臨床工学技士問題表示
臨床工学技士国家試験
解説
超音波診断装置は電離放射線ではなく音波を用いるため放射線被曝がなく、一般に非侵襲的で繰り返し使用しやすい。一方で超音波は骨・空気で強く反射・減衰するため、全身を一括に撮る「全身撮影」には適さない。心エコーではMモードや2Dで左室自由壁や心室中隔の壁厚を収縮期・拡張期に定量できる。さらに血管内超音波(IVUS)ではカテーテル先端のプローブにより血管内腔から断層像を取得可能である。電子走査により高フレームレートでリアルタイム表示が可能である。以上より、正しいのは3・4・5である。
選択肢別解説
誤り。超音波は電離放射線を用いないため放射線被曝はなく、診断用出力では一般に非侵襲的に実施できる。被曝に伴う侵襲性という表現はX線/CT/核医学に当てはまるが、超音波には当てはまらない。
誤り。超音波は骨や空気(肺・消化管内ガス)で強く反射・減衰するため透過性が不均一で、全身を一括で描出する「全身撮影」には不向きである。目的部位ごとに探触子を当てて限られた範囲を観察する。
正しい。心エコー(経胸壁や経食道)ではMモードや2D画像から左室壁や心室中隔の壁厚を測定でき、拡張期・収縮期の壁厚評価が可能である。
正しい。血管内超音波(IVUS)はカテーテル先端の小型振動子で血管内腔から超音波を送受信し、血管壁の断層像を取得できるため、血管内の画像が得られる。
正しい。電子走査・ビームフォーミングにより高フレームレートで画像更新が行われ、実時間(リアルタイム)の撮影・表示が可能である。
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a. 光線力学的治療 — 半導体レーザ
b. 角膜形成術 — ArF エキシマレーザ
c. 網膜光凝固 — CO₂レーザ
d. 内視鏡的癌治療 — Arレーザ
e. 尿路結石破砕 — Ho:YAGレーザ
解説
医用レーザは作用機序と組織光学特性に応じて使い分ける。光線力学的治療(PDT)は光化学作用をねらい、赤色域(約630〜665 nm)の半導体レーザを用いるのが標準で適切。角膜形成術(PRK/LASIKの角膜表面蒸散)には、極浅い侵達で精密に角膜をアブレーションできるArFエキシマレーザ(193 nm)が適切。網膜光凝固は主に可視域のアルゴンレーザ(488/514 nm)や周波数変換Nd:YAG(532 nm)などを用い、強い水吸収で眼内伝播しないCO2レーザ(10.6 µm)は不適切。内視鏡的癌治療はPDT(半導体/色素)や凝固・蒸散目的のNd:YAG/半導体レーザが主流で、Arレーザの使用は一般的ではない。尿路結石破砕にはHo:YAGレーザ(2.1 µm)が標準で、パルス照射により結石を微細破砕できる。したがって誤った組合せは「網膜光凝固—CO2レーザ」と「内視鏡的癌治療—Arレーザ」。
選択肢別解説
正しい組合せ。光線力学的治療(PDT)は腫瘍親和性の光感受性物質を投与し、赤色域(約630〜665 nm)の半導体レーザで励起して活性酸素を発生させ腫瘍を障害する。臨床では半導体レーザ(例: 630–664 nm)が広く用いられる。
正しい組合せ。角膜形成術(PRK/LASIK)ではArFエキシマレーザ(193 nm)の光解離(フォトアブレーション)作用で角膜実質をサブミクロン精度で蒸散し屈折矯正する。水への強い吸収と極浅い侵達が利点で、角膜表層のみを精密加工できる。
誤った組合せ。網膜光凝固は主にアルゴンレーザ(488/514 nm)やKTP/SHG Nd:YAG(532 nm)など可視域のレーザを用いて網膜色素・血色素で吸収させ熱凝固する。CO2レーザ(10.6 µm)は水吸収が極めて強く眼内へ到達せず、切開・蒸散向けで網膜光凝固には不適。
誤った組合せ。内視鏡的癌治療はPDT(半導体/色素レーザ)や熱凝固・蒸散目的のNd:YAG(1064 nm)・半導体レーザが標準である。Arレーザ(アルゴンイオン: 488/514 nm)は主に眼科の網膜光凝固に用いられ、内視鏡的腫瘍治療としては一般的でない。
正しい組合せ。Ho:YAGレーザ(2.1 µm)は水・組織での吸収が強いパルスレーザで、光音響・熱的作用により尿路結石を効率的に破砕する。現在の内視鏡的砕石の標準機種である。
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解説
