駆け出しCEのblog

臨床工学技士として日々勉強しております。 このブログでは、自身の知識や学んだことを他のコメディカルとも共有したいと思い作成しています。

関東でMEとして働いています。
臨床工学や医療機器について学んだことを
MEの目線から書いていきます。
看護師さんや他のコメディカルでもわかるように
書きますのでみんなで知識を共有していきましょう。

カテゴリ: その他


はじめに

医学的な研究を行う場合、研究の種類は大きく2つに分けることができます。

観察研究(observational study)と介入研究(interventional study)です。

臨床工学技士ということで、工学的な研究を中心に行っている方には、あまりイメージしづらいと思いますが、今回は医学的な研究を例にして説明していきたいと思います。


観察研究とは


観察研究は、文字通り観察を行う研究です。

詳しく言うと、研究者の積極的な介入をせずに、被験者の日常的な行動を観察するといった研究です。

例を出すと、「小学校6年生の身長を測定して、都道府県別の平均値を比較する」という研究などです。

また観察研究は、「後ろ向き研究」と「前向き研究」に分けることができます。

後ろ向き研究

被験者の過去をさかのぼって、データを収集する研究のことを指します。

例を出すと、「ある年代の集団内で心疾患を患った人と心疾患を患っていない人の生活習慣を比較する」といった研究です。

 

前向き研究

被験者の現在の状況から将来に向かってデータを収集する研究のことを指します。

例を出すと、「ある集団の出生時から18歳までの身長の推移を調査する」といった研究です。

 

介入研究とは

介入研究は、被験者に対して治療行為や生活習慣の指導などの介入行為を行い、その結果を収集し、解析していく研究です。

例を出すと、「従来薬を投与した集団と新薬を投与した集団の予後を比較する」という研究です。

病院でよく行われる治験というものは、介入研究に該当します。


さいごに

次回は、観察研究と介入研究についてさらに詳しく書いていきたいと思います。


はじめに

今回は、学生の時に勉強した「加算平均」について、書こうと思います。国家試験とかでは、簡単な公式に代入して答えが出るので、意味を深く考えなかった人も多いと思います。わかりやすくする為に、多少、真実とは異なる部分があります。

 

加算平均処理とは

まず、加算平均法とは、「生体計測分野でSN比の改善のために、不規則雑音を相対的に減らすことができる処理法」で、主に大脳誘発電位などの計測で使用されます。

 

「不規則雑音」とは、不規則な(ランダム)雑音のことです。

「相対的に減らす」とは、雑音を小さくできるが、無くすことはできないということです。

 

SN比とは、SSignal)が信号成分とNNoise)が雑音で、その比率のことです。

SN比



加算平均法とは、周期的なデータをn回(複数回)足し合わせ、平均を取るやり方です。信号成分は周期的にあるので、足し合わせると、その分増えるので、平均をとっても変わりません。雑音成分はランダムに表れるので、足し合わせたとしても増えることが基本無いのではないので、平均すると減少します。

 

例を挙げます!

5つ(ABCDE)のノイズがのった心電図を加算平均すると、、、

 

ksann

 

 

 

図のようにノイズは、無くなりはしないが減少してことが分かります。

 

加算平均をn回すると、ノイズが減少しSN比がn倍になります。

 

今回の加算平均は、n=5なので、5倍=2.236倍SN比が改善してします。

 

さいごに

国家試験では、加算平均回数は整数の平方根なので、簡単だと思います。

そもそも、なんでn倍ではなくn倍なのかと考えてみると、標準偏差(振幅比)で定義しているためだと思います。

 

 


はじめに

統計には2群間の比較だけでなく、いくつもの数値が用いられます。その中で、平均値と中央値という言葉がありますが、私もそうでしたが何となく同じように感じる方もいると思います。しかし、それぞれ異なる用語が使われるように、それぞれの数値が持つ意味合いも違います。

今回は、平均値と中央値について簡単にまとめていきます。


平均値

平均値は、サンプルされたデータ(数値)の合計をサンプル数で割ることで求めることができます。例えば、下記のようなデータの場合は

 

