭＣＳ」と「ＳＣＳ」をあわせて「ＮＣＳ」（Ｎｅｒｖｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｔｕｄｙ）という。）のシミュレーションに用いることができる。以下上記二つの検査それぞれにおける形態について説明する。
【００１４】
（ＮＣＳシミュレータシステム）
まず本実施形態において、模擬人体装置２は、人体を模擬した装置である。模擬人体装置２の形状は人体を模した部分を備えている限りにおいて限定されるわけではないが、腕を模した部分、を備えている。この概略を図２に示しておく。
【００１５】
本実施形態における模擬人体装置２は、できる限り人体の形状を正確に模したものであることが好ましいが、より実際の検査に近い状態で行うことができるよう、検査の際の電極等の配置の基準となる人体の特徴的な部分について模したものであることが好ましい。特徴的な部分としては、例えば腕における橈骨の茎状突起、尺骨茎状突起、上腕骨の外側上顆、上腕骨の内側上顆を備えていることが好ましいがこれに限定されない。
【００１６】
更に模擬人体装置２は、手首近傍に腱を再現した部分（腱部材）を備えていることが好ましい。筋電図検査においては、腱上だけでなく腱を基準に電極等を配置することが多いため、腱を再現した部分を備えることで、使用者はより実際に近い検査練習を行うことができる。また、この場合において、腱を再現した部分における腱部材は、その突出を調整することができるよう構成されていることが好ましい。このようにすることで、初心者には突出を大きくし分かりやすくするとともに、ある程度熟練した者には、突出を少なくして分かりにくくし、より高度な訓練を可能とすることができる。この具体的な構造については適宜調整可能であるが、例えば様々な硬さ、太さを備えた棒状部材を模擬人体装置２内に取り換え可能に配置する構成としておくことが好ましい。
【００１７】
また、模擬人体装置２の上記特徴的な部分である橈骨の茎状突起、尺骨茎状突起、上腕骨の外側上顆、上腕骨の内側上顆についても、骨の硬さや突起の大きさなどが適宜調整できるよう、硬さ、大きさの異なる部材を複数設け、取り外し、取り付け可能にしておくことは好ましい一態様である。
【００１８】
また本実施形態に係る模擬人体装置２の材質は、特に制限されるわけではないが、この模擬人体装置２の基本的な構造を維持する骨格部材と、この骨格部材の周囲に配置される粘弾性部材とを備えていることが好ましい。骨格部材は、ある程度の硬さを有している限りにおいて限定されるわけではないが、金属や樹脂等を用いることができる。また、粘弾性部材としては、人体の皮膚及びその弾力を再現することができる限りにおいて限定されるわけではないが、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００１９】
また、本システム１は、上記のとおり、人体部位に接触又は挿入させる模擬電極３を備えている。本実施形態において模擬電極３は、ＥＭＧ、ＮＣＳにおいて用いられる電極に相当するものであるが、ＮＣＳにおいては、必ずしも全て導電性の部材である必要はない。具体的には、ＮＣＳシミュレータとして用いる場合は、模擬電極の先端部材の配置位置がわかればよく、この先端位置に基づき応答信号を算出することで足りる。
【００２０】
また、本システム１において、模擬電極３は、ＮＣＳシミュレータとして用いる場合、平面部分を備える一対の模擬電極端子部材３１、３２であることが好ましい。この形状のイメージ図を図３に示しておく。なお模擬電極３、具体的に模擬電極端子部材３１、３２は、いずれも通常のＮＣＳにおいては掌の親指近傍に配置する。
【００２１】
また本システム１では、模擬電極３の他、模擬刺激ユニット３３も備えていることが好ましい。ＮＣＳでは、掌に一対の電極部材を配置する一方、前腕部に電気的な刺激を与える一対の電極端子部材を含む刺激ユニットを配置し、この刺激ユニットの電極端子部材間に電流を流すことで運動神経伝導を検査するため、本システムではより実際の状況を再現することが好ましい。模擬刺激ユニット３３の概略について図４に示しておく。なお、本模擬刺激ユニット３３は、一対の模擬電極端子部材を備えており、後述の模擬電極位置検出装置４により検出対象となる。
【００２２】
