臨床工学技士問題表示
臨床工学技士国家試験
解説
各治療機器の主作用は次のとおり整理できる。電気メスは高周波電流を生体に流し、組織の電気抵抗で生じるジュール熱により切開・凝固を行う。マイクロ波手術装置は電磁波(2.45 GHz帯など)の電場で水分子の双極子回転やイオン運動を生じさせ、その誘電損失で発熱する誘電加熱が主作用である。CO2レーザメスは波長10.6 µmの光が水に強く吸収され光熱変換で蒸散・凝固(熱作用)を生じるため、電離を主作用とはしない。レーザ結石破砕はパルスレーザの吸収に伴う急激な加熱・キャビテーションから圧力波(衝撃波)が発生し結石を破砕する。超音波ネブライザは圧電素子で発生させた超音波で振動板を駆動し、液体を機械的振動により霧化する。したがって、誤った組合せは1(電気メス―誘電熱)、2(マイクロ波手術装置―ジュール熱)、3(CO2レーザメス―電離)で、4と5は妥当な組合せである。
選択肢別解説
誤り。電気メスは高周波電流(おおむね数百kHz〜数MHz)が組織を流れることで抵抗発熱(ジュール熱, $P=I^2R$)を生じ、切開・凝固を行う。誘電熱(誘電加熱)は主にマイクロ波やRFの電場による双極子回転・誘電損失で加熱する機序であり、電気メスの主作用ではない。
誤り。マイクロ波手術装置は水分子の双極子回転やイオン導電に伴う誘電損失で発熱する誘電加熱が主作用で、組織内を電流が直接流れて生じるジュール熱を主作用とするものではない。したがって「ジュール熱」との組合せは不適切。
誤り。CO2レーザメス(10.6 µm)は水への吸収が高く、光エネルギーが熱に変換されて蒸散・凝固(光熱作用)を生じる。電離(プラズマ化)は超高強度短パルス等で生じうるが、CO2レーザメスの主作用ではない。
正しい。レーザ結石破砕(例:Ho:YAGレーザ)はパルス照射により局所の急速加熱やキャビテーションから圧力波が発生し、これが衝撃波として結石に作用して破砕する。したがって主作用を「衝撃波」とするのは妥当。
正しい。超音波ネブライザは圧電素子で超音波を発生させ、振動板(ダイアフラム)の機械的振動で液体表面を微細化しエアロゾルを生成する。主作用は機械的「振動」である。
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解説
各治療機器の主作用は、利用する物理エネルギーにより決まる。低周波治療器は神経・筋を通電で直接刺激して鎮痛や筋収縮を得る。電気メスは高周波電流によるジュール熱で組織を切開・凝固する。マイクロ波手術装置はマイクロ波の電場で極性分子が配向・回転し、誘電損失による発熱(誘電熱)で凝固する。一方、赤外線コアギュレータは光の熱作用(光吸収→熱)による凝固であり、キャビテーション(超音波で発生する現象)ではない。レーザメスも主として光の熱作用(蒸散・凝固)であり、X線やγ線のような電離作用は用いない。したがって、正しい組合せは「1, 2, 5」である。
選択肢別解説
正しい。低周波治療器は数Hz〜数kHz程度の電流を用い、神経や筋を電気刺激して鎮痛(ゲートコントロール理論など)や筋収縮訓練を行う。主作用は神経・筋刺激である。
正しい。電気メス(電気外科用高周波手術装置)は高周波電流をアクティブ電極先端に集中させ、組織の抵抗発熱(ジュール熱)を生じさせて切開・凝固を行う。
誤り。赤外線コアギュレータは近赤外光を組織に照射し、光吸収による熱作用でタンパク凝固を起こす機器である。キャビテーションは主に高出力超音波で生じる現象であり、赤外線照射の主作用ではない。
誤り。レーザメスはレーザ光の吸収による熱作用(蒸散・切開・凝固)が主である。電離作用はX線・γ線などの電離放射線に特徴的な作用で、可視〜赤外のレーザ光は通常電離作用を主作用としない。
正しい。マイクロ波手術装置は300 MHz〜数GHz帯のマイクロ波で極性分子(主に水)が電場に追従して回転し、誘電損失により発熱(誘電熱)して組織を凝固させる。
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解説
