Development of mattress hardness and learning model effective for pressure ulcer prevention in prone position surgery using stress analysis

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手術室における体位別褥瘡発生率は、腹臥位が一番高い。褥瘡予防には適切なマットレスの使用が推奨されている。そのため、腹臥位手術の褥瘡予防に有効なマットレスを検討する必要があると考えた。褥瘡は骨突出部の皮膚軟部組織に高い外力が加わり、圧迫されて発生する。外力が加わることによって、皮膚軟部組織の内部には応力が発生し、その影響で変形する。自身の臨床研究をもとに、皮膚軟部組織に加わる圧力や褥瘡発生はマットレスの硬さと関係することから、マットレスの硬さに着目した。本研究では、腹臥位手術の褥瘡予防に有効なマットレスの硬さを皮膚軟部組織の変形をもとに明らかにする。はじめに、硬さや形状の異なるマットレス上に腹臥位となり、外力が加わった腸骨部の皮膚軟部組織の変形の違いを、MRIをもとに腸骨部の皮膚軟部組織とマットレスの有限要素モデルを作成する。この有限要素モデルをもとに、対象者の有限要素モデルを作成し、応力解析を行う。この応力解析で得られた皮膚軟部組織の応力、ひずみ、変位の違いをもとに、応力、ひずみ、変位が小さい褥瘡予防に有効なマットレスの硬さを明らかにする。なお、このモデルによる解析データの妥当性の検証には、対象者から収集した腹臥位の腸骨部の体圧分布データを使用する。次に、有限要素モデルによる応力解析で得られた皮膚軟部組織の応力、ひずみ、変位のデータを構築し、患者個々の体型に応じたマットレスの硬さを提案するための機械学習モデルを開発する。