超音波を用いた患部追跡型低侵襲癌治療システムの開発

• Project/Area Number: 16700382
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 柳田 裕隆 山形大学, 工学部, 助手 (80323179)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 超音波撮像 / ソノケミストリ / ESR / 超音波アレイ / デルタシグマ変調 / ソノケミストリー / ラジカル

Research Abstract

像再生演算用のハードウェア(HW)実装を検討した。これまでの研究では1フレーム分の3次元画像データを出力するレイテンシ(待ち時間)は約1[sec/frame]であった。また、1秒間に演算出力可能な3次元画像の枚数(スループット)は約1.2[frame/sec]である。また従来の考え方でハードウェ化を行っても、最終的に要求仕様(30[frame/sec]以上)を満たせるようなHWを設計するのは困難なことが判明した。これは、受信データ全チャネル分のFFT演算が完了しない限り遅延・加算演算に取り掛かれない、また全チャネル分の遅延・加算演算が完了しない限り相互相関演算に取り掛かることができないためである。しかも演算の全体的なパイプライン化がなされていないため、SW処理のような逐次演算であり、HW実装のメリットである並列演算が十分できていないことも要因となっている。
3次元超音波撮像の像再生演算向けのHWを設計するにあたり、より効率的な高速演算を図るべくシストリックアレイアーキテクチャへの実装を提案・検討した。そのために像再生の演算過程を再検討し、改良を加えた。その結果、1チャネル分のデータがFFT演算された順に次々とパイプライン化されたSystolic Arrayに投入できるため効果的な高速演算が可能となった。
水槽内で化学反応をさせながら画像再構成を行うために画像再構成用アレイを組み込んだシステムを作製した。

Research Products

• [Journal Article] 文化財建造物探査用超音波音速CTにおける音波伝搬経路の問題 (2006)
  • Author(s): 足立和成, 坂本隆弘, 柳田裕隆
  • Journal Title: Journal of Archaeological Prospection Society of Japan 7, 21-27 7 Pages: 21-27
  • NAID: 40015367173
• [Journal Article] 高次数2次元ΔΣ変調とサーキュラーアレイによる収束音場形成 (2006)
  • Author(s): 岡部智仁, 柳甲裕隆, 田村安孝
  • Journal Title: 日本音響学会講演論文集 CD-ROM
• [Journal Article] Portable CT System for Detecting the Degradation of Wood (2004)
  • Author(s): J.J.Lee, K.Kim, C.Y.Park, H.Yanagida
  • Journal Title: 第54回日本木材学会大会研究発表要旨集 Pages: 693-693
• [Journal Article] 2次元デルタシグマ変調器のハードウェア化 (2004)
  • Author(s): 渡邉佳貴, 田村安孝, 柳田裕隆
  • Journal Title: 日本音響学会春季大会講演論文集 Pages: 547-548