図

年収の総和は5900万円でサンプル数は10であるため平均値は、590万円となります。


中央値

中央値は、サンプルされたデータの数値を大きい順または小さい順に並べたときに中央の数値となるデータのことです。

上記の表を年収順に並べると


図


サンプル数は10であるため、中央にきているJさんとGさん数値が中央値となります。


平均値と中央値と比較

平均値だと最大値と最小値の間に10倍もの差があるようなばらつきの大きいデータの場合、その本質が見えづらくなります。その反面中央値の場合、ばらつきの大きなデータでもデータ全体の中央を示すことができます。

つまり、データの偏りが大きいか小さいかで平均値と中央値を使い分けることが重要となります。


はじめに

学術論文を読んでいると、信頼区間という言葉を目にすることが少なくありません。統計についてよく知らない場合でも、何となく意味が把握できるのでついつい、ちゃんとした意味を調べずにきている方も多いと思います。今回は、信頼区間について簡単にまとめていきます。

 

信頼区間とは

前回、このブログでP値について書きました。信頼区間はよく、P値と合わせて述べられていることが多いと思います。

例として、

①新薬Aという降圧剤を使用した群とそうでない群がある。

②統計学的処理を行うとP値が0.05未満という結果になった。

95%信頼区間-15-10mmHg


この場合、新薬Aを使用した群とそうでない群の間には、有意差があるということがわかります。しかし、具体的に何mmHgの血圧低下が見込まれるのかというのはP値だけではわかりません。

ここで、参考となるのが信頼区間です。信頼区間とは、真の差を含む区間であります。つまり、よく利用される95%信頼区間とは、95%の確率で真の値が含まれる数値の区間という意味になります。そのため、上記のような結果の場合では、95%の確立で真の差が-15-10mmHg間にであるということです。

簡単に考えると、新薬Aを使用した場合、95%の確率で‐15~-10程度血圧が上昇するということになります。

 

信頼区間の比較


では上記で述べた新薬Aに対して、新薬Bと比較を行ったとします。新薬Bのデータも新薬Aの時と同じようにサンプリングした結果、有意差があり95%信頼区間は-15-13mmHgとなりました。

この結果を見たときに、新薬Aと新薬Bについてどのような違いが見て取れるでしょうか。

新薬B95%信頼区間は新薬Aに比べて狭くなっています。つまり新薬Bのほうがデータのばらつきが少ないということになります。

 

さいごに


統計を勉強していると専門用語が所々に出てきます。それらの用語について、何となくではなく、しっかりと意味を調べ、自分なりに理解することで統計データが読み取りやすくなります。



はじめに

日常の業務で機器点検を行う際、流量を測定することが多いと思います。また、測定機器のみならず、人工呼吸器や吸入器にも流量測定が行える機能が付属しています。今回は、流量計の中でも差圧式流量計について簡単にまとめていきたいと思います。


差圧式流量計とは

差圧式流量計は、医療現場のみならず工業でよく使用されている最もポピュラーな流量計です。測定方法は、名前の通り差圧を測定することによって流量を測定しています。差圧式流量計を使用している代表的な測定機器の一つにフローアナライザ(PF-300)などがあります。

では、なぜ差圧を測定して流量を測ることが出来るのかを説明していきたいと思います。


ベルヌーイの定理

ベルヌーイの定理とは、1738年にスイスの物理学者であるダニエル・ベルヌーイにより提唱された法則です。ベルヌーイの定理を、図と数式で表すと下記のようになります。

図1

図1


この式からわかるのは圧力が上がれば、流速が下がり圧力の総和は常に一定であるということです。

上記の式はなかなかややこしいので、下記に簡単な式を示します。


図1


この式は基本的な数式になるため、しっかりと基本をおさえる必要があります。


差圧式流量計の測定原理(簡単に)

差圧式流量計はオリフィスと呼ばれる抵抗体を置き、その前後で圧力の測定を行います。そこで計測された差圧をベルヌーイの定理にあてはめ、流速を算出します。流速が分かれば、あとは菅の断面積をかけることで流量を算出することが出来ます。このようにして、差圧から流量を算出することが出来ます。

