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三次元超音波エラストマイクロスコープの開発

Research Project

Project/Area Number 17650147
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Medical systems
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

椎名 毅  University of Tsukuba, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (40192603)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山川 誠  京都大学, 大学院・工学研究科, 特任准教授 (60344876)
植野 映  筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 准教授 (90150614)
新田 尚隆  (独)産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 研究員 (60392643)
Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2006: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords超音波計測 / がん診断 / 組織性状診断 / 三次元計測 / 顕微鏡 / 組織粘弾性 / ナノメディスン
Research Abstract

組織の質的な変化を捉える組織性状診断は、組織形態の病変が顕在化する前の早期診断や良悪性の鑑別診断を可能とするものとして重要視されている。その中でも、組織の硬さは、癌、肝硬変、動脈硬化症などの病態を敏感に反映することから、近年、腫瘍の検出精度の向上や進行度の診断などを目的として、超音波により組織弾性を画像化する組織弾性イメージングが実用化された。一方、疾病の進行度の把握や、良悪性鑑別等のためには、組織の粘弾性の変化の病理学的な意味付けが重要となるが、そのような疾病との対応を定量的に把握できるデータは皆無に近い。
本研究では、我々がこれまでの研究で開発したin vivoでの体内臓器の歪み分布やヤング率を得る手法や、ヒステリシス特性に基づき粘弾性に関するパラメータの抽出する手法を用いて、自動的に組織切片の圧迫・弛緩を行う装置と、専用の高周波超音波トランスデューサを用いたシステム、さらにデータ解析のアルゴリズムの開発を通じて、三次元超音波エラストマイクロスコープの開発を行う。
本年度は、前年度までの基礎実験システムによる検討結果をもとに、有限要素法等を用いて実験システムを忠実に再現したシミュレーターを構築した。これにより、ビーム形状や超音波パルス形状、弾性像の空間分解能を向上させるためのフィルタ等のパラメータの最適値について検討した。
次に、上記の結果を反映したシステムの改良を行い、ファントムにより空間分解能、粘弾性パラメータの精度などについて評価した。
また、組織切片を用いて、組織の粘弾性における温度依存性、繰り返し計測による履歴性などについて詳細に検討し、併せて、既設の機械的な圧縮試験装置を用いて得られるマクロな特性値との比較検討を行った。最後に、これらの検討結果と実用化に向けての課題を整理し本研究の取り纏めを行った。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Basic Investigation on Three-Dimensional Ultrasound Tissue Viscoelasticity Microscope2007

    • Author(s)
      T. Shiina
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 4851-4857

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 三次元心筋局縮率分布イメージング法の開発2007

    • Author(s)
      椎名 毅
    • Journal Title

      Journal of Medical Ultrasonics 34(所収)

      Pages: 35-56

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 3D Myocardial Contraction Imaging Based on Dynamic Grid Interpolation: Theory and Simulation Analysis2007

    • Author(s)
      S. Bu
    • Journal Title

      IEEJ, Trans EIS 10

      Pages: 1732-1742

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Breast Disease : Clinical Application of Ultrasound Elastography for Diagnosis2006

    • Author(s)
      Ako Itoh
    • Journal Title

      Radiology Vol.231, No.2

      Pages: 341-350

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preasuure Gradient Estimation Based on Ultrasonic Blood Flow Measurement2006

    • Author(s)
      Naotaka Nitta
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics Vol.45, No.5B

      Pages: 4740-4748

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tissue Elasticity Imaging for Disease in Anechoic Regions2006

    • Author(s)
      Makoto Yamakawa
    • Journal Title

      Proc.of 2006 IEEE Ultrasonic Symposium

      Pages: 1246-1249

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ultrasonic Measurement System of Mechanical Properties for Regenerated Vessel Wall Evaluation2006

    • Author(s)
      Naotaka Nitta
    • Journal Title

      Proc.of 2006 IEEE Ultrasonics Symposium

      Pages: 1309-1312

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Diagnostic results of elasticity Imaging for Prostate Cancer Detection based on Clinicopathological Analysis2006

    • Author(s)
      Takeshi Matsumura
    • Journal Title

      Proc. of 2006 IEEE Ultrasonics Symposium

      Pages: 1238-1241

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of Three-dimensional Tissue elasticity Microscope2006