高気圧酸素治療(HBO)はヘンリーの法則に基づき、加圧環境下で酸素分圧を高めて血中溶存酸素量を増やし、低酸素組織の酸素供給を改善する治療である。装置の区分では、第2種装置(多人数用・多室式)は空気でチャンバを加圧し、患者はマスクやフードで酸素を吸入するため、選択肢1は正しい。減圧症の治療は再圧(リコンプレッション)下での酸素吸入(酸素再圧法)を用いることが標準であり、選択肢4も正しい。装置内では酸素分圧上昇により火災・爆発リスクが高まるため、引火性の高いアルコールによる消毒を装置内で行うことは不適切で、選択肢2は誤り。また、使い捨てカイロは酸化反応により発熱し発火源となり得るため持ち込み禁止で、選択肢3は誤り。生体情報モニタ(心電図など)は、防爆・耐圧等の安全対策を満たす方式・機器を用いれば実施可能であり、選択肢5は正しい。
選択肢別解説
正しい。第2種装置(多人数用チャンバ)はチャンバ自体の加圧媒体として空気を用い、患者はマスクやフードで酸素を吸入する運用が原則である。
誤り。高圧・高酸素環境ではアルコールは引火・爆発リスクが高く、装置内での使用は原則として避ける。装置内の清拭・消毒は、非可燃性の薬剤や十分な換気・乾燥など安全対策下で行う必要がある。
誤り。使い捨てカイロは酸化反応で発熱し発火源となり得るため、酸素分圧が高い環境では持ち込み禁止。保温は防寒衣や毛布など非発火性の方法で行う。
正しい。減圧症は体内に過飽和となった窒素気泡が関与するため、再圧下で純酸素を吸入する酸素再圧法により窒素の再溶解・排出を促進し症状改善を図る。
正しい。心電図モニタは、高気圧環境対応・防爆対策を満たす機器または適切な隔離・貫通端子を用いるなど安全対策の下で実施可能である。
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解説
ハイパーサーミアは腫瘍組織を選択的に約42〜43℃へ加温し一定時間維持して殺細胞効果と治療感受性増強を狙う治療である。加温方式には、RF容量結合型(対向する2枚の電極で生体を挟みジュール熱で加温し、深在性腫瘍に適用しやすい)や、マイクロ波加温法(透過深度が浅く浅在性腫瘍に適する)などがある。放射線治療との併用でDNA修復阻害・腫瘍血流改善・低酸素細胞の感受性増強などの相乗効果が期待できる。全身加温は体外循環と熱交換器で血液を加温して戻す方法が代表的である。50℃は熱凝固の域で正常組織傷害が大きく、ハイパーサーミアの目標としては不適切である。
選択肢別解説
誤り。RF容量結合型は対向する2枚(1対)の電極で生体を挟み、高周波電流によるジュール熱で加温する方式であり、1枚の電極では行わない。なお文言中の「加湿」は文脈上「加温/加熱」の誤記である。
誤り。マイクロ波加温法(代表周波数 430MHz、915MHz、2450MHz)は透過深度が浅く、浅在性腫瘍の加温に適する。深在性腫瘍に適するのは一般にRF容量結合型などである。文言中の「マイクロ波加湿法」は「マイクロ波加温法」の誤記。
誤り。ハイパーサーミアの目標温度は概ね42〜43℃で、50℃は熱凝固・組織壊死を招く温度域であり、温熱療法の目標としては高すぎる。
正しい。温熱はDNA損傷修復の抑制や腫瘍内血流・酸素化の改善、S期細胞・低酸素細胞の感受性増強などを通じて放射線治療と相乗効果を示し、臨床的にも併用が行われる。
正しい。全身加温法では体外循環(例:人工心肺やECMO等)により血液を熱交換器で加温し、全身の温度を上げる方法が用いられる。
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解説
ハイパーサーミアは腫瘍組織を概ね42~43℃に加温し、腫瘍選択的な細胞障害や放射線・化学療法の増感を狙う治療で、局所・深部局所(広範囲局所)・全身加温に分類される。深部加温ではRF(高周波)を用いる方法が代表的で、特にRF誘電加温(容量結合型)は長い波長帯(例: 8~13.56 MHz)で体幹深部まで電流を通しやすく、骨盤内など深部病変に適応がある。一方、マイクロ波は波長が短く浅在性組織の加温に適し、水分含有の高い組織(筋など)が脂肪より加温されやすい。超音波は骨や空気で強く反射・減衰するため、空気を多く含む肺深部の加温には適さない。加温後には細胞の熱耐性(thermotolerance)が一過性に亢進し、12~48時間で顕著・72時間程度で低下するため、24時間間隔は熱耐性予防にならない。全身加温では体外循環(血液を体外で加温して返血)が用いられる。
選択肢別解説
