演習 7 - chtgkato.com

２００４年
国家試験
水素原子核は回転している。
水素原子核＝陽子１個
通常は、回転軸は揃って
いないが、
水素原子核は磁石のような
性質があるので
強い磁場（静磁場）をかける
と、回転軸が揃う。
横から４０～６０MHz程度
の電波（ラジオ波）を当てると、
水素原子核の回転軸が傾く。
電波を止めると傾きが元に戻る。
倒れかけたコマのような回転
（才差運動）をして軸が戻る。
水素原子核は磁石のような
性質があるので、その運動で
電波が生じる（電磁誘導）。
それを測定してMRI画像を作る。
脳のMRI画像
水素元素（H）の分布図
T1強調像 CH の分布図（主に脂肪分布）
T2強調像 OH の分布図（主に水の分布）
原子
原子核と軌道電子で構成される
原子核２種類の核子で構成される。核力で結合している。
陽子（ｐｒｏｔｏｎ）正の電荷ｅを持つ。
陽子数はＺと表現する（＝原子番号）
中性子（ｎｅｕｔｒｏｎ）電荷を持たない。
中性子数はＮと表現する
陽子と中性子の質量はほぼ同一
軌道電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）負の電荷 -ｅを持つ。
陽子の１８４０分の１の質量（ｍｅ）。
原子の質量数Ａ＝Ｚ＋Ｎ
２０１４年国家試験
解答１
UMIN :
University hospital Medical Information Network
大学病院医療情報ネットワーク
東大病院が管理する医療従事者向け情報データーベース。
２００８年国家試験
解答３、５
MEDLINE ：医学文献検索システム
ＲＩＳ（ＲａｄｉｏｌｏｇｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）
放射線部門情報システム
放射線画像検査の依頼、予約、実施情報の管理および
画像診断報告書作成
ＰＡＣＳ医用画像管理運用システム
（ＰｉｃｔｕｒｅＡｒｃｈｉｖｉｎｇａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）
デジタル医用画像を DICOM規格化し、
（ＤＩＣＯＭ：ＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｉｎｇａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ）
コンピュータで画像の保管、検索を行うシステム
MEDLINE PubMed
医学文献検索HP
ＨＬ７
Health Level Seven
医療情報交換のための標準規約。
医療情報システム間の第７層アプリケーション層。
患者管理、オーダ、照会、財務、検査報告、マスタ
ファイル、情報管理、予約、患者紹介、患者ケア、
アプリケーション管理、人事管理などの
情報交換を病院間で容易に実現させるための
プロトコル。
ＩＣＤ：疾病及び関連保健問題の国際統計分類
International Statistical Classification of
Diseases and Related Health Problems
死亡や疾病の体系的な記録、分析、比較を行うため、
世界保健機関（ＷＨＯ）が作成した分類。
最新の分類は、ＩＣＤの第１０回目の修正版として、
ＩＣＤ-１０（１９９０）と呼ばれている。
その後、ＩＣＤ-１０を一部改正したＩＣＤ-１０（２００３）
にて「疾病、傷害及び死因分類」が作られ、医療機関
における診療録の管理等に活用されている。
２０１４年国家試験
解答４
EPR システム
（等電位化接地システム）
Equipotential Patient
Reference System
ミクロショック電撃事故を
防ぐシステム
患者が複数の医用機器、テレビ、ベッドなどの金属を触れる
可能性のある環境では、それらの機器のアース電圧を同じ
にすると、電撃事故を防止できる。
同じ接地端子（センタ）に全ての機器やベッドのアースを繋ぐ。
アース線も同じ銅線を使う。（0.1Ω/m 以下の太い銅線）
機器間のアース電位差が10mV 以下になれば、体表抵抗は
約１ｋΩなので、電撃は 10μA 以下に抑制できる。
２０１４年国家試験
解答１
接触皮膚面と金属電極の間の電解質に、電子（電荷）が
たまるので、静電容量（コンデンサ）と等価の状態にもなり、
CR結合回路のように、入力信号が変動すると検出電圧の
変動が生じる。
電極接触面の抵抗 R、静電容量 C、分極電圧 E は、
測定値を不正確にするので、小さいほうが望ましい。
電極の分極電圧
体表に電極を付ける場合、ペースト（電極のり）を塗る。
ペーストは、電子を通す必要があり電解液（主成分は NaCl）