また、本システム１では、模擬電極３の位置を検出する模擬電極位置検出装置４を備えている。模擬電極位置検出装置４は、限定されるわけではないが、模擬電極３、模擬刺激ユニット３３の位置を取得するセンサ４１と、このセンサ４１が取得したデータを処理する情報処理装置４２と、を備えていることが好ましい。この場合のイメージ図を図５に示しておく。
【００２３】
本実施形態において、センサ４１としては、特に限定されるわけではないが、光を放出しその光の反射を観測することで観測対象箇所の深さデータを取得することのできる深度センサであることは好ましい一例である。この深度センサとしては特に限定されるわけではなく市販されているものを用いることができる。この深度センサを用いることで、対象となる模擬人体装置等の各部材に基づき立体的な位置データを取得することができる。
【００２４】
また模擬電極位置検出装置４には、画像データを取得するカメラ等の撮像装置を備えていることが好ましい。この撮像装置を備えることで、深さデータによる立体的な位置データだけでなく、色等の情報も含ませて模擬人体装置、模擬電極、模擬刺激ユニット等を分離、把握することができるようになる。
【００２５】
また本実施形態において、情報処理装置４２は、中央演算装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ等のメモリ、ハードディスク等の記録媒体を備えたいわゆるパーソナルコンピュータであることが好ましい。
【００２６】
また本実施形態において、情報処理装置４２が模擬電極３の位置を検出するためには、模擬電極３の位置を検出するためのプログラムを備えていることが好ましい。このプログラムは、上記記録媒体に予め記録されており、使用者の要求操作に応じてメモリに出力され必要な各種処理を施すこととなる。
【００２７】
本実施形態において、上記模擬電極の位置を検出するためのプログラム（以下「模擬電極位置検出プログラム」）は、特に限定されるわけではないが、（１）深度センサから深度データを取得するステップ、（２）深度データに基づき、模擬人体装置と模擬電極を分離するステップ、（３）模擬電極の位置を検出するステップ、を備えていることが好ましい。
【００２８】
なお、本手順において、上記（２）の深度データに基づき模擬人体装置と模擬電極を分離するステップには、模擬刺激ユニットを分離するステップを含んでいてもよい。また、本ステップは、これを実現できる限りにおいて限定されるわけではないが、分離対象となる模擬電極、模擬刺激ユニットを含まない模擬人体装置のみの状態においてから深度データを取得し、その後、模擬電極、模擬刺激ユニットを含んだ状態で震度データを取得し、これらの差分を取ることで、模擬電極、模擬刺激ユニットを抽出することで実現できる。
【００２９】
また本システム１においては、上記模擬電極の位置を検出した後で、応答信号データを算出する応答信号データ算出部５を備えている。応答信号データ算出部５を備えることで、模擬電極の位置に応じて異なる応答信号データを算出することができ、使用者が配置した模擬電極の位置が好ましい位置関係にあるか、好ましくない位置関係にあるかといったことを示すことが可能となる。
【００３０】
また本システム１において、応答信号データ算出部５は、上記情報処理装置を用いて実現することが好ましい。より具体的には、上記情報処理装置の記録媒体にプログラムを記録し、使用者の要求操作に応じて実行することで応答信号データ算出部５として実現可能である。
【００３１】
ところで応答信号データとは、電気刺激により誘発される筋活動電位を示す信号であって、特に限定されるわけではないが、予めハードディスク等の記録媒体に格納される実測データを含むことが好ましいが、模擬電極の様々な位置に対応して異なる信号データを表示させる必要から、実測データだけではなく、この実測データに模擬電極の位置データに基づく改変を加えた人工の応答信号データを含んでいることがより好ましい。
【００３２】
応答信号データは、限定されるわけではないが、時間に対する電圧の変化を示すデータであることが好ましいが、これを周波数に変換した音声データとしてもよい。
【００３３】
実測データは、実際に特定の疾病に罹患している患者、健常者それぞれの実測データそれぞれを含んでいることが好ましい。またこの場合において、実測データのそれぞれは、予め模擬人体装置の特定の位置と対応するよう対応する位置のデータ（対応位置データ）を備えていることが好ましい。このようにしておくことで、模擬電極が正しい位置近傍にある場合はその実測データを表示又は再生させることでその模擬電極の配置が正しかったことを認識させることができる。