差圧式流量計の構造は、教科書にも必ずと言っていいほど乗っているので興味のある方は参照してみてください。


さいごに

流量計一つとっても様々な測定様式があります。そのため、同じように扱うと流量の誤差が生じてしまいます。それぞれの流量計の特性を知り、それに適した使用方法で測定を行うことが重要となります。


はじめに


血圧測定は、病院にいると見ない日はないくらい基本的なバイタル確認です。臨床工学技士国家試験でも測定条件の変化にたいして血圧値がどのように変化するのかを問うような問題がよく出ています。

しかし、学生でありがちなのはそれらを丸暗記してなぜ、そのような変化をするのか説明できないということです。

今回は、教科書に出てくるような変動要因を模擬して血圧測定を行いましてそれらに対する簡単な考察をしていきたいと思います。

 

測定条件

測定部位は右上腕で行い、室温は27度で行いました。血圧の測定は水銀血圧計にて行い、測定条件は下記の通りです。安静時の測定値は、最高血圧が108mmHg、最低血圧が54mmHgです。

水銀柱が右斜めに傾いている

水銀柱が左斜めに傾いている

脱気速度を速めに行う

右房よりも測定部位の位置を高くする

右房よりも測定部位の位置を低くする

マンシェットをきつく巻く

マンシェットを緩く巻く

 

測定結果

水銀柱が右斜めに傾いている

最高血圧 114mmHg 最低血圧 68mmHg

水銀柱が左斜めに傾いている

最高血圧 82mmHg 最低血圧 48mmHg

脱気速度を速めに行う

最高血圧 90mmHg 最低血圧 62mmHg

右房よりも測定部位の位置を高くする

最高血圧 94mmHg 最低血圧 42mmHg

右房よりも測定部位の位置を低くする

最高血圧 120mmHg 最低血圧 70mmHg

マンシェットをきつく巻く

最高血圧 98mmHg 最低血圧 50mmHg

マンシェットを緩く巻く

最高血圧 118mmHg 最低血圧 64mmHg


考察

水銀柱が右斜めに傾いている

使用した水銀血圧計の水銀溜りが右側にあるため、水銀柱を右側に傾けることにより血圧が低下したと考えられます。

水銀柱が左斜めに傾いている

上記でも述べたように、水銀柱の水銀溜りが右側にあるため、水銀柱を左側に傾けると、その分水銀溜りから水銀が流出して血圧が高く表示されます。

脱気速度を速めに行う

脱気速度を速めるということは、マンシェット内の減圧速度も速くなります。減圧速度が速くなれば、心拍間の圧格差が大きくなるため、血圧が低く測定されます。

右房よりも測定部位の位置を高くする

血圧は、心臓から拍出された血圧が血管壁を押すことで生じます。そのため、測定部位が心臓よりも高い位置にあると、拍出された血液が重力の影響を受け血管壁をおす圧も低下してしまいます。そのため血圧は低く計測されてしまいます。つまり、血圧の基準となる右房よりも測定部位が高くなればなるほど、血圧は低く計測されます。

右房よりも測定部位の位置を低くする

心臓よりも測定部位が低い場合、重力の影響を受けて血液が血管壁をおす力が強くなります。その結果測定値が高めに表示されてしまします。

マンシェットをきつく巻く

マンシェットのカフが初めからきつく巻かれることで、加圧をしていない状況でも血管には一定の圧が加わっていることになります。その結果、少ない加圧で血圧測定ができるようになり、測定値が低くなります。

マンシェットを緩く巻く

マンシェットが緩いと、より加圧が必要になります。そのため、測定値が高くなってしまいます。

 



はじめに

圧力トランスデューサとは、観血的血圧測定に使われるものです。観血的とは、血を観ると書くので、侵襲的(痛みがある)な方法で血圧を測定する方法です。逆に非侵襲的血圧測定は、マンシェットで測る測定方法の事です。観血的血圧測定のメリットとして、継続的に精度の高い血圧測定ができることです。