    • Author(s)
      Tsuyoshi Shiina
    • Journal Title

      Proc.of 5^<th> International Conference on the Ultrasonic Measurement and Imaging of Tissue Elasticity

      Pages: 124-124

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Estimation of Pressure-distribution Effects upon Elasticity Imaging2005

    • Author(s)
      Takeshi Matsumura
    • Journal Title

      Proc.of 2005 IEEE Ultrasonics Symposium

      Pages: 1759-1762

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 組織弾性イメージング-超音波で診る組織の硬さと病理-2005

    • Author(s)
      椎名 毅
    • Journal Title

      日本音響学会2005年春季研究発表会講演論文集 No.2

      Pages: 713-716

    • NAID

      10018038747

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tissue Elasticity Reconstruction Based on Modified 3-Dimensional Finite-Element Model2005

    • Author(s)
      Makoto Yamakawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics Vol.44, No.5B

      Pages: 4567-4577

    • NAID

      10016584766

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Intravascular Shear Stress Imaging Based on Ultrasonic Velocity Vector Measurement2005

    • Author(s)
      Naotaka Nitta
    • Journal Title

      Proc.of 2005 IEEE Ultrasonics Symposium

      Pages: 520-523

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast Reconstruction of Quantitative Tissue Elasticity Image Based on Modified 3-D Finite-Element Model2005

    • Author(s)
      Makoto Yamakawa
    • Journal Title

      Proc.of 2005 IEEE Ultrasonics Symposium

      Pages: 1763-1766

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 医用超音波イメージングの最前線2005

    • Author(s)
      椎名 毅
    • Journal Title

      日本医用画像工学会 Vol.23, No.2

      Pages: 89-95

    • NAID

      10015446818

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] Microscopic Measurement of Three-Dimensional Distribution of Tissue Viscoelasticity2007

    • Author(s)
      T. Shiina
    • Organizer
      2007 IEEE Int. Ultrasonics Symposium
    • Place of Presentation
      New York
    • Year and Date
      2007-10-28
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 3D Myocardial Strain Imaging: Improvement of Accuracy and Contrast by Dynamic Grid Interpolation2007

    • Author(s)
      S. Bu
    • Organizer
      2007 IEEE Int. Ultrasonics Symposium
    • Place of Presentation
      New York
    • Year and Date
      2007-10-28
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Clinical Performance of Balloon-inflation-based Elasticity Imaging for Prostate Cancer Diagnosis2007

    • Author(s)
      T. Matsumura
    • Organizer
      2007 IEEE Int. Ultrasonics Symposium
    • Place of Presentation
      New York
    • Year and Date
      2007-10-28
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] In Vivo Assessment Method of Tissue-Engineered Vessel Wall Based on Quantitative Elastic Modulus Measurement2007

    • Author(s)
      N. Nitta
    • Organizer
      2007 IEEE Int. Ultrasonics Symposium
    • Place of Presentation
      New York
    • Year and Date
      2007-10-28
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Real-Time Tissue Elasticity Imaging System -Development of Novel Modality for Tissue Characterization-2007

    • Author(s)
      T. Shiina
    • Organizer
      第9回Polish-Japanese Seminar
    • Place of Presentation
      Wroclaw
    • Year and Date
      2007-06-20
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Microscopic Measurement of Three-Dimensional Distribution of Tissue Visoelasticity2007

    • Author(s)
      T. Shiina
    • Organizer
      29th International Symposium on Acoustical Imaging
    • Place of Presentation
      Kanagawa
    • Year and Date
      2007-04-18
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] 実践 乳房超音波診断-基本操作, 読影, 最新テクニック-「エラストグラフィ:原理」2007

    • Author(s)
      椎名 毅
    • Total Pages
      260
    • Publisher
      中山書店
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      2007 Annual Research Report
  • [Book] 非侵襲・可視化技術ハンドブックーナノ・バイオ・医療から情報システムまで-「第2章、第4節-1、超音波組織弾性イメージング」2007

    • Author(s)
      椎名 毅
    • Total Pages
      1077
    • Publisher
      エヌ・ティ・エス
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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