正しい。RF誘電加温(容量結合型)は低周波数帯のRFで電極間に電界を形成し、体幹深部にも電流が到達しうるため深部病変の加温に用いられる。適切な電極サイズや冷却により深部へのエネルギー集積を図る。
誤り。超音波は空気や骨で強く反射・減衰し、空気を含む肺深部へのエネルギー到達は不良であるため、肺深部の加温には適さない。
誤り。マイクロ波加温は誘電損失による加温で、水分の多い組織(筋など)が効率よく発熱する。脂肪は水分が少なく誘電損失が小さいため、脂肪層の発熱は相対的に小さい。
誤り。熱耐性は初回加温後12~48時間で強く、約72時間で低下してくる。24時間毎の治療は熱耐性が高い時期に再加温することになり、予防にはならない。
正しい。全身加温法では体外循環(体外で血液を加温し体内へ戻す)を用いて全身の深部体温を上昇させる手法がある。
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解説
携帯電話の無線出力は基地局とのリンク状況に応じて自動制御され、受信環境が悪い(基地局からの信号が弱い)ほど端末は上り送信電力を増加させるため、医療機器への電磁干渉リスクは高まる。植込み型医療機器(心臓ペースメーカ等)については、電磁イミュニティ試験が ISO 14117 などの国際規格で規定されており、実臨床では携帯電話を15 cm以上離すことが推奨される。非植込み型機器(モニタ、輸液ポンプ等)では約1 mの離隔が推奨される。携帯電話は通話時だけでなく、着信時や位置登録など待機中の処理でも送信する。よって『電波状況が悪いときに小さくなる』という記述は逆であり誤りである。
選択肢別解説
正しい。植込み型医療機器(特にアクティブインプラント:ペースメーカ・CRM機器等)の電磁イミュニティ試験は ISO 14117 などの国際規格で要求事項が定められている。規格準拠はEMC安全性の担保として基本である。
正しい。植込み型医療機器に対する携帯電話の推奨離隔距離は一般に15 cm程度が示されており、近接での強いRF曝露を避けるのが目的である。端末をポケットや胸元近くに保持しないなどの注意喚起とも整合する。
正しい。非植込み型医療機器では電界強度の観点から約1 mの離隔を推奨する指針が広く用いられている。端末出力や機器の耐性により必要距離は変動しうるが、実務上の安全距離として約1 mは妥当。
誤り。電波状況が悪い(基地局からのダウンリンクが弱い・路内深部等)と、端末は上り送信電力を上げて通信を維持するため、電波出力は大きくなる。したがって記述は逆である。
正しい。携帯電話は通話中だけでなく、着信時の応答、位置登録や定期的な基地局とのやり取りでも送信を行うため、待受時でも断続的に電波が出力される。
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解説
皮膚を通して体内に届く物理的エネルギー(超音波、光、熱など)の強さが一定以上になると、組織に熱・機械・化学的損傷が蓄積し、回復不能な変化(不可逆的障害)が生じ始めるとされる一般的な下限はおおむね $100 \\mathrm{mW/cm^2}$ である。これは医用治療における安全側の指標として用いられる経験的な基準で、これ未満($1$〜$10 \\mathrm{mW/cm^2}$ 程度)では通常は不可逆的障害のリスクは低く、これを超えると障害リスクが増す。選択肢の $1 \\mathrm{W/cm^2}$ は $1000 \\mathrm{mW/cm^2}$、$10 \\mathrm{W/cm^2}$ は $10000 \\mathrm{mW/cm^2}$ に相当し、いずれも下限より桁違いに高い。従って下限として適切なのは $100 \\mathrm{mW/cm^2}$。
選択肢別解説
$1 \\mathrm{mW/cm^2}$ は不可逆的障害の下限(おおむね $100 \\mathrm{mW/cm^2}$)よりもはるかに低く、下限値としては不適切。通常このレベルでは不可逆的障害は想定されにくい。
$10 \\mathrm{mW/cm^2}$ も下限とされる $100 \\mathrm{mW/cm^2}$ を下回る。不可逆的障害の『下限』としては低すぎるため不適切。
$100 \\mathrm{mW/cm^2}$ は、皮膚を通じて生体内に伝達される物理的エネルギーで不可逆的障害が生じ始める一般的な下限として用いられる指標であり、設問の条件に合致する。