 

圧力トランスデューサとは

圧力トランスデューサとは、「圧力を測定するもの」という認識は一般的であり間違ってはいませんが、少しずれているとわたしは考えます。トランスデューサとは、変換器という意味なので、「圧力変換器」が明確な回答であります。では、圧力トランスデューサは何を何に変換しているのでしょうか。その答えはずばり、「圧力を電圧に変換する」です。

変換の意味のとらえ方は人それぞれですが、今回の場合のように、圧力とは普通は目に見えないが存在する力を、電圧という形で目に見える波形的や数値に、物理単位自体が変換されます。

 

今回はその圧力トランスデューサの仕組みを書きたいと思います。

 

圧力トランスデューサの構造・原理

圧力トランスデューサはストレインゲージでブリッチ回路を作っている仕組みになっています。

圧トラ

ストレインゲージとは、圧力を受けると抵抗値が変わる素子であります。

 

それをブリッチ回路という電気回路に組み込むと、

ブリッジ



圧力(mmHg)と電圧()が同等の変化をするので、血圧が持続的にモニタリングすることができます。

 

さいごに

ストレインゲージとかブリッチ回とか、臨床工学技士の国家試験で必要な知識として知っている人は多いと思います。しかし、それらの組み合わせで医療技術は出来ており、知識と知識をつなぎ合わせていくことで、実際の現場でも見るものの情報量が増えてくると思います。

工学的な観点から治療に関わることができるのは、臨床工学技士の大きな武器であるため、私自身、今回のような学生時代に学んだ知識を今でも大事にしています。



小見出しの題

致死性・頻脈性不整脈に対して除細動器やAEDよる電気ショックを行う処置は、医療従事者のみならず一般の方々にも知られています。

しかし、そのような不整脈が頻発する患者さんに対して、毎回のように除細動器やAEDによる電気ショックを与えるのは、不可能でありリスクを伴います。そのために除細動器を体内に植え込み、不整脈の発生時に自動で電気ショックを与えるICDというデバイスがあります。

今回はICD1つであるS-ICDについて書いていきたいと思います。

 

S-ICDとは

S-ICDとは日本語で皮下植え込み型除細動器といいます。通常のICDは左鎖骨下の胸部にポケットを作成し、リードを左鎖骨下静脈内を通し右心房に留置しますが、S-ICDは左腋窩直下に本体を埋め込み、剣状突起左縁および胸骨左縁と肋骨の間にリードを留置します。

 

S-ICDのメリット

血管や心臓をリードが通過しないため、三尖弁の機能不全や心内膜炎などの合併症が生じません。また、植え込み時にX線を使用しないため被ばく量の軽減にもつながります。また、リード断線のリスクも通常のICDに比べ低くなります。

 

S-ICDのデメリット

S-ICDは通常のICDに比べ本体が大きくなるため、本体埋め込み時の創傷部が大きくなり、切開痕も3か所と多くなります。また、ペーシング機能がないため対象となる不整脈が限られてきます。

 

適応疾患

    ブルガダ症候群

    突発性心室細動

    QT延長症候群  など

上記のような、徐脈ペーシングの必要のない致死性不整脈がS-ICDの適応となります。

 

MEのかかわり

S-ICDの植え込み後6か月から1年間隔でS-ICDの動作チェックを行います。


はじめに

生体機能代行装置の人工心肺や人工透析では、血液を体外に出して、酸素加や電解質の補正などを行います。同じ体外循環でも、血液流動は異なってきます。

今回は集軸効果(シグマ効果)について書きたいと思います。

 

集軸効果について

「集軸効果」とは別名「シグマ効果」と呼ばれています。この効果が発見された経緯について書きます。血液が血管内を流れるとき管の半径が、0.015cm以下なると、ハーゲン・ポワズイユの式を用いて求めると、みかけの粘性率は半径の減少とともに減ることが見られそうです。粘性率が減少した理由として、血球が血管の中心部に集まり、血管壁には血漿成分のみが接触するため、粘性率が低下したと言われています。