が入っている。
測定装置から電極に電流が多く流れると、金属電極から
ペースト内に電子が流れる。
ペーストは電気抵抗（電極インピーダンス） R を持つので
電圧が発生する。
また、電極自体にイオン化傾向の異なる部位があると
（一部分が錆びているなど）、ペーストを介して電極の
局所間で電圧が発生する。
これらの電極接触面に生じる電圧を、分極電圧という。
電極接触面の、分極電圧を下げるためには、
錆びた電極を使わない。
錆びにくい、イオン化傾向の小さい金属の電極を使う。
銀、水銀、白金、金など。
Ag-AgCl （銀電極の表面に塩化銀の膜が形成されたもの）
（古い銀電極はペーストのCl で表面に塩化銀の膜が付く）
は、ペースト内の Cl とはイオン交換しないので、理想的な
電極として、不分極電極と呼ばれる。
生理的食塩水に入れて保存する。塩化銀の膜が維持される。
（わざと古くする処理なので、Aging という。）
２０１４年国家試験
解答２
SI（国際単位系）接頭辞
1012
109
106
103
102
101
100
10−1
10−2
10−3
10−6
10−9
10−12
テラ(tera)
ギガ(giga)
メガ(mega)
キロ(kilo)
ヘクト(hecto)
デカ(deca)
T
G
M
k
h
da
デシ(deci)
センチ(centi)
ミリ(milli)
マイクロ(micro)
ナノ(nano)
ピコ(pico)
d
c
m
µ
n
p
一兆
十億
百万
千
百
十
一
一分
一厘
一毛
一微
一塵
一漠
1 000 000 000 000
1 000 000 000
1 000 000
1 000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
0.000 001
0.000 000 001
0.000 000 000 001
２０１４年国家試験
解答５
ホイートストンブリッジの公式
向い合う抵抗の積が同じとき、対角線の回路
電流は０になる。
100 x R = 60 x 250
R = 150 （Ω）
Vx : Vr = 250 : 150
Vx = 5/3 x Vr
（同じ電流が通るので、オームの法則から）
Vx + Vr = 8
（ 5/3 + 1 ）Vr = 8
Vr = 8 x 3/8 = 3（V）
２０１４年国家試験
解答４
遠心力 centrifugal Ｆorce F = m R ω2
ωは回転数 x 2π、R は回転半径、m は重さ。
Ｆは、回転数の２乗に比例、回転半径に比例。
２０１４年国家試験
解答４
プロトコル Protocol
対象となる事項を確実に実行するための規定。
ＰＣ同士でパケット送受信を行なう手順、方法。
インターネットのＴＣＰ / ＩＰプロトコル
ＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）
IPによって送られてきたパケットが
全部揃っているかを確かめたり、
正しい順序に並べなおしたりという役割を担い、
データ送信の信頼性を確保する。
ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）
パケットを中継するコンピュータは乗り換え表
のような情報が用意されていて、
これに従って次の中継点へリレーする。
このような、リレー転送のルールを定めたもの。
パケットは、盗聴できる。
パケットキャプチャソフト
メールのパケットをキャプチャした例。
パケットの先頭から14バイトがEthernetヘッダ(赤色)、20バ
イトがIPヘッダ(黄色)、同じく20バイトがTCPヘッダ(青色)と
なっており、その後メール本文のデータ(グレー)が続いて
いる。
暗号化送信が行われていないと、右側のテキスト変換され
た領域ではメール本文がそのまま表示されているのが分
かる
２０１４年国家試験
解答１
パルスオキシメータのプローブは発光部（ＬＥＤ）
と受光部（フォトダイオード）で構成されている。
発光部は赤色光と赤外光を発し、これらが指先
（爪）を透過または反射した光を受光部で測定。
血液中のヘモグロビンは酸素との結合の有無に
より赤色光と赤外光の吸光度が異なるので、
センサーで透過光を測定して血中酸素飽和度
SpO2 を測定できる。
正常値 98%
２０１４年国家試験
表皮効果
解答４
交流電流が導体を流れるとき、電流は導体の
表面で多く、表面から離れると低くなる現象。
熱電対
異なる材料の2本の金属線を接続して１つの回路をつくり、
ふたつの接点に温度差を与えると、回路に電圧が発生する。
（ゼーベック効果）
片端を開放すれば、温度を電位差で検出できる。
この現象を利用した温度計を熱電対
という。
熱電対とは?