$1 \\mathrm{W/cm^2}$ は $1000 \\mathrm{mW/cm^2}$ に相当し、不可逆的障害の下限($100 \\mathrm{mW/cm^2}$)より一桁以上大きい。『下限』としては過大。
$10 \\mathrm{W/cm^2}$ は $10000 \\mathrm{mW/cm^2}$ に相当し、不可逆的障害の下限より二桁高い。下限としては明らかに不適切。
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解説
医用テレメータの基本事項として、電極リードの色分けはJIS/IECの規格に準拠し、一般に右腕(負極)=赤、左腕(正極)=黄、右脚(中性)=黒が用いられる。連続監視を目的とするテレメータでは、基線動揺を抑えて追従性を高めるため、低域遮断(高域通過)側の時定数は診断用心電計の3.2秒よりも短く設定される(代表的には約0.3秒以上)。心電図波形のディジタル処理・表示のためのサンプリング周波数は少なくとも100~200Hz以上が一般的で、50Hz程度では情報量が不足する。周波数資源の運用では、医用テレメータ用に複数のバンドが割り当てられており、国内では6バンドに区分して運用されるのが通例である。混信回避の運用設計としてゾーン配置を行い、各ゾーン内では同一色ラベル群の送信機のみを用いる運用が行われるため、選択肢5が正しい。
選択肢別解説
誤り。JIS/IECに基づく色分けでは、一般に左腕(正極)=黄、右腕(負極)=赤、右脚(中性)=黒が用いられる。したがって「正電極が赤」は不適切。
誤り。テレメータは連続監視のため、基線動揺を抑える目的で低域遮断の時定数を診断用心電計(約3.2秒)より短く設定する(代表的に約0.3秒以上)。3.2秒以上では基線が安定しにくく、連続モニタに不向き。
誤り。心電図のディジタル処理・表示には100~200Hz以上のサンプリングが一般的で、50Hz程度では時間分解能が不足し、波形の再現性・解析精度が低下する。
誤り。医用テレメータの使用周波数帯は複数バンドに区分され、国内運用では6バンドに分けて運用するのが一般的である。5つではない。
正しい。混信回避のためゾーン配置を行い、同一ゾーン内では同一色ラベル群の送信機のみを使用する運用設計が採られる。ゾーン間で色ラベルを分けることで周波数の再利用と混信防止を両立する。
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解説
ハイパーサーミアは腫瘍組織をおおむね43〜45℃に加温して抗腫瘍効果を得る治療で、代表的な方法にRF容量結合型、マイクロ波、超音波、全身加温法がある。RF容量結合型は体表に電極を当てて高周波電流を流し、組織の抵抗によるジュール熱で発熱させる。皮膚・皮下脂肪の過加熱(ホットスポット)を避けるため、電極には循環水入りのボーラスを装着して体表を冷却する。RFは波長が長く深部まで加温できるため深在性腫瘍にも用いられる。一方、マイクロ波加温は電磁波の誘電損失(誘電加熱)を利用し、浅在部に適することが多い。超音波加温は超音波を患部に収束させ、焦点で選択的に加温する。全身加温法は体外循環と熱交換器で血液を加温し、全身温を上げる方式である。
選択肢別解説
正しい。RF容量結合型加温法では、電極直下の皮膚・皮下脂肪でホットスポットが生じやすいため、電極に循環水ボーラスを装着して体表(特に脂肪層)を冷却しながら加温する。これにより表層の熱傷を防ぎ、目的部位の加温を安定させる。
誤り。RF容量結合型加温法は波長が長く電流路が深部に及ぶため、深在性腫瘍にも適用される。一方で皮下脂肪の厚さなどにより加温分布が不均一になりやすいという制約はあるが、「深在性に適さない」とは言えない。
誤り。マイクロ波加温法は電磁波による誘電損失(双極子回転など)を利用した誘電加熱が主体であり、抵抗成分で生じるジュール熱を主原理とするのはRF容量結合型である。
正しい。超音波加温法は超音波ビームを患部に収束(焦点化)させ、焦点部でエネルギー密度を高めて選択的に加温する。複数振動子や集束トランスデューサを用いて焦点形成する。
正しい。全身加温法では体外循環(ポンプ+熱交換器)により血液を加温し、循環を通じて全身温を上げる。均一な全身加温が可能であり、体温管理・安全監視の下で実施される。
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