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心臓壁内で自発的に生起した高周波パルス状振動の伝搬特性のイメージングに関する研究

Research Project

Project/Area Number 16650120
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Medical systems
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

金井 浩  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10185895)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西條 芳文  東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (00292277)
Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords心臓疾患 / 医用超音波工学 / 心臓壁弾性特性 / 位相差トラッキング法 / 非侵襲計測 / 組織性状診断 / 心臓壁粘性特性 / ラム波伝搬
Research Abstract

本研究の目的は,心臓壁に沿って伝搬するパルス状振動の伝搬状態と伝搬速度を,100Hzまでの周波数帯域でイメージングするための超音波計測方法を確立し,高精度心臓疾患診断の可能性を探究するとともに,数百Hzまでの振動成分による医療診断という新しい研究分野の開拓する.下記の研究を行い,各項目に関して十分な成果を得た.
1.水槽実験によるパルス状振動の伝搬速度の内圧依存性の検討(金井) シリコーンゴムによる弾性球殻を作製し,水槽実験において,パルス状振動が球殻壁上を伝搬する速度を超音波により計測した.ヒトの心臓壁に近い粘弾性特性をもつシリコーンゴムを用いたところ,ほぼヒトの心臓を同じ5m/s程度の伝搬速度が得られた.さらにヒトでは,大動脈弁の閉鎖タイミングにおいて内圧は急激に変化しているため,弾性球殻の内圧を変化させ,球殻を伝搬するパルス状波形の伝搬速度を計測したところ,内圧の低い場合に比較して,内圧を高くした場合に,伝搬速度が速くなる現象が得られた.ヒトに関して得られた結果を裏付けることができた.しかし,1つの波形伝搬中においても伝搬速度に変化があり,これがヒトの場合の伝搬速度の減少に対応する可能性もあることが見出された.
2.伝搬速度の周波数分散の計測とイメージング(金井) 心臓壁内に設定した多数点でほぼ同時に計測されたパルス状振動波形を周波数解析することによって,100Hz成分までの各周波数成分に関する伝搬速度を決定できる計測法を開発し,伝搬速度に大きな速度分散性があることを確認した.これは,心臓の壁の粘弾性によるものであり,心筋の粘弾性を決定できる.
3.心臓疾患患者への適用(西條・金井) 心疾患患者へ適用し,特に心筋梗塞患者の梗塞部位に,このパルス状振動が伝搬しないことを見出した.これは患部の同定にとって非常に重要な知見といえる.
4.本研究の総括(金井) 以上,心筋梗塞による壊死領域の同定などの心臓疾患の診断を非侵襲で高精度に行うことが可能となり,臨床医学的な意義も大きいものと期待できる.

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2005 2004

All Journal Article (12 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Cross-Sectional Elasticity Imaging of Arterial Wall by Comparing Measured Change in Thickness with Model Waveform2005

    • Author(s)
      Jiang Tang
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6B

      Pages: 4588-4592

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Construction of Reference Data for Tissue Characterization of Arterial Wall Based on Elasticity Images2005

    • Author(s)
      Jun Inagaki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6B

      Pages: 4593-4597

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Frequency Analysis of Strain of Cylindrical Shell for Assessment of Viscosity2005

    • Author(s)
      Hideyuki Hasegawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6B

      Pages: 4609-4614

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Measurement of Shear Wave Propagation and Investigation of Estimation of Shear Viscoelasticity for Tissue Characterization of the Arterial Wall2005

    • Author(s)
      Kazuhiro Sunagawa
    • Journal Title

      Journal of Medical Ultrasonics 32

      Pages: 39-47

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Change in Elasticity Caused by Flow-Mediated Dilation Measured Only for Intima-Media Region of Brachial Artery2005

    • Author(s)
      Masataka Sugimoto
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 44・8

      Pages: 6297-6301

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Propagation of Spontaneously Actuated Pulsive Vibration in Human Heart Wall and In Vivo Viscoelasticity Estimation2005

    • Author(s)
      Hiroshi Kanai
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 51・11

      Pages: 1931-1942

    • NAID

      120001182105

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Detection of Lumen-Intima Interface of Posterior Wall for Measurement of Elasticity of the Human Carotid Artery2004

    • Author(s)
      Hideyuki Hasegawa, Hiroshi Kanai, Yoshiro Koiwa
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 51・1

      Pages: 93-108

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Measurement of Elastic Moduli of the Arterial Wall at Multiple Frequencies by Remote Actuation for Assessment of Viscoelasticity2004

    • Author(s)
      Hideyuki Hasegawa, Hiroshi Kanai
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 43・5B

      Pages: 3197-3203

    • NAID

      10013098413

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cross-Sectional Elasticity Imaging of Carotid Arterial Wall in Short-Axis Plane by Transcutaneous Ultrasound2004

    • Author(s)
      Nozomi Nakagawa, Hideyuki Hasegawa, Hiroshi Kanai
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 43・5B

      Pages: 3220-3226

    • NAID

      10013098480

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electronic Staining : Elasticity Imaging of Atheroma with Transcutaneous Ultrasound2004

    • Author(s)
      Hiroshi Kanai, Hideyuki Hasegawa
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th International Congress on Acoustics Tu2・A1

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Imaging of Wavefront Propagation along Heart Wall2004

    • Author(s)
      Hiroshi Kanai
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th International Congress on Acoustics Mo5・A2

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Measurement of Change in Wall Thickness of Cylindrical Shell at Multiple Frequencies Caused by Remote Actuation for Assessment of Regional Viscoelasticity of Arterial Wall2004

    • Author(s)
      Hideyuki Hasegawa, Hiroshi Kanai
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th International Congress on Acoustics Mo5・A3

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] International Congress Series State of the Art : Ultrasonics in Medicine2004

    • Author(s)
      Hiroshi Kanai, Hideyuki Hasegawa, Nozomi Nakagawa
    • Total Pages
      202
    • Publisher
      Elsevier ISBN:0-444-51640-9
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 超音波を用いた対象物の局所ひずみ発生装置2004

    • Inventor(s)
      金井 浩, 長谷川 英之
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Filing Date
      2004-07-22
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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