圧力センサ
ピエゾ素子
歪みゲージ（ストレインゲージ）
ピエゾ効果（圧電効果ｐｉｅｚｏ-electric effect )
電圧をかけることにより、ある方向に伸びる材料。
逆に圧力をかけて変形させると電圧が生じる。
シリコンゴム、セラミックスが使われる。
血圧センサ、微小駆動装置
(インクジェットプリンタなど)、
電子ライターの点火などに利用される。
抵抗線ストレインゲージ
シリコンゴム管に電解液を封入した
チューブ。
引っ張ると電気抵抗が大きくなる。
呼吸センサなどに利用。
ＳＱＵＩＤ（SQUID磁束計）超伝導量子干渉素子
super-conducting quantum interference device
高感度に脳磁図を測定できる装置。北大病院にある。
超伝導状態（電気抵抗がゼロ）では、超伝導リングに外部から磁界Ｂ
を加えると、超伝導リングの中に磁界Ｂを通過させないように、これを
打ち消す超伝導電流（遮蔽電流）Is が流れる。しかし超伝導リングは
電気抵抗がゼロであるから電圧は発生しない（左図）。
ところが、超伝導リングに一部細い部分（ジョゼフソン結合）を作ると、
そこにわずかな遮蔽電流 Is が流れただけで超伝導状態が崩れ、常
伝導となり、細い部分に電圧が発生する。これを利用して、わずかな
磁場の変化を電圧として取り出すことが可能となる。
普通の超伝導リング
グ
細い部分を１つ持つ超伝導リング細い部分を２つ持つ超伝導リン
２０１４年国家試験
解答２
２００４年
国家試験
音波、超音波は、質量のある物質を振動させて
伝播するエネルギー。
音の伝播速度ｃは、物質が軽いほど速く伝わる。
ｃは物質の密度ρの平方根に反比例する。
音の伝播速度ｖは、物質が硬いほど速く伝わる。
ｃは物質の硬さ（弾性率K）の平方根に比例する。
c=
√K/ρ
硬くて軽い物質はチタン。プローブに利用される。
２００４年
国家試験
ドップラー効果 Doppler's effect
音波または電磁波（光など）を発する部位が動くと
観測される音や光の周波数が変化する現象。
1842年ドップラーが発見。
超音波装置（ドップラーエコー）などに利用される。
センサ（探触子）
に近づく方向の
血流が赤色、
遠ざかる方向の
血流が青色で
表示される。
音を出す物が動くと、進行方向では音の周波数が高くなる。
音を出す物に近付きながら音を聞くと周波数が高くなる。
音の周波数をｆ Hz（1秒に f 回振動）、音の速度を C (m/s)、
音波の波長を λ（m）、物体の速度を V (m/s) とする。
音の速度 C (m/s) = 音波が１秒間に進む距離、長さ
= １秒間の波の数ｆ (cycle/s) x 波１個の長さλ(m/cycle)
= 周波数 f x 波長λ
波の基本式
C=fλ
周波数ｆの音源が静止
しているときの音の波長
（音波１個の長さ）λは、
λ= C / f （Cは音速）
音源が速さ V で、測定者
の方向へ動くと
測定される音の波長は、
λ1 = ( C - V ) / f
（長さ C-V の中に音波が
f 個ある。）
測定される周波数 f1 は、
ｆ 1 = C / λ1
= ( C / (C-V) ) f
音源が近づくと
音が高くなる。
音源が静止した状態で、
測定者が速さ V で
音源の方向へ動くと
測定者が測る音の速さ
は、
C+V
測定者が、1秒間に聞く
音の波の数は、
f の（C+V）/C 倍になる。
測定者の聞く周波数は、
ｆ2 = ( (C+V) / C ) f
音源に近づくと音が高くなる。
エコープローブから周波数 f の超音波
が出て、プローブに向かって速度 V で
動く血球にはね返されたとき、
血球が返す反射波の周波数 f1 は
( (C+V) / C ) f
（測定者が速度 V で動いている。）
プローブが測定する反射波の周波数
f2 は、 ( C / (C-V) ) f1
（音源が速度 V で動いている。）
f2 = ( (C+V) / (C-V) ) f
プローブの垂線方向と血管走行
との角度がθのとき、
プローブが出した超音波周波数
（３ MHz ～１０ MHz ）
と反射波周波数との差を測ると、
血流速度 V が測定できる。
（ θは画像から求める。）
カラードップラーエコーで表示さ
れる血流速度は θが０と仮定
した場合の値なので、
正確に血流を表示したい場合は
プローブの垂線方向を
できるだけ血管走行に近づける。
（できるだけ θ を 0 にする。）
連続波ドプラ法
（昔の手法だが、高速測定、高速血流の測定が特徴。
画像情報ではない。）
送信と受信の２つの振動子を用意し，
連続的に超音波の送受信を行う。
そのため，流速による制限を受けず心臓でみられる
大動脈弁狭窄症，心室中隔欠損などの
5m/s程度の血流を含め高流速の測定が可能。
反射信号が臓器のどの深さから帰ってきたかは不明で、
血流情報の画像表示はできない欠点がある。
パルスドプラ法（現在主流の方法。画像情報が得られる）
送信と受信は１つの振動子で行う。
送信波をある長さのパルス波（数波長程度）として送り，
その反射波がかえってきた後に，次のパルスを送波する
というように，間欠的に送受波を行う手法．
この方法では，断層像で任意の位置（血管）で
血流信号をとらえて血流画像を表示することができる．
腹部体表などの血流評価は，現在ではほとんど
この方法で検査されている．
２００７年
模試
解答５
スキャン幅を広げる、フォーカス（焦点）補正点を
増やすことは、エコー画像作成時間を増やすので
旧式の装置は画像表示が遅れたが、
現在の装置は性能が良いので、スキャン幅、
フォーカス補正点の増加が検査のリアルタイム性
を損なうことはほとんどない。

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