不適切な組合せは「マイクロ波加温装置 — キャビテーション」。キャビテーション(空洞現象)は主として超音波により液中で微小気泡が発生・振動・崩壊する現象で、超音波治療・洗浄・体外衝撃波などで問題となる。一方、マイクロ波加温装置は2.45GHzなどの電磁波で誘電加熱を起こして生体組織を加温する機器であり、作用機序が異なるためキャビテーションは典型的な問題ではない。その他の組合せは、機器の特性から生じうる既知の問題点と整合する(熱希釈式心拍出量計—不整脈、経皮的酸素分圧モニタ—加温に伴う皮膚障害[水疱など]、電気メス—熱傷、レーザメス—眼傷害)。
選択肢別解説
不適切。マイクロ波加温装置は電磁波による誘電加熱で組織を温める機器であり、液中の気泡生成・崩壊といったキャビテーションは超音波機器で問題となる現象である。従ってこの組合せは成り立たない。
適切。熱希釈式心拍出量計では右心系に留置したカテーテルで冷指示液を急速注入し温度変化から心拍出量を算出する。不整脈(期外収縮など)があると心拍出量曲線が乱れ測定誤差が増大し、またカテーテル刺激で不整脈を誘発することもあるため、問題点として妥当である。
適切。経皮的酸素分圧モニタ(tcpO2)は電極周囲の皮膚を約42–44℃に加温して計測するため、長時間装着や皮膚の脆弱性により発赤・水疱などの熱傷様の皮膚障害が生じうる。したがって皮膚の水疱は代表的な問題点である。
適切。電気メスは高周波電流によるジュール熱で切開・凝固を行うため、出力過大・通電時間延長・対極板不良接触・金属接触などで熱傷が発生しうる。熱傷は同機器の典型的リスクである。
適切。レーザメスはレーザ光の波長に応じて眼組織に障害を及ぼす(可視〜近赤外は網膜、CO2レーザは角膜など)。防護眼鏡の未装着・散乱光管理不十分などで眼傷害の危険があるため、問題点として妥当である。
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解説
問われているのは「医療機器と有害事象の組合せ」で不適切なもの。キャビテーションは超音波の負圧場で気泡が発生・崩壊する現象で、超音波診断装置や超音波治療装置で問題となる。一方、マイクロ波加温装置は2.45 GHz などの電磁波の熱作用で組織を加温するため、機序上キャビテーションとは結び付かない。マイクロ波加温装置の主な有害事象は過加温や熱傷であり、よって「マイクロ波加温装置—キャビテーション」は不適切(正答)。他の組合せは、いずれも実際に起こりうる有害事象で適切。熱希釈式心拍出量計は肺動脈カテーテル操作に伴う不整脈、経皮的酸素分圧モニタはセンサ加温による皮膚障害(紅斑・水疱・熱傷)、電気メスは高周波電流の熱作用に伴う熱傷、レーザメスは波長依存の眼傷害が代表的である。
選択肢別解説
不適切。キャビテーションは超音波の音響作用による気泡生成・崩壊現象で、マイクロ波加温装置(電磁波による熱作用)では生じない。マイクロ波加温装置の代表的な有害事象は過加温や熱傷、ホットスポット形成などである。
適切。熱希釈式心拍出量計では肺動脈カテーテル(Swan-Ganz カテーテル)を右心系へ進める際、心内膜刺激で期外収縮や房室ブロック、心室性不整脈が出現しうる。挿入時の心電図監視と適切な操作で予防する。
適切。経皮的酸素分圧モニタ(TcPO2)は測定部位の血流・拡散を高めるため約43~45℃に加温する。長時間装着や体温感受性の高い患者では紅斑、びらん、水疱、稀に熱傷などの皮膚障害が起こりうる。
適切。電気メスは高周波電流の熱作用で切開・凝固を行うため、対極板の接触不良、電流密度の集中、代替アースや容量結合などにより熱傷が発生しうる。対極板貼付と機器接続の適正化が予防に重要。
適切。レーザメスは波長特異的に角膜・網膜へエネルギーが集光し、保護不備で眼傷害(角膜障害や網膜損傷)を生じうる。波長に適合した遮光ゴーグルの着用とビーム管理が必須。
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