なぜ赤血球が中心部に集まるかというと、

層流時の速度分布


層流の場合、血流の粘性によって流れを止めようとするずり応力が流体中に働き、壁近くは流速が低く、管軸部
(管の中心部)で最大流速になるため、放物線状の速度分布になる。

層流時の血球分布図











そうなると、血球に揚力が働き、血球が血管の中心方向に移動する。それを集軸効果といいます。

 

人工腎臓と人工心肺について

人工腎臓(ダイアライザーなど)の膜構造について、一般的には中空糸型の内部灌流型となっています。この中空糸の中でも集軸効果が起きています。そうすると、透析は血液の血漿成分を対象としているため、膜近くには血漿成分しかなく、通過時の抵抗率(粘性率)も抑えられることになります。

逆に血球成分を対象にしている人工肺は、一般的な膜構造が、中空糸の外部灌流型であります。その理由もシグマ効果が起きると、血球と膜の距離が遠くなると考えられます。

 

さいごに

血液の挙動や特性は、物理的、工学的に解明されています。血液なら「流体力学」だけかなと思う人もいると思う方もいると思います。血液は固体物質である血球成分と流体物質の血漿成分から構成されるため、「レオロジー」という、弾性理論(固体物質)と流体力学(流体物質)の境界領域の学問も必要であります。

 


はじめに

まず、医療の現場では、レイノルズ数を気にする人は、一人もいません。さらに、必要性もすごく低いです(笑)。なのになぜ、このブログを書こうと、思ったかというと、僕自身が、ただただ好きなだけです。

臨床工学技士は「流体」を扱う機会がとても多いです。人工呼吸器では、空気という流体を扱い、人工心肺、補助循環、血液浄化など血液という流体を扱っています。流体の性質や挙動などを扱う分野に流体力学があります。その中のレイノルズ数は、流体が「層流」または「乱流」で、流れているかどうかを調べるものです。

 

レイノルズ数とは

まず、層流と乱流ってどんな流れ方について、

層流と乱流


層流では流線が平行線で、乱流では流線が乱れ交わりあっています。これらの違いは、単に「別々の流体だから」ではありません。

水道の水もゆっくり流すと綺麗に流れ落ちますが、蛇口をさらに開くと、流量が増し、水がぐちゃぐちゃになって出てきます。

 

これらの違いには、流体の持っているエネルギーがかかわってきます。そのエネルギー量を計算するのが「レイノルズ数」です。

まず式を簡単に言葉で書きます。


レイノルズ数算出式


レイノルズ数は無次元(単位が無い)です。

レイノルズ数が上がっていくと層流から乱流に変わります。その乱流になる値を臨界レイノルズ数といい、諸説ありますが約2000が臨界レイノルズ数と考えてもいいと思います。

 

L:特定の長さとは、いろんな場面によって変わってきますが、この場合「管の直径」でよいかと思います。ってことは、Lは「流体のあばれる広さ」って考えもできますね。

 

ほかに層流と乱流の違いには、速度分布の違いがあります。

層流と乱流②


層流の場合、速度分布は管軸部(管の中心部)で最大流速の放物線状になっています。

乱流の場合、管壁にごく近い部分を除き、ほぼ一様な速度分布になっています。

 

この速度分布は、集軸効果効果)の説明の時に必要になってきますので、頭の片隅に入れててください。

 

ヒト体循環のレイノルズ数

 

血管とレイノルズ数



乱流なのは上行大動脈ぐらいですね。あと血流は拍動流なので、レイノルズ数にどのような影響を与えるかも考えないといけないですね。いろんな文献を調べてみます。

 

参考文献

(1)臨床工学ライブラリーシリーズ② 生体物性/医用機械工学

(2)臨床工学ライブラリーシリーズ③ 新版エッセンシャル解剖・生理学

(3)日本生理学会 教育講座:血液のレオロジーと生理機能 1回:血行力学の基礎と血液粘度前田 信治

 


 

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