【００３４】
一方、人工の応答信号データは、上記のとおり、実測データを改変したデータであることが好ましいが、この場合、予め改変した複数のデータを記録媒体に記録しておいてもよく、模擬電極の位置に応じて適宜実測データにパラメータの変換処理を施してもよい。模擬電極の位置に応じて適宜実測データにパラメータの変換処理を施すことすれば、使用者が配置する電極の位置に応じて適宜適切な応答信号データを作成することができるといった利点がある。この変換処理としては、特に限定されるわけではないが、例えば、模擬電極の位置が、表示又は再生する実測データの対応位置データに近い場合は改変の量を少なくし、遠い場合はその改変の量を大きくする等の処理を施すこと、すなわち対応位置データと模擬電極の位置データとの距離のデータに基づき実測データのパラメータを異ならせる処理が考えられる。なお、この改変の量としては、例えば信号の電圧値を小さくする等の処理が好ましく、音声データである場合はその周波数を異ならせる処理が好ましい。
【００３５】
また、本システム１においては、模擬刺激ユニットも配置しているため、上記パラメータの変換処理に上記模擬刺激ユニットの位置データについても基準位置データを定めておき、実際に使用者が配置した模擬刺激ユニットの位置データを検出した後、この位置データ同士の距離を測定し、この量に応じて応答信号データのパラメータを変化させることが好ましい。
【００３６】
また、この処理によって算出された応答信号データは、特に限定されるわけではないが、情報処理装置に含まれるディスプレイ等の表示装置を介して表示されることが好ましい。このようにすることで、より実際の波形に近い表示が可能となる。なお、応答信号データが音声データである場合は、スピーカー等の音声再生装置を備え、これに音声データを出力し音を再生させることとしてもよい。
【００３７】
次に、本システム１を用いてＮＣＳを行う動作について説明する。
【００３８】
まず、使用者は、ＮＣＳシミュレーションを行おうとする際、一対の模擬電極を備えた模擬電極３を模擬人体装置２に配置し、応答信号を得ようとする模擬電極位置を定める。一方、模擬電極及び模擬人体装置２は模擬電極位置検出装置により常時観測されており、模擬人体装置及び模擬電極の位置は常時検出されることになる。そして、使用者は、模擬刺激ユニットを模擬人体装置に配置し、刺激を与えるための動作を行う。すると応答信号データ算出部は、模擬電極の位置、模擬刺激ユニットの位置に基づき応答信号データを算出し、表示装置に表示する又は音声再生装置を介して音声を再生させる。このようにすることで、使用者は、ＮＣＳシミュレーションを行うことができる。
【００３９】
（ＥＭＧシミュレータ）
次に、ＥＭＧシミュレータとしての使用について説明する。なお、基本的構造については上記ＮＣＳシミュレータの際の構成と同様であり、特に異なる部分について重点的に説明する。
【００４０】
ＥＭＧシミュレータにおいて、模擬人体装置２は上記のとおり基本的には同様の構成を備えているが、ＥＭＧシミュレータとしての用途がある場合、前腕及び上腕の少なくともいずれかの部分において、ファントムと、ファントムを挟み込む少なくなくとも一方が環状の一対の電極と、を備えた針深さ検出装置を備えていることが好ましい。この場合のイメージ図を図６、図７に示しておく。
【００４１】
ＥＭＧにおいては、模擬電極を構成する模擬電極の一方は、針状の電極となっており、この針を腕に刺して神経に接触させることでその応答信号を取得するものである。ＥＭＧシミュレータにおいても針状の模擬電極を刺してその針の深さ、位置に応じて適切な応答信号を表示する。したがって、本システム１においては、針状の電極を用い、この針状の電極をファントムに刺すことで、実際のＥＭＧと同様の感覚を得ることができる。なお、針状の電極は導線を介して電位検出装置に接続され、この電位データは、模擬電極位置検出装置により処理される。針状の電極のイメージ図を図８に示しておく。
【００４２】
また、本実施形態の針深さ検出装置において、一方の電極は環状の電極となっている。このようにすることで、粘弾性部材を介するものの直接ファントムに針状の電極を挿入することが可能となるとともに、後述するように均一な電極分布を可能とする。なおこの形状としては、特に限定されるわけではないが、矩形状、円形状であってもよく特に限定はされないが、対向する電極の形状に合わせた形状としておくことが好ましい。
【００４３】
一方、針深さ検出装置においては、環状の電極に対向する板状の電極も備えている。このようにすることで、一対の電極間に電極を流し、針状の電極を挿入する際発生する電界の変化を読み取り、この変化から針状の電極の位置を推定することが可能となる。なお、本システム１では、上記の一対の電極間に電圧を供給するための電源装置を備えていることが好ましい。
【００４４】
本実施形態の針深さ検出装置は、上記の構成により、挿入する針状の電極の深さを検出することができる。この原理について図９を用いて説明する。本図は、環状の電極と対向する電極の電圧分布を示す図である。本図で示すように電圧分布は均一となっており、針状の電極を挿入し、この針状電極の電位を観測することで、針状の電極が現在どの深さにあるかを確認することができるようになる。そして、針状の電極の深さを取得する一方、平面的な位置の情報を追加することで、より正確な針状の電極の位置を確認することができる。なお、この針状の電極の平面的な位置については、上記ＮＣＳシミュレータの場合と同様に、深さセンサや撮像装置を用い、針状の電極の位置、傾きを検出し、この位置や傾きと深さとを組み合わせることで正確な位置を確認することができる。
【００４５】
したがって、上記の記載から明らかなように、本システム１の模擬電極位置検出装置では、上記針状の電極の深さデータを取得するとともに、針状の電極の傾きデータを上記深さセンサを用いて取得し、電極の位置データを取得する電極位置データ取得部を備えていることが好ましい。なおこの構成としては、上記と同様、上記処理を行うことのできるプログラムを情報処理装置の記録媒体に記録し、必要に応じて実行させることで実現できる。
【００４６】
そして、本システム１において応答信号データ算出部５は、上記と同様、上記情報処理装置の記録媒体にプログラムを記録し、使用者の要求操作に応じて実行することで応答信号データ算出部５として実現可能である。具体的には、上記算出した針状の電極の先端位置に基づき、応答信号データを算出することで実現できる。また、この場合において、応答信号データに含まれるデータについても、上記と同様、実際に特定の疾病に罹患している患者、健常者それぞれの実測データそれぞれを含んでいることが好ましく、更にこの場合において、実測データのそれぞれは、予め模擬人体装置の特定の位置と対応するよう対応する位置のデータ（対応位置データ）を複数備えていることが好ましい。このようにしておくことで、模擬電極が正しい位置近傍にある場合はその実測データを表示又は再生させることでその模擬電極の配置が正しかったことを認識させることができる。
【００４７】
また、上記と同様、  人工の応答信号データも、上記のとおり、実測データを改変したデータであることが好ましいが、この場合、予め改変した複数のデータを記録媒体に記録しておいてもよく、模擬電極の位置に応じて適宜実測データにパラメータの変換処理を施してもよい。模擬電極の位置に応じて適宜実測データにパラメータの変換処理を施すことすれば、使用者が配置する電極の位置に応じて適宜適切な応答信号データを作成することができるといった利点がある。この変換処理としては、特に限定されるわけではないが、例えば、検出した針状の電極の先端位置近傍の位置に対応した実測データを距離に応じて重みづけて平均化する処理を施すことが考えられる。
【００４８】
以上、この構造によって本システム１は、ＥＭＧシミュレータとしても機能させることができる。より具体的に説明すると、本システム１は、模擬電極の位置を検出することができるため電極の配置位置を考慮することが可能となり、より精密なトレーニングが可能となるとともに、模擬人体装置を用いているため、非侵襲のトレーニングを可能とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は神経検査シミュレータシステムとして